電気防食される船舶バラストタンク用防錆鋼板および船舶バラストタンクの防錆方法
【課題】電気防食される船舶バラストタンク用防錆鋼板および船舶バラストタンクの防錆方法を提供する。
【解決手段】質量％で、Ｃ：０．００３〜０．２０％、Ｓｉ：０．０１〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ｃｒ：０．１〜６．０％、Ｃｕ：０．１〜２．０％、Ａｌ：０．０１０〜０．１０％を含み、必要に応じてさらに、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｅ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉの１種以上を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる下地鋼材の表面に、金属亜鉛分３０質量％以上を含有する５〜１００μｍの厚みの無機ジンクリッチプライマー層を形成する表面処理と、電気防食とを併用することを特徴とする。また、さらに、前記プライマー層の外表面側に５０〜４００μｍの厚みのエポキシ系樹脂層を形成することを特徴とする。
【解決手段】質量％で、Ｃ：０．００３〜０．２０％、Ｓｉ：０．０１〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ｃｒ：０．１〜６．０％、Ｃｕ：０．１〜２．０％、Ａｌ：０．０１０〜０．１０％を含み、必要に応じてさらに、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｅ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉの１種以上を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる下地鋼材の表面に、金属亜鉛分３０質量％以上を含有する５〜１００μｍの厚みの無機ジンクリッチプライマー層を形成する表面処理と、電気防食とを併用することを特徴とする。また、さらに、前記プライマー層の外表面側に５０〜４００μｍの厚みのエポキシ系樹脂層を形成することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気防食される船舶バラストタンク用防錆鋼板および船舶バラストタンクの防錆方法に関し、特に、高温多湿環境または海水を出し入れするような船舶バラストタンク環境において、無機ジンクリッチプライマー層とＣｒ−Ｃｕ系低合金鋼を組み合わせた鋼板に電気防食を併用することで、船舶バラストタンクの防食寿命を延長させることが可能な、電気防食される船舶バラストタンク用防錆鋼板および船舶バララストタンクの防錆方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶バラストタンクは、高温多湿環境または海水が出し入れされる非常に腐食の厳しい環境であることから、従来から、様々な対策が講じられている。一般に、船舶バラストタンクは、実用的な耐食性確保の為、鋼板の表面にブラスト処理を施し、その表面に無機ジンクリッチプライマーを塗布し、さらに、その表面にタールエポキシ樹脂塗装を施した重防食塗装系と電気防食を併用することで防食されている。しかし、バラストタンク内は初期塗装により不可避的に生じる欠陥からの腐食や塗膜の膨れ、剥離により、船舶本体の寿命が２０年〜２５年であるのに対し、防食寿命は高々１０年程度である。また、初期の塗装状態が悪い船舶バラストタンクは、防食寿命が１０年持たないものもあり、補修塗装または全面再塗装が必須のものとなる。このような問題に対し、これまで、塗装の寿命を延ばすことのできる優れた船舶用鋼材、鋼材の耐食性を向上させる耐食鋼など、様々な対策が講じられてきた。例えば、特許文献１では、塗装寿命を延長可能な船舶用鋼として、鋼材の成分組成を、質量％で、Ｃ：０．００１〜０．０２５％、Ｓｉ：０．６０％以下、Ｍｎ：０．１０〜３．０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ａｌ：０．０１％以下、Ｎｉ：０．１〜４．０％およびＣｕ：０．１％以下を含むものが開示されている。また、特許文献２では、重量％で、Ｃ：０．１％以下、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ａｌ：０．００５〜０．０５０％、Ｃｒ：０．５０％〜３．５０％を含む高温多湿環境で良好な耐食性を示す高温多湿環境用耐海水鋼が開示されている。
【０００３】
また、船舶バラストタンク以外の部位として、貨油タンクでは、鋼材を裸使用すると実用的な耐食性が得られないため、鋼材の表面に無機ジンクリッチプライマーを塗布し使用される。特許文献３では、質量％で、Ｃ：０．１６％以下、Ｓｉ：１．５％以下、Ｍｎ：３．０％以下、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０１％以下を含み、さらに、Ｃｕ：０．１％〜１．４％、Ｃｒ：０．２〜４％、Ｎｉ：０．０５〜０．７％のうち１種以上を含み優れた耐食性を示す無機ジンクリッチプライマーを鋼材表面に塗布した貨油タンク用耐食鋼が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２６６０５２号公報
【特許文献２】特開平０７−３１０１４１号公報
【特許文献３】特開２００２−０１２９４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１で開示された船舶用鋼では、バラストタンク環境において不可避的な欠陥部からの塗膜膨れを抑制し、塗装寿命を延長させることが可能となる。しかし、特許文献１に記載された発明は、さびによる塗膜の膨れを抑制し、塗装寿命を延長させる効果はあるが、完全ではない。一旦、膨れが発生すると、下地鋼材の錆面積、腐食量、板厚減少が増大することから、更なる改善が求められていた。
【０００６】
また、特許文献２で開示された高温多湿環境用耐海水鋼は、高温多湿環境下で腐食量が少なく、かつ孔食の少ない耐海水鋼である。これは、鋼材自体の耐食性、耐久性を向上させるが、無機ジンクリッチプライマーの消耗を抑制する効果はなく、バラストタンク環境において十分な効果が発揮されず、更なる改善が求められていた。
【０００７】
また、特許文献３で開示されたプライマー塗装状態で使用する貨油タンク用耐食鋼は、酸露点腐食環境である貨油タンクではプライマーを表面に塗布することにより優れた耐食性を発揮する。しかし、バラストタンク酸露点環境とは異なる塩水環境であり、これら鋼材と無機ジンクリッチプライマーだけの組み合わせでは、十分な効果が発揮されず、更なる改善が求められていた。
【０００８】
そこで、本発明は、船舶バラストタンクのような海水が出入りする環境で、下地鋼材の耐食性を著しく延長させることが可能な、船舶バラストタンク用防錆鋼板および船舶バラストタンクの防錆方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、船舶バラストタンクのような海水が出入りする環境での鋼材の防食について種々検討した結果、Ｃｒ：０．１〜６．０％以下、Ｃｕ：０．１〜２．０％を含有するＣｒ−Ｃｕ系低合金鋼の下地鋼材の表面に、金属亜鉛分３０質量％以上を含有する５〜１００μｍの厚みの無機ジンクリッチプライマー層を有した鋼板の防食に電気防食と併用することで、著しい耐食性を発揮することを新たに見出し、本発明を構築するに至った。
【００１０】
本発明は、以上のような検討に基づきなされたものであり、その特徴は以下の通りである。
（１） 質量％で、Ｃ：０．００３〜０．２０％、Ｓｉ：０．０１〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ｃｒ：０．１〜６．０％、Ｃｕ：０．１〜２．０％、Ａｌ：０．０１０〜０．１０％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる下地鋼材の表面に、金属亜鉛分３０質量％以上を含有する５〜１００μｍの厚みの無機ジンクリッチプライマー層を有することを特徴とする、電気防食される船舶バラストタンク用防錆鋼板。
（２） 前記下地鋼材が、さらに、質量％で、Ｎｉ：０．１〜１．５％、Ｍｏ：０．０１〜０．２％、Ｗ：０．００１〜０．１％、Ｓｂ：０．０１〜０．３％、Ｌａ：０．０００１〜０．１％、Ｃｅ：０．０００１〜０．１％、Ｓｅ：０．０００１〜０．１％のうちの１種または２種以上を含むことを特徴とする、上記（１）に記載の電気防食される船舶バラストタンク用防錆鋼板。
（３） 前記下地鋼材が、さらに、質量％で、Ｎｂ：０．００１〜０．１％、Ｖ：０．００５％〜０．１％、Ｔａ：０．００５％〜０．１％、Ｓｎ：０．０５％〜０．３％、Ｐｂ：０．０５％〜０．３％、Ｔｉ：０．００５％〜０．１％のうちの１種または２種以上を含むことを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の電気防食される船舶バラストタンク用防錆鋼板。
（４） 前記無機ジンクリッチプライマー層の外表面側に、５０〜４００μｍの厚みのエポキシ系樹脂層を有することを特徴とする、上記（１）ないし（３）のいずれか１項に記載の電気防食される船舶バラストタンク用防錆鋼板。
（５） 船舶バラストタンクの、質量％で、Ｃ：０．００３〜０．２０％、Ｓｉ：０．０１〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ｃｒ：０．１〜６．０％、Ｃｕ：０．１〜２．０％、Ａｌ：０．０１０〜０．１０％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる下地鋼材の表面に、金属亜鉛分３０質量％以上を含有する５〜１００μｍの厚みの無機ジンクリッチプライマー層を形成する表面処理と、電気防食とを併用することを特徴とする、船舶バラストタンクの防錆方法。
（６） 前記下地鋼材が、さらに、質量％で、Ｎｉ：０．１〜１．５％、Ｍｏ：０．０１〜０．２％、Ｗ：０．００１〜０．１％、Ｓｂ：０．０１〜０．３％、Ｌａ：０．０００１〜０．１％、Ｃｅ：０．０００１〜０．１％、Ｓｅ：０．０００１〜０．１％のうちの１種または２種以上を含むことを特徴とする、上記（５）に記載の船舶バラストタンクの防錆方法。
（７） 前記下地鋼材が、さらに、質量％で、Ｎｂ：０．００１〜０．１％、Ｖ：０．００５％〜０．１％、Ｔａ：０．００５％〜０．１％、Ｓｎ：０．０５％〜０．３％、Ｐｂ：０．０５％〜０．３％、Ｔｉ：０．００５％〜０．１％のうちの１種または２種以上を含むことを特徴とする、上記（５）または（６）に記載の船舶バラストタンクの防錆方法。
（８） 前記無機ジンクリッチプライマー層の外表面側に、５０〜４００μｍの厚みのエポキシ系樹脂層を形成することを特徴とする、上記（５）ないし（７）のいずれか１項に記載の船舶バラストタンクの防錆方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、Ｃｒ−Ｃｕを複合添加した耐食性鋼材と無機ジンクリッチプライマー、電気防食を組み合わせることにより、船舶バラストタンクなどの海水の出し入れが繰り返される環境において優れた耐食性を示す鋼材を提供するものであり、従来の普通鋼と電気防食の併用と比較して、船舶バラストタンクの維持管理費用を飛躍的に低減することができるため、本発明の産業上の効果は計り知れない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明者らは、海水の出入りが繰り返され、海水のない状態では電気防食効果がなく、結果的に電気防食効果が十分期待できないバラストタンク環境において、腐食挙動を詳細に検討した。その結果、鋼材表面で一旦、腐食が進行すると、流れ錆が生じ、その流れ錆が塗膜表面に流れ出し、下地が腐食される連鎖サイクルで腐食が進展することを解明した。本発明者らは、このようなバラストタンク環境における防食手段について鋭意検討した結果、Ｃｒ−Ｃｕを複合添加した鋼材に、無機ジンクリッチプライマーを付着させ、電気防食を併用すると、常時、電気防食効果が期待できないバラストタンク環境においても、流れ錆を抑制し、飛躍的に腐食を抑制できることを新たに見出した。
【００１３】
この防食メカニズムとしては不明な点が多いが、次のようなメカニズムと推定される。すなわち、バラストタンク内に海水が満たされている電気防食作用時に、海水中のＭｇイオン、Ｃａイオンなどのカチオン種が露出した地鉄近傍に濃縮する。また、時間の経過とともに、欠陥部の無機ジンクリッチプライマーから溶出したＺｎイオンが海水中のＣｌイオンと結びつき、ＺｎとＣｌを濃縮したさびを形成する。従って、バラストタンク環境で形成されるさびは地鉄面から、ＭｇやＣａなどが濃縮した鉄のさび、Ｃｌイオンが濃縮したＺｎのさびの二層構造のさびを形成する。このような新知見に基づき、さらに、その地鉄近傍のさびにＣｒやＣｕイオンなどを加えると、地鉄近傍のさびが密になり、地鉄表面に沈着しやすくなり、その結果、バラストタンク用鋼板の下地の防食寿命を飛躍的に増加させるものと考えられる。
【００１４】
以下、本発明の電気防食される船舶バラストタンク用防錆鋼板の成分限定理由について詳細に説明する。なお、成分含有量は、すべて質量％である。
【００１５】
Ｃを０．００３〜０．２０％にしたのは、Ｃが０．００３％未満では十分な強度を得ることができず、また０．２０％を超えて添加すると延性、靭性の劣化、溶接性に悪影響を及ぼすことから０．２０％以下とする。なお、強度と延性、靭性、溶接性のバランスを考慮すると０．０１〜０．１５％が好ましい。
【００１６】
Ｓｉは、脱酸元素として必要であり、脱酸効果を発揮するためには、０．０１％以上必要である。また、Ｓｉは、耐全面腐食性向上に効果があり、また、耐局部腐食性向上にもわずかながら効果がある元素である。このような効果を発現させるためには、０．１％以上含有させることが好ましい。また、２．０％を超えて添加すると溶接割れ感受性と溶接継手靭性を劣化させるため、２．０％以下とする。さらに鋼材の製造性、溶接性を考慮した場合、０．１〜０．４％が好ましい。
【００１７】
Ｍｎは、強度の確保と脱酸のために０．１％以上必要である。また、２．０％を超えて添加すると溶接性が低下するため、０．１〜２．０％とする。
【００１８】
Ｐは、溶接性を著しく低下させる不純物元素であり０．０５％以下とする。なお、Ｐは少ないほどその効果は良好となるため、０．０２％以下が好ましい。
【００１９】
Ｓは、不純物元素であり、０．０５％を超えて添加すると靭性を低下させる元素であるため、０．０５％以下とする。なお、０．００５％未満になると耐損耗性が低下しやすいため、下限値は０．００５％とすることが好ましい。
【００２０】
Ｃｒは、Ｃｕと複合添加することで鋼材の耐食性を向上させるが、一方過剰に添加すると鋼材の製造性、コスト、溶接性、加工性などを低下させる要因となるため、６．０％以下とする。一方、０．１％未満ではその効果が十分に発揮されない為、０．１％以上とする。複合添加効果、鋼材の製造性、コスト、溶接性、加工性のバランスを考慮すると０．５〜３．５％が好ましい。
【００２１】
Ｃｕは、本発明において重要な元素であり、Ｃｕは鋼材の全面腐食及び局部腐食に対する抵抗性向上に有効である。さらに、Ｃｒと複合添加することにより一段とその効果が増すため、０．１％以上の添加が必要である。しかし、２．０％を超えて添加すると熱間加工性が低下するため、０．１〜２．０％とする。また、鋼の製造性、経済性、耐食性のバランスを考慮すると０．２〜０．４％の添加が好ましい。
【００２２】
Ａｌは、耐食性向上及び脱酸のために０．０１０％以上必要である。また、０．１０％を超えて添加すると溶接割れ感受性と溶接継手靭性を劣化させることから０．１０％以下とする。
【００２３】
さらに、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｅ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉの１種以上を添加するとさらに大きな効果を得ることができる。
【００２４】
Ｎｉは、全面腐食、局部腐食に対する耐食性向上に有効であり、Ｃｕ、Ｃｒ複合系に複合添加することで耐食性を向上させるため、０．１％以上添加するのが好ましい。ただし、１．５％を超えるとその効果は飽和するので、０．１〜１．５％とするのが好ましい。なお、Ｎｉは、さらに、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｅ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉの１種以上と複合添加することで鋼材の耐食性をさらに向上させるため、これらの元素との複合添加が好ましい。
【００２５】
Ｍｏは、Ｃｕ、Ｃｒ複合系に複合添加することで耐食性を向上させるため、０．０１％以上添加するのが好ましい。一方、過剰に添加すると鋼材の製造性、コスト、溶接性、加工性などを低下させる要因となるため、０．０１〜０．２％とするのが好ましい。なお、Ｍｏは、さらに、Ｎｉ、Ｗ、Ｓｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｅ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉの１種以上と複合添加することで鋼材の耐食性をさらに向上させるため、これらの元素との複合添加が好ましい。
【００２６】
Ｗは、局部腐食を抑制するのに有効な元素であり必要に応じて添加するが、０．００１％未満では、その効果が発揮されず、添加量が０．１％を超えると防食効果の向上が鈍化する傾向がみられ、機械特性を悪くするので、０．００１％〜０．１％とするのが好ましい。また、Ｃｒ−Ｃｕ複合添加系に、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｅ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉの１種以上と複合添加することで鋼材の耐食性をさらに向上させるため、これらの元素との複合添加が好ましい。
【００２７】
Ｓｂは、０．０１％以上をＣｕ、Ｃｒと同時に添加することで全面腐食及び局部腐食に対する抵抗性向上に有効であり必要に応じて添加する。しかし、０．３％を超えて添加すると加工性が悪くなるので０．０１〜０．３％とするのが好ましい。熱間加工性の観点からは、０．０５〜０．１％とするのが好ましい。また、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｗ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｅ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉの１種以上と複合添加することで鋼材の耐食性をさらに向上させるため、これらの元素との複合添加が好ましい。
【００２８】
Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｅは、耐食性を向上させ、安定さび層の形成促進効果がある。この促進効果はＬａ、Ｃｅ、Ｓｅの内１種含有していれば発揮されるが、勿論２種以上含有してもよい。各々含有量が０．０００１％未満では、この効果は発揮されないが、過度に含有しても、効果は飽和し、経済的でなく機械特性も悪化するので、各々０．０００１〜０．１％とするのが好ましい。また、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｅは、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｗ、Ｓｂ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉの１種以上と複合添加することで鋼材の耐食性をさらに向上させるため、これらの元素との複合添加が好ましい。
【００２９】
Ｎｂは、耐食性を低下させずに強度を向上させる元素であり、その効果を発揮するためには０．００１％以上とするのが好ましい。但し、０．１％を超えて添加すると靭性が低下するため、０．１％以下とするのが好ましい。
【００３０】
Ｖ、Ｔａは、耐食性を低下させずに微量で鋼の強度を向上させるのに有効な元素であり、主に強度調整のために必要に応じて含有させる。各々効果を発現するためには、Ｔａ、Ｖともに０．００５％以上含有させることが望ましい。また、Ｔａ、Ｖともに０．１％超で靭性劣化が顕著となりやすい。従って、Ｔａ、Ｖともに０．００５〜０．１％とするのが好ましい。
【００３１】
Ｓｎ、Ｐｂは、耐食性を低下させずに耐損耗性を向上させるのに有効な元素であり、必要に応じて添加するが、０．０５％未満では効果がみられず、０．３％超では効果が飽和するので、経済的にも０．０５％〜０．３％とするのが好ましい。
【００３２】
Ｔｉは、継手靭性の向上を目的として必要に応じて添加するが、その効果を発揮するためには０．００５％以上添加する必要がある。但し、０．１％を超えて添加すると靭性が低下する。したがって０．００５〜０．１％とするのが好ましい。
【００３３】
上記の化学成分の鋼材は通常の鋼と同様の方法で製造可能である。転炉等でＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓの調整とともに合金元素を添加する。その後、連続鋳造、冷却、圧延などを行い製造する。
【００３４】
次に、無機ジンクリッチプライマー層について述べる。
【００３５】
無機ジンクリッチプライマー層の膜厚は５〜１００μｍとする必要がある。膜厚が５μｍ未満では無機ジンクリッチプライマーの効果が得られがたく、また１００μｍを超えると、割れやダレを生じやすくなり、耐食性が低下する。さらに、無機ジンクリッチプライマーは、膜厚が厚くなればなるほど、溶断・溶接時にヒュームやブローホールを生じやすくなり、加工性が低下する。加工性、耐食性、経済性のバランスを考慮すると、膜厚は１０〜３０μｍが好ましい。
【００３６】
また、無機ジンクリッチプライマー層は、乾燥塗膜中に金属亜鉛を３０質量％以上含有するものを用いる必要がある。
【００３７】
通常、無機ジンクリッチプライマーの組成は，アルキルシリケートエチルシリケート等のシリケート縮合液をビヒクルとしたものを用いることが多い。また、加熱残分中の金属亜鉛は３０％以上のものであれば特に規定するものではないが、ＪＩＳ Ｋ ５５５２ １種相当品であることが、信頼性の点で好ましい。
【００３８】
無機ジンクリッチプライマー層の形成手法については特に限定するものではないが、鋼材に無機ジンクリッチプライマーを刷毛またはスプレーにて塗布することで、鋼材表面に無機ジンクリッチプライマー層を形成することができる。
【００３９】
但し、無機ジンクリッチプライマーを塗布またはスプレーする前に、ショットブラストやサンドブラストにより、鋼材表面の錆落としをしておくことが、密着性の点で、好ましい。また、ブラスト処理レベルとしては、ＩＳＯ ８５０１−１に示すＳａ１／２以上が好ましい。また、ブラスト処理された鋼材表面に無機ジンクリッチプライマーをスプレーする場合、エアレススプレーによりスプレーすることが、作業効率の点で好ましい。
【００４０】
次に、電気防食について述べる。
【００４１】
船舶バラストタンク用鋼の電気防食は、ＺｎまたはＺｎ−Ａｌ陽極を設置することで使用される。ＺｎまたはＺｎ−Ａｌ陽極と鋼材の間が溶液で満たされ、電通が確保された場合、ＺｎやＺｎ−Ａｌの陽極が溶解し、鋼材の腐食を起こす原動力を消滅させる電位に鋼材の電位を保持する方法である。船舶バラストタンクでは、この電気防食と塗装を併用することで、鋼材の防食を行っている。Ｚｎ陽極の組成は、質量％で、Ｚｎ：９０％以上、Ａｌ：１．０％以下からなり、防食電流密度は、年間バラスト張水率５０％程度で０．０５〜５０ｍＡ／ｍ2を満たすものである。防食電流密度は、電流密度が小さすぎると防食効果が低減し、逆に、防食電流密度が多過ぎると塗膜破損の原因になることから、１〜１０ｍＡ／ｍ2が好ましい。さらに、経済性、耐食性を考慮すると４．５〜６．５ｍＡ／ｍ2が好ましい。
【００４２】
船舶バラストタンクは、無機ジンクリッチプライマーの表面にエポキシ系樹脂層を形成させることで、さらに長期耐久性を得る。エポキシ系樹脂層の厚みは、耐食性、経済性のバランスを考慮すると、１００〜４００μｍとすることが好ましい。但し、施工性、溶接性の観点から１５０〜２５０μｍとすることがより好ましい。
【００４３】
エポキシ系樹脂層の施工方法としては、無機ジンクリッチプライマー層の表面に、エアレスまたはエアスプレー等により、乾燥塗膜の厚さが所望の厚みになるよう、エポキシ系樹脂塗料を塗装し、常温で乾燥させて仕上げる。
【００４４】
エポキシ系樹脂塗料としては常温硬化性・耐薬品性・密着性を有するものであれば良い。例えば、船舶バラストタンクでは耐水性・防食性を有するコールタールと組み合わせたタールエポキシ樹脂塗料が、通常、使用される。近年は、環境規制により、タール分を抑えた変性タールエポキシ樹脂塗料を使用しても良い。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明を、実船暴露試験による実施例に基づいて具体的に説明する。
【００４６】
船舶バラストタンク内での性能を評価するため、表１、表２に示す各種組成の鋼材（本発明鋼および比較鋼）の表面に無機ジンクリッチプライマー層を塗布し、電気防食を併用したバラストタンク用防錆鋼板とさらに無機ジンクリッチプライマー層の表面にタールエポキシ樹脂塗装し、電気防食を併用した船舶バラストタンク用防錆鋼板の長期実船試験を行い、耐食性能の評価を行った。
【００４７】
各種鋼材については、表１、表２に示す合金組成の鋼を溶製・鋳造し、板厚１０ｍｍまで熱間圧延、熱処理後、試験片としたものを用いた。
【００４８】
無機ジンクリッチプライマーは、ＪＩＳ Ｋ ５５５２ １種相当品（新日鐵化学株式会社製、商品名：ＮＢジンクリッチプライマー２０００ＮＳ）で調整したものを用いた。
【００４９】
上記の試験片を実船暴露試験片（２００×１５０×１０ｍｍ）として採取し、ショットブラストでＳａ１／２（ＩＳＯ ８５０１−１）以上になるようにブラスト処理を施した。次に、その上層に無機ジンクリッチプライマー層を塗布し、常温、相対湿度７０％以下（以降、ＲＨと記載する。）で７日間乾燥させ、各種腐食試験片とした。
【００５０】
また、タールエポキシ樹脂（新日鐵化学株式会社製、商品名：ＮＢコート２０００ＦＶ−Ｒ）を用い、エアレススプレーで、２００〜２５０μｍ程度塗布した各種腐食試験片を準備した。
【００５１】
実船暴露試験は、不可避的な欠陥を模擬して、幅０．６ｍｍのＸカットをカッターで入れ、地鉄面を露出させたものを、船舶バラストタンク内のトランスリング部に設置して約２年間放置した。
【００５２】
また、海水浸漬時、防食電流が十分に流れていることを確認した。
【００５３】
実船暴露試験後の各種腐食試験片について、錆面積率、腐食減量、最大板厚深さについて普通鋼である比較例Ａ１、Ａ２（ＫＡ−３６相当の造船用高張力鋼板）を基準１００％として、各種腐食試験片の相対錆面積率、相対腐食減量、相対最大深さを求めた。表３に示すようにそれぞれ相対値が５０％以上のものは×、５０％未満のものは△、３０％未満のものは○、２０％未満のものは◎で表示した。
【００５４】
暴露試験後の腐食試験片を回収し、外観写真を撮影し、外観写真を画像処理（Photoshop Elements 2.0 しきい値１００〜１２０で２値化）して錆面積率を求めた。
【００５５】
また、暴露試験後の腐食試験片を、６５℃、インヒビタ（ネオレスチン、０．３％）、１０％硫酸により酸洗した後に、質量、板厚計測を行い、腐食減量および最大板厚深さを求め、全面腐食性、局部腐食性について評価した。
【００５６】
比較例Ａ３からＡ８８は、発明例に対しＣｒ、Ｃｕ、Ａｌのいずれかが不足している結果である。普通鋼Ａ１またはＡ２に対し、相対錆面積率、相対腐食減量、相対最大板厚深さのいずれも基準の普通鋼と変わらず相対値が５０％以上（×）であった。また、比較例Ａ８９からＡ１４４、電気防食を併用していない以外は、それぞれ同様の成分系であるが、相対錆面積率、相対腐食減量、相対最大板厚深さのいずれも基準の普通鋼と変わらず相対値が５０％以上（×）であった。また、Ａ１４５からＡ１５２は、無機ジンクプライマの膜厚、乾燥塗膜中の金属Ｚｎ量、タールエポキシ樹脂の膜厚が本発明例の範囲外の結果である。普通鋼Ａ１またはＡ２に対し、相対錆面積率、相対腐食減量、相対最大板厚深さのいずれも基準の普通鋼と変わらず相対値が５０％以上（×）であった。
【００５７】
本発明例Ｂ１からＢ１８６は、各相対値ともに５０％未満（△）、または３０％未満（○）または、２０％未満（◎）となっており、比較例に対し、腐食が大きく抑制されており、優れていることがわかる。
【００５８】
これらの結果から、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｌを複合添加した鋼材表面に無機ジンクリッチプライマーを組み合わせ、さらに電気防食を併用した腐食試験片は、実船暴露試験において優れた耐食性を示していることがわかる。
【００５９】
【表１−１】
【表１−２】
【表１−３】
【表１−４】
【００６０】
【表２−１】
【表２−２】
【表２−３】
【表２−４】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気防食される船舶バラストタンク用防錆鋼板および船舶バラストタンクの防錆方法に関し、特に、高温多湿環境または海水を出し入れするような船舶バラストタンク環境において、無機ジンクリッチプライマー層とＣｒ−Ｃｕ系低合金鋼を組み合わせた鋼板に電気防食を併用することで、船舶バラストタンクの防食寿命を延長させることが可能な、電気防食される船舶バラストタンク用防錆鋼板および船舶バララストタンクの防錆方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶バラストタンクは、高温多湿環境または海水が出し入れされる非常に腐食の厳しい環境であることから、従来から、様々な対策が講じられている。一般に、船舶バラストタンクは、実用的な耐食性確保の為、鋼板の表面にブラスト処理を施し、その表面に無機ジンクリッチプライマーを塗布し、さらに、その表面にタールエポキシ樹脂塗装を施した重防食塗装系と電気防食を併用することで防食されている。しかし、バラストタンク内は初期塗装により不可避的に生じる欠陥からの腐食や塗膜の膨れ、剥離により、船舶本体の寿命が２０年〜２５年であるのに対し、防食寿命は高々１０年程度である。また、初期の塗装状態が悪い船舶バラストタンクは、防食寿命が１０年持たないものもあり、補修塗装または全面再塗装が必須のものとなる。このような問題に対し、これまで、塗装の寿命を延ばすことのできる優れた船舶用鋼材、鋼材の耐食性を向上させる耐食鋼など、様々な対策が講じられてきた。例えば、特許文献１では、塗装寿命を延長可能な船舶用鋼として、鋼材の成分組成を、質量％で、Ｃ：０．００１〜０．０２５％、Ｓｉ：０．６０％以下、Ｍｎ：０．１０〜３．０％、Ｐ：０．０３０％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ａｌ：０．０１％以下、Ｎｉ：０．１〜４．０％およびＣｕ：０．１％以下を含むものが開示されている。また、特許文献２では、重量％で、Ｃ：０．１％以下、Ｓｉ：０．５％以下、Ｍｎ：１．５％以下、Ａｌ：０．００５〜０．０５０％、Ｃｒ：０．５０％〜３．５０％を含む高温多湿環境で良好な耐食性を示す高温多湿環境用耐海水鋼が開示されている。
【０００３】
また、船舶バラストタンク以外の部位として、貨油タンクでは、鋼材を裸使用すると実用的な耐食性が得られないため、鋼材の表面に無機ジンクリッチプライマーを塗布し使用される。特許文献３では、質量％で、Ｃ：０．１６％以下、Ｓｉ：１．５％以下、Ｍｎ：３．０％以下、Ｐ：０．０３５％以下、Ｓ：０．０１％以下を含み、さらに、Ｃｕ：０．１％〜１．４％、Ｃｒ：０．２〜４％、Ｎｉ：０．０５〜０．７％のうち１種以上を含み優れた耐食性を示す無機ジンクリッチプライマーを鋼材表面に塗布した貨油タンク用耐食鋼が開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２６６０５２号公報
【特許文献２】特開平０７−３１０１４１号公報
【特許文献３】特開２００２−０１２９４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１で開示された船舶用鋼では、バラストタンク環境において不可避的な欠陥部からの塗膜膨れを抑制し、塗装寿命を延長させることが可能となる。しかし、特許文献１に記載された発明は、さびによる塗膜の膨れを抑制し、塗装寿命を延長させる効果はあるが、完全ではない。一旦、膨れが発生すると、下地鋼材の錆面積、腐食量、板厚減少が増大することから、更なる改善が求められていた。
【０００６】
また、特許文献２で開示された高温多湿環境用耐海水鋼は、高温多湿環境下で腐食量が少なく、かつ孔食の少ない耐海水鋼である。これは、鋼材自体の耐食性、耐久性を向上させるが、無機ジンクリッチプライマーの消耗を抑制する効果はなく、バラストタンク環境において十分な効果が発揮されず、更なる改善が求められていた。
【０００７】
また、特許文献３で開示されたプライマー塗装状態で使用する貨油タンク用耐食鋼は、酸露点腐食環境である貨油タンクではプライマーを表面に塗布することにより優れた耐食性を発揮する。しかし、バラストタンク酸露点環境とは異なる塩水環境であり、これら鋼材と無機ジンクリッチプライマーだけの組み合わせでは、十分な効果が発揮されず、更なる改善が求められていた。
【０００８】
そこで、本発明は、船舶バラストタンクのような海水が出入りする環境で、下地鋼材の耐食性を著しく延長させることが可能な、船舶バラストタンク用防錆鋼板および船舶バラストタンクの防錆方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、船舶バラストタンクのような海水が出入りする環境での鋼材の防食について種々検討した結果、Ｃｒ：０．１〜６．０％以下、Ｃｕ：０．１〜２．０％を含有するＣｒ−Ｃｕ系低合金鋼の下地鋼材の表面に、金属亜鉛分３０質量％以上を含有する５〜１００μｍの厚みの無機ジンクリッチプライマー層を有した鋼板の防食に電気防食と併用することで、著しい耐食性を発揮することを新たに見出し、本発明を構築するに至った。
【００１０】
本発明は、以上のような検討に基づきなされたものであり、その特徴は以下の通りである。
（１） 質量％で、Ｃ：０．００３〜０．２０％、Ｓｉ：０．０１〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ｃｒ：０．１〜６．０％、Ｃｕ：０．１〜２．０％、Ａｌ：０．０１０〜０．１０％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる下地鋼材の表面に、金属亜鉛分３０質量％以上を含有する５〜１００μｍの厚みの無機ジンクリッチプライマー層を有することを特徴とする、電気防食される船舶バラストタンク用防錆鋼板。
（２） 前記下地鋼材が、さらに、質量％で、Ｎｉ：０．１〜１．５％、Ｍｏ：０．０１〜０．２％、Ｗ：０．００１〜０．１％、Ｓｂ：０．０１〜０．３％、Ｌａ：０．０００１〜０．１％、Ｃｅ：０．０００１〜０．１％、Ｓｅ：０．０００１〜０．１％のうちの１種または２種以上を含むことを特徴とする、上記（１）に記載の電気防食される船舶バラストタンク用防錆鋼板。
（３） 前記下地鋼材が、さらに、質量％で、Ｎｂ：０．００１〜０．１％、Ｖ：０．００５％〜０．１％、Ｔａ：０．００５％〜０．１％、Ｓｎ：０．０５％〜０．３％、Ｐｂ：０．０５％〜０．３％、Ｔｉ：０．００５％〜０．１％のうちの１種または２種以上を含むことを特徴とする、上記（１）または（２）に記載の電気防食される船舶バラストタンク用防錆鋼板。
（４） 前記無機ジンクリッチプライマー層の外表面側に、５０〜４００μｍの厚みのエポキシ系樹脂層を有することを特徴とする、上記（１）ないし（３）のいずれか１項に記載の電気防食される船舶バラストタンク用防錆鋼板。
（５） 船舶バラストタンクの、質量％で、Ｃ：０．００３〜０．２０％、Ｓｉ：０．０１〜２．０％、Ｍｎ：０．１〜２．０％、Ｐ：０．０５％以下、Ｓ：０．０５％以下、Ｃｒ：０．１〜６．０％、Ｃｕ：０．１〜２．０％、Ａｌ：０．０１０〜０．１０％を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる下地鋼材の表面に、金属亜鉛分３０質量％以上を含有する５〜１００μｍの厚みの無機ジンクリッチプライマー層を形成する表面処理と、電気防食とを併用することを特徴とする、船舶バラストタンクの防錆方法。
（６） 前記下地鋼材が、さらに、質量％で、Ｎｉ：０．１〜１．５％、Ｍｏ：０．０１〜０．２％、Ｗ：０．００１〜０．１％、Ｓｂ：０．０１〜０．３％、Ｌａ：０．０００１〜０．１％、Ｃｅ：０．０００１〜０．１％、Ｓｅ：０．０００１〜０．１％のうちの１種または２種以上を含むことを特徴とする、上記（５）に記載の船舶バラストタンクの防錆方法。
（７） 前記下地鋼材が、さらに、質量％で、Ｎｂ：０．００１〜０．１％、Ｖ：０．００５％〜０．１％、Ｔａ：０．００５％〜０．１％、Ｓｎ：０．０５％〜０．３％、Ｐｂ：０．０５％〜０．３％、Ｔｉ：０．００５％〜０．１％のうちの１種または２種以上を含むことを特徴とする、上記（５）または（６）に記載の船舶バラストタンクの防錆方法。
（８） 前記無機ジンクリッチプライマー層の外表面側に、５０〜４００μｍの厚みのエポキシ系樹脂層を形成することを特徴とする、上記（５）ないし（７）のいずれか１項に記載の船舶バラストタンクの防錆方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、Ｃｒ−Ｃｕを複合添加した耐食性鋼材と無機ジンクリッチプライマー、電気防食を組み合わせることにより、船舶バラストタンクなどの海水の出し入れが繰り返される環境において優れた耐食性を示す鋼材を提供するものであり、従来の普通鋼と電気防食の併用と比較して、船舶バラストタンクの維持管理費用を飛躍的に低減することができるため、本発明の産業上の効果は計り知れない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明者らは、海水の出入りが繰り返され、海水のない状態では電気防食効果がなく、結果的に電気防食効果が十分期待できないバラストタンク環境において、腐食挙動を詳細に検討した。その結果、鋼材表面で一旦、腐食が進行すると、流れ錆が生じ、その流れ錆が塗膜表面に流れ出し、下地が腐食される連鎖サイクルで腐食が進展することを解明した。本発明者らは、このようなバラストタンク環境における防食手段について鋭意検討した結果、Ｃｒ−Ｃｕを複合添加した鋼材に、無機ジンクリッチプライマーを付着させ、電気防食を併用すると、常時、電気防食効果が期待できないバラストタンク環境においても、流れ錆を抑制し、飛躍的に腐食を抑制できることを新たに見出した。
【００１３】
この防食メカニズムとしては不明な点が多いが、次のようなメカニズムと推定される。すなわち、バラストタンク内に海水が満たされている電気防食作用時に、海水中のＭｇイオン、Ｃａイオンなどのカチオン種が露出した地鉄近傍に濃縮する。また、時間の経過とともに、欠陥部の無機ジンクリッチプライマーから溶出したＺｎイオンが海水中のＣｌイオンと結びつき、ＺｎとＣｌを濃縮したさびを形成する。従って、バラストタンク環境で形成されるさびは地鉄面から、ＭｇやＣａなどが濃縮した鉄のさび、Ｃｌイオンが濃縮したＺｎのさびの二層構造のさびを形成する。このような新知見に基づき、さらに、その地鉄近傍のさびにＣｒやＣｕイオンなどを加えると、地鉄近傍のさびが密になり、地鉄表面に沈着しやすくなり、その結果、バラストタンク用鋼板の下地の防食寿命を飛躍的に増加させるものと考えられる。
【００１４】
以下、本発明の電気防食される船舶バラストタンク用防錆鋼板の成分限定理由について詳細に説明する。なお、成分含有量は、すべて質量％である。
【００１５】
Ｃを０．００３〜０．２０％にしたのは、Ｃが０．００３％未満では十分な強度を得ることができず、また０．２０％を超えて添加すると延性、靭性の劣化、溶接性に悪影響を及ぼすことから０．２０％以下とする。なお、強度と延性、靭性、溶接性のバランスを考慮すると０．０１〜０．１５％が好ましい。
【００１６】
Ｓｉは、脱酸元素として必要であり、脱酸効果を発揮するためには、０．０１％以上必要である。また、Ｓｉは、耐全面腐食性向上に効果があり、また、耐局部腐食性向上にもわずかながら効果がある元素である。このような効果を発現させるためには、０．１％以上含有させることが好ましい。また、２．０％を超えて添加すると溶接割れ感受性と溶接継手靭性を劣化させるため、２．０％以下とする。さらに鋼材の製造性、溶接性を考慮した場合、０．１〜０．４％が好ましい。
【００１７】
Ｍｎは、強度の確保と脱酸のために０．１％以上必要である。また、２．０％を超えて添加すると溶接性が低下するため、０．１〜２．０％とする。
【００１８】
Ｐは、溶接性を著しく低下させる不純物元素であり０．０５％以下とする。なお、Ｐは少ないほどその効果は良好となるため、０．０２％以下が好ましい。
【００１９】
Ｓは、不純物元素であり、０．０５％を超えて添加すると靭性を低下させる元素であるため、０．０５％以下とする。なお、０．００５％未満になると耐損耗性が低下しやすいため、下限値は０．００５％とすることが好ましい。
【００２０】
Ｃｒは、Ｃｕと複合添加することで鋼材の耐食性を向上させるが、一方過剰に添加すると鋼材の製造性、コスト、溶接性、加工性などを低下させる要因となるため、６．０％以下とする。一方、０．１％未満ではその効果が十分に発揮されない為、０．１％以上とする。複合添加効果、鋼材の製造性、コスト、溶接性、加工性のバランスを考慮すると０．５〜３．５％が好ましい。
【００２１】
Ｃｕは、本発明において重要な元素であり、Ｃｕは鋼材の全面腐食及び局部腐食に対する抵抗性向上に有効である。さらに、Ｃｒと複合添加することにより一段とその効果が増すため、０．１％以上の添加が必要である。しかし、２．０％を超えて添加すると熱間加工性が低下するため、０．１〜２．０％とする。また、鋼の製造性、経済性、耐食性のバランスを考慮すると０．２〜０．４％の添加が好ましい。
【００２２】
Ａｌは、耐食性向上及び脱酸のために０．０１０％以上必要である。また、０．１０％を超えて添加すると溶接割れ感受性と溶接継手靭性を劣化させることから０．１０％以下とする。
【００２３】
さらに、Ｎｉ、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｅ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉの１種以上を添加するとさらに大きな効果を得ることができる。
【００２４】
Ｎｉは、全面腐食、局部腐食に対する耐食性向上に有効であり、Ｃｕ、Ｃｒ複合系に複合添加することで耐食性を向上させるため、０．１％以上添加するのが好ましい。ただし、１．５％を超えるとその効果は飽和するので、０．１〜１．５％とするのが好ましい。なお、Ｎｉは、さらに、Ｍｏ、Ｗ、Ｓｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｅ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉの１種以上と複合添加することで鋼材の耐食性をさらに向上させるため、これらの元素との複合添加が好ましい。
【００２５】
Ｍｏは、Ｃｕ、Ｃｒ複合系に複合添加することで耐食性を向上させるため、０．０１％以上添加するのが好ましい。一方、過剰に添加すると鋼材の製造性、コスト、溶接性、加工性などを低下させる要因となるため、０．０１〜０．２％とするのが好ましい。なお、Ｍｏは、さらに、Ｎｉ、Ｗ、Ｓｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｅ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉの１種以上と複合添加することで鋼材の耐食性をさらに向上させるため、これらの元素との複合添加が好ましい。
【００２６】
Ｗは、局部腐食を抑制するのに有効な元素であり必要に応じて添加するが、０．００１％未満では、その効果が発揮されず、添加量が０．１％を超えると防食効果の向上が鈍化する傾向がみられ、機械特性を悪くするので、０．００１％〜０．１％とするのが好ましい。また、Ｃｒ−Ｃｕ複合添加系に、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｓｂ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｅ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉの１種以上と複合添加することで鋼材の耐食性をさらに向上させるため、これらの元素との複合添加が好ましい。
【００２７】
Ｓｂは、０．０１％以上をＣｕ、Ｃｒと同時に添加することで全面腐食及び局部腐食に対する抵抗性向上に有効であり必要に応じて添加する。しかし、０．３％を超えて添加すると加工性が悪くなるので０．０１〜０．３％とするのが好ましい。熱間加工性の観点からは、０．０５〜０．１％とするのが好ましい。また、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｗ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｅ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉの１種以上と複合添加することで鋼材の耐食性をさらに向上させるため、これらの元素との複合添加が好ましい。
【００２８】
Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｅは、耐食性を向上させ、安定さび層の形成促進効果がある。この促進効果はＬａ、Ｃｅ、Ｓｅの内１種含有していれば発揮されるが、勿論２種以上含有してもよい。各々含有量が０．０００１％未満では、この効果は発揮されないが、過度に含有しても、効果は飽和し、経済的でなく機械特性も悪化するので、各々０．０００１〜０．１％とするのが好ましい。また、Ｌａ、Ｃｅ、Ｓｅは、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｗ、Ｓｂ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｔｉの１種以上と複合添加することで鋼材の耐食性をさらに向上させるため、これらの元素との複合添加が好ましい。
【００２９】
Ｎｂは、耐食性を低下させずに強度を向上させる元素であり、その効果を発揮するためには０．００１％以上とするのが好ましい。但し、０．１％を超えて添加すると靭性が低下するため、０．１％以下とするのが好ましい。
【００３０】
Ｖ、Ｔａは、耐食性を低下させずに微量で鋼の強度を向上させるのに有効な元素であり、主に強度調整のために必要に応じて含有させる。各々効果を発現するためには、Ｔａ、Ｖともに０．００５％以上含有させることが望ましい。また、Ｔａ、Ｖともに０．１％超で靭性劣化が顕著となりやすい。従って、Ｔａ、Ｖともに０．００５〜０．１％とするのが好ましい。
【００３１】
Ｓｎ、Ｐｂは、耐食性を低下させずに耐損耗性を向上させるのに有効な元素であり、必要に応じて添加するが、０．０５％未満では効果がみられず、０．３％超では効果が飽和するので、経済的にも０．０５％〜０．３％とするのが好ましい。
【００３２】
Ｔｉは、継手靭性の向上を目的として必要に応じて添加するが、その効果を発揮するためには０．００５％以上添加する必要がある。但し、０．１％を超えて添加すると靭性が低下する。したがって０．００５〜０．１％とするのが好ましい。
【００３３】
上記の化学成分の鋼材は通常の鋼と同様の方法で製造可能である。転炉等でＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｐ、Ｓの調整とともに合金元素を添加する。その後、連続鋳造、冷却、圧延などを行い製造する。
【００３４】
次に、無機ジンクリッチプライマー層について述べる。
【００３５】
無機ジンクリッチプライマー層の膜厚は５〜１００μｍとする必要がある。膜厚が５μｍ未満では無機ジンクリッチプライマーの効果が得られがたく、また１００μｍを超えると、割れやダレを生じやすくなり、耐食性が低下する。さらに、無機ジンクリッチプライマーは、膜厚が厚くなればなるほど、溶断・溶接時にヒュームやブローホールを生じやすくなり、加工性が低下する。加工性、耐食性、経済性のバランスを考慮すると、膜厚は１０〜３０μｍが好ましい。
【００３６】
また、無機ジンクリッチプライマー層は、乾燥塗膜中に金属亜鉛を３０質量％以上含有するものを用いる必要がある。
【００３７】
通常、無機ジンクリッチプライマーの組成は，アルキルシリケートエチルシリケート等のシリケート縮合液をビヒクルとしたものを用いることが多い。また、加熱残分中の金属亜鉛は３０％以上のものであれば特に規定するものではないが、ＪＩＳ Ｋ ５５５２ １種相当品であることが、信頼性の点で好ましい。
【００３８】
無機ジンクリッチプライマー層の形成手法については特に限定するものではないが、鋼材に無機ジンクリッチプライマーを刷毛またはスプレーにて塗布することで、鋼材表面に無機ジンクリッチプライマー層を形成することができる。
【００３９】
但し、無機ジンクリッチプライマーを塗布またはスプレーする前に、ショットブラストやサンドブラストにより、鋼材表面の錆落としをしておくことが、密着性の点で、好ましい。また、ブラスト処理レベルとしては、ＩＳＯ ８５０１−１に示すＳａ１／２以上が好ましい。また、ブラスト処理された鋼材表面に無機ジンクリッチプライマーをスプレーする場合、エアレススプレーによりスプレーすることが、作業効率の点で好ましい。
【００４０】
次に、電気防食について述べる。
【００４１】
船舶バラストタンク用鋼の電気防食は、ＺｎまたはＺｎ−Ａｌ陽極を設置することで使用される。ＺｎまたはＺｎ−Ａｌ陽極と鋼材の間が溶液で満たされ、電通が確保された場合、ＺｎやＺｎ−Ａｌの陽極が溶解し、鋼材の腐食を起こす原動力を消滅させる電位に鋼材の電位を保持する方法である。船舶バラストタンクでは、この電気防食と塗装を併用することで、鋼材の防食を行っている。Ｚｎ陽極の組成は、質量％で、Ｚｎ：９０％以上、Ａｌ：１．０％以下からなり、防食電流密度は、年間バラスト張水率５０％程度で０．０５〜５０ｍＡ／ｍ2を満たすものである。防食電流密度は、電流密度が小さすぎると防食効果が低減し、逆に、防食電流密度が多過ぎると塗膜破損の原因になることから、１〜１０ｍＡ／ｍ2が好ましい。さらに、経済性、耐食性を考慮すると４．５〜６．５ｍＡ／ｍ2が好ましい。
【００４２】
船舶バラストタンクは、無機ジンクリッチプライマーの表面にエポキシ系樹脂層を形成させることで、さらに長期耐久性を得る。エポキシ系樹脂層の厚みは、耐食性、経済性のバランスを考慮すると、１００〜４００μｍとすることが好ましい。但し、施工性、溶接性の観点から１５０〜２５０μｍとすることがより好ましい。
【００４３】
エポキシ系樹脂層の施工方法としては、無機ジンクリッチプライマー層の表面に、エアレスまたはエアスプレー等により、乾燥塗膜の厚さが所望の厚みになるよう、エポキシ系樹脂塗料を塗装し、常温で乾燥させて仕上げる。
【００４４】
エポキシ系樹脂塗料としては常温硬化性・耐薬品性・密着性を有するものであれば良い。例えば、船舶バラストタンクでは耐水性・防食性を有するコールタールと組み合わせたタールエポキシ樹脂塗料が、通常、使用される。近年は、環境規制により、タール分を抑えた変性タールエポキシ樹脂塗料を使用しても良い。
【実施例】
【００４５】
以下、本発明を、実船暴露試験による実施例に基づいて具体的に説明する。
【００４６】
船舶バラストタンク内での性能を評価するため、表１、表２に示す各種組成の鋼材（本発明鋼および比較鋼）の表面に無機ジンクリッチプライマー層を塗布し、電気防食を併用したバラストタンク用防錆鋼板とさらに無機ジンクリッチプライマー層の表面にタールエポキシ樹脂塗装し、電気防食を併用した船舶バラストタンク用防錆鋼板の長期実船試験を行い、耐食性能の評価を行った。
【００４７】
各種鋼材については、表１、表２に示す合金組成の鋼を溶製・鋳造し、板厚１０ｍｍまで熱間圧延、熱処理後、試験片としたものを用いた。
【００４８】
無機ジンクリッチプライマーは、ＪＩＳ Ｋ ５５５２ １種相当品（新日鐵化学株式会社製、商品名：ＮＢジンクリッチプライマー２０００ＮＳ）で調整したものを用いた。
【００４９】
上記の試験片を実船暴露試験片（２００×１５０×１０ｍｍ）として採取し、ショットブラストでＳａ１／２（ＩＳＯ ８５０１−１）以上になるようにブラスト処理を施した。次に、その上層に無機ジンクリッチプライマー層を塗布し、常温、相対湿度７０％以下（以降、ＲＨと記載する。）で７日間乾燥させ、各種腐食試験片とした。
【００５０】
また、タールエポキシ樹脂（新日鐵化学株式会社製、商品名：ＮＢコート２０００ＦＶ−Ｒ）を用い、エアレススプレーで、２００〜２５０μｍ程度塗布した各種腐食試験片を準備した。
【００５１】
実船暴露試験は、不可避的な欠陥を模擬して、幅０．６ｍｍのＸカットをカッターで入れ、地鉄面を露出させたものを、船舶バラストタンク内のトランスリング部に設置して約２年間放置した。
【００５２】
また、海水浸漬時、防食電流が十分に流れていることを確認した。
【００５３】
実船暴露試験後の各種腐食試験片について、錆面積率、腐食減量、最大板厚深さについて普通鋼である比較例Ａ１、Ａ２（ＫＡ−３６相当の造船用高張力鋼板）を基準１００％として、各種腐食試験片の相対錆面積率、相対腐食減量、相対最大深さを求めた。表３に示すようにそれぞれ相対値が５０％以上のものは×、５０％未満のものは△、３０％未満のものは○、２０％未満のものは◎で表示した。
【００５４】
暴露試験後の腐食試験片を回収し、外観写真を撮影し、外観写真を画像処理（Photoshop Elements 2.0 しきい値１００〜１２０で２値化）して錆面積率を求めた。
【００５５】
また、暴露試験後の腐食試験片を、６５℃、インヒビタ（ネオレスチン、０．３％）、１０％硫酸により酸洗した後に、質量、板厚計測を行い、腐食減量および最大板厚深さを求め、全面腐食性、局部腐食性について評価した。
【００５６】
比較例Ａ３からＡ８８は、発明例に対しＣｒ、Ｃｕ、Ａｌのいずれかが不足している結果である。普通鋼Ａ１またはＡ２に対し、相対錆面積率、相対腐食減量、相対最大板厚深さのいずれも基準の普通鋼と変わらず相対値が５０％以上（×）であった。また、比較例Ａ８９からＡ１４４、電気防食を併用していない以外は、それぞれ同様の成分系であるが、相対錆面積率、相対腐食減量、相対最大板厚深さのいずれも基準の普通鋼と変わらず相対値が５０％以上（×）であった。また、Ａ１４５からＡ１５２は、無機ジンクプライマの膜厚、乾燥塗膜中の金属Ｚｎ量、タールエポキシ樹脂の膜厚が本発明例の範囲外の結果である。普通鋼Ａ１またはＡ２に対し、相対錆面積率、相対腐食減量、相対最大板厚深さのいずれも基準の普通鋼と変わらず相対値が５０％以上（×）であった。
【００５７】
本発明例Ｂ１からＢ１８６は、各相対値ともに５０％未満（△）、または３０％未満（○）または、２０％未満（◎）となっており、比較例に対し、腐食が大きく抑制されており、優れていることがわかる。
【００５８】
これらの結果から、Ｃｒ、Ｃｕ、Ａｌを複合添加した鋼材表面に無機ジンクリッチプライマーを組み合わせ、さらに電気防食を併用した腐食試験片は、実船暴露試験において優れた耐食性を示していることがわかる。
【００５９】
【表１−１】
【表１−２】
【表１−３】
【表１−４】
【００６０】
【表２−１】
【表２−２】
【表２−３】
【表２−４】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、
Ｃ ：０．００３〜０．２０％、
Ｓｉ：０．０１〜２．０％、
Ｍｎ：０．１〜２．０％、
Ｐ ：０．０５％以下、
Ｓ ：０．０５％以下、
Ｃｒ：０．１〜６．０％、
Ｃｕ：０．１〜２．０％、
Ａｌ：０．０１０〜０．１０％
を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる下地鋼材の表面に、金属亜鉛分３０質量％以上を含有する５〜１００μｍの厚みの無機ジンクリッチプライマー層を有することを特徴とする、電気防食される船舶バラストタンク用防錆鋼板。
【請求項２】
前記下地鋼材が、さらに、質量％で、
Ｎｉ：０．１〜１．５％、
Ｍｏ：０．０１〜０．２％、
Ｗ ：０．００１〜０．１％、
Ｓｂ：０．０１〜０．３％、
Ｌａ：０．０００１〜０．１％、
Ｃｅ：０．０００１〜０．１％、
Ｓｅ：０．０００１〜０．１％
のうちの１種または２種以上を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電気防食される船舶バラストタンク用防錆鋼板。
【請求項３】
前記下地鋼材が、さらに、質量％で、
Ｎｂ：０．００１〜０．１％、
Ｖ ：０．００５％〜０．１％、
Ｔａ：０．００５％〜０．１％、
Ｓｎ：０．０５％〜０．３％、
Ｐｂ：０．０５％〜０．３％、
Ｔｉ：０．００５％〜０．１％
のうちの１種または２種以上を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の電気防食される船舶バラストタンク用防錆鋼板。
【請求項４】
前記無機ジンクリッチプライマー層の外表面側に、５０〜４００μｍの厚みのエポキシ系樹脂層を有することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電気防食される船舶バラストタンク用防錆鋼板。
【請求項５】
船舶バラストタンクの、質量％で、
Ｃ ：０．００３〜０．２０％、
Ｓｉ：０．０１〜２．０％、
Ｍｎ：０．１〜２．０％、
Ｐ ：０．０５％以下、
Ｓ ：０．０５％以下、
Ｃｒ：０．１〜６．０％、
Ｃｕ：０．１〜２．０％、
Ａｌ：０．０１０〜０．１０％
を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる下地鋼材の表面に、金属亜鉛分３０質量％以上を含有する５〜１００μｍの厚みの無機ジンクリッチプライマー層を形成する表面処理と、電気防食とを併用することを特徴とする、船舶バラストタンクの防錆方法。
【請求項６】
前記下地鋼材が、さらに、質量％で、
Ｎｉ：０．１〜１．５％、
Ｍｏ：０．０１〜０．２％、
Ｗ ：０．００１〜０．１％、
Ｓｂ：０．０１〜０．３％、
Ｌａ：０．０００１〜０．１％、
Ｃｅ：０．０００１〜０．１％、
Ｓｅ：０．０００１〜０．１％
のうちの１種または２種以上を含むことを特徴とする、請求項５に記載の船舶バラストタンクの防錆方法。
【請求項７】
前記下地鋼材が、さらに、質量％で、
Ｎｂ：０．００１〜０．１％、
Ｖ ：０．００５％〜０．１％、
Ｔａ：０．００５％〜０．１％、
Ｓｎ：０．０５％〜０．３％、
Ｐｂ：０．０５％〜０．３％、
Ｔｉ：０．００５％〜０．１％
のうちの１種または２種以上を含むことを特徴とする、請求項５または６に記載の船舶バラストタンクの防錆方法。
【請求項８】
前記無機ジンクリッチプライマー層の外表面側に、５０〜４００μｍの厚みのエポキシ系樹脂層を形成することを特徴とする、請求項５ないし７のいずれか１項に記載の船舶バラストタンクの防錆方法。
【請求項１】
質量％で、
Ｃ ：０．００３〜０．２０％、
Ｓｉ：０．０１〜２．０％、
Ｍｎ：０．１〜２．０％、
Ｐ ：０．０５％以下、
Ｓ ：０．０５％以下、
Ｃｒ：０．１〜６．０％、
Ｃｕ：０．１〜２．０％、
Ａｌ：０．０１０〜０．１０％
を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる下地鋼材の表面に、金属亜鉛分３０質量％以上を含有する５〜１００μｍの厚みの無機ジンクリッチプライマー層を有することを特徴とする、電気防食される船舶バラストタンク用防錆鋼板。
【請求項２】
前記下地鋼材が、さらに、質量％で、
Ｎｉ：０．１〜１．５％、
Ｍｏ：０．０１〜０．２％、
Ｗ ：０．００１〜０．１％、
Ｓｂ：０．０１〜０．３％、
Ｌａ：０．０００１〜０．１％、
Ｃｅ：０．０００１〜０．１％、
Ｓｅ：０．０００１〜０．１％
のうちの１種または２種以上を含むことを特徴とする、請求項１に記載の電気防食される船舶バラストタンク用防錆鋼板。
【請求項３】
前記下地鋼材が、さらに、質量％で、
Ｎｂ：０．００１〜０．１％、
Ｖ ：０．００５％〜０．１％、
Ｔａ：０．００５％〜０．１％、
Ｓｎ：０．０５％〜０．３％、
Ｐｂ：０．０５％〜０．３％、
Ｔｉ：０．００５％〜０．１％
のうちの１種または２種以上を含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の電気防食される船舶バラストタンク用防錆鋼板。
【請求項４】
前記無機ジンクリッチプライマー層の外表面側に、５０〜４００μｍの厚みのエポキシ系樹脂層を有することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の電気防食される船舶バラストタンク用防錆鋼板。
【請求項５】
船舶バラストタンクの、質量％で、
Ｃ ：０．００３〜０．２０％、
Ｓｉ：０．０１〜２．０％、
Ｍｎ：０．１〜２．０％、
Ｐ ：０．０５％以下、
Ｓ ：０．０５％以下、
Ｃｒ：０．１〜６．０％、
Ｃｕ：０．１〜２．０％、
Ａｌ：０．０１０〜０．１０％
を含み、残部がＦｅおよび不可避的不純物からなる下地鋼材の表面に、金属亜鉛分３０質量％以上を含有する５〜１００μｍの厚みの無機ジンクリッチプライマー層を形成する表面処理と、電気防食とを併用することを特徴とする、船舶バラストタンクの防錆方法。
【請求項６】
前記下地鋼材が、さらに、質量％で、
Ｎｉ：０．１〜１．５％、
Ｍｏ：０．０１〜０．２％、
Ｗ ：０．００１〜０．１％、
Ｓｂ：０．０１〜０．３％、
Ｌａ：０．０００１〜０．１％、
Ｃｅ：０．０００１〜０．１％、
Ｓｅ：０．０００１〜０．１％
のうちの１種または２種以上を含むことを特徴とする、請求項５に記載の船舶バラストタンクの防錆方法。
【請求項７】
前記下地鋼材が、さらに、質量％で、
Ｎｂ：０．００１〜０．１％、
Ｖ ：０．００５％〜０．１％、
Ｔａ：０．００５％〜０．１％、
Ｓｎ：０．０５％〜０．３％、
Ｐｂ：０．０５％〜０．３％、
Ｔｉ：０．００５％〜０．１％
のうちの１種または２種以上を含むことを特徴とする、請求項５または６に記載の船舶バラストタンクの防錆方法。
【請求項８】
前記無機ジンクリッチプライマー層の外表面側に、５０〜４００μｍの厚みのエポキシ系樹脂層を形成することを特徴とする、請求項５ないし７のいずれか１項に記載の船舶バラストタンクの防錆方法。
【公開番号】特開２００８−１４４２０４（Ｐ２００８−１４４２０４Ａ）
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３０８００（Ｐ２００６−３３０８００）
【出願日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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