(57)【要約】【課題】塗装や電気防食を施さなくても、充分に優れた耐食性を示す船舶用鋼材を提供すること。【解決手段】Ｃ：０．０１〜０．３％、Ｓｉ：０．０１〜２％、Ｍｎ：０．０１〜２％、Ａｌ：０．００５〜０．１％、Ｐ：０．０１％以下（０％を含まない）、Ｓ：０．００５％以下（０％を含まない）、Ｃｕ：０．０１〜１％、Ｎｉ：０．０１〜１％、およびＣｒ：０．０１〜１％を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有し、面積率で、パーライト：５〜２５％、ベイナイト：２０％未満、マルテンサイト：１０％未満であり、残部がフェライトからなる組織を有し、フェライト粒径が１５μｍ以下であり、パーライトのアスペクト比が３．０〜２０である船舶用鋼材。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃ：０．０１〜０．３％（質量％の意味、以下同じ）、
Ｓｉ：０．０１〜２％、
Ｍｎ：０．０１〜２％、
Ａｌ：０．００５〜０．１％、
Ｐ：０．０１％以下（０％を含まない）、
Ｓ：０．００５％以下（０％を含まない）、
Ｃｕ：０．０１〜１％、
Ｎｉ：０．０１〜１％、および
Ｃｒ：０．０１〜１％、
を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有し、
面積率で、パーライト：５〜２５％、ベイナイト：２０％未満、マルテンサイト：１０％未満であり、残部がフェライトからなる組織を有し、
フェライト粒径が１５μｍ以下であり、パーライトのアスペクト比が３．０〜２０であることを特徴とする耐食性に優れた船舶用鋼材。
【請求項２】
さらにＣａ：０．００５％以下（０％を含まない）、Ｍｇ：０．００５％以下（０％を含まない）、Ｌａ：０．００５％以下（０％を含まない）、Ｃｅ：０．００５％以下（０％を含まない）、およびＳｅ：０．１％以下（０％を含まない）よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含有する、請求項１に記載の船舶用鋼材。
【請求項３】
さらにＴｉ：０．２％以下（０％を含まない）、Ｚｒ：０．２％以下（０％を含まない）、およびＨｆ：０．２％以下（０％を含まない）よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含有する、請求項１または２に記載の船舶用鋼材。
【請求項４】
さらにＳｂ：０．２％以下（０％を含まない）、Ｂｉ：０．２％以下（０％を含まない）、およびＴｅ：０．１％以下（０％を含まない）よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素を含有する、請求項１〜３のいずれかに記載の船舶用鋼材。
【請求項５】
さらにＣｏ：１％以下（０％を含まない）を含有する、請求項１〜４のいずれかに記載の船舶用鋼材。
【請求項６】
さらにＮｂ：０．５％以下（０％を含まない）および／またはＴａ：０．５％以下（０％を含まない）を含有する、請求項１〜５のいずれかに記載の船舶用鋼材。
【請求項７】
さらにＢ：０．０１％以下（０％を含まない）および／またはＶ：０．５％以下（０％を含まない）を含有する、請求項１〜６のいずれかに記載の船舶用鋼材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原油タンカー、貨物船、貨客船、客船、軍艦等の船舶において、主要な構造材として用いられる船舶用鋼材に関するものであり、詳しくは海水による塩分や高温高湿に曝される環境下における耐食性に優れた船舶用鋼材に関するものである。本発明の船舶用鋼材は、硫黄分を含有する原油と接触するような厳しい腐食環境下でも良好な耐食性を示し、殊に原油タンカーのタンク構造材として有用である。
【背景技術】
【０００２】
前記各種船舶において主要な構造材（例えば、外板、バラストタンク、原油タンク等）として用いられている鋼材は、海水による塩分や高温高湿に曝されることから腐食損傷を受けることが多い。また原油タンクでは、原油に含まれる硫黄分により鋼材は激しい腐食を受ける。こうした腐食は、船舶の沈没事故や原油タンカーからの油流出という事故を招くおそれがあることから、鋼材には何らかの防食手段を施す必要がある。これまで行われている防食手段としては、（ａ）塗装や（ｂ）電気防食等が従来からよく知られている。
【０００３】
このうち重塗装に代表される塗装では、塗膜欠陥が存在する可能性が高く、製造工程における衝突等によって塗膜に傷が付く場合もあるため、素地鋼材が露出してしまうことが多い。このような鋼材露出部においては、局部的にかつ集中的に鋼材が腐食してしまい、収容されている原油の早期漏洩に繋がることになる。防錆・防食シートによる鋼材の保護も比較的効果は認められるものの、塗装と同様に、シート傷部の鋼材露出部分での腐食は避けられないという問題がある。
【０００４】
また電気防食は、海水などの導電率が高い電解質水溶液中に完全に浸漬された部位に対しては、非常に有効である。しかし、原油タンクやバラストタンク上部における気相部では、電解質水溶液が無いため、電気回路が形成されず、防食効果が発揮されない。原油に浸漬されている部位でも、原油は導電率が低いため、流電陽極の近傍しか防食効果が発揮されず、また防食電流の分布により局所腐食が発生するという問題がある。さらに防食用の流電陽極が異常消耗や脱落して消失した場合には、直ちに激しい腐食が進行することがある。
【０００５】
前記手段のほか、特許文献１では、Ｃｕ、Ｃｒ、ＮｉおよびＭｏの中の１種以上を添加することにより、硫化水素および水を含んだ原油中で耐食性を向上させ得ること、さらにＮｂ、ＴｉおよびＶの中の１種以上を添加することにより、フェライト粒を細粒化および強化して、フェライト粒内を進展する亀裂進展速度を低下し得ることが開示されている。特許文献２では、一般的な溶接構造用鋼の化学組成を基本として、Ｃｒを実質的に無添加とし、特定量のＭｏ、Ｗのいずれかまたは両方とＣｕを適正量複合添加し、不純物であるＰ、Ｓの添加量を限定することにより、常時気相部となる原油油槽デッキ裏の環境下における耐食性を向上させ得ることが開示されている。また特許文献３では、化学成分、介在物および組織を適切に調整することによって、鋼材の耐食性を向上させ得ることが開示されている。
【特許文献１】特開平０６−３２２４７７号公報（殊に特許請求の範囲、段落００２２）
【特許文献２】特開２００４−１９０１２３号公報（殊に特許請求の範囲、段落００３９）
【特許文献３】特開２００３−８２４３５号公報（殊に特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし原油と接触するような厳しい腐食環境でも、長期間にわたって耐久性を確保するために、船舶用鋼材のさらなる耐食性の向上が絶えず求められている。そこで本発明の目的は、塗装や電気防食を施さなくても充分に優れた耐食性を示す船舶用鋼材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成することのできた本発明の船舶用鋼材とは、
Ｃ：０．０１〜０．３％（質量％の意味、以下同じ）、
Ｓｉ：０．０１〜２％、
Ｍｎ：０．０１〜２％、
Ａｌ：０．００５〜０．１％、
Ｐ：０．０１％以下（０％を含まない）、
Ｓ：０．００５％以下（０％を含まない）、
Ｃｕ：０．０１〜１％、
Ｎｉ：０．０１〜１％、および
Ｃｒ：０．０１〜１％、
を含有し、残部がＦｅおよび不可避不純物からなる組成を有し、
面積率で、パーライト：５〜２５％、ベイナイト：２０％未満、マルテンサイト：１０％未満であり、残部がフェライトからなる組織を有し、
フェライト粒径が１５μｍ以下であり、パーライトのアスペクト比が３．０〜２０であることを特徴とする鋼材である。
【０００８】
また本発明の船舶用鋼材においては、必要に応じてさらに、（ア）Ｃａ：０．００５％以下（０％を含まない）、Ｍｇ：０．００５％以下（０％を含まない）、Ｌａ：０．００５％以下（０％を含まない）、Ｃｅ：０．００５％以下（０％を含まない）、およびＳｅ：０．１％以下（０％を含まない）よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、（イ）Ｔｉ：０．２％以下（０％を含まない）、Ｚｒ：０．２％以下（０％を含まない）、およびＨｆ：０．２％以下（０％を含まない）よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、（ウ）Ｓｂ：０．２％以下（０％を含まない）、Ｂｉ：０．２％以下（０％を含まない）、およびＴｅ：０．１％以下（０％を含まない）よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、（エ）Ｃｏ：１％以下（０％を含まない）、（オ）Ｎｂ：０．５％以下（０％を含まない）および／またはＴａ：０．５％以下（０％を含まない）、および／または（カ）Ｂ：０．０１％以下（０％を含まない）および／またはＶ：０．５％以下（０％を含まない）、等を含有させることも有効であり、含有させる成分の種類に応じて、鋼材特性がさらに改善されることになる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、（Ｉ）化学成分組成を適切に調整すること、および（ＩＩ）鋼材組織を適切に制御することにより、厳しい腐食環境下でも優れた耐食性を示し、長期間にわたって耐久性を確保できる船舶用鋼材を実現できた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の船舶用鋼材は、耐食性を向上させるために、化学成分組成が適切に調整されていることを特徴の１つとする。よってまず、鋼材の化学成分組成について説明する。
【００１１】
〈Ｃ：０．０１〜０．３％〉
Ｃは、材料の強度確保のために必要な元素である。船舶の構造部材として要求される強度を得るためには、０．０１％以上含有させる必要がある。しかし０．３％を超えて過剰に含有させると、靱性が劣化する。そこでＣ量を０．０１〜０．３％と定めた。Ｃ量の好ましい下限は０．０２％であり、より好ましくは０．０４％以上である。その好ましい上限は０．２８％であり、より好ましくは０．２６％以下である。
【００１２】
〈Ｓｉ：０．０１〜２％〉
Ｓｉは、脱酸と強度確保のための必要な元素であり、０．０１％に満たないと構造部材として要求される強度を確保できない。しかし２％を超えて過剰に含有させると、溶接性が劣化する。そこでＳｉ量を０．０１〜２％と定めた。Ｓｉ量の好ましい下限は０．０２％であり、より好ましくは０．０５％以上である。その好ましい上限は１．８％であり、より好ましくは１．６％以下である。
【００１３】
〈Ｍｎ：０．０１〜２％〉
Ｍｎも、Ｓｉと同様に、脱酸および強度確保のために必要であり、０．０１％に満たないと構造部材として要求される強度を確保できない。しかし２％を超えて過剰に含有させると、靱性が劣化する。そこでＭｎ量を０．０１〜２％と定めた。Ｍｎ量の好ましい下限は０．０５％であり、より好ましくは０．１０％以上である。その好ましい上限は１．８％であり、より好ましくは１．６％以下である。
【００１４】
〈Ａｌ：０．００５〜０．１％〉
Ａｌも、ＳｉおよびＭｎと同様に、脱酸および強度確保のために必要であり、充分な脱酸のためには、０．００５％以上必要である。しかし０．１％を超えて過剰に含有させると、溶接性を害する。そこでＡｌ量を０．００５〜０．１％と定めた。Ａｌ量の好ましい下限は０．０１０％であり、より好ましくは０．０１５％以上である。その好ましい上限は０．０９％であり、より好ましくは０．０８％以下である。
【００１５】
〈Ｐ：０．０１％以下（０％を含まない）〉
Ｐは、耐食性に有害であることに加えて、靱性や溶接性も劣化させる元素であり、その量は、できる限り低いことが好ましい。従ってＰ量を、０．０１％以下、より好ましくは０．００５％以下にすることが推奨される。
【００１６】
〈Ｓ：０．００５％以下（０％を含まない）〉
Ｓも、Ｐと同様に、耐食性、靱性および溶接性に有害な元素であり、その量は、できる限り低いことが好ましい。従ってＳ量を、０．００５％以下、より好ましくは０．００４％以下にすることが推奨される。
【００１７】
〈Ｃｕ：０．０１〜１％〉
Ｃｕは、耐食性向上に有効な元素である。詳しくは、Ｃｕは、表面錆被膜の緻密性を高める作用を有しており、環境遮断性を高めて耐食性を向上させるのに有効な元素である。この効果を充分に発揮させるためには、０．０１％以上含有させることが必要であるが、１％を超えて過剰に含有させると、溶接性や熱間加工性が劣化する。そこでＣｕ量を０．０１〜１％と定めた。Ｃｕ量の好ましい下限は０．０５％であり、好ましい上限は０．９％である。
【００１８】
〈Ｎｉ：０．０１〜１％〉
Ｎｉは、耐食性向上に有効である。詳しくは、Ｎｉは、腐食環境において緻密な表面錆被膜を形成される作用を有しており、表面錆被膜による腐食抑制効果を発現する元素である。さらにＮｉは、Ｃｕを含有することによる赤熱脆性を防止する効果を有する。こうした効果を充分に発揮させるためには、０．０１％以上含有させることが好ましい。しかし１％を超えて過剰に含有すると溶接性や熱間加工性が劣化する。そこでＮｉ量を０．０１〜１％と定めた。Ｎｉ量の好ましい下限は０．０２％であり、好ましい上限は０．９％である。
【００１９】
〈Ｃｒ：０．０１〜１％〉
Ｃｒは、耐食性向上に有効な元素である。詳しくは、Ｃｒは、Ｃｕと同様に、表面錆被膜の緻密性を高める作用を有しており、環境遮断性を高めて耐食性を向上させる元素である。また適量のＣｒは、靭性を向上させるのに有効であり、船舶用鋼材として必要な機械特性を得るためにも必要な元素である。これらの効果を充分に発揮させるためには、０．０１％以上含有させることが必要であるが、１％を超えて過剰に含有させると、溶接性や熱間加工性が劣化する。そこでＣｒ量を０．０１〜１％と定めた。Ｃｒ量の好ましい下限は０．０５％であり、好ましい上限は０．８％である。
【００２０】
本発明の船舶用鋼材の基本成分は前記の通りであり、残部は鉄および不可避不純物（例えばＯ、Ｎ、Ｈ、Ｍｏ、Ｗ等）からなるものである。但し、不可避不純物は、鋼材の特性を阻害しない程度の量とする必要がある。
【００２１】
また本発明の船舶用鋼材には、前記成分のほか、必要に応じてさらに、（ア）Ｃａ：０．００５％以下（０％を含まない）、Ｍｇ：０．００５％以下（０％を含まない）、Ｌａ：０．００５％以下（０％を含まない）、Ｃｅ：０．００５％以下（０％を含まない）、およびＳｅ：０．１％以下（０％を含まない）よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、（イ）Ｔｉ：０．２％以下（０％を含まない）、Ｚｒ：０．２％以下（０％を含まない）、およびＨｆ：０．２％以下（０％を含まない）よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、（ウ）Ｓｂ：０．２％以下（０％を含まない）、Ｂｉ：０．２％以下（０％を含まない）、およびＴｅ：０．１％以下（０％を含まない）よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素、（エ）Ｃｏ：１％以下（０％を含まない）、（オ）Ｎｂ：０．５％以下（０％を含まない）および／またはＴａ：０．５％以下（０％を含まない）、および／または（カ）Ｂ：０．０１％以下（０％を含まない）および／またはＶ：０．５％以下（０％を含まない）、等を含有させることも有効であり、含有させる成分の種類に応じて、鋼材特性がさらに改善されることになる。
【００２２】
〈Ｃａ：０．００５％以下、Ｍｇ：０．００５％以下、Ｌａ：０．００５％以下、Ｃｅ：０．００５％以下、およびＳｅ：０．１％以下よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素〉
Ｃａ、Ｍｇ、Ｌａ、ＣｅおよびＳｅは、耐食性向上に有効な元素であり、必要に応じて含有させることができる。詳しくは、これらは、腐食によって溶解したＦｅの加水分解によるｐＨ低下を抑制する作用を有する。この作用により、外部への水素イオン拡散が起こりにくい構造的すきま部において、ｐＨ低下を抑制して腐食を抑制することによって、殊に耐すきま腐食性を向上させることができる。またＭｇは、Ｃｏと共存させると、耐食性向上に顕著な効果を発揮する。こうした作用を充分に発揮させるために、ＣａおよびＭｇは、それぞれ、好ましくは０．０００１％以上、より好ましくは０．０００５％以上の量で、ＬａおよびＣｅは、それぞれ、好ましくは０．０００１％以上、より好ましくは０．０００３％以上の量で、Ｓｅは、好ましくは０．００１％以上、より好ましくは０．００２％以上の量で含有させることが推奨される。しかしこれらを過剰に含有させると加工性と溶接性とを劣化させる。そこでこれらを含有させる場合、Ｃａ、Ｍｇ、ＬａおよびＣｅ量を、それぞれ０．００５％以下、好ましくは０．００４％以下に、Ｓｅ量を、０．１％以下、好ましくは０．０５％以下に調整することが推奨される。
【００２３】
〈Ｔｉ：０．２％以下、Ｚｒ：０．２％以下、およびＨｆ：０．２％以下よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素〉
Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆは、耐食性向上に有効な元素であり、必要に応じて含有させることができる。詳しくは、これらは、腐食環境において形成される表面錆被膜を安定化させる作用を有しており、表面錆被膜による腐食抑制効果を長期間にわたって発現させるのに有効な元素である。この効果を充分に発揮させるために、Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆを、それぞれ、好ましくは０．００５％以上、より好ましくは０．００８％以上含有させることが推奨される。しかしこれらの量が過剰になると、溶接性や熱間加工性が劣化する。そこで含有させる場合、Ｔｉ、ＺｒおよびＨｆ量の上限は、それぞれ、０．２％であり、より好ましくは０．１５％以下である。
【００２４】
〈Ｓｂ：０．２％以下、Ｂｉ：０．２％以下、およびＴｅ：０．１％以下よりなる群から選ばれる少なくとも１種の元素〉
Ｓｂ、ＢｉおよびＴｅは、耐食性向上に有効な元素であり、必要に応じて含有させることができる。詳しくは、これらは、Ｃｕ等による錆緻密化作用を助長して耐食性を向上させる元素である。この作用を発揮させるために、ＳｂおよびＢｉは、それぞれ、好ましくは０．００５％以上、より好ましくは０．００８％以上の量で、Ｔｅは、好ましくは０．００１％以上、より好ましくは０．００２％以上の量で含有させることが推奨される。しかし過剰に含有させると加工性と溶接性が劣化する。そこで含有させる場合、ＳｂおよびＢｉ量を、それぞれ０．２％以下、好ましくは０．１５％以下に、Ｔｅ量を、０．１％以下、好ましくは０．０５％以下に調整することが推奨される。
【００２５】
〈Ｃｏ：１％以下〉
Ｃｏは、耐食性向上に有効な元素であり、必要に応じて含有させることができる。詳しくは、Ｃｏは、Ｎｉと同様に、腐食環境において緻密な表面錆被膜を形成させる作用を有しており、表面錆被膜による腐食抑制効果を発揮する元素である。特にＭｇとの共存により、著しい耐食効果が得られる。こうした効果を充分に発揮させるために、Ｃｏを、好ましくは０．０１％以上、より好ましくは０．０２％以上含有させることが推奨される。しかしＣｏ量が過剰になると、溶接性や熱間加工性が劣化する。そこで含有させる場合、Ｃｏ量の上限は１％であり、より好ましくは０．８％以下である。
【００２６】
〈Ｎｂ：０．５％以下および／またはＴａ：０．５％以下〉
ＮｂおよびＴａは、結晶粒微細化作用により、フェライト粒径の低減に寄与する元素であり、必要に応じて含有させることができる。これらの作用によりフェライト粒径がさらに低減される結果、耐食性をさらに向上させることができる。この作用を充分に発揮させるために、ＮｂおよびＴａを、それぞれ、好ましくは０．００３％以上、より好ましくは０．００５％以上含有させることが推奨される。しかしこれらの量が過剰になると、鋼材の靱性が劣化する。そこで含有させる場合、ＮｂおよびＴａ量の上限は、それぞれ０．５％であり、より好ましくは０．４％以下である。
【００２７】
〈Ｂ：０．０１％以下および／またはＶ：０．５％以下〉
ＢおよびＶは、いずれも強度向上に有効な元素であり、必要に応じて含有させることができる。これらの効果を充分に発揮させるために（殊にＢについては焼入性の向上の観点から）、Ｂは、好ましくは０．０００１％以上、より好ましくは０．０００３％以上の量で、Ｖは、好ましくは０．０１％以上、より好ましくは０．０２％以上の量で含有させることが推奨される。しかしこれらを過剰に含有させると、鋼材の靭性が劣化する。そこで含有させる場合、Ｂ量の上限は０．０１％であり、より好ましくは０．００９％以下であり、Ｖ量の上限は０．５％である。
【００２８】
本発明の船舶用鋼材は、耐食性を向上させるために、鋼材組織が適切に制御されていること、具体的には、面積率で、パーライト：５〜２５％、ベイナイト：２０％未満、マルテンサイト：１０％未満であり、残部がフェライトからなる組織を有することを特徴の１つとする。
【００２９】
本発明において組織の面積率の値は、鋼材の厚みが６ｍｍ以上の場合は、表面より深さ３ｍｍの部位において、鋼材の厚みが６ｍｍ未満の場合は、鋼材の厚みの１／２の部位において、原則４００倍の観察倍率、および１５０μｍ×２００μｍ以上の観察視野にて光学顕微鏡で観察し、任意の３０視野で得られた面積率の平均値を採用する。なお深さの基準となる表面とは、圧延で力を加えられた鋼材の面をいう。
【００３０】
本発明の鋼材では、フェライトが最も大きい面積率を有する。フェライトは、溶接性や加工性に優れ、また塩化物による応力腐食割れに対する感受性が小さいため、海水という塩化物環境で用いられる構造部材の組織として好ましい。
【００３１】
パーライトは、鋼材の強度を得るために必要である。またパーライト面積率が小さすぎると、パーライトが局所的に点在する傾向を示し、孔食やすきま腐食などの局部腐食を生じる傾向が大きくなる。強度と耐局部腐食性の観点から、パーライト面積率を５％以上と定めた。しかしパーライトの増大は、靭性と溶接性の劣化を引き起こすことに加えて、腐食反応のカソードサイトとして作用して、耐食性（耐全面腐食性）を劣化させる。そこでパーライト面積率を、２５％以下と定めた。パーライト面積率のより好ましい範囲は８〜２０％である。
【００３２】
ベイナイトは、鋼材の靭性を向上させるために有効な組織である。しかしフェライト中にベイナイトが存在すると、ベイナイト部の腐食が促進されて、耐局部腐食性を低下させる。そこでベイナイト面積率は、２０％未満、好ましくは１８％未満とすることが推奨される。
【００３３】
マルテンサイトは、強度向上に有効な組織であるが、靭性や溶接性を害する。そこで靭性や溶接性の確保の点から、マルテンサイト面積率は、１０％未満、好ましくは８％未満とすることが推奨される。
【００３４】
本発明の船舶用鋼材は、耐食性を向上させるために、フェライト粒径が１５μｍ以下に、およびパーライトのアスペクト比が３．０〜２０に制御されていることを特徴の１つとする。
【００３５】
本発明におけるフェライト粒径の値は、鋼材の厚みが６ｍｍ以上の場合は、表面より深さ３ｍｍの部位において、鋼材の厚みが６ｍｍ未満の場合は、鋼材の厚みの１／２の部位において、原則４００倍の観察倍率、および１５０μｍ×２００μｍ以上の観察視野にて光学顕微鏡で観察し、任意の３０視野で得られたフェライトの円相当径の平均値を採用する。円相当径は、適切な画像解析装置またはソフトウェアで求めることができる。また観察するサンプルには、ナイタールエッチングなどの適切なエッチングを行うことが好ましい。
【００３６】
本発明におけるパーライトのアスペクト比とは、ＪＩＳ  Ｈ７４０２（繊維強化金属中の短繊維のアスペクト比試験方法）を参照して、パーライト輪郭の外周上における最大２点間距離をパーライト長径：Ｌｐとし、パーライトの長径方向と直角に交わり、パーライト長径の中点を通る線において、パーライト輪郭で区切られる距離をパーライト短径：Ｄｐとしたときに、Ｌｐ／Ｄｐで算出される値と定義する。本発明におけるパーライトのアスペクト比の値は、鋼材の厚みが６ｍｍ以上の場合は、表面より深さ３ｍｍの部位において、鋼材の厚みが６ｍｍ未満の場合は、鋼材の厚みの１／２の部位において、原則４００倍の観察倍率、および１５０μｍ×２００μｍ以上の観察視野にて光学顕微鏡で観察し、任意の１０視野で得られたＬｐ／Ｄｐの平均値を採用する。
【００３７】
フェライト粒径を小さくすると、腐食反応の均質性が高まるために、耐食性、特に耐局部腐食性を向上させることができる。また耐食性に悪影響を及ぼすＰやＳなどは、結晶粒界に偏析する傾向が強いが、フェライト粒径を小さくすることによって、粒界を増大させ、その不純物の粒界濃度を下げられるので、より高い耐食性を達成できる。このような効果を充分に発揮させるために、フェライト粒径を、１５μｍ以下、より好ましくは１０μｍ以下とすることが推奨される。
【００３８】
さらにパーライトのアスペクト比を大きくすることによって耐食性を向上させることができる。このメカニズムは不明であるが、パーライト／フェライト界面を増大させると、界面に偏析する不純物濃度が低減されることにより、耐食性が向上すると推定される。但し本発明は、このような推定に限定されない。耐食性を向上させるために、パーライトのアスペクト比を、３．０以上、好ましくは６以上、より好ましくは１２以上にすることが推奨される。一方、材質異方性の観点よりパーライトのアスペクト比の上限を２０と定めた。
【００３９】
本発明の船舶用鋼材は、例えば以下の方法により製造することができる。まず転炉、電気炉等の通常の溶製方法により、化学成分組成が、前記範囲を満たすように調整しながら溶製を行い、連続鋳造法、造塊法等の通常の鋳造方法で鋼塊とする。Ｏ、Ｎ、Ｈなどのガス成分を低減するために、必要に応じて、ＤＨ法やＲＨ法といった真空脱ガス法などの炉外精錬を行うことが好ましい。また脱酸のために、機械特性や溶接性の観点から、キルド鋼を用いることが好ましく、耐食性の観点からさらに好ましくは、ＰやＳなどの有害不純物の偏析が少ないＡｌキルド鋼が推奨される。
【００４０】
次いで得られた鋼塊を、１０００〜１２００℃の温度域に加熱した後、熱間圧延を行って、所望の寸法形状にすることが好ましい。圧延前の加熱温度が１０００℃未満であると、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、ＰやＳなどの固溶度が低くなる結果、組織が不均一になり、局部腐食が起こり易くなる。一方、加熱温度が１２００℃を超えると、オーステナイト粒が粗大化して、１５μｍ以下のフェライト粒径を得ることが困難になる。
【００４１】
熱間圧延終了温度は、圧延中の再結晶によるオーステナイト粗大化を抑制して、靱性を確保するために、７５０〜８５０℃に制御することが好ましい。熱間圧延率の合計圧下率を、８０〜９７％の範囲に調整することにより、パーライトのアスペクト比を３．０〜２０にすることができる。
【００４２】
熱間圧延終了後から５００℃までの冷却速度を、０．５〜１５℃／秒の範囲に制御することにより、パーライト：５〜２５％、ベイナイト：２０％未満、マルテンサイト：１０％未満であり、残部がフェライトからなる組織を形成することができる。また該冷却速度が０．５℃／秒未満になると、炭化物の生成が著しくなり、腐食反応におけるカソードサイトが増大し、耐食性が劣化することがある。一方、該冷却速度が１５℃／秒を超えると、マルテンサイト変態による靱性劣化が大きくなるおそれがある。
【００４３】
本発明の船舶用鋼材は、耐食性に優れるため裸仕様（無処理）で使用できるが、塗装、めっきまたは化成処理などの表面処理を施して使用してもよい。本発明の鋼材を、原油タンカーのカーゴオイルタンクの構造材として用いる場合は、内側の原油タンク側を裸仕様（無処理）で、外側のバラストタンク側は塗装仕様で、用いることが好ましい。但し原油タンク側も、必要に応じて、初期の錆止めを目的としたジンクリッチペイントやショッププライマーなどの処理を施しても良い。バラストタンク側の塗料としては、タールエポキシ樹脂系塗料、変性エポキシ樹脂塗料、またはそれ以外の代表的な重防食塗料などが挙げられる。また本発明の鋼材は、電気防食（流電陽極法、外部電源法）などの他の防食方法と併用しても良い。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【００４５】
〈供試材の作製〉
転炉溶製を行った後、連続鋳造法によって、下記表１に示す化学成分組成を有するスラブを作成した。これらのスラブを、表２に示す条件により熱間圧延を行って鋼板を作製した。表２では、熱間圧延前の加熱温度を「加熱温度」と、熱間圧延終了温度を「圧延終了温度」と、熱間圧延での合計圧下率を「圧下率」と、熱間圧延終了から５００℃までの冷却速度を「冷却速度」と記載した。
【００４６】
【表１−１】
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【００４７】
【表１−２】
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【００４８】
【表２−１】
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【００４９】
【表２−２】
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【００５０】
以上のようにして得られた鋼板を切断および表面研削することにより、３００×３００×１０（ｍｍ）の大きさの試験片Ａを作製した。試験片Ａの外観形状を図１に示す。また、図２に示すように６０×６０×５（ｍｍ）の小試験片４個を、３００×３００×１０（ｍｍ）の大試験片（前記試験片Ａと同じもの）に接触させて、すきま部を形成した試験片Ｂを作製した。すきま形成用の小試験片と大試験片とは、同じ化学成分組成の鋼材を用い、表面仕上げも前記試験片Ａと同じにした。そして小試験片の中心に１０ｍｍφの孔を、基材側（大試験片側）に開けて、Ｍ８プラスチック製ねじで固定した。
【００５１】
さらにバラストタンク側の模擬環境で用いる試験片として、変性エポキシ樹脂塗装（平均膜厚：５０μｍ）を全面に施した試験片Ｃ（図３）も作製した。また防食塗膜に傷が付いて素地の鋼材が露出した場合の腐食進展度合いを調べるために、前記試験片Ｃに素地まで達するカット疵１本（長さ：１００ｍｍ、幅：約０．５ｍｍ）をカッターナイフで形成した試験片Ｄ（図４）も作製した。これら試験片ＣおよびＤの試験面には、大きさ２０ｍｍφ×１０ｍｍの純亜鉛片を、亜鉛片の中心と試験片の端部との距離が２０ｍｍとなるように取り付けて電気防食を施した。またいずれの試験片においても、腐食状況を評価する面（試験面）は一面のみであり、試験面以外の面はシリコーンシーラントにより被覆を施して腐食を防止した。
【００５２】
〈腐食試験〉
（Ｉ）原油タンク側の模擬環境における試験
原油タンカーより採取した原油スラッジと兵庫県加古川市にて採取した天然海水とを体積比で１：１に混合した原油模擬溶媒に、試験片ＡおよびＢを水平に浸漬し、分圧比で５％Ｏ2−０．５％Ｈ2Ｓ−１０％ＣＯ2（残部Ｎ2）の混合ガスを試験槽内に導入した。試験片の個数は、試験片ＡおよびＢとも、それぞれ１０個ずつであり、試験期間は１年である。試験終了後に、試験片Ａについて、クエン酸水素二アンモニウム水溶液中での陰極電解法（ＪＩＳ  Ｋ８２８４）により鉄錆等の腐食生成物の除去を行った。また試験片Ｂについても、すきま形成用の小試験片を取り外し、同様の方法で腐食生成物の除去を行った。
該模擬環境にて試験した試験片ＡおよびＢで、耐全面腐食性、腐食均一性および耐すきま腐食性を、表３に示す基準で評価した。腐食試験の結果を表４に示す。
【００５３】
（ＩＩ）バラストタンク側の模擬環境における試験
試験片ＣおよびＤを、密閉された腐食試験槽に垂直に設置し、バラストタンク内に海水を導入した期間を想定した「海水浸漬状態」と、原油を搭載してバラストタンク内が空である期間を想定した「高温高湿状態」とを、それぞれ２週間毎に繰り返して適用した。このとき用いた海水は兵庫県加古川市にて採取した天然海水であり、海水温度を３０℃に保持した。高温高湿状態では、雰囲気温度４０℃、湿度９０％ＲＨ以上となるように温調および加湿を行った。試験片の個数は、試験片ＣおよびＤとも、それぞれ１０個ずつであり、合計の試験期間は１年である。
該模擬環境にて試験した試験片ＣおよびＤで、耐塗膜膨れ性および塗膜疵部耐食性を、表３に示す基準で評価した。腐食試験の結果を表４に示す。
【００５４】
（１）耐全面腐食性および腐食均一性
試験片Ａで、試験前後の質量変化を平均板厚減少量Ｄ−ａｖｅ（ｍｍ）に換算し、試験片１０個の平均値を算出して、各供試材の耐全面腐食性を評価した。また、触針式三次元形状測定装置を用いて、試験片Ａの最大侵食深さＤ−ｍａｘ（ｍｍ）を求め、Ｄ−ｍａｘ／Ｄ−ａｖｅを算出して、腐食均一性を評価した。
【００５５】
（２）耐すきま腐食性
試験片Ｂで、触針式三次元形状測定装置を用いて、大試験片側のすきま腐食深さを測定し、試験片１０個の最大値を最大すきま腐食深さＤ−ｃｒｅｖ（ｍｍ）として、耐すきま腐食性を評価した。
【００５６】
（３）耐塗膜膨れ性
試験片Ｃで、適宜観察を行って、塗膜に目視で確認できる膨れが発生するまでの時間（日）を計測し、耐塗膜膨れ性を評価した。
【００５７】
（４）塗膜疵部耐食性
試験片Ｄで、カット傷に垂直方向の塗膜膨れ幅（ｍｍ）をノギスで測定し、試験片１０個の最大値を最大膨れ幅として算出し、塗膜疵部耐食性を評価した。
【００５８】
【表３】
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【００５９】
【表４−１】
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【００６０】
【表４−２】
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【００６１】
本発明の要件を満たさない鋼材Ｎｏ．１〜６は、耐食性が不充分であった。詳しくは、鋼材Ｎｏ．１は、Ｃｕ、ＮｉおよびＣｒを含有しない従来鋼であり、腐食試験の全ての項目で不良な結果となっている。Ｃｕ、ＮｉおよびＣｒを含有する鋼材Ｎｏ．２は、腐食均一性およびや塗膜膨れ性が改善したが、その他の項目では不良な結果となっている。これは、パーライト面積率が過剰であるためと推察される。鋼材Ｎｏ．３は、腐食均一性および耐塗膜膨れ性が不良な結果となっている。これは、ベイナイト面積率が過剰であるためと推察される。鋼材Ｎｏ．４は、腐食均一性および耐塗膜膨れ性が不良な結果となっている。これは、フェライト粒径が大きすぎるためと推察される。鋼材Ｎｏ．５は、耐全面腐食性、耐すきま腐食性および塗膜疵部耐食性が不良な結果となっている。これは、パーライトのアスペクト比が小さすぎるためと推察される。鋼材Ｎｏ．６は、耐塗膜膨れ性および塗膜疵部耐食性が不良な結果となっている。これは、Ｃｒ量が少なすぎるためと推察される。
【００６２】
これに対して本発明の要件を全て満たす鋼材Ｎｏ．７〜３４は、原油タンク側とバラストタンク側のいずれの模擬環境下でも優れた耐食性を示しており、船舶用鋼材として好ましいことが分かる。さらに鋼材Ｎｏ．７〜３４について、耐全面腐食性とパーライトのアスペクト比との関係を示すグラフを図５に示す。表２および４、並びに図５で示されるように、パーライトのアスペクト比が３以上であると、耐全面腐食性において良好な結果（△）が得られ、６以上であると優れた結果（○）が得られ、１２以上であると極めて優れた結果（◎）が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の船舶用鋼材は、厳しい腐食環境下でも優れた耐食性を示し、長期間にわたって耐久性を確保できるので、原油タンカー、貨物船、貨客船、客船、軍艦等の船舶における外板、バラストタンク、原油タンク等の構造材として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】腐食試験に用いた試験片Ａの外観形状を示す説明図である。
【図２】腐食試験に用いた試験片Ｂの外観形状を示す説明図である。
【図３】腐食試験に用いた試験片Ｃの外観形状を示す説明図である。
【図４】腐食試験に用いた試験片Ｄの外観形状を示す説明図である。
【図５】実施例で作製した鋼材Ｎｏ．７〜３４における、耐全面腐食性とパーライトのアスペクト比との関係を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図５】
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【図３】
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【図４】
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