适于高温多湿环境的耐海水腐蚀钢及其制造方法技术

本发明专利技术涉及适于高温多湿环境的耐海水腐蚀钢及其制造方法，该钢重量组成为Ｃ＜０. １％，Ｓｉ＜０. ５％，Ｍｎ＜１. ５０％，Ａｌ０. ００５－０. ０５０％，Ｃｒ０. ５－３. ５％，其余为Ｆｅ和不可避免杂质，经通常的铸造和热轧后以３－２０℃／ｓｅｃ的速度加速冷却，在４００－６００℃时停止该加速冷却，然后空冷。这种钢可用于制造压载箱和海水管道等处于曝露的严峻环境下的船舶。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及在高温多湿环境下，例如在压载箱和海水管道等处于曝露的严峻环境下适用的船舶用钢材及其制造方法。按照国际海事机构(IMO)的规定，凡1993年7月以后新造的油船，有义务采用如图4所示的全部双层多壳构造。油船20的双层外壳区域作为压载箱21使用，形成保护油箱22的构造，其目的是在发生事故等的场合，防止油箱22内的油流出船外扩大海洋污染。通过将船舶做成双层外壳构造后，由于压载箱21曝露在海水中的表面积与过去的单层外壳构造相比大幅度增大(2-3倍)，所以在涂漆和防腐蚀方面可能产生下述问题。首先是关于涂漆，由于有必要将焦油环氧树脂涂料在压载箱21上涂1～2遍，而因涂漆场所在狭小的空间中操作，既增加了操作者的负担又有安全方面的问题。此外，由于涂漆面积大幅度地扩大，进行涂漆必须花费极多的时间。关于防蚀问题，过去同时使用焦油环氧树脂涂料和电化学防蚀，在压载箱21内海水流出流进，处于严峻的腐蚀环境中。在压载箱21内有海水的场合，通过电化学防蚀的效果，几乎不受腐蚀，但在不受海水浸渍的压载箱21的最上部和上甲板23的里面，由于高温并且所谓的飞沫带形成严峻的腐蚀环境。另一方面，在压载箱21内没有海水的场合，形成高温多湿的环境，所以不能指望电化学防蚀的效果，而仅靠焦油环氧树脂涂料防蚀。在这样的压载箱中，焦油环氧树脂涂料的寿命约为10年，是船寿命(约20年)的一半。其余10年必须靠补修涂漆来防止腐蚀。由于压载箱处于这样严峻的腐蚀环境，并且还由于存在有在恶劣条件下进行涂漆操作的问题，所以希望由钢材方面来改善，即开发在高温多湿环境下耐海水腐蚀性优良的般舶用钢。作为已开发的耐海水腐蚀钢的一个例子，在特开昭51-25420号中公开，但该钢材被用于海洋构造物和港湾设施，其使用环境为大气温度水平的海水，与本专利技术钢的使用环境不同。也就是说与海水流出流入，高温多湿的船舶压载箱内的环境相比腐蚀环境不同。因此，特开昭51-25420号中的代表钢材将Cu作为必要元素，而在本专利技术的钢中则不添加Cu。这是由于考虑到压载箱内在高温多湿下海水流出流入的腐蚀环境，Cu在此环境下对耐腐蚀没有效果，相反会对耐腐蚀性产生不良影响。具有耐海水腐蚀性，又不添加Cu的有特开平5-302148，但它为了得到强磁性型的铁素体，含有Si 0.5～2%(重量)，Al 0.5～3%(重量)。其它作为耐海水腐蚀钢的例子公开于特开昭64-79346号公报中。由于它也含有7～20%(重量)的Al，所以只在作为几乎不焊接在钢筋之类上的用途中没有问题，而对于焊接在本专利技术适用的船舶压载箱上的多种用途不适合。现在在船舶适用钢材领域的现状是按照考虑了强度、韧性、焊接性能后的成份设计、工艺设计而加以制造，而与耐腐蚀性、防腐蚀性有关的对策则几乎不予考虑。为此，本专利技术通过添加合金元素、轧制后的加速冷却，提供在特别严峻的腐蚀环境下作为压载箱和海水管道使用的耐腐蚀性优良的钢材。压载箱的腐蚀环境是海水流出流入及高温多湿的环境。对油船想象确定场合下的腐蚀环境如下。例如由中近东将原油输送到日本的情况，去程由日本到中近东，图4中的货油油船22是空的，为保持船的平衡进行安全航行，所以在压载箱21中基本上装满海水。此时的腐蚀环境是在海水中和压载箱的上部，邻近飞沫带的位置。返程由中近东驶向日本的场合下，货油油船22满载原油，压载箱21内的海水抽空。此时压载箱内由于船底残留的海水和来自甲板的热而形成高温多湿状态。曝露在这样的腐蚀环境中的每一周期为约40日。此外，与过去的造船材料相同，此种钢材也按所说的高效率焊接的要求，通过所谓侧面1层的大热量输出焊接而接合，在油船上的组装构件多。在此情况下，如果将含合金元素多的钢材采用大热量输入焊接，则容易在通常造船材料以上的部位产生焊接部位韧性劣化。本专利技术的目的是解决上述问题，提供高温多湿环境下耐海水腐蚀性优良的钢材及其制造方法，同时提供在不损失其耐海水腐蚀性的前提下对大热量输入焊接时的焊接部位也是优良的钢材及其制造方法。本专利技术人为模拟上述同样的腐蚀环境，使用附图说明图1所示的装置调查合金元素的影响。结果发现具有以下所示化学组成的钢材耐腐蚀性优良。此外发现通过添加适当量的REM和Ti，能防止焊接部热影响部位(HAZ)的韧性劣化。而且发现通过适当的制造方法能更加提高耐腐蚀性。也就是说，本专利技术是一种适于高温多湿环境的耐海水腐蚀钢，其特征是，该钢的组成为C＜0.1%(重量)，Si＜0.5%(重量)，Mn＜1.5%(重量)，Al 0.005～0.050%(重量)，Cr 0.5～3.50%(重量)，其余为Fe和不可避免的杂质;本专利技术还包括一种适于高温多湿环境的耐海水腐蚀钢的制造方法，其特征是，将由C＜0.1%(重量)，Si＜0.5%(重量)，Mn＜1.5%(重量)Al 0.005～0.050%(重量)，Cr0.5～3.50%(重量)，其余为铁和不可避免的杂质组成的钢在通常的铸造和热轧后，立即以3～20℃/sec范围的冷却速度加速冷却，在400～600℃的温度下停止该加速冷却，然后进行空冷。关于其它的手段，由本专利技术的说明书和权利要求书便可明了。图1是表示压载箱模拟试验装置概况的说明图。图2是表示Cr添加量对试验材料(专利技术钢和比较钢)腐蚀量影响的特性图。图3是表示Cr添加量对试验材料(专利技术钢和比较钢)最大腐蚀深度、平均腐蚀深度影响的特性图。图4中的4A是双层外壳构造的油船平面图，4B是4A X-X的断面图。以下详细说明本专利技术。本专利技术的第一个课题是提供一种能够在海水中和在湿度100%的大气这两种交变的环境下使腐蚀量降低，并且不产生局部腐蚀，以保持光滑腐蚀面的适于高温多湿环境的耐海水腐蚀钢。关于腐蚀量的降低，采用压载箱内涂漆和电化学防蚀的方法来防蚀，腐蚀量少、涂漆面生锈少、呈光滑腐蚀面这样的腐蚀是为了避免造成变形集中或金属疲劳原因的状况。为满足这两点，本专利技术适当添加Ni、Mo，并添加Nb、Ti是有效的，并且发现通过热轧后抑制碳化物的生成，Cr、Mo的效果进一步变大。本专利技术的第2个课题是使上述适于高温多湿环境的耐海水腐蚀钢大热量输入焊接的接头部位韧性提高。本专利技术发现，通过适当添加REM，Ti和N，不损失大热量输入焊接中焊接部位的韧性，反而提高。以下叙述适于高温多湿环境的耐海水腐蚀钢适宜的成分范围，以及限定其组成的理由，限定其制造方法的理由。C＜0.1%(重量)C的添加量越少对耐腐蚀性，焊接性能越有利，但由于它是左右强度的元素，所以将上限定为0.1%(重量)。Si＜0.50%(重量)由于Si的添加量越少，越不会对韧性产生坏影响，所以将上限定为0.50%(重量)。Mn＜1.50%(重量)Mn是对强度、韧性、焊接性能起重要作用的元素，但由于超过1.50%(重量)会对韧性、焊接性能产生不良影响，所以将上限定为1.50%(重量)。Al 0.005～0.050%(重量)Al作为脱氧剂添加，按照对焊接性能不产生不良影响的范围而定为0.005～0.050%(重量)。Cr 0.50～3.50%(重量)本专利技术对耐腐蚀性最为有效的元素是Cr。由于腐蚀环境的严酷，所以在添加量不足0.50%(重量)时，据信不会对降低腐蚀量和光滑腐蚀面产生效果。由于添加量在0.5%(重量)以上能对此表现出效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适于高温多湿环境的耐海水腐蚀钢，其特征是，该钢的组成为：Ｃ＜０. １％（重量），Ｓｉ＜０. ５％（重量），Ｍｎ＜１. ５０％（重量），Ａｌ ０. ００５～０. ０５０％（重量），Ｃｒ ０. ５～３. ５０％（重量），其余为Ｆｅ和不可避免的杂质。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：盐谷和彦，今津司，木村光男，齐藤良行，
申请(专利权)人：川崎制铁株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]