JP7769263B2 - Steel materials for crude oil tanks - Google Patents
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Description
本発明は、原油油槽用鋼材に関する。 The present invention relates to steel materials for crude oil tanks.
原油タンカーには強度および溶接性に優れた溶接構造用鋼が使用されていたが、進展速度が比較的高い孔食状の局部腐食(ピットと称されている)が多数生成する。これらのピットの直径は10~30mm程度であり、その進展速度は2~3mm/年に達する。これは船体設計時に考慮する腐食による平均衰耗速度である0.1mm/年を遥かに超える値である。 Crude oil tankers are made of welded structural steel, which has excellent strength and weldability, but they suffer from numerous localized pitting-like corrosion (known as pits) that progress at a relatively high rate. These pits are approximately 10-30 mm in diameter and progress at a rate of 2-3 mm per year. This is far greater than the average corrosion wear rate of 0.1 mm per year that is taken into account when designing a ship's hull.
そのため、2010年にSOLAS条約(海上における人命の安全のための国際条約)にて、2013年1月1日以降に建造契約が結ばれた載貨重量5,000トン以上の原油タンカーの油槽に、塗装または耐食鋼による防食措置が義務付けられた。耐食鋼が適用される理由は、タンカーが定期的に入渠する2年半前後の間隔に進展するピットの深さが、溶接による肉盛り補修、および塗装によるタッチアップを不要とする程度に抑えられ、以降の腐食が止まるためである。For this reason, in 2010, the SOLAS Convention (International Convention for the Safety of Life at Sea) made it mandatory for oil tanks of crude oil tankers with a deadweight of 5,000 tonnes or more, for which construction contracts were concluded after January 1, 2013, to be protected from corrosion by painting or using corrosion-resistant steel. The reason for applying corrosion-resistant steel is that the depth of pits that develop over the approximately two-and-a-half-year intervals when a tanker is regularly docked is limited to a level that makes repairs by welding or touch-ups by painting unnecessary, thereby halting further corrosion.
ピットの発生する原因は以下の通りである。原油にはブラインとよばれる濃度10%程度の塩水が含まれており、原油より比重の重いブラインは輸送中に油槽底板に堆積する。通常、油槽底板は高粘度の油分層(以下、「オイルコート」ともいう。)が鋼板に付着し覆われ、塗装と同程度の防食効果を有するために、ブラインによる腐食は生じない。しかし、このオイルコートの一部に欠陥部、または十分な防食効果がない部分がある場合には、その部分がブラインによって腐食する。そして、腐食部では腐食による加水分解が生じて酸性化するためさらに腐食が促進し、孔食状の腐食となる。つまり、オイルコートの欠陥部がブラインによって腐食することが原因である。 The causes of pitting are as follows: Crude oil contains brine, a saltwater solution with a concentration of approximately 10%. The brine, which is heavier in density than crude oil, accumulates on the bottom plate of the oil tank during transport. Normally, the bottom plate of an oil tank is covered with a highly viscous oil layer (hereinafter referred to as "oil coat") that adheres to the steel plate and provides the same level of corrosion protection as paint, so corrosion from brine does not occur. However, if there is a defect in this oil coat or an area that does not provide sufficient corrosion protection, that area will be corroded by brine. Then, in the corroded area, hydrolysis occurs due to corrosion, causing acidity, which further accelerates corrosion and leads to pitting-like corrosion. In other words, the cause is corrosion of defects in the oil coat by brine.
また、入渠によってそれまでに発生したピットの腐食が再び進展せずに止まる理由は以下の通りである。入渠の際に、油槽は槽内の亀裂およびピットの発生状況を検査するために洗浄される。また、ピット検査の際には、ピットレベルを判別したり、深さを計測したりするために、ピット内の腐食液も取除かれる。そしてピット内部が空になった状態で出渠し、原油を積載する際にオイルコートを形成するが、特にピットが発生していた箇所は周辺部より厚くオイルコートで覆われることから、防食されてその後の腐食は進展しない。 The reason why docking stops any corrosion in pits that has already developed is as follows: When docking, the oil tank is cleaned to check for cracks and pitting inside the tank. Furthermore, during the pit inspection, the corrosive fluid inside the pit is also removed to determine the pit level and measure its depth. The pit is then unloaded with the pit empty, and an oil coat is formed when crude oil is loaded. The area where the pit had developed is particularly covered with a thicker oil coat than the surrounding area, preventing corrosion and preventing further corrosion from progressing.
つまり、耐食鋼を用いることで、オイルコートの欠陥部でピットが生成した場合でも腐食進展が抑制され、ピットの進展が止まる入渠までに溶接による肉盛り補修、および塗装によるタッチアップを必要とする深いピットになるのを防ぐことができる。 In other words, by using corrosion-resistant steel, even if a pit forms in a defective area of the oil coat, the progression of corrosion is suppressed, preventing the pit from becoming a deep pit that would require repair by welding and touch-up by painting before the vessel can be docked, at which point the pit's progression will stop.
しかし、入渠時の洗浄において、洗浄の方法および船体構造の違いによって洗浄されない箇所、ならびに十分に洗浄されない箇所がある。このような箇所で生じたピットが、ピット検査でも見逃された場合は、ピット内の腐食液が残存する。この場合、これらのピットはその後も腐食が進展して溶接による肉盛り補修、および塗装によるタッチアップを必要とする深いピットとなり、継続して腐食液が残存するケースもあり望ましくない。However, when cleaning during docking, there are areas that are not cleaned, or areas that are not cleaned sufficiently, depending on the cleaning method and differences in the hull structure. If pits that occur in such areas are overlooked even during pit inspections, the corrosive liquid in the pits will remain. In this case, the corrosion will continue to progress, turning these pits into deep pits that require repair by welding and touch-up by painting, and in some cases the corrosive liquid will continue to remain, which is undesirable.
次に、原油タンカー油槽底板用の耐食鋼で提案された技術、およびそれら提案された技術の課題について述べる。 Next, we will discuss the technologies proposed for corrosion-resistant steel for crude oil tanker bottom plates and the challenges associated with these proposed technologies.
特許文献1では、原油と海水とが交互に、または同時に曝されるような環境で用いられる、荷油管用鋼が提案されている。特許文献2では、溶接部における耐食性を考慮した、貨油タンク用耐食鋼板が提案されている。 Patent Document 1 proposes steel for cargo oil pipes used in environments where crude oil and seawater are alternately or simultaneously exposed. Patent Document 2 proposes corrosion-resistant steel plate for cargo oil tanks that takes into account corrosion resistance at welds.
特許文献3では、原油および重油貯蔵庫で用いられる、Cu、Ni、Cr、Mo、Sb、Snを含有する耐食鋼が提案されている。特許文献4では、原油を輸送・貯蔵するタンクに用いられる耐食鋼が提案されている。 Patent Document 3 proposes corrosion-resistant steel containing Cu, Ni, Cr, Mo, Sb, and Sn for use in crude oil and heavy oil storage tanks. Patent Document 4 proposes corrosion-resistant steel for use in tanks that transport and store crude oil.
しかしながら、特許文献1に記載の荷油管用鋼は、原油油槽環境でCrを0.1%を超えて含有するため、局部腐食性、溶接性、および経済性の観点で改善の余地が残されている。However, the steel for cargo oil pipes described in Patent Document 1 contains more than 0.1% Cr in crude oil tank environments, leaving room for improvement in terms of localized corrosion resistance, weldability, and economic efficiency.
特許文献2に記載の貨油タンク用耐食鋼板では、Mo添加が過剰な場合には局部腐食の進展を抑制する効果が得られないといった課題があった。 The corrosion-resistant steel plate for cargo oil tanks described in Patent Document 2 had the problem that if excessive Mo was added, it was not effective in suppressing the progression of localized corrosion.
特許文献3に記載の原油および重油貯蔵庫用耐食鋼では、優れた耐食性を得るには、多量の合金元素の添加が必要となるため、経済性および溶接性の観点で改善の余地が残されている。 The corrosion-resistant steel for crude oil and heavy oil storage tanks described in Patent Document 3 requires the addition of large amounts of alloying elements to achieve excellent corrosion resistance, leaving room for improvement in terms of economy and weldability.
特許文献4に記載の原油を輸送・貯蔵タンク用耐食鋼では、基本成分としてCu:0.5~1.5%、Ni:0.5~3.0%、Cr:0.5~2.0%を含むために、効果の発現には多量の合金元素の添加が必要で、経済性および溶接性に劣るといった課題があった。また、原油油槽底板環境でCrを過剰に含有するので、底板で生じる局部腐食の進展速度が低減せず、合金添加量の総和に見合った耐食性が得られないといった課題があった。 The corrosion-resistant steel for crude oil transport and storage tanks described in Patent Document 4 contains the basic components Cu: 0.5-1.5%, Ni: 0.5-3.0%, and Cr: 0.5-2.0%, which necessitates the addition of large amounts of alloying elements to achieve its intended effect, resulting in issues such as poor economic efficiency and poor weldability. Furthermore, because it contains excessive Cr in the crude oil tank bottom plate environment, the rate of progression of localized corrosion that occurs on the bottom plate does not decrease, and corrosion resistance commensurate with the total amount of alloying added is not achieved.
このようなことから、これまでの耐食鋼からさらに耐食性を高めるとともに、ピットが進展し板厚内部に至った場合でもその後の腐食の進展を抑制するために、板厚内部の耐食性を向上させる必要がある。 For these reasons, it is necessary to further improve the corrosion resistance of existing corrosion-resistant steels, as well as to improve the corrosion resistance within the plate thickness in order to suppress the progression of subsequent corrosion even if pits progress into the plate thickness.
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、原油油槽の底板環境において、優れた耐食性を示す原油油槽用鋼材を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems and aims to provide a steel material for crude oil tanks that exhibits excellent corrosion resistance in the bottom plate environment of a crude oil tank.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、下記の原油油槽用鋼材を要旨とする。 The present invention has been made to solve the above problems and is centered around the following steel material for crude oil tanks.
(1)原油油槽用鋼材の化学組成が、質量%で、
C:0.03~0.20%、
Si:0.05~0.50%、
Mn:0.60~2.00%、
P:0.030%以下、
S:0.030%以下、
Al:0.001~0.050%、
N:0.001~0.010%を含有し、さらに、
Cu:0.01~0.60%、
Mo:0.01~0.20%、
W:0.01~0.20%、
Sn:0.01~0.20%、および
Sb:0.01~0.20%
から選択される1種または2種以上を含有し、
残部:Feおよび不純物であり、
下記(i)式で定義されるCRI値が0.50以上であり、
前記原油油槽用鋼材の圧延方向および厚さ方向に平行な断面での金属組織において、ベイナイトおよび/またはアシュキュラーフェライトの合計面積率が20~95%であり、
マルテンサイトの面積率が2.0%以下であり、かつ、
ビッカース硬さが210HV10以下である、
原油油槽用鋼材。
CRI=Cu+6×Mo+2×W+0.5×Sn+0.5×Sb ・・・(i)
但し、式中の各元素記号は、鋼材中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合は0とする。
(1) The chemical composition of the steel material for crude oil tanks is, in mass%,
C: 0.03-0.20%,
Si: 0.05-0.50%,
Mn: 0.60-2.00%,
P: 0.030% or less,
S: 0.030% or less,
Al: 0.001-0.050%,
N: 0.001 to 0.010%, and further
Cu: 0.01 to 0.60%,
Mo: 0.01-0.20%,
W: 0.01-0.20%,
Sn: 0.01 to 0.20%, and Sb: 0.01 to 0.20%
Contains one or more selected from
The balance is Fe and impurities.
The CRI value defined by the following formula (i) is 0.50 or more,
In a metal structure in a cross section parallel to the rolling direction and thickness direction of the steel material for a crude oil tank, a total area ratio of bainite and/or acicular ferrite is 20 to 95%,
The area fraction of martensite is 2.0% or less, and
Vickers hardness is 210HV10 or less.
Steel materials for crude oil tanks.
CRI=Cu+6×Mo+2×W+0.5×Sn+0.5×Sb...(i)
In the formula, each element symbol represents the content (mass%) of each element contained in the steel material, and is set to 0 if the element is not contained.
(2)前記化学組成が、前記Feの一部に代えて、質量%で、
Cr:0.10%未満
を含有するものである、
上記(1)に記載の原油油槽用鋼材。
(2) The chemical composition is, in mass%, replacing a part of the Fe,
Cr: less than 0.10%
The steel material for crude oil tanks according to (1) above.
(3)前記化学組成が、前記Feの一部に代えて、質量%で、
Ni:0.05~0.50%、および
Co:0.05~0.50%
から選択される1種または2種を含有するものである、
上記(1)または(2)に記載の原油油槽用鋼材。
(3) The chemical composition is, in mass%, replacing a part of the Fe,
Ni: 0.05 to 0.50%, and Co: 0.05 to 0.50%
It contains one or two selected from
A steel material for crude oil tanks according to (1) or (2) above.
(4)前記化学組成が、前記Feの一部に代えて、質量%で、
Nb:0.002~0.200%、
V:0.005~0.500%、
Ti:0.002~0.200%、
Ta:0.005~0.500%、
Zr:0.005~0.500%、および
B:0.0002~0.0050%
から選択される1種または2種以上を含有するものである、
上記(1)~(3)のいずれかに記載の原油油槽用鋼材。
(4) The chemical composition is, in mass%, replacing a part of the Fe,
Nb: 0.002-0.200%,
V: 0.005-0.500%,
Ti: 0.002 to 0.200%,
Ta: 0.005-0.500%,
Zr: 0.005 to 0.500%, and B: 0.0002 to 0.0050%
It contains one or more selected from
A steel material for crude oil tanks according to any one of (1) to (3) above.
(5)前記化学組成が、前記Feの一部に代えて、質量%で、
Mg:0.0001~0.01%、
Ca:0.0005~0.01%、
Y:0.0001~0.1%、
La:0.005~0.1%、および
Ce:0.005~0.1%
から選択される1種または2種以上を含有するものである、
上記(1)~(4)のいずれかに記載の原油油槽用鋼材。
(5) The chemical composition is, in mass%, replacing a part of the Fe,
Mg: 0.0001-0.01%,
Ca: 0.0005-0.01%,
Y: 0.0001-0.1%,
La: 0.005 to 0.1%, and Ce: 0.005 to 0.1%
It contains one or more selected from
A steel material for crude oil tanks according to any one of (1) to (4) above.
本発明によれば、原油油槽の底板環境において優れた耐食性を示す原油油槽用鋼材を提供することができる。 The present invention makes it possible to provide steel materials for crude oil tanks that exhibit excellent corrosion resistance in the bottom plate environment of crude oil tanks.
上記課題を解決すべく、本発明者らは、ピット内環境を模擬したIMO(国際海事機構)規定のCOT(原油タンク)底板用の腐食試験において、まず耐食元素として効果があるCu、Mo、W、Sn、Sbを造船用鋼として使用可能な濃度範囲で含有した鋼材を用いて、その最適条件について調査した。 In order to solve the above problem, the inventors first investigated the optimal conditions for corrosion testing of COT (crude oil tank) bottom plates, which is regulated by the IMO (International Maritime Organization) and simulates the environment inside a pit, using steel containing Cu, Mo, W, Sn, and Sb, which are effective corrosion-resistant elements, in concentration ranges that are usable for shipbuilding steel.
具体的には、C含有量が0.06~0.16%、Si含有量が0.10~0.30%、Mn含有量が0.60~1.60%、P含有量が0.005~0.020%、S含有量が0.004~0.030%、Al含有量が0.01~0.05%、N含有量が0.0015~0.0050%の範囲にある、鋼材を溶製し、圧延して6mm厚の鋼板TP1とした。また、上記元素に加えて、Cu:0.01~0.60%、Mo:0.01~0.20%、W:0.01~0.20%、Sn:0.01~0.20%、Sb:0.01~0.20%から選択される1種または2種以上を含有する、表1に示す鋼材を溶製し、圧延して6mm厚の鋼板TP2~TP24とした。TP1~TP24の化学組成を表1に示す。 Specifically, steel material having a C content of 0.06-0.16%, a Si content of 0.10-0.30%, a Mn content of 0.60-1.60%, a P content of 0.005-0.020%, a S content of 0.004-0.030%, an Al content of 0.01-0.05%, and a N content of 0.0015-0.0050% was melted and rolled to form a 6 mm thick steel plate TP1. In addition to the above elements, the steel materials shown in Table 1 containing one or more selected from Cu: 0.01 to 0.60%, Mo: 0.01 to 0.20%, W: 0.01 to 0.20%, Sn: 0.01 to 0.20%, and Sb: 0.01 to 0.20% were melted and rolled to form 6 mm thick steel plates TP2 to TP24. The chemical compositions of TP1 to TP24 are shown in Table 1.
その後、IMO試験用の試験片を準備して試験した。その結果、図1の白丸のプロットで示す通り、まずこれら合金元素と腐食速度との関係は、下記の式で示されるCRI値で整理できることを明らかにした。
CRI=Cu+6×Mo+2×W+0.5×Sn+0.5×Sb ・・・(i)
Then, test pieces for the IMO test were prepared and tested. As a result, as shown by the plot of white circles in Figure 1, it was revealed that the relationship between these alloying elements and corrosion rate can be expressed by the CRI value shown in the following formula.
CRI=Cu+6×Mo+2×W+0.5×Sn+0.5×Sb...(i)
さらに、CRI値を0.50以上とすれば、優れた耐食性を安定して発揮できることが判明した。 Furthermore, it was found that excellent corrosion resistance can be consistently achieved if the CRI value is 0.50 or higher.
そこで次に、CRI値が0.50以上となる表1に記載の鋼材で、厚さ120mmの鋼塊を溶製した。さらに、1150℃で90分加熱保持し、厚さ30mmまで圧延した後、空冷したものと水冷したものとを準備した。そして、採取箇所を変えて厚さ5mmの試験片を採取し、IMO規定の腐食速度を調査した。 Next, 120 mm thick steel ingots were produced using the steel materials listed in Table 1, which have a CRI value of 0.50 or higher. These were then heated and held at 1150°C for 90 minutes, rolled to a thickness of 30 mm, and then air-cooled and water-cooled specimens were prepared. 5 mm thick test specimens were then taken from different locations, and the corrosion rate according to IMO regulations was investigated.
その結果、空冷した場合、鋼材の圧延方向および厚さ方向に平行な断面(以下、「L断面」ともいう。)において、鋼材の厚さをtとしたときに、1/4t位置が試験片の板厚の中央になるように採取した試験片では、表層近傍で採取した試験片に比べて腐食速度が約2倍となっていた。一方、水冷した場合は、1/4t位置から採取した試験片および表層近傍で採取した試験片は、いずれも、空冷した場合に表層近傍から採取した試験片に比べて、腐食速度が0.3~0.5倍と小さくなっていることが判明した。さらに1/2t位置が試験片の板厚の中央になるように採取した試験片でも、水冷した場合は、空冷した場合よりも腐食速度が0.4~0.6倍と小さいことが判明した。As a result, when the steel was air-cooled, the corrosion rate of test specimens taken at the 1/4t position in the cross section parallel to the rolling direction and thickness direction of the steel (hereinafter also referred to as "L cross section"), where t is the thickness of the steel, was approximately twice as fast as that of test specimens taken near the surface. On the other hand, when the steel was water-cooled, the corrosion rates of both test specimens taken at the 1/4t position and those taken near the surface were found to be 0.3 to 0.5 times slower than those of test specimens taken near the surface when air-cooled. Furthermore, even when the 1/2t position was taken at the center of the thickness of the steel, the corrosion rate of water-cooled test specimens was found to be 0.4 to 0.6 times slower than that of air-cooled test specimens.
これらについて金属組織を詳細に調査した結果、空冷した試験片は、やや扁平したフェライトおよびパーライトになっており、板厚中央ではさらにフェライト粒径が大きく粒状になっていた。一方、耐食性が良好であった水冷した試験片は、いずれの深さ位置においてもベイナイトおよび/またはアシュキュラーフェライトを合計面積率で20%以上含むことが判明した。 A detailed investigation of the metal structure of these specimens revealed that the air-cooled specimens consisted of slightly flattened ferrite and pearlite, with the ferrite grain size becoming larger and more granular at the center of the plate thickness. On the other hand, the water-cooled specimens, which had good corrosion resistance, were found to contain bainite and/or acicular ferrite at a total area ratio of 20% or more at all depth positions.
さらに詳細に検討した結果、仕上圧延終了後、水冷を750~500℃で停止することで、ベイナイトおよび/またはアシュキュラーフェライトの合計面積率が20~95%であり、マルテンサイトの面積率が2.0%以下である金属組織が得られ、それにより良好な耐食性を確保できることが判明した。また、ビッカース硬さが210HV10を超えると、耐食性が劣化することが判明した。 Further detailed investigation revealed that by stopping water cooling at 750-500°C after finish rolling, a metal structure can be obtained in which the total area ratio of bainite and/or acicular ferrite is 20-95% and the area ratio of martensite is 2.0% or less, thereby ensuring good corrosion resistance. It was also found that corrosion resistance deteriorates when the Vickers hardness exceeds 210 HV10.
以上の検討の結果、CRI値を0.50以上として、金属組織が板厚全体を通してベイナイトおよび/またはアシュキュラーフェライトの合計面積率が20~95%であり、マルテンサイトの面積率が2.0%以下であり、かつビッカース硬さが210HV10以下であれば、鋼板の耐食性を板厚全体にわたって向上させることを見出した。 As a result of the above investigations, it was found that the corrosion resistance of a steel plate can be improved throughout its thickness if the CRI value is 0.50 or higher, the metal structure has a total area fraction of bainite and/or acicular ferrite of 20 to 95% throughout the plate thickness, an area fraction of martensite of 2.0% or less, and the Vickers hardness is 210 HV10 or less.
本発明は上記知見に基づいてなされたものである。以下、本発明の各要件について詳しく説明する。 The present invention was made based on the above findings. Each of the requirements of the present invention will be explained in detail below.
(A)化学組成
各元素の限定理由は下記のとおりである。なお、以下の説明において含有量についての「%」は、「質量%」を意味する。
(A) Chemical Composition The reasons for limiting the content of each element are as follows: In the following description, "%" for the content means "% by mass."
C:0.03~0.20%
Cは、強度を高めるのに有効な元素である。また、C含有量を0.03%未満とすると、工業的に経済性を著しく阻害する。一方、C含有量が過剰であると、溶接性および継手靱性を劣化させるため、溶接構造物用鋼材として好ましくない。そのため、C含有量は0.03~0.20%とする。C含有量は0.05%以上、または0.08%以上であるのが好ましく、0.18%以下、または0.16%以下であるのが好ましい。
C: 0.03-0.20%
C is an element effective in increasing strength. Furthermore, if the C content is less than 0.03%, it significantly impairs industrial economic efficiency. On the other hand, an excessive C content deteriorates weldability and joint toughness, making it undesirable for steel materials for welded structures. Therefore, the C content is set to 0.03 to 0.20%. The C content is preferably 0.05% or more, or 0.08% or more, and is preferably 0.18% or less, or 0.16% or less.
Si:0.05~0.50%
Siは、脱酸元素として必要である。一方、Si含有量が過剰であると、母材靱性を劣化させる。そのため、Si含有量は0.05~0.50%とする。溶接性および継手靱性への要求が厳しい場合は、Si含有量は0.10%以上、または0.20%以上であるのが好ましく、0.40%以下、または0.30%以下であるのが好ましい。
Si: 0.05-0.50%
Si is necessary as a deoxidizing element. On the other hand, excessive Si content deteriorates the toughness of the base material. Therefore, the Si content is set to 0.05 to 0.50%. When strict requirements are placed on weldability and joint toughness, the Si content is preferably 0.10% or more, or 0.20% or more, and is preferably 0.40% or less, or 0.30% or less.
Mn:0.60~2.00%
Mnは、鋼材の強度を向上させる元素として有効である。一方、Mn含有量が過剰であると、母材靱性を劣化させる。そのため、Mn含有量は0.60~2.00%とする。Mn含有量は0.75%以上、または0.90%以上であるのが好ましい。また、溶接性および継手靱性への要求が厳しい場合は、Mn含有量は1.80%以下、または1.60%以下であるのが好ましい。
Mn: 0.60-2.00%
Mn is an effective element for improving the strength of steel. However, excessive Mn content deteriorates the toughness of the base material. Therefore, the Mn content is set to 0.60 to 2.00%. The Mn content is preferably 0.75% or more, or 0.90% or more. Furthermore, when strict requirements are placed on weldability and joint toughness, the Mn content is preferably 1.80% or less, or 1.60% or less.
P:0.030%以下
Pは、不純物元素であり、局部腐食進展速度を低減し、かつ、溶接性を向上させるためには、P含有量は0.030%以下とする。耐食性および溶接性を確保するためには、P含有量は0.020%以下であるのが好ましい。さらに耐食性を向上させるためには、P含有量は0.010%以下であるのがより好ましい。P含有量の下限は特に規定する必要はなく、つまりP含有量は0%でもよいが、極度の低減は製鋼コストの増大を招く。そのため、P含有量は0.001%以上、または0.005%以上としてもよい。
P: 0.030% or less P is an impurity element. To reduce the local corrosion rate and improve weldability, the P content is set to 0.030% or less. To ensure corrosion resistance and weldability, the P content is preferably 0.020% or less. To further improve corrosion resistance, the P content is more preferably 0.010% or less. There is no need to specify a lower limit for the P content; in other words, the P content may be 0%, but an extreme reduction will increase steelmaking costs. Therefore, the P content may be set to 0.001% or more, or 0.005% or more.
S:0.030%以下
Sは、不純物元素であり、局部腐食進展速度を低減し、機械的性質、特に延性を向上させるためには、S含有量は0.030%以下とする。また、耐食性および機械的性質を確保するためには、S含有量は少ないほど好ましく、0.020%以下、または0.010%以下であるのが好ましい。S含有量の下限は特に規定する必要はなく、つまりS含有量は0%でもよいが、極度の低減は製鋼コストの増大を招く。そのため、S含有量は0.001%以上、または0.003%以上としてもよい。
S: 0.030% or less S is an impurity element, and in order to reduce the rate of localized corrosion progression and improve mechanical properties, particularly ductility, the S content is set to 0.030% or less. Furthermore, in order to ensure corrosion resistance and mechanical properties, the lower the S content, the better, and it is preferably 0.020% or less, or 0.010% or less. There is no need to specify a lower limit for the S content; in other words, the S content may be 0%, but excessive reductions lead to increased steelmaking costs. Therefore, the S content may be set to 0.001% or more, or 0.003% or more.
Al:0.001~0.050%
Alは、AlNを形成することにより、母材のオーステナイト粒径微細化に有効な元素である。一方、Al含有量が過剰であると、粗大な酸化物を形成して延性および靱性を劣化させる。そのため、Al含有量は0.001~0.050%とする。Al含有量は0.005%以上、または0.010%以上とするのが好ましく、0.040%以下、または0.030%以下とするのが好ましい。
Al: 0.001-0.050%
Al is an element that is effective in refining the austenite grain size of the base material by forming AlN. On the other hand, excessive Al content forms coarse oxides, which deteriorates ductility and toughness. Therefore, the Al content is set to 0.001 to 0.050%. The Al content is preferably 0.005% or more, or 0.010% or more, and is preferably 0.040% or less, or 0.030% or less.
N:0.001~0.010%
Nは、V、Al、およびTiと結合してオーステナイト粒微細化および析出強化に有効である。また、工業的に鋼中のNを完全に除去することは不可能であり、必要以上にN含有量を低減することは製造工程に過大な負荷をかけるため好ましくない。一方、N含有量が過剰であると、固溶状態で延性および靱性に悪影響を及ぼす。そのため、N含有量は0.001~0.010%とする。N含有量は0.002%以上、または0.003%以上であるのが好ましく、0.008%以下、または0.006%以下であるのが好ましい。
N: 0.001-0.010%
N combines with V, Al, and Ti to effectively refine austenite grains and strengthen precipitation. It is industrially impossible to completely remove N from steel, and reducing the N content more than necessary is undesirable because it places excessive strain on the manufacturing process. On the other hand, excessive N content adversely affects ductility and toughness in the solid solution state. Therefore, the N content is set to 0.001 to 0.010%. The N content is preferably 0.002% or more, or 0.003% or more, and 0.008% or less, or 0.006% or less.
Cu:0.01~0.60%
Mo:0.01~0.20%
W:0.01~0.20%
Sn:0.01~0.20%
Sb:0.01~0.20%
Cu、Mo、W、Sn、Sbは耐全面腐食性を向上させる元素である。一方、これらの元素の含有量が過剰であると、経済性を損なうだけでなく機械的性質の低下を招く。そのため、Cu:0.01~0.60%、Mo:0.01~0.20%、W:0.01~0.20%、Sn:0.01~0.20%、Sb:0.01~0.20%から選択される1種または2種以上を含有させる。Cu含有量は、0.05%以上、または0.08%以上とするのが好ましく、0.55%以下、または0.50%以下とするのが好ましい。また、Mo、W、Sn、およびSbの含有量はそれぞれ、0.02%以上、または0.03%以上とするのが好ましく、0.18%以下、または0.15%以下とするのが好ましい。
Cu: 0.01~0.60%
Mo: 0.01~0.20%
W: 0.01~0.20%
Sn: 0.01-0.20%
Sb: 0.01~0.20%
Cu, Mo, W, Sn, and Sb are elements that improve general corrosion resistance. However, excessive content of these elements not only impairs economic efficiency but also leads to deterioration of mechanical properties. Therefore, one or more elements selected from Cu: 0.01-0.60%, Mo: 0.01-0.20%, W: 0.01-0.20%, Sn: 0.01-0.20%, and Sb: 0.01-0.20% are added. The Cu content is preferably 0.05% or more or 0.08% or more, and 0.55% or less or 0.50% or less. The Mo, W, Sn, and Sb contents are preferably 0.02% or more or 0.03% or more, and 0.18% or less or 0.15% or less, respectively.
また、上記の通り、式(i)で示されるCRI値が0.50未満では十分な耐食性が得られない。一方、0.50以上になると、優れた耐食性を安定して発揮することができる。そのため、CRI値は0.50以上とする。CRI値は0.55以上とするのが好ましく、0.60以上とするのがより好ましい。CRI値の上限は特に設けないが、本発明の化学組成では、CRI値の上限は2.40となる。
CRI=Cu+6×Mo+2×W+0.5×Sn+0.5×Sb ・・・(i)
但し、式中の各元素記号は、鋼材中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合は0とする。
Furthermore, as described above, if the CRI value represented by formula (i) is less than 0.50, sufficient corrosion resistance cannot be obtained. On the other hand, if the CRI value is 0.50 or more, excellent corrosion resistance can be stably exhibited. Therefore, the CRI value is set to 0.50 or more. The CRI value is preferably 0.55 or more, and more preferably 0.60 or more. There is no particular upper limit for the CRI value, but in the chemical composition of the present invention, the upper limit for the CRI value is 2.40.
CRI=Cu+6×Mo+2×W+0.5×Sn+0.5×Sb...(i)
In the formula, each element symbol represents the content (mass%) of each element contained in the steel material, and is set to 0 if the element is not contained.
本発明に係る原油油槽用鋼材の化学組成において、残部はFeおよび不純物である。なお「不純物」とは、鋼材を工業的に製造する際に、鉱石、スクラップ等の原料、製造工程の種々の要因によって混入する成分であって、本発明に悪影響を与えない範囲で許容されるものを意味する。 In the chemical composition of the steel material for crude oil tanks according to the present invention, the balance is Fe and impurities. Note that "impurities" refer to components that are mixed in during the industrial production of steel due to various factors in raw materials such as ore and scrap, and in the manufacturing process, and are acceptable within the scope of the present invention, as long as they do not adversely affect the present invention.
本発明に係る原油油槽用鋼材の化学組成においては、Feの一部に代えて、下記の元素から選択される1種以上を、以下に示す範囲において含有させてもよい。なお、これらの元素は、原油油槽用鋼材において必ずしも必須ではないことから、含有量の下限値は0%である。各元素の限定理由について説明する。 In the chemical composition of the steel material for crude oil tanks according to the present invention, one or more elements selected from the following may be contained in place of a portion of the Fe, within the ranges shown below. Note that these elements are not necessarily essential for steel materials for crude oil tanks, and therefore the lower limit of their content is 0%. The reasons for limiting each element are explained below.
Cr:0.10%未満
Crは、高強度化に有効であるため、強度調整のために、必要に応じて含有させてもよい。一方、Crは局部腐食進展速度を加速させ、原油環境における耐局部腐食性を劣化させる。また、Crは固体Sの生成を促進するおそれがある。そのため、Cr含有量は0.10%未満とする。Cr含有量は0.08%以下、または0.05%以下であるのが好ましい。下限は特に限定せず、0%であってもよいが、上記効果を得たい場合は、Cr含有量は0.01%以上、または0.03%以上であるのが好ましい。
Cr: Less than 0.10% Cr is effective in increasing strength, so it may be added as needed to adjust strength. On the other hand, Cr accelerates the rate of localized corrosion and deteriorates localized corrosion resistance in crude oil environments. Cr may also promote the formation of solid S. Therefore, the Cr content is set to less than 0.10%. The Cr content is preferably 0.08% or less, or 0.05% or less. There is no particular lower limit and it may be 0%, but if the above effect is desired, the Cr content is preferably 0.01% or more, or 0.03% or more.
Ni:0.05~0.50%
Co:0.05~0.50%
NiおよびCoは、母材およびHAZの靭性を向上させる。また、耐食性向上に有効な元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。一方、NiおよびCo含有量が過剰であると、溶接性の低下を招く。また、NiおよびCoは高価な元素でもあり、過剰に含有させることは経済的に不利である。そのため、Ni:0.05~0.50%、Co:0.05~0.50%から選択される1種または2種を含有させることが好ましい。NiおよびCoの含有量はそれぞれ、0.08%以上、または0.10%以上であるのが好ましく、0.40%以下、または0.30%以下であるのが好ましい。
Ni: 0.05-0.50%
Co:0.05~0.50%
Ni and Co improve the toughness of the base material and HAZ. They are also effective elements for improving corrosion resistance, so they may be included as needed. However, excessive Ni and Co contents result in reduced weldability. Furthermore, Ni and Co are expensive elements, and excessive inclusion is economically disadvantageous. Therefore, it is preferable to include one or two elements selected from Ni: 0.05 to 0.50% and Co: 0.05 to 0.50%. The Ni and Co contents are preferably 0.08% or more, or 0.10% or more, respectively, and 0.40% or less, or 0.30% or less.
Nb:0.002~0.200%
V:0.005~0.500%
Ti:0.002~0.200%
Ta:0.005~0.500%
Zr:0.005~0.500%
B:0.0002~0.0050%
Nb、V、Ti、Ta、Zr、およびBは、微量で鋼の強度を高めるのに有効な元素であり、強度調整のため、必要に応じて含有させてもよい。一方、上記元素の含有量が過剰であると、靱性の劣化が顕著となる。そのため、Nb:0.002~0.200%、V:0.005~0.500%、Ti:0.002~0.200%、Ta:0.005~0.500%、Zr:0.005~0.500%、B:0.0002~0.0050%から選択される1種または2種以上を含有させることが好ましい。
Nb: 0.002-0.200%
V:0.005~0.500%
Ti: 0.002-0.200%
Ta: 0.005-0.500%
Zr: 0.005-0.500%
B: 0.0002-0.0050%
Nb, V, Ti, Ta, Zr, and B are elements that are effective in increasing the strength of steel in small amounts, and may be added as needed to adjust strength. On the other hand, excessive contents of these elements significantly deteriorate toughness. Therefore, it is preferable to add one or more elements selected from Nb: 0.002 to 0.200%, V: 0.005 to 0.500%, Ti: 0.002 to 0.200%, Ta: 0.005 to 0.500%, Zr: 0.005 to 0.500%, and B: 0.0002 to 0.0050%.
NbおよびTiの含有量はそれぞれ、0.005%以上、0.010%以上、または0.020%以上であるのが好ましく、0.180%以下、0.150%以下、または0.130%以下であるのが好ましい。また、V、Ta、およびZrの含有量はそれぞれ、0.010%以上、0.020%以上、または0.050%以上であるのが好ましく、0.400%以下、0.300%以下、または0.200%以下であるのが好ましい。さらに、B含有量は、0.0005%以上、または0.0010%以上であるのが好ましく、0.0040%以下、または0.0030%以下であるのが好ましい。The Nb and Ti contents are preferably 0.005% or more, 0.010% or more, or 0.020% or more, and preferably 0.180% or less, 0.150% or less, or 0.130% or less. The V, Ta, and Zr contents are preferably 0.010% or more, 0.020% or more, or 0.050% or more, and preferably 0.400% or less, 0.300% or less, or 0.200% or less. The B content is preferably 0.0005% or more, or 0.0010% or more, and preferably 0.0040% or less, or 0.0030% or less.
Mg:0.0001~0.01%
Ca:0.0005~0.01%
Y:0.0001~0.1%
La:0.005~0.1%
Ce:0.005~0.1%
Mg、Ca、Y、La、およびCeは、介在物の形態制御、延性特性の向上、また、大入熱溶接継手のHAZ靭性向上に有効な元素であるため、必要に応じて含有させてもよい。一方、上記元素の含有量が過剰であると、介在物が粗大化して、機械的性質、特に延性および靱性に悪影響を及ぼす。そのため、Mg:0.0001~0.01%、Ca:0.0005~0.01%、Y:0.0001~0.1%、La:0.005~0.1%、Ce:0.005~0.1%から選択される1種または2種以上を含有させることが好ましい。
Mg: 0.0001-0.01%
Ca: 0.0005-0.01%
Y:0.0001~0.1%
La: 0.005-0.1%
Ce: 0.005-0.1%
Mg, Ca, Y, La, and Ce are elements effective in controlling the morphology of inclusions, improving ductility, and improving HAZ toughness in high-heat-input welded joints, and may be added as needed. On the other hand, excessive contents of these elements cause inclusions to coarsen, adversely affecting mechanical properties, particularly ductility and toughness. Therefore, it is preferable to add one or more elements selected from Mg: 0.0001 to 0.01%, Ca: 0.0005 to 0.01%, Y: 0.0001 to 0.1%, La: 0.005 to 0.1%, and Ce: 0.005 to 0.1%.
Mg含有量は0.0005%以上、0.0010%以上、または0.0020%以上であるのが好ましく、0.0090%以下、0.0080%以下、0.0070%以下であるのが好ましい。Ca含有量は0.0008%以上、0.0010%以上、または0.0020%以上であるのが好ましく、0.0090%以下、0.0080%以下、または0.0070%以下であるのが好ましい。Y含有量は0.0005%以上、0.0010%以上、または0.0020%以上であるのが好ましく、0.09%以下、0.08%以下、または0.07%以下であるのが好ましい。LaおよびCeの含有量はそれぞれ、0.008%以上、0.010%以上、または0.015%以上であるのが好ましく、0.09%以下、0.08%以下、または0.07%以下であるのが好ましい。The Mg content is preferably 0.0005% or more, 0.0010% or more, or 0.0020% or more, and preferably 0.0090% or less, 0.0080% or less, or 0.0070% or less. The Ca content is preferably 0.0008% or more, 0.0010% or more, or 0.0020% or more, and preferably 0.0090% or less, 0.0080% or less, or 0.0070% or less. The Y content is preferably 0.0005% or more, 0.0010% or more, or 0.0020% or more, and preferably 0.09% or less, 0.08% or less, or 0.07% or less. The La and Ce contents are preferably 0.008% or more, 0.010% or more, or 0.015% or more, and are preferably 0.09% or less, 0.08% or less, or 0.07% or less, respectively.
(B)原油油槽用鋼材の金属組織
本発明の原油油槽用鋼材の圧延方向および厚さ方向に平行な断面での金属組織においては、ベイナイトおよび/またはアシュキュラーフェライトの合計面積率が20~95%であり、マルテンサイトの面積率が2.0%以下である。各組織の限定理由について説明する。
(B) Metallographic Structure of Steel Material for Crude Oil Tanks In the metallographic structure of the steel material for crude oil tanks of the present invention in a cross section parallel to the rolling direction and thickness direction, the total area ratio of bainite and/or acicular ferrite is 20 to 95%, and the area ratio of martensite is 2.0% or less. The reasons for limiting each structure will be explained.
ベイナイトおよび/またはアシュキュラーフェライトの合計:20~95%
本発明の鋼材の耐食性は、上述のとおり、含有させる合金元素により発揮される。この機構としては、ピット内環境において、これらの合金元素が溶出し、腐食生成物中に取り込まれる、または、金属として鋼材表面に析出し被覆する等が挙げられる。ここで、ベイナイトおよびアシュキュラーフェライトは、フェライトとの間で若干の電位差を生じさせる。そして、腐食初期において合金元素の腐食を適度に促進し、合金元素の腐食生成物中への取り込み、および金属としての鋼材表面への析出を促し、耐食性改善効果を発現する。そのため、ベイナイトおよび/またはアシュキュラーフェライトの合計面積率は20%以上とする。
Sum of bainite and/or acicular ferrite: 20 to 95%
As described above, the corrosion resistance of the steel material of the present invention is exhibited by the alloying elements contained therein. Examples of mechanisms for this include the dissolution of these alloying elements in the pit environment and their incorporation into corrosion products, or their deposition as metals onto the steel surface to form a coating. Here, bainite and acicular ferrite create a slight potential difference with ferrite. This promotes moderate corrosion of the alloying elements in the early stages of corrosion, promoting their incorporation into corrosion products and their precipitation as metals onto the steel surface, thereby improving corrosion resistance. Therefore, the total area ratio of bainite and/or acicular ferrite is set to 20% or more.
一方、ベイナイトおよび/またはアシュキュラーフェライトの合計面積率が多すぎると、フェライトとの接触面積が減少し、腐食初期における合金元素の腐食が不十分となる。そのため、上記効果の発現が遅くなり、耐食性が低下する。したがって、ベイナイトおよび/またはアシュキュラーフェライトの合計面積率は95%以下、望ましくは90%未満とする。 On the other hand, if the total area ratio of bainite and/or acicular ferrite is too high, the contact area with ferrite decreases, and corrosion of the alloying elements in the early stages of corrosion becomes insufficient. As a result, the above effects are not realized as quickly as expected, and corrosion resistance decreases. Therefore, the total area ratio of bainite and/or acicular ferrite should be 95% or less, preferably less than 90%.
ここで、本発明において、ベイナイトには、焼戻しベイナイトも含まれ得るが、本願明細書においては区別しない。また、「アシュキュラーフェライト」とは、低温域で変態するフェライトであり、針状のフェライト、または粒状を呈していないフェライトを指すものとする。結晶粒界が多面体である粒状フェライト、すなわち顕微鏡写真でみる多角形フェライトを指すものではない。 In this specification, bainite can also include tempered bainite, but the two are not distinguished in this specification. Furthermore, "acicular ferrite" refers to ferrite that transforms at low temperatures, and refers to acicular ferrite or non-granular ferrite. It does not refer to granular ferrite, in which the grain boundaries are polyhedral, i.e., polygonal ferrite as seen in micrographs.
マルテンサイト:2.0%以下
マルテンサイトは、ピット内環境において、フェライトとの間で電池を形成し、カソードとして作用する。その結果、フェライトの腐食進行を促進し、不均一な腐食を誘発する。そのため、マルテンサイトの面積率は2.0%以下とする。なお、本発明において、マルテンサイトには、島状マルテンサイトは含まないものとする。
Martensite: 2.0% or less In the pit environment, martensite forms a battery with ferrite and acts as a cathode. As a result, it accelerates the corrosion of ferrite and induces uneven corrosion. Therefore, the area ratio of martensite is set to 2.0% or less. In the present invention, martensite does not include island martensite.
フェライトは、上述のとおり、ベイナイトおよびアシュキュラーフェライトとの間で若干の電位差を生じさせ、腐食初期において合金元素の腐食を適度に促進することで、耐食性を向上させる効果を有する。そのため、フェライトの面積率は、10%以上であることが好ましい。ただし、フェライトの面積率が多すぎると、ベイナイトおよびアシュキュラーフェライトとの接触面積が減少し、腐食初期における合金元素の腐食が不十分となる。その結果、耐食性が劣化する。そのため、フェライトの面積率は、75%以下とすることが好ましい。As mentioned above, ferrite creates a slight potential difference between bainite and acicular ferrite, which moderately promotes the corrosion of alloying elements in the early stages of corrosion, thereby improving corrosion resistance. Therefore, it is preferable that the area ratio of ferrite be 10% or more. However, if the area ratio of ferrite is too high, the contact area with bainite and acicular ferrite will decrease, resulting in insufficient corrosion of alloying elements in the early stages of corrosion. As a result, corrosion resistance will deteriorate. Therefore, it is preferable that the area ratio of ferrite be 75% or less.
上記以外の残部は、パーライトおよび島状マルテンサイトである。パーライトは耐食性を劣化させる。そのため、パーライトの面積率は5%以下であることが好ましい。また、島状マルテンサイトの面積率は5%以下であることが好ましい。 The remainder is pearlite and island martensite. Pearlite reduces corrosion resistance. Therefore, it is preferable that the area fraction of pearlite be 5% or less. It is also preferable that the area fraction of island martensite be 5% or less.
金属組織は、以下の方法で測定する。鋼材のL断面において、表面から1mm深さ位置、1/4t位置、および1/2t位置の金属組織を観察する。観察面を鏡面研磨しナイタールで腐食後、光学顕微鏡にて200倍の倍率で撮影した写真から評価する。撮影した写真のうち、白単色となっている粒状のフェライト、および黒色の粒状のパーライトを除いた部分を、ベイナイトまたはアシュキュラーフェライトとして任意の色で塗りつぶし、画像解析を行う。また、マルテンサイトは、フェライト、アシキュラーフェライト、ベイナイト、および/またはパーライト組織に囲まれた領域に生成しており、島状マルテンサイトはベイナイト組織のラス間に生成している組織とする。 Metal structure is measured using the following method. The metal structure is observed at a depth of 1 mm from the surface, at the 1/4t position, and at the 1/2t position on the L-section of the steel material. The observation surface is mirror-polished and etched with nital, and then photographed at 200x magnification using an optical microscope. The photograph is evaluated based on the areas excluding the solid white granular ferrite and black granular pearlite, and the remaining areas are filled in with a color of your choice to represent bainite or acicular ferrite, and image analysis is performed. Furthermore, martensite is considered to have formed in areas surrounded by ferrite, acicular ferrite, bainite, and/or pearlite structures, and island martensite is considered to have formed between the laths of the bainite structure.
そして、全体に占める、任意の色で塗りつぶした部分の割合を、ベイナイトおよび/またはアシュキュラーフェライトの合計面積率として算出する。また、全体に占める、フェライトの割合を、フェライトの面積率とし、全体に占める、マルテンサイトの割合を、マルテンサイトの面積率として算出する。 The percentage of the area filled in with any color is calculated as the total area ratio of bainite and/or acicular ferrite. The percentage of ferrite in the total is calculated as the area ratio of ferrite, and the percentage of martensite in the total is calculated as the area ratio of martensite.
また、本発明において、ベイナイトおよび/またはアシュキュラーフェライトの合計面積率が20~95%とは、表面から1mm深さ位置、1/4t位置、および1/2t位置の全てにおいて、ベイナイトおよび/またはアシュキュラーフェライトの合計面積率が20~95%であることをいう。また、本発明において、マルテンサイトの面積率が2.0%以下とは、表面から1mm深さ位置、1/4t位置、および1/2t位置の全てにおいて、マルテンサイトの面積率が2.0%以下であることをいう。なお、本発明に係る原油油槽用鋼材の形状は特に限定しないが、典型的には厚さ10~40mmの厚鋼板である。 In addition, in the present invention, a total area ratio of bainite and/or acicular ferrite of 20 to 95% means that the total area ratio of bainite and/or acicular ferrite is 20 to 95% at all positions 1 mm deep from the surface, 1/4 t position, and 1/2 t position.In addition, in the present invention, an area ratio of martensite of 2.0% or less means that the area ratio of martensite is 2.0% or less at all positions 1 mm deep from the surface, 1/4 t position, and 1/2 t position.The shape of the steel material for crude oil tanks according to the present invention is not particularly limited, but is typically a thick steel plate with a thickness of 10 to 40 mm.
(C)硬さ
本発明に係る原油油槽用鋼材は、ビッカース硬さで、210HV10以下である。ビッカース硬さが210HV10を超えると、詳細なメカニズムは明らかになっていないが、耐食性が劣化する。また、ビッカース硬さは、160HV10以上であることが好ましい。なお、「HV10」とは、試験力を98N(10kgf)として、ビッカース硬さ試験を実施した場合の「硬さ記号」を意味する(JIS Z 2244-1:2020を参照)。
(C) Hardness The steel material for crude oil tanks according to the present invention has a Vickers hardness of 210 HV10 or less. If the Vickers hardness exceeds 210 HV10, corrosion resistance deteriorates, although the detailed mechanism is not clear. Furthermore, the Vickers hardness is preferably 160 HV10 or more. Note that "HV10" refers to the "hardness symbol" when a Vickers hardness test is conducted with a test force of 98 N (10 kgf) (see JIS Z 2244-1:2020).
ここで、ビッカース硬さは、鋼材のL断面において、鋼材の表面から1mm深さ位置、1/4t位置、および1/2t位置のそれぞれについて、圧延方向と平行な方向に1mm間隔で5点測定し、それぞれの深さ位置におけるビッカース硬さの平均値を算出する。ビッカース硬さは、試験力98N(10kgf)で測定する。 Here, Vickers hardness is measured at five points at 1 mm intervals in the direction parallel to the rolling direction on the L-section of the steel material: 1 mm deep from the surface, 1/4 t position, and 1/2 t position, and the average Vickers hardness at each depth position is calculated. Vickers hardness is measured with a test force of 98 N (10 kgf).
また、本発明において、ビッカース硬さが210HV10以下とは、表面から1mm深さ位置、1/4t位置、および1/2t位置の全てにおいて、ビッカース硬さの平均値が210HV10以下であることをいう。 In addition, in the present invention, a Vickers hardness of 210 HV10 or less means that the average Vickers hardness is 210 HV10 or less at a depth of 1 mm from the surface, at the 1/4t position, and at the 1/2t position.
(D)製造方法
本発明の原油油槽用鋼材の好適製造方法について、説明する。上記した成分組成になる溶鋼を、転炉または電気炉等の公知の炉で溶製し、連続鋳造法または造塊法等の公知の方法でスラブまたはビレット等の鋼素材とする。なお、溶製に際して、真空脱ガス精錬等を実施しても良い。また、溶鋼の成分調整方法は、公知の鋼製錬方法に従えばよい。
(D) Manufacturing Method A preferred manufacturing method for the steel material for crude oil tanks of the present invention will now be described. Molten steel having the above-described composition is melted in a known furnace such as a converter or an electric furnace, and is then formed into a steel material such as a slab or billet by a known method such as a continuous casting method or an ingot casting method. Note that vacuum degassing refining or the like may be performed during the melting process. The method for adjusting the composition of the molten steel may follow known steel smelting methods.
ついで、上記の鋼素材を所望の寸法形状に熱間圧延する。鋼素材を1020℃以上の温度に加熱して20min以上保持したのち、熱間圧延を行うことが好ましい。 Then, the above steel material is hot-rolled to the desired dimensions and shape. It is preferable to heat the steel material to a temperature of 1020°C or higher and hold it for 20 minutes or more before hot-rolling.
加熱温度が低くなると、圧延負荷が大きくなるため、加熱温度は1020℃以上とする。加熱温度は、1030℃以上とすることが好ましく、1040℃以上とすることがより好ましい。 Because a lower heating temperature increases the rolling load, the heating temperature should be 1020°C or higher. A heating temperature of 1030°C or higher is preferred, and a temperature of 1040°C or higher is even more preferred.
ただし、加熱温度が1350℃を超えると、表面痕の発生原因となったり、スケールロスおよび燃料原単位が増加したりする。そのため、加熱温度は1350℃以下とすることが好ましく、1300℃以下とすることがより好ましい。However, heating temperatures above 1350°C can cause surface marks and increase scale loss and fuel consumption. Therefore, it is preferable to keep the heating temperature below 1350°C, and more preferably below 1300°C.
また、生産性などの観点から、均熱時間は20~120minとする。均熱時間は、50min以上とすることが好ましい。ここで、「均熱時間」とは、スラブの温度が上記加熱温度に到達した後、等温保持する時間を意味する。 From the standpoint of productivity, the soaking time is set to 20 to 120 minutes. It is preferable that the soaking time be 50 minutes or more. Here, "soaking time" refers to the time for which the slab temperature is maintained isothermally after reaching the heating temperature.
熱間圧延は、粗圧延と仕上圧延とを含み、粗圧延の終了後、仕上圧延の開始までの時間(以下、「仕上圧延待ち時間」ともいう。)を40秒以下とするのが好ましい。鋼素材の表層は、内部に比べて冷却速度が速いが、仕上圧延待ち時間を短くすることで、鋼素材の表層と内部との温度差を小さくすることができる。その結果、表層から1mm深さ位置、1/4t位置、および1/2t位置における金属組織のばらつきを抑え、表層から1mm深さ位置、1/4t位置、および1/2t位置の全てにおいて、ベイナイトおよび/またはアシュキュラーフェライトの合計面積率が20~95%であり、マルテンサイトの面積率が2.0%以下である金属組織を得ることができる。Hot rolling includes rough rolling and finish rolling, and the time between the end of rough rolling and the start of finish rolling (hereinafter also referred to as the "finish rolling wait time") is preferably 40 seconds or less. The surface layer of a steel material cools faster than the interior, but shortening the finish rolling wait time reduces the temperature difference between the surface layer and the interior of the steel material. As a result, variation in the metal structure at the 1 mm depth position from the surface, the 1/4 t position, and the 1/2 t position is reduced, resulting in a metal structure in which the total area fraction of bainite and/or acicular ferrite is 20 to 95%, and the area fraction of martensite is 2.0% or less at all of the 1 mm depth position from the surface, the 1/4 t position, and the 1/2 t position.
また、仕上圧延終了温度は、830~930℃とする。仕上圧延終了温度が830℃未満の場合、オーステナイト中に、フェライト変態の核となる歪みが多く存在することになる。その結果、オーステナイトからフェライトへの変態が促進され、フェライトの面積率が過剰となる。一方、仕上圧延終了温度が930℃超の場合、オーステナイト中の歪みが少ないため、フェライト、ベイナイトおよびアシュキュラーフェライトへの変態が抑制され、マルテンサイトの面積率が過剰となる。 The finish rolling end temperature is set to 830 to 930°C. If the finish rolling end temperature is below 830°C, there will be a lot of strain in the austenite that will act as the nucleus for ferrite transformation. As a result, the transformation from austenite to ferrite is accelerated, resulting in an excessive ferrite area ratio. On the other hand, if the finish rolling end temperature is above 930°C, there will be little strain in the austenite, which will suppress the transformation to ferrite, bainite, and acicular ferrite, resulting in an excessive martensite area ratio.
さらに、上述のとおり、熱間圧延後の鋼材の冷却は、水冷とする。熱間圧延後に水冷することで、ベイナイトおよび/またはアシュキュラーフェライトを合計面積率で20%以上含む金属組織とすることができる。 Furthermore, as mentioned above, the steel material is cooled by water after hot rolling. Water cooling after hot rolling allows for a metal structure containing bainite and/or acicular ferrite in a total area ratio of 20% or more.
水冷開始温度は、900~800℃とする。表層から1mm深さ位置、1/4t位置、および1/2t位置の全てにおいて、オーステナイト単相となっている状態から、冷却を始めることで、表層から1mm深さ位置、1/4t位置、および1/2t位置における金属組織のばらつきを抑えることができる。また、水冷開始温度が800℃未満の場合、フェライトへの変態が開始してから水冷を開始することになるため、ベイナイトおよび/またはアシュキュラーフェライトの合計面積率が低下する。 The water cooling start temperature is 900 to 800°C. By starting cooling from a state where the austenite phase is present at all positions 1 mm deep from the surface, 1/4 t position, and 1/2 t position, it is possible to reduce the variation in the metal structure at the positions 1 mm deep from the surface, 1/4 t position, and 1/2 t position. Furthermore, if the water cooling start temperature is below 800°C, water cooling will begin after the transformation to ferrite has begun, reducing the total area ratio of bainite and/or acicular ferrite.
そして、700~500℃まで水冷した後、水冷を停止する。水冷停止温度を700~500℃とすることで、ベイナイトおよび/またはアシュキュラーフェライトの合計面積率が20~95%であり、マルテンサイトの面積率が2.0%以下である金属組織を得ることができる。500℃未満で水冷を停止する場合、マルテンサイトが2.0%超生成し、耐食性が劣化する。一方、700℃超で水冷を停止する場合、実質的に空冷と同じであるため、金属組織がフェライト・パーライト組織となり、耐食性が劣化する。 Then, water cooling is stopped after water cooling to 700-500°C. By setting the water cooling stop temperature to 700-500°C, a metal structure can be obtained in which the total area ratio of bainite and/or acicular ferrite is 20-95%, and the area ratio of martensite is 2.0% or less. If water cooling is stopped below 500°C, more than 2.0% of martensite will be formed, resulting in a deterioration of corrosion resistance. On the other hand, if water cooling is stopped above 700°C, the metal structure will become a ferrite-pearlite structure, which is essentially the same as air cooling, and corrosion resistance will be deteriorated.
なお、熱間圧延後、必要に応じて、酸洗および冷間圧延を施し、所定板厚の冷延鋼板としてもよい。また、上記した以外の製造条件については特に限定されず、常法に従えばよい。 After hot rolling, if necessary, the steel sheet may be pickled and cold-rolled to a specified thickness. Furthermore, there are no particular restrictions on manufacturing conditions other than those described above, and conventional methods may be used.
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。 The present invention will be explained in more detail below using examples, but the present invention is not limited to these examples.
表2の化学組成を有し、厚さが120mmの鋼塊を溶製した。さらに、1150℃で90分加熱保持し、表3に示す条件で、厚さ30mmまで熱間圧延した。その後、表3に示すとおり、水冷または空冷を行い、熱延鋼板とした。 A steel ingot with a thickness of 120 mm and the chemical composition shown in Table 2 was produced. It was then heated and held at 1150°C for 90 minutes, and hot-rolled to a thickness of 30 mm under the conditions shown in Table 3. It was then water-cooled or air-cooled as shown in Table 3 to produce a hot-rolled steel sheet.
得られた鋼板のL断面において、表面から1mm深さ位置、1/4t位置、および1/2t位置の金属組織を観察した。観察面を鏡面研磨しナイタールで腐食後、光学顕微鏡にて200倍の倍率で撮影した写真から評価した。撮影した写真のうち、白単色となっている粒状のフェライト、および黒色の粒状のパーライトを除いた部分を、ベイナイトまたはアシュキュラーフェライトとして色付けし、画像解析を行った。また、マルテンサイトは、フェライト、アシキュラーフェライト、ベイナイト、および/またはパーライト組織に囲まれた領域に生成しており、島状マルテンサイトはベイナイト組織のラス間に生成している組織とした。The metallographic structure of the L-section of the obtained steel plate was observed at a depth of 1 mm from the surface, at the 1/4t position, and at the 1/2t position. The observation surface was mirror-polished and etched with nital, and then photographed at 200x magnification using an optical microscope. The photographs were then colored as bainite or acicular ferrite, excluding the solid white granular ferrite and black granular pearlite, and image analysis was performed. Furthermore, martensite was considered to have formed in areas surrounded by ferrite, acicular ferrite, bainite, and/or pearlite structures, and island martensite was considered to have formed between the laths of the bainite structure.
そして、全体に占める、任意の色で塗りつぶした部分の割合を、ベイナイトおよび/またはアシュキュラーフェライトの合計面積率として算出した。また、全体に占める、フェライトの割合を、フェライトの面積率とし、全体に占める、マルテンサイトの割合を、マルテンサイトの面積率として算出した。The proportion of the area filled with a given color was calculated as the total area ratio of bainite and/or acicular ferrite. The proportion of ferrite in the total was calculated as the area ratio of ferrite, and the proportion of martensite in the total was calculated as the area ratio of martensite.
ビッカース硬さは、鋼材のL断面において、鋼材の表面から1mm深さ位置、1/4t位置、および1/2t位置のそれぞれについて、圧延方向と平行な方向に1mm間隔で5点測定し、それぞれの深さ位置におけるビッカース硬さの平均値を算出した。ビッカース硬さは、試験力98N(10kgf)で測定した。 Vickers hardness was measured at five points, 1 mm apart, parallel to the rolling direction on the L-section of the steel material: 1 mm deep from the surface, at the 1/4 t position, and at the 1/2 t position. The average Vickers hardness at each depth position was calculated. Vickers hardness was measured with a test force of 98 N (10 kgf).
耐食性試験は、IMO規定のCOT底板用の腐食試験(SOLAS Chapter II-I, Part A-1, Reg. 3-11, as amended by resolution MSC. 291 (87), APPENDIX, Test Procedures for Qualification of Corrosion Resistant Steel for Cargo Tanks in Crude Oil Tankers.)に準じた試験を行った。ただし、溶液のpHの調整はより厳しい条件とするため、0.85から0.5へ変更した。 The corrosion resistance test was conducted in accordance with the IMO-specified corrosion test for COT bottom plates (SOLAS Chapter II-I, Part A-1, Reg. 3-11, as amended by resolution MSC. 291 (87), APPENDIX, Test Procedures for Qualification of Corrosion Resistant Steel for Cargo Tanks in Crude Oil Tankers.). However, the pH of the solution was adjusted from 0.85 to 0.5 to meet more stringent conditions.
まず、表面から1mm深さ位置、1/4t位置、および1/2t位置から25mm×60mm×5mm(厚さ)の試験片を採取した。採取方法は、表面1mmは試験片の片面が表面1mm部になるように採取し、1/4t位置および1/2t位置については試験片の板厚の中心がそれぞれ1/4t位置および1/2t位置になるように採取した。ぶら下げて浸漬試験を行うために長手方向の端部近傍に直径2mmの穴をあけた。試験片表面は、エメリー研磨紙600番で研磨した。試験前に脱脂をして試験片の試験前重量と寸法の計測を行った。 First, test pieces measuring 25 mm x 60 mm x 5 mm (thickness) were taken from a position 1 mm deep from the surface, the 1/4 t position, and the 1/2 t position. The test pieces were taken so that one side of the test piece was at the 1 mm surface, and the test pieces at the 1/4 t and 1/2 t positions were taken so that the center of the test piece's thickness was at the 1/4 t and 1/2 t positions, respectively. A 2 mm diameter hole was drilled near the longitudinal end to allow for hanging and immersion testing. The test piece surface was polished with 600-grit emery paper. The test pieces were degreased before testing, and the pre-test weight and dimensions were measured.
試験溶液には重量濃度10%のNaCl水溶液のpHを塩酸にて0.5に調整したものを用いた。この溶液をビーカーに800ml(比液量が20ml/cm2以上)入れ、試験溶液の温度は30℃に保温する。その後、試験片をナイロン製の4号の釣り糸を用いてぶら下げ、このビーカーの中に浸漬させた。溶液は24時間ごとに取替え、3日間試験した。試験後、洗浄し腐食生成物を取り除き、乾燥させたのち、重量を計測した。 The test solution used was a 10% NaCl aqueous solution with a pH adjusted to 0.5 using hydrochloric acid. 800 ml of this solution (specific liquid volume of 20 ml/ cm² or more) was placed in a beaker, and the temperature of the test solution was maintained at 30°C. The test specimen was then suspended using a nylon No. 4 fishing line and immersed in the beaker. The solution was replaced every 24 hours, and the test was conducted for three days. After the test, the specimen was washed to remove corrosion products, dried, and then weighed.
腐食速度は、試験前との重量減と試験前の表面積と密度(ここでは7.87g/cm3を用いた)から算出した。各鋼板の試験数は5枚とし、その平均値が、0.5mm以下になるかどうかを調査した。なお、IMO規定のCOT底板用の腐食試験の耐食鋼の評価基準は1mm以下である。 The corrosion rate was calculated from the weight loss before the test, the surface area, and the density before the test (7.87 g/ cm3 was used here). Five steel plates were tested, and it was investigated whether the average corrosion rate was 0.5 mm or less. The evaluation standard for corrosion-resistant steel in the corrosion test for COT bottom plates specified by the IMO is 1 mm or less.
表4に、表面から1mm深さ位置、1/4t位置、および1/2t位置における金属組織のベイナイトおよび/またはアシュキュラーフェライトの面積率、ビッカース硬さ、腐食速度の結果をまとめて示す。なお、腐食速度の結果については、すべての部位において腐食速度が0.5mm/y以下となる場合には〇を、1つでも0.5mm/yを超えた場合は×を記した。Table 4 summarizes the results for the area ratio of bainite and/or acicular ferrite in the metal structure, Vickers hardness, and corrosion rate at a depth of 1 mm from the surface, the 1/4th t position, and the 1/2th t position. Regarding the corrosion rate results, a "good" was marked if the corrosion rate was 0.5 mm/y or less at all locations, and an "x" was marked if even one location exceeded 0.5 mm/y.
表4に示すように、本発明の規定を全て満足する試験No.1~21および26では、いずれの性能においても優れた結果となった。これに対して、比較例である試験No.22~25、27、および28は、ビッカース硬さまたは耐食性の少なくともいずれかにおいて、悪化する結果となった。As shown in Table 4, Tests Nos. 1 to 21 and 26, which satisfied all of the specifications of the present invention, achieved excellent results in all performance aspects. In contrast, Tests Nos. 22 to 25, 27, and 28, which are comparative examples, showed deterioration in at least one of Vickers hardness and corrosion resistance.
本発明によれば、原油タンカーの油槽で生じる、特に進展速度が比較的高い孔食状の局部腐食に対して、優れた耐食性を示す原油油槽用鋼材を得ることが可能となる。 According to the present invention, it is possible to obtain steel materials for crude oil tanks that exhibit excellent corrosion resistance, particularly against pitting-type localized corrosion, which occurs in the oil tanks of crude oil tankers and has a relatively high rate of progression.
Claims (7)
C:0.03~0.20%、
Si:0.05~0.50%、
Mn:0.60~2.00%、
P:0.030%以下、
S:0.030%以下、
Al:0.001~0.050%、
N:0.001~0.010%を含有し、さらに、
Cu:0.01~0.60%、
Mo:0.01~0.20%、
W:0.01~0.20%、
Sn:0.01~0.20%、および
Sb:0.01~0.20%
から選択される1種または2種以上を含有し、
残部:Feおよび不純物であり、
下記(i)式で定義されるCRI値が0.50以上であり、
前記原油油槽用鋼材の圧延方向および厚さ方向に平行な断面での、前記原油油槽用鋼材の表面から1mm深さ位置、厚さ1/4位置、および厚さ1/2位置の全ての金属組織において、ベイナイトおよび/またはアシュキュラーフェライトの合計面積率が20~95%であり、
ベイナイト、アシュキュラーフェライト、およびフェライトの合計面積率が82%以上であり、
マルテンサイトの面積率が2.0%以下であり、かつ、
前記原油油槽用鋼材の圧延方向および厚さ方向に平行な断面での、前記原油油槽用鋼材の表面から1mm深さ位置、厚さ1/4位置、および厚さ1/2位置の全てのビッカース硬さが210HV10以下である、
原油油槽用鋼材。
CRI=Cu+6×Mo+2×W+0.5×Sn+0.5×Sb ・・・(i)
但し、式中の各元素記号は、鋼材中に含まれる各元素の含有量(質量%)を表し、含有されない場合は0とする。 The chemical composition of steel for crude oil tanks is, in mass%,
C: 0.03-0.20%,
Si: 0.05-0.50%,
Mn: 0.60-2.00%,
P: 0.030% or less,
S: 0.030% or less,
Al: 0.001-0.050%,
N: 0.001 to 0.010%, and further
Cu: 0.01 to 0.60%,
Mo: 0.01-0.20%,
W: 0.01-0.20%,
Sn: 0.01 to 0.20%, and Sb: 0.01 to 0.20%
Contains one or more selected from
The balance is Fe and impurities.
The CRI value defined by the following formula (i) is 0.50 or more,
In a cross section parallel to the rolling direction and thickness direction of the steel material for a crude oil tank , in all metallographic structures at a depth position of 1 mm from the surface of the steel material for a crude oil tank, a 1/4 thickness position, and a 1/2 thickness position , a total area ratio of bainite and/or acicular ferrite is 20 to 95%,
The total area ratio of bainite, acicular ferrite, and ferrite is 82% or more,
The area fraction of martensite is 2.0% or less, and
In a cross section parallel to the rolling direction and thickness direction of the steel material for crude oil tanks, the Vickers hardness at a depth of 1 mm from the surface of the steel material for crude oil tanks, a thickness 1/4 position, and a thickness 1/2 position is 210 HV10 or less.
Steel materials for crude oil tanks.
CRI=Cu+6×Mo+2×W+0.5×Sn+0.5×Sb...(i)
In the formula, each element symbol represents the content (mass%) of each element contained in the steel material, and is set to 0 if the element is not contained.
Cr:0.10%未満
を含有するものである、
請求項1に記載の原油油槽用鋼材。 The chemical composition contains, in mass %, replacing a part of the Fe,
Cr: less than 0.10%
The steel material for crude oil tanks according to claim 1.
Ni:0.05~0.50%、および
Co:0.05~0.50%
から選択される1種または2種を含有するものである、
請求項1に記載の原油油槽用鋼材。 The chemical composition contains, in mass %, replacing a part of the Fe,
Ni: 0.05 to 0.50%, and Co: 0.05 to 0.50%
It contains one or two selected from
The steel material for crude oil tanks according to claim 1.
Ni:0.05~0.50%、および
Co:0.05~0.50%
から選択される1種または2種を含有するものである、
請求項2に記載の原油油槽用鋼材。 The chemical composition contains, in mass %, replacing a part of the Fe,
Ni: 0.05 to 0.50%, and Co: 0.05 to 0.50%
It contains one or two selected from
The steel material for crude oil tanks according to claim 2.
Nb:0.002~0.200%、
V:0.005~0.500%、
Ti:0.002~0.200%、
Ta:0.005~0.500%、
Zr:0.005~0.500%、および
B:0.0002~0.0050%
から選択される1種または2種以上を含有するものである、
請求項1~4のいずれかに記載の原油油槽用鋼材。 The chemical composition contains, in mass %, replacing a part of the Fe,
Nb: 0.002-0.200%,
V: 0.005-0.500%,
Ti: 0.002 to 0.200%,
Ta: 0.005-0.500%,
Zr: 0.005 to 0.500%, and B: 0.0002 to 0.0050%
It contains one or more selected from
The steel material for crude oil tanks according to any one of claims 1 to 4.
Mg:0.0001~0.01%、
Ca:0.0005~0.01%、
Y:0.0001~0.1%、
La:0.005~0.1%、および
Ce:0.005~0.1%
から選択される1種または2種以上を含有するものである、
請求項1~4のいずれかに記載の原油油槽用鋼材。 The chemical composition contains, in mass %, replacing a part of the Fe,
Mg: 0.0001-0.01%,
Ca: 0.0005-0.01%,
Y: 0.0001-0.1%,
La: 0.005 to 0.1%, and Ce: 0.005 to 0.1%
It contains one or more selected from
The steel material for crude oil tanks according to any one of claims 1 to 4.
Mg:0.0001~0.01%、
Ca:0.0005~0.01%、
Y:0.0001~0.1%、
La:0.005~0.1%、および
Ce:0.005~0.1%
から選択される1種または2種以上を含有するものである、
請求項5に記載の原油油槽用鋼材。
The chemical composition contains, in mass %, replacing a part of the Fe,
Mg: 0.0001-0.01%,
Ca: 0.0005-0.01%,
Y: 0.0001-0.1%,
La: 0.005 to 0.1%, and Ce: 0.005 to 0.1%
It contains one or more selected from
The steel material for crude oil tanks according to claim 5.
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