耐腐蚀性优异的焊接接头及原油罐的制作方法

专利名称：耐腐蚀性优异的焊接接头及原油罐的制作方法
技术领域：
本发明涉及焊接钢材而形成的原油船(crude oil tanker)的油槽(oil tank)、用于输送或储藏原油(crude oil)的罐(以下,总称为“原油罐(crude oil tank)”),具体而言，涉及减轻了上述原油罐中的局部腐蚀(local corrosion)(点蚀(pitting corrosion))的焊接接头(weld joint)及具有该焊接接头的原油罐。应予说明，本发明的原油罐中使用的钢材包括厚钢板(thick steel plate)、薄钢板(thin steel sheet)以及型钢(shapedsteel)0
背景技术：
以往，认为在油船的原油罐等的底板(bottom plate)中使用的钢材通过原油本身的腐蚀抑制作用(corrosion suppression action)、在原油罐内表面形成的来自原油的保 护性涂层(protective coating)(油层(oil coating))的腐蚀抑制作用，从而不会产生腐蚀。但是，通过最近的研究，查明罐底板的钢材中产生碗型(bowl-shaped)局部腐蚀(点蚀)。作为发生该局部腐蚀的原因，可举出以下几项等(I)以氯化钠(sodium chloride)为代表的盐类高浓度地溶解而成的凝集水(brine，盐水)的存在，(2)因过度清洗所致的油层脱离，(3)原油中含有的硫化物(sulfide)的高浓度化，(4)溶入结露水且被封入用于原油罐防爆的惰性气体(inert gases)中的02、C02、SO2等的高浓度化。实际上，在实船的码头检查时分析滞留在原油罐内的水的结果中，检测到高浓度的氯化物离子和硫酸离子。然而，防止上述那样的整面腐蚀和局部腐蚀的最有效的方法是对钢材表面实施重涂覆(heavy coating),将钢材从腐蚀环境(corrosion environment)隔断。但是,就原油罐的涂覆作业而言，其涂布的面积庞大，另外，由于涂膜劣化，导致约10年就需要重新涂覆I次，所以在检查、涂覆中产生庞大的费用。进而，经重涂覆的涂膜受损的部分被指出在原油罐的腐蚀环境下反而会助长腐蚀。针对上述那样的腐蚀问题，提出了若干改善钢材本身的耐腐蚀性而改善原油罐在腐蚀环境下的耐腐蚀性的技术。例如在专利文献I中公开了如下技术将以质量％计，含有C :0. 001 0. 2%、Si 0. 01 2. 5%、Mn :0. I 2%、P :0. 03% 以下、S :0. 02% 以下、Cu :0. 01 1.5%、Al 0. 001 (λ 3%、Ν:0· 001 O. 01%，进而含有 Mo :0.01 0. 5% 和 W :0.01 1% 中
的I种或2种，余量由Fe和不可避免的杂质构成的钢材彼此焊接而形成焊接接头时，以焊接金属中的Cu、Mo、W的含量满足下述3个式子的方式形成焊接接头。3彡焊接金属的Cu含量(质量％)/钢材的Cu含量(质量％)彡0. 153彡(焊接金属的Mo含量+W含量(质量％)) / (钢材的Mo含量+ W含量(质量％)) > 0. 15-0. 3 ((焊接金属的Cu含量(质量％)—钢材的Cu含量(质量％))彡0. 5
另外，在专利文献2中公开了如下的技术将以质量％计，含有C :0. 001 0.2%、Si :0. 01 2. 5%、Mn :0. I 2%、P :0. 03% 以下、S :0. 02% 以下、Cu :0. 01 I. 5%、A1 :0. 001 O. 3%、N:0. 001 O. 01%，进而含有Mo :0.01 O. 5%和W :0. 01 1%中的I种或2种，余量由Fe和不可避免的杂质构成的钢材彼此焊接而形成原油油槽时，以焊接金属中的Cu、Mo、W的含量满足下述的2个式子的方式形成焊接接头。3彡焊接金属的Cu含量(质量％)/钢材的Cu含量(质量％)彡O. 153彡(焊接金属的Mo含量+W含量(质量％)) / (钢材的Mo含量+ W含量(质量％)) > O. 15专利文献专利文献I :日本特开2005-021981号公报专利文献2 :日本特开2005-023421号公报

发明内容
然而,在专利文献I和专利文献2所记载的技术中，难以将油船底板和焊接接头中产生的局部腐蚀(点蚀)在2. 5年间抑制在4_以下。就是说，近年的实船的腐蚀调查中，查明了产生于油船底板和焊接部的点蚀内部的溶液的PH为1.0以下(参考文献第242研究部会原油船的新形腐蚀举动的研究参照平成13年度报告书/社团法人日本造船研究部会刊)。通常，众所周知的是酸性液中的钢材腐蚀速度由氢还原反应所控制，在PH降低的同时腐蚀速度飞跃地增大。因此，像上述专利文献I和专利文献2的实施例中记载的那样的在PH2. O下的浸溃试验中，未充分反映出实船的腐蚀环境。另外，就上述专利文献I和专利文献2等现有技术的钢材而言，作为提高耐腐蚀性的元素，必须添加Cu，但Cu的添加在热轧时导致表面裂纹，所以存在损害制造稳定性的问题。因此，本发明的目的在于提供一种将热轧时不引起裂纹等问题的制造性(manufacturability)优异的钢材进行焊接而形成的、油船油槽部中的耐局部腐蚀性优异的焊接接头和具有该焊接接头的原油罐。本发明人等为了解决上述课题进行了反复深入研究。其结果发现，通过在焊接将钢的成分组成控制至适宜范围来提高耐腐蚀性的钢材而形成原油罐时，将焊接接头的焊接金属中含有的Cu、Mo以及W的含量控制在适宜范围，能够显著减轻原油罐的焊接接头中产生的局部腐蚀，从而完成本发明。S卩，本发明是一种耐腐蚀性优异的焊接接头，其特征在于，是将钢材彼此焊接而形成的原油罐的焊接接头，所述钢材含有C :0. 03 O. 16质量％、Si 0. 05 1.50质量％、皿11 O. I 2. O质量％、P 0. 025质量%以下、S 0. 010质量%以下、Al 0. 005 O. 10质量％、N O. 008质量％以下、Cr :超过O. I质量％且为O. 5质量％以下、Cu :0. 03 O. 4质量％，并且，含有选自W :0. 01 I. O质量％、Mo :0. 01 O. 5质量％、Sn 0. 001 O. 2质量％以及Sb O. 001 0.4质量％中的I种或2种以上，进而，以由下述(I)式定义的X值为0.5以下、由下述(2)式定义的Z值为O. 15以下的方式含有上述成分，余量由Fe和不可避免的杂质构成；焊接接头的焊接金属含有Cu :0. 05 O. 5质量％和(Mo + ff)0. 03 I. O质量％，钢材的腐蚀电位与焊接金属的腐蚀电位之差为60mV以下。在此，上述各式中的元素符号表示其元素的含量(质量％);
X 值=(1-0. 8XCu0.5) X { I- (O. 8XW + O. 4XMo) 0.3} X { I- (Sn + 0· 4XSb)°·3} X {I- (O. 05XCr + O. 03XNi + O. 03XCo) α3} X {I + 2Χ (S / O. 01 + P /O. 025)}…(I)Z 值=(I + IOXSn) X (Cu-O. 7XNi) ... (2)本发明的焊接接头中使用的钢材，其特征在于，在上述成分组成的基础上，进一步含有选自下述A D组中的至少I组的成分。A组选自Ni 0. 005 O. 4质量％和Co :0. 01 O. 4质量％中的I种或2种B 组选自 Nb 0. 001 O. I 质量 ％、Ti 0. 001 O. I 质量 ％、Zr 0. 001 O. I 质量％以及V :0. 002 O. 2质量％中的I种或2种以上C组:选自 Ca 0. 0002 O. 01 质量％、REM :0. 0002 O. 015 质量％ 以及 Y 0. 0001 O. I质量％中的I种或2种以上 D 组B 0. 0002 O. 003 质量 ％另外，本发明是一种原油罐，其特征在于，具有上述焊接接头。根据本发明，能够在包括焊接接头的整个部位抑制在焊接钢材而形成的原油船的油槽、输送或储藏原油的罐等原油罐中产生的局部腐蚀，所以在产业上起到特别好的效果。


图I是说明实施例的局部腐蚀(点蚀)试验中使用的试验装置的说明图。
具体实施例方式首先，对本发明的原油罐中使用的钢材的成分组成进行说明。C :0· 03 O. 16 质量 ％C是提高钢的强度的元素，在本发明中，为了确保所希望的强度，添加O. 03质量％以上。另一方面，超过O. 16质量％的添加会使焊接性(weldability)和焊接热影响部(welded heat affected zone)的朝性(toughness)降低。由此，将 C 设为 0· 03 0· 16 质量％的范围。更优选为O. 06 O. 16质量％的范围。Si 0. 05 I. 50 质量 ％Si是作为脱酸剂而添加的元素，但也是对提高钢的强度有效的元素。因此，在本发明中，为了确保所希望的强度，添加O. 05质量％以上的Si。但是，超过I. 50质量％的添加会使钢的韧性降低。由此，将Si设为O. 05 I. 50质量％的范围。更优选为O. 15 O. 50
质量％的范围。Mn :O. I 2. O 质量 ％Mn是提高钢的强度的元素，在本发明中，为了得到所希望的强度，添加O. I质量％以上。另一方面，超过2.0质量％的添加会使钢的韧性和焊接性降低。由此，将Mn设为O. I 2.0质量％的范围。应予说明，从维持高强度且抑制使耐腐蚀性变差的夹杂物的形成的观点出发，优选O. 5 I. 6质量％的范围，更优选O. 7 I. 4质量％的范围。P :0.025 质量 ％ 以下P是在晶粒边界偏析而使钢的韧性降低的有害元素，优选尽可能地减少。特别是，如果添加超过O. 025质量％，则韧性大幅降低。另外,P如果添加超过O. 025质量％，则也会对罐油槽内的耐腐蚀性带来不好的影响。由此,将P设为O. 025质量％以下。优选为O. 015
质量％以下。S :0.010 质量 ％ 以下S可形成作为非金属夹杂物(non-metal inclusion)的MnS,成为局部腐蚀的起点，是使耐局部腐蚀性降低的有害元素，优选尽可能地减少。特别是，超过O. 010质量％的添加会导致耐局部腐蚀性显著的降低。由此，将S的上限设为O. 010质量％。优选为O. 005质量％以下。Al 0. 005 O. 10 质量 %Al是作为脱酸剂而添加的元素，在本发明中，添加O. 005质量％以上。但是，若添 加超过O. 10质量％，则钢的韧性降低，所以将Al的上限设为O. 10质量％。优选为O. 01 O. 05质量％的范围。更优选为O. 02 O. 04质量％的范围。N 0. 008 质量 ％ 以下N是使韧性降低的有害元素，优选尽可能地减少。特别是，若添加超过O. 008质量％，则韧性大幅降低，所以将上限设为O. 008质量％。优选为O. 006质量％以下，更优选为O. 004质量％以下。Cr :超过O. I质量％且为O. 5质量％以下Cr伴随着腐蚀的进行而向锈层中移动，通过阻断Cl—向锈层侵入而抑制Cl—向锈层与铁素体的界面浓缩。另外，涂布含有Zn的底漆(primer)时,能够形成以Fe为中心的Cr、Zn复合氧化物，使Zn长时间存续于钢板表面，所以能够飞跃地提高耐腐蚀性。上述效果在像油船油槽的底板部那样与从原油油分分离的含有高浓度盐分的液体接触的部分特别显著，通过对含有Cr的上述部分的钢材实施含有Zn的底漆处理，从而与不含有Cr的钢材比较，能够格外提高耐腐蚀性。就上述Cr的效果而言，若添加O. I质量％以下则不充分，另一方面，超过O. 5质量％的添加会使焊接部的韧性变差。因此，将Cr设为超过O. I质量％且为O. 5质量％以下的范围。更优选O. 11 0.3质量％的范围。进一步优选O. 12 O. 2质量％的范围。Cu :O. 03 O. 4 质量 ％Cu是提高钢的强度的元素，并且存在于因钢的腐蚀而生成的锈中，具有提高耐腐蚀性的效果。这些效果在添加低于O. 03质量％时无法充分地得到，另一方面，若添加超过O. 4质量％，则除了提高耐腐蚀性的效果饱和之外，还会在热加工时导致表面裂纹等问题。因此，从稳定制造本发明的钢材的观点出发，需要以O. 03 O. 4质量％的范围添加Cu。此夕卜，Cu添加的效果伴随着添加量的增加而饱和，所以从成本效益的观点出发，优选O. 008 O. 15质量％的范围。更优选O. 01 O. 14质量％的范围。就本发明的钢材而言，除上述成分之外，还需要以下述范围含有选自W、Mo、Sn以及Sb中的I种或者2种以上。W :0. 01 I. O 质量 ％W除了具有抑制油船油槽部底板中的点蚀的效果之外，还具有抑制油船上甲板部的整面腐蚀的效果。上述效果在添加O. 01质量％以上的W时显示出来。但是，若超过I. O质量％，则该效果饱和。因此，以O. 01 I. O质量％的范围添加W。优选为O. 01 O. 5质量％，更优选为O. 02 O. 3质量％的范围。
应予说明，W具有上述那样的提高耐腐蚀性的效果的理由如下在伴随着钢板腐蚀而生成的锈中生成W042_，因该W042_的存在，可抑制氯化物离子(chloride ion)侵入到钢板表面，进而，在钢板表面的阳极部(anode)等pH下降的部位,生成FeWO4,因该FeWO4的存在，也可抑制氯化物离子向钢板表面的侵入。另外，认为通过由W042_对钢材表面的吸附引起的抑制作用(inhibitory action),也可抑制钢材的腐蚀。Mo :0. 01 0. 5 质量 ％Mo不仅具有抑制油船油槽部底板中的点蚀的效果，还具有提高油船上甲板背面部的耐整面腐蚀性、在像压载箱(ballast tank)那样反复发生盐水浸溃和高湿润的腐蚀环境中的涂覆后的耐腐蚀性的效果。上述Mo的效果在添加0. 01质量％以上时显示出来，但如果超过0. 5质量％，则其效果饱和。由此，将Mo设为0.01 0.5质量％的范围。优选为0. 02 0. 5质量％，更优选为0. 03 0. 4质量％的范围。应予说明，Mo具有上述那样的提高耐腐蚀性的效果的理由被认为如下与W相同，在伴随着钢板腐蚀而生成的锈中生成MoO广，认为由于该Mo042_的存在，可抑制氯化物离子·向钢板表面的侵入。Sn :0· 001 0. 2 质量 ％、Sb :0· 001 0. 4 质量 ％Sn和Sb除了具有抑制油船油槽部底板中的点蚀的效果之外，还具有抑制油船上甲板部的整面腐蚀的效果。上述效果在添加Sn :0. 001质量％以上、Sb :0. 001质量％以上时显示出来。另一方面，即使添加Sn :超过0. 2质量％和Sb :超过0. 4质量％，其效果也饱和。进而，大量添加Sn会助长因Cu引起的热加工时的表面裂纹。由此，优选分别以上述范围添加Sn和Sb。另外，就本发明的钢材而言，除了作为上述必须必需的成分之外，还优选以下述范围含有选自Ni和Co中的I种或2种。Ni 0. 005 O. 4 质量 ％、Co 0. 01 O. 4 质量 ％Ni和Co具有使生成的锈粒子微细化而大幅提高在裸露状态下的耐腐蚀性和对锌底漆(zinc primer)实施了环氧类涂覆(epoxy coating)的状态下的耐腐蚀性的效果。因此，在需要进一步提高耐腐蚀性的情况下，优选辅助地添加这些元素。上述效果在添加Ni 0. 005质量％以上、Co :0. 01质量％以上时显示出来。另一方面，即使添加Ni :超过0. 4质量％、(0 :超过0.4质量％，其效果也饱和。另外，Ni具有抑制含有Cu、Sn的钢中产生的热加工时的表面裂纹的效果。由此，优选分别以上述范围添加Ni和Co。另外，就本发明的钢材而言，在以上述适宜范围含有上述必需成分和选择性添加成分(Ni、Co)的基础上，进一步需要以由下述(I)式定义的X值满足0.5以下的方式含有这些成分。X 值=(1-0. 8 X Cu。5) X {1-(0. 8XW + 0. 4XMo)03}X {I-(Sn + 0. 4XSb)03}X{I- (O. 05XCr + O. 03XNi + 0. 03XCo)°.3} X {I + 2X (S / 0. 01 + P / 0. 025)} ...
(I)在此，上述式中的元素符号表示其元素的含量(质量％)，不含有的元素以O (零)进行计算。上述(I)式是评价各成分对油船油槽内腐蚀的影响的式子，将使耐腐蚀性提高的成分的系数表示为负，另外将使耐腐蚀性变差的成分的系数表示为正。因此，X的值越小的钢材，耐腐蚀性越优异。本发明人等查明了上述X的值与在油船油槽内的腐蚀环境下的钢材的耐腐蚀性之间的关系，结果发现如果X为O. 5以下，则在油船油槽内的腐蚀环境下的耐腐蚀性优异,但如果X超过O. 5，则上述耐腐蚀性变差。因此，对于本发明的钢材而言，决定P、S、Cr、Cu、W、Mo、Sn、Sb、Ni以及Co的含量时，需要以上述X值成为O. 5以下的方式进行成分设计。另外，就本发明的钢材而言，在以上述的适宜范围含有上述成分的基础上，还需要以由下述(2)式定义的Z值为O. 15以下的方式含有Cu、Sn以及Ni。Z 值=(I + IOXSn) X (Cu-0. 7XNi) ... (2)在此，上述式中的元素符号表示其元素的含量(质量％)，不含有的元素以O (零)进行计算。其理由如下Cu是导致热加工时的表面裂纹的元素，另外，Sn是助长由上述Cu所致的裂纹的元素。另一方面，Ni是对防止由上述元素所致的危害有效的元素，但为了显示Ni的上述效果，需要以满足上述(2)式的方式添加Ni。
另外，就本发明的钢材而言，出于提高钢的强度的目的，在上述成分的基础上，还可以以下述范围添加选自Nb、Ti、V以及Zr中的I种或2种以上。Nb 0. 001 O. I 质量 ％、Ti :0. 001 O. I 质量 ％、Zr :0. 001 O. I 质量 ％、以及 V O. 002 O. 2质量％Nb,Ti,Zr以及V均是提高钢材强度的元素，可以根据需要的强度进行适当选择添力口。为了得到上述效果，优选Nb、Ti、Zr均添加O. 001质量％以上，V添加O. 002质量％以上。但是，若Nb、Ti、Zr均添加超过O. I质量％，V添加超过O. 2质量％，则韧性降低，所以优选分别以上述范围添加Nb、Ti、Zr、V。进而，就本发明的钢材而言，为了提高强度或提高韧性，在上述成分的基础上，还可以以下述范围添加选自Ca、REM以及Y中的I种或2种以上。Ca 0. 0002 O. 01 质量 ％、REM :0. 0002 O. 015 质量 ％、以及 Y 0. 0001 O. I 质
量%Ca、REM以及Y均对焊接热影响部的韧性提高有效果，可以根据需要进行添加。上述效果可通过添加Ca 0. 0002质量％以上、REM :0· 0002质量％以上、Y :0· 0001质量％以上来得到，若以超过Ca :0. 01质量％、REM :0. 015质量％、Y :0. I质量％的方式添加，则反而会导致韧性的降低，所以优选分别以上述范围添加Ca、REM、Y。进而，就本发明的钢材而言，在上述成分的基础上，还可以以下述范围含有B。B 0. 0002 O. 003 质量 ％B是提高钢材强度的元素，可以根据需要进行添加。为了得到上述效果，优选添加O. 0002质量％以上。但是，若添加超过O. 003质量％，则韧性降低。由此，优选以O. 0002 O. 003质量％的范围添加B。应予说明，本发明的原油罐中使用的钢材优选按照以下方法进行制造。S卩，本发明的钢材优选如下制造使用转炉(steel converter)或电炉(electricfurnace)> 真空月兑气(vacuum degassing equipment)等公知白勺精工序(refineryprocess),将被调整成适合本发明的成分组成的钢进行熔炼,利用连续铸造法(continuouscasting process)或铸锭_开还轧制法制成钢还(钢板还(steel slab)),接着,将该材料再加热，然后进行热轧(hot rolling)，制成厚钢板、薄钢板以及型钢等钢材。
优选将上述热轧前的再加热温度设为900 1200°C的温度。加热温度低于900°C时，变形阻力大，难以进行热轧。另一方面，若加热温度超过1200°C，则奥氏体粒(austenitegrain)粗大化,导致韧性降低，除此之外，由氧化所致的氧化烧损(scale loss)也变得显著，成品率(yield ratio)降低。更优选的加热温度为1000 1150。。。另外，热轧中轧制成所希望的形状、尺寸的钢材时，优选将精轧结束温度设为750°C以上。低于750°C时，钢的变形阻力变大，轧制负荷增大，难以进行轧制，或产生到轧制材达到规定的轧制温度为止的等待时间，所以轧制效率降低。热轧后的钢材冷却可以是空冷(air cooling)、加速冷却(accelerated cooling)中的任意方法，需要得到更高强度时，优选进行加速冷却。应予说明，在进行加速冷却时，优选将冷却速度设为2 80°C / sec、将冷却停止温度设为650 300°C的范围。冷却速度低于2°C / sec、冷却停止温度超过650°C时，加速冷却的效果小，无法实现充分的高强度化。另一方面，冷却速度超过80°C / sec、冷却停止温度低于300°C时，得到的钢材的韧性降低，或钢材的形状产生变形。·接下来，对焊接本发明的钢材而形成的原油罐的焊接接头进行说明。就将调整为上述适宜成分而制造的钢板彼此焊接而形成的原油罐的焊接接头而言，需要以下述范围含有焊接金属中的Cu、Mo以及W。Cu 0. 05 0. 5 质量 ％、(Mo + ff) 0. 03 I. O 质量 ％本发明人等发现，焊接金属中的合金成分对焊接接头的耐腐蚀性的影响受到Cu及Mo和W的总含量的影响所左右，在复合添加Cu与Mo和/或W的情况下，由于这些元素的协同效应，使焊接接头的耐腐蚀性大幅提高。但是，焊接接头的焊接金属中的Cu低于0. 05质量％、或焊接金属中的Mo和W的总量低于0. 03质量％时，无法期待上述的协同效应，焊接接头的耐腐蚀性降低。另一方面，焊接金属中的Cu超过0. 5质量％、或在焊接金属中的Mo和W的总量超过I. O质量％时，与母材(钢材)部相比焊接金属的耐腐蚀性格外提高,所以发生的腐蚀会集中于母材部。另外，还存在焊接接头的低温韧性降低这样的危害。因此，在本发明中，将焊接金属中的Cu含量与Mo和W的总含量分别限制在上述范围。应予说明，Mo和W的含量只要其总量在上述范围内，则也可以不含有Mo和W中的任一方。应予说明，要将上述焊接金属中的Cu、Mo以及W的含量控制在上述范围，优选根据钢材(母材)的成分组成和焊接条件，适当地选择焊接中使用的焊接材料(焊丝(weldwire))。例如为如下方法制成具有将焊接金属中的Cu、Mo以及W的目标组成按母材的稀释率(dilution ratio)折算而求得的组成的焊丝,使用其进行焊接。另外，作为本发明的原油罐的焊接中使用的焊接方法，可使用作为单面单道埋弧焊接法(one-side submerged arc welding)的FAB焊接、FCB焊接、RF焊接这样的高热输入焊接(high-heat input welding), 二氧化碳气体电弧焊接(CO2 焊接(C02arc welding))这样的低热输入焊接(small-heat input welding)等,但从将焊接金属的化学成分组成控制在适宜范围的观点考虑，需要是使用焊丝的焊接方法。应予说明，在此，FAB焊接是指与神户制钢所株式会社的焊接方法相关的注册商标中，将用玻璃胶带、固体焊剂等构成的衬垫材直接铺在钢板背面，通过单道焊接形成根部焊道的方法。另外，FCB焊接是指与神户制钢所株式会社的焊接方法相关的注册商标中，在铜板上散布衬垫焊剂，按压在钢板背面，通过单道焊接形成根部焊道的方法。另外，RF法是指与神户制钢所株式会社的焊接方法相关的注册商标中，将在含有焊接热固化性树脂的衬垫焊剂下重叠基础焊剂而成的夹具框铺在钢板背面，按压框中的焊剂，通过单道焊接形成根部焊道的方法。另外，就本发明的原油罐的焊接接头而言，为了得到良好的耐腐蚀性，需要使钢材(母材)单独的腐蚀试验溶液(corrosion test liquid solution)中的腐蚀电位(corrosionpotential)与焊接金属单独的腐蚀试验溶液中的腐蚀电位之差为60mV以下。钢材的腐蚀电位比焊接金属的腐蚀电位高达超过60mV时，发生的腐蚀会集中于焊接金属，相反，焊接金属的腐蚀电位比钢材的腐蚀电位高达超过60mV时，发生的腐蚀会集中于钢材。因此，将腐蚀试验溶液中的钢材的腐蚀电位与焊接金属的腐蚀电位之差限定在60mV以下。在此，上述腐蚀电位是将从板厚I / 4的位置的母材部和焊接金属部切出的各试验片浸溃在规定的试验溶液中，使用Ag / AgCl标准电极(standard referenceelectrode)测定从浸溃开始10分钟后的腐蚀电位而得到的值。应予说明，上述腐蚀电位的测定中使用的试验溶液优选是模拟实船的油船底板的腐蚀环境的溶液，例如，在模拟来自滞留在油船底板的原油的盐水的情况下，将Cl为2. O质量％以上的水溶液模拟成在油船底 板中发生的点蚀内部的腐蚀液时，优选使用PH2. O以下的酸性水溶液。应予说明，上述酸性水溶液可以含有Cl。实施例用真空熔炉对具有表1-1和表1-2中示出的No. I 36的不同成分组成的钢进行熔炼而制成钢锭，或用转炉进行熔炼，连续铸造，制成钢板坯，将这些再加热到1150°C后，进行使精轧结束温度为800°C的热轧，制成板厚25_的厚钢板。对于由此得到的No. I 36的厚钢板，利用磁粉探伤试验调查是否存在钢板表面的裂纹，将未检测到裂纹的判定为〇，将检测到裂纹的判定为X。接着，将上述No. I 36的各钢板彼此按照表2中记载的焊接方法进行焊接制成焊接接头。应予说明，对于各焊接方法的热输入量，FCB焊接为146kJ / cm, FAB焊接为180kJ / cm，CO2焊接为1.5kJ / cm。坡口全部为V型坡口。在此，各焊接接头的焊接金属中的CiuMo以及W的组成控制如下进行制成具有将CiuMo以及W的目标组成按照母材稀释率(CO2焊接11%左右、FAB焊接47%左右、FCB焊接67%左右)折算而求得的组成的焊丝，使用其进行焊接。应予说明，FCB焊接中使用焊剂(PF-I55E /神户制钢所株式会社制)和衬垫焊剂(PF-I50R /神户制钢所株式会社制)，FAB焊接中使用焊剂(PF-152E /神户制钢所株式会社制)、填充剂(RR-2 /神户制钢所株式会社制)以及衬垫材(FA-B1 /神户制钢所株式会社制)。应予说明，如上所述FCB焊接是指在铜板上散布衬垫焊剂，按压在钢板背面，通过单道焊接形成根部焊道的方法。另外，FAB焊接是指将由玻璃胶带、固体焊剂等构成的衬垫材直接铺在钢板背面，通过单道焊接形成根部焊道的方法。接着，对于上述焊接接头，使用原子吸光分析法(atomic absorptionspectrometry)测定焊接金属中的Cu、Mo以及W的含量。进而,使用Ag/AgCl标准电极和恒电位仪(potentiostatically),对10质量％的NaCl (pHO. 85)腐蚀试验液中的母材单独的腐蚀电位和焊接接头的焊接金属单独的腐蚀电位进行测定，求得其电位差(difference in potential)。
并且，为了评价焊接接头对油船油槽部的底板中的点蚀的耐腐蚀性，进行了按以下要点模拟油船底板环境的局部腐蚀(点蚀)试验。首先，从上述No. I 36的厚钢板焊接接头的板厚I / 4的位置，以使焊接金属与试验片的宽度方向并行且位于中央的方式，切出宽度25mmX长度60mmX厚度4mm的矩形小片,用600粒度的砂纸(emery paper)对其整面进行研磨。接着，制备将10质量％的NaCl水溶液用浓盐酸(concentrated hydrochloricacid)调制成Cl离子浓度10质量％、pHO. 85而成的试验溶液,在开于试验片上部的3mm Φ的孔穿过线(thread)而将其悬挂，对每个试验片均进行在2L的试验溶液中浸溃168小时的腐蚀试验。应予说明，将试验溶液预先加温、保持在30°C，每24小时更换新的试验溶液。将上述腐蚀试验中使用的装置示于图I。该腐蚀试验装置是腐蚀试验槽2、恒温槽3的双重型装置，向腐蚀试验槽(corrosion test bath) 2中加入上述试验溶液4，试验片I由线5悬挂而浸溃于其中。试验液4的温度是通过调整加入到恒温槽(constant · temperature bath) 3 的水 6 的温度来保持的。
·
上述腐蚀试验后，除去生成在试验片表面的锈后,测定质量,将试验前后的质量差按照整个表面积折算，求出I年中的板厚减少量(两面的腐蚀速度)。其结果是将腐蚀速度为I. Omm/年以下且在母材部和焊接部以目视确认没有局部腐蚀的情况评价为耐局部腐蚀性良好(〇)，将腐蚀速度超过I. Omm/年或在母材部、焊接部中的任一方以目视确认有局部腐蚀的情况评价为耐局部腐蚀性差(X )。将上述磁粉探伤试验(magnetic-particle testing)的结果、焊接金属的分析结果、腐蚀电位差的测定结果以及耐腐蚀性试验的结果与由各钢板的成分组成求得的X值和Z值一并示于表2中。由该表2可知，母材和焊接金属满足本发明的成分组成、满足X值和Z值的条件、进而腐蚀电位差满足本发明的条件的No. I 4、6、7以及10 29的厚钢板在轧制时没有裂纹的产生，并且模拟了油船底板环境的耐腐蚀性试验均显示出良好的耐腐蚀性，与此相对，不满足本发明的条件的No. 5、8、9以及30 36的厚钢板在轧制时产生裂纹，和/或没有得到良好的耐腐蚀性。符号说明I :试验片2 :腐蚀试验槽3 :恒温槽4 :试验液5 :线6 :水表1-权利要求
1.一种焊接接头，是将钢材彼此焊接而形成的原油罐的焊接接头，所述钢材含有C 0. 03 O. 16 质量 ％，Si 0. 05 I. 50 质量 ％，Mn 0. I 2. O 质量 ％， P :0. 025质量％以下， S :0. 010质量％以下，Al 0. 005 O. 10 质量 ％， N :0. 008质量％以下， Cr :超过O. I质量％且为O. 5质量％以下，Cu 0. 03 O. 4 质量 ％， 并且，含有选自W :0. 01 I. O质量％、Mo 0. 01 O. 5质量％、Sn :0. 001 O. 2质量％、及Sb :0. 001 0.4质量％中的I种或2种以上， 进而，以由下述(I)式中定义的X值为0.5以下、由下述(2)式定义的Z值为O. 15以下的方式含有所述成分， 余量由Fe及不可避免的杂质构成； 所述焊接接头的焊接金属含有Cu :0. 05 O. 5质量％和(Mo + ff)0. 03 I. O质量％，钢材的腐蚀电位与焊接金属的腐蚀电位之差为60mV以下；X 值=(1-0. 8 X Cu05) X {I- (O. 8XW + 0·4ΧΜο)0.3} X {I- (Sn + 0.4XSb)03} X{1-(0. 05XCr + O. 03XNi + O. 03XCo)。·3}X { I + 2X (S / O. 01 + P / O. 025)}· . . (I)Z 值=(I + IOXSn) X (Cu-0. 7XNi) · · · (2) 其中，上述式中的元素符号表示其元素的含量(质量％)。
2.根据权利要求I所述的焊接接头，其中，所述钢材在所述成分组成的基础上，进一步含有选自Ni :0. 005 O. 4质量％和Co :0. 01 O. 4质量％中的I种或2种。
3.根据权利要求I或2所述的焊接接头，其中，所述钢材在所述成分组成的基础上，进一步含有选自Nb 0. 001 O. I质量％、Ti 0. 001 O. I质量％、Zr 0. 001 O. I质量％、及V :0. 002 0.2质量％中的I种或2种以上。
4.根据权利要求I 3中任一项所述的焊接接头，其中，所述钢材在所述成分组成的基础上，进一步含有选自Ca :0. 0002 O. 01质量％、REM :0. 0002 O. 015质量％、及Y O. 0001 O. I质量％中的I种或2种以上。
5.根据权利要求I 4中任一项所述的焊接接头，其中，所述钢材在所述成分组成的基础上,进一步含有B :0. 0002 O. 003质量％。
6.一种原油罐，具有权利要求I 5中任一项所述的焊接接头。
全文摘要
本发明提供在原油罐中耐局部腐蚀性优异的焊接接头和具有其焊接接头的原油罐。具体而言，一种原油罐，具有焊接接头，所述焊接接头是将以质量%计，含有C0.03～0.16%、Si0.05～1.50%、Mn0.1～2.0%、P0.025%以下、S0.010s%以下、Al0.005～0.10%、N0.008%以下、Cr超过0.1%且为0.5%以下、Cu0.03～0.4%，且含有选自W0.01～1.0%、Mo0.01～0.5%、Sn0.001～0.2s%以及Sb0.001～0.4%中的1种或2种以上的钢材彼此焊接而形成的，焊接金属含有Cu0.05～0.5质量%和(Mo＋W)0.03～1.0质量%，钢材的腐蚀电位与焊接金属的腐蚀电位之差为60mV以下。
文档编号B65D90/08GK102892913SQ20118002422
公开日2013年1月23日 申请日期2011年5月16日 优先权日2010年5月18日
发明者钓之郎, 小森务, 角博幸, 大井健次 申请人:杰富意钢铁株式会社