(57)【要約】【課題】複数の部材を溶接にて組み立てる薬品用タンクに関して、製造コストや溶接時の変形を抑制する。【解決手段】薬品を貯蔵する円筒状胴部と半円状底板を溶接で接合した本体部材と、薬品を注入・排出するパイプ部材で構成されており、タンク素材としてＣｕとＮｂを各々０．１質量％以上添加したフェライト系ステンレス鋼、またはＭｏを０．３質量％以上とＮｂを０．１質量％以上添加したフェライト系ステンレス鋼を用いることを特徴としている。【選択図】図１
2013244983.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薬品を貯蔵して輸送するための薬品用タンクに関して、円筒状胴部、半円状底板と蓋を溶接で接合した本体部材と、薬品を注入・排出するパイプ部材で構成されており、本体部材とパイプ部材の素材としてＣｕとＮｂを各々０．１質量％以上添加したフェライト系ステンレス鋼を用いたことを特徴とする薬品用タンク。
【請求項２】
薬品を貯蔵して輸送するための薬品用タンクに関して、円筒状胴部、半円状底板と蓋を溶接で接合した本体部材と、薬品を注入・排出するパイプ部材で構成されており、本体部材とパイプ部材の素材としてＭｏを０．３質量％以上とＮｂを０．１質量％以上添加したフェライト系ステンレス鋼を用いたことを特徴とする薬品用タンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フェライト系ステンレス鋼をタンクの素材とした薬品用タンクに関し、例えば農薬や医薬品、非水系電解液を貯蔵して輸送するためのタンクに関する。
【背景技術】
【０００２】
これまでの農薬や医薬品などの薬品類や、リチウムイオン二次電池などで用いられる非水系電解液を注入して保存や輸送に供される薬品用タンクには、特許文献１に記載されているように、薬品を収容する本体部材と、薬品を注入・排出するパイプ部材で構成されている。また、本体部材は円筒の胴部と底板、さらに蓋と下フランジからなる構成であって、各々をアーク溶接で一体に組み付けたものである。パイプ部材は、本体部材に差し込むパイプと上フランジから構成されており、上フランジと下フランジの間にシール材を挟みながらパイプを本体内に差し込み、上フランジと下フランジをボルトにより締結して、薬品を本体部材内部で密閉する。
【０００３】
このような薬品用タンクの素材としては、長期の使用を想定して、タンクが置かれる屋外環境や貯蔵される薬品に対する耐食性の観点から、通常、オーステナイト系ステンレス鋼が使用されており、特許文献２には、化学薬品を貯蔵するタンクとしてオーステナイト系ステンレス鋼を素材とした薬品用タンクが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許３１６２３２９号公報
【特許文献２】特開昭５６−１０２５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように、従来から提案されている薬品用タンクは、素材にオーステナイト系ステンレス鋼を用いており、Ｎｉが含有されていることから素材コストが高いために多くの用途に展開しにくい状況にあった。また、このタンクは各部材を溶接によって組み付けて完成させるが、オーステナイト系ステンレス鋼は熱膨張率が大きいために組み付け工程において加熱による熱膨張が大きくなり、特に円筒の胴部と底板を溶接する場合には押さえ工具による締め付け力を大きくしなければならず、これによってその押さえ工具を強固なものにしなければならないという問題があった。
【０００６】
そのため、本発明では、耐食性が同等以上で素材コストが低く、なおかつ溶接時の熱膨張が小さく、組立てが容易な薬品用タンクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の薬品用タンクは、その目的を達成するため、薬品を貯蔵する円筒状胴部と半円状底板、蓋と下フランジを溶接で接合した本体部材と、薬品を注入・排出するパイプ部材で構成されており、タンク素材としてＣｕとＮｂを各々０．１質量％以上添加したフェライト系ステンレス鋼、またはＭｏを０．３質量％以上とＮｂを０．１質量％以上添加したフェライト系ステンレス鋼を用いることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の薬品用タンクにおいては、溶接により組み付ける本体部材である円筒状胴部と半円状底板にフェライト系ステンレス鋼を用いているため、オーステナイト系ステンレス鋼より熱膨張係数が低いことから溶接時における胴部と底板との固定締め付け力を比較的小さくすることができる。これによって締め付け工具を大型化する必要がなくなり、工具自体のコストを低くすることができる。
また、本体部材だけでなく、蓋部材と薬品を注入・排出するパイプ部材にもフェライト系ステンレス鋼を用いているため、薬品用タンクに供する素材のコストも低くすることができ、これによって比較的低価格の薬品用タンクとすることができる。
素材として用いるフェライト系ステンレス鋼には、ＣｕとＮｂを各々０．１質量％以上添加したものや、Ｍｏを０．３質量％以上とＮｂを０．１質量％以上添加したものを使用しているため、耐食性の面でもオーステナイト系ステンレス鋼と同等以上とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の薬品用タンクの断面模式図
【図２】塩水噴霧試験での耐食性比較結果を示す図
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る薬品用タンク１の断面模式図である。薬品用タンク１は、薬品を貯蔵する本体部材２と、薬品を注入・排出するパイプ部材１２から構成されている。また、本体部材２は円筒形状の胴部５と半円形状の底板６、さらに蓋３と下フランジ１１からの構成であって各々をアーク溶接で一体に組み付けたものである。
【００１１】
パイプ部材１２は、本体部材に差し込み薬品を注入・排出するパイプ４と上フランジ８から構成されており、薬品を本体部材２の内部に密閉するためには、上フランジ８と下フランジ１１の間にシール材９を挟みながらパイプ４を本体部材２内に差し込み、上フランジ８と下フランジ１１の間をボルト１０により締結する。
【００１２】
本体部材２の胴部５は、素材となるフェライト系ステンレス鋼板を円筒形状に加工して、突合せ部分を溶接にて接合して完成させている。この胴部５の一方端には半円形状に加工した底板６を円周溶接して組み付けており、他方端には蓋３とボルト穴を有する下フランジ１１を溶接する。
蓋３は、パイプ４を本体部材２内に差し込むための挿入口７を有する。挿入口７は蓋３の中心に所定寸法の穴開け・バーリング加工した後に、上フランジ８を溶接して製作している。上フランジ８には、ボルト１０により下フランジ１１と締結するためのボルト穴が設けられている。
【００１３】
本発明においては、これらの薬品用タンク１を構成する部材には、コストや熱膨張性、耐食性を考慮して特定成分を添加したフェライト系ステンレス鋼を用いる。特に耐食性に関しては、オーステナイト系ステンレス鋼と同等以上の性能とする必要があり、そのため本発明者らは、フェライト系ステンレス鋼のなかでもＣｕとＮｂを添加した、あるいはＭｏとＮｂを添加したフェライト系ステンレス鋼に着目した。
【００１４】
オーステナイト系ステンレス鋼と比較すると、フェライト系ステンレス鋼の熱膨張係数は約１／２であり、熱伝導率が約１．５倍で熱の拡散が速いことから、溶接による加熱変形も約１／２以下となる。この変形量の低下に比例して溶接における部材の固定締め付け力も低くすることが可能である。
【００１５】
これらのフェライト系ステンレス鋼の耐食性は、代表的なＳＵＳ３０４との塩水噴霧試験（ＪＩＳ  Ｚ  ２３７１）における比較において、図２に示すようにＳＵＳ３０４と同等以上の耐食性を有することが判明した。ここで図２におけるレイティングナンバは、ＪＩＳ  Ｚ  ２３７１附属書１に記載のレイティングナンバ法に基づいて評価した塩水噴霧試験結果の判定である。
また、この塩水噴霧試験に用いた各供試材の成分組成は表１に示す通りである。
【００１６】
【表１】
2013244983.tif 000003
【００１７】
これらの成分組成のうちＭｏは、Ｃｒの存在下で耐食性を向上させる作用がある。また、Ｃｕの作用は、アノード電流を低下させて不動態皮膜を安定化させる効果であり、Ｎｂの作用はＮｂＣを形成することによって粒界へのＣｒ炭化物の析出を抑制してＣｒ欠乏を抑える効果である。
【００１８】
以上に示したように、本発明のフェライト系ステンレス鋼を薬品用タンクの素材とすることにより、オーステナイト系ステンレス鋼と同等以上の耐食性を確保するとともに、溶接時の変形量も少なくなることから締め付け工具も含めたコストを低くした薬品用タンクを実現することができる。
【００１９】
なお、基本となるフェライト系ステンレス鋼としては、質量％で、Ｃ：０．２５％以下、Ｓｉ：２．０％以下、Ｍｎ：１．０％以下、Ｐ：０．０４％以下、Ｓ：０．０１％以下、Ｃｒ：１６〜３５％、Ｎ：０.０２５％以下をベースとして、これにＮｂ：０．１〜０．６％やＣｕ：０．１〜１．０％、Ｍｏ：０．３〜６％を含有するものが好ましい。
【００２０】
Ｃ、Ｎの含有量は、耐食性の面からはＳＵＳ４３０やＳＵＳ４３４に含まれる程度でよいが、強度の成形加工や溶接加工が施される場合において、加工性、耐食性ならびに耐粒界腐食性、あるいは靭性の面からＣ、Ｎの含有量は低ければ低いほど好ましい。一方、Ｃ、Ｎの含有量を低めることは精錬時間の延長を来たし製造コストの上昇を招く。これは、Ｃ、Ｎを固定する作用を有するＮｂを適量添加することで、ある程度の含有は許容される。このため、Ｃは０．２５質量％以下、Ｎは０．０２５質量％以下とするが、加工性や溶接部の耐食性あるいは靭性が要求される場合には、Ｃは０．０３質量％以下、Ｎは０．０２質量％以下にするのが好ましい。
【００２１】
Ｓｉは、脱酸作用を有しており、後述するように同様の作用を有するＭｎを耐食性の面から減少させるので多い方が望ましい。しかし、多すぎると鋼を硬化させ加工性を損ない、また溶接時の高温割れや溶接部靭性に対しても有害であるので上限を２．０質量％とする。
【００２２】
Ｍｎは、硫化物形成能が強く、鋼中のＳと結合し水溶液中で不安定で発錆の起点となりやすいＭｎＳを形成し、耐食性を劣化させるので低いほうが望ましい。Ｍｎが低くなるに従って孔食電位は貴となり、耐食性が改善される。有意な耐食性を得るためにはＭｎを１．０質量％以下にする必要がある。
【００２３】
Ｓは、上述のようにＭｎと結合し耐食性に有害であり、低い方が望ましい。有意な耐食性を得るためには、Ｓは０．０１質量％以下にする必要がある。特に過酷な条件下で使用される場合には０．００２質量％以下にするのが好ましい。
【００２４】
Ｃｒは、不動態皮膜の主要構成元素であり、不動態効果を得るには少なくとも１６質量％のＣｒを必要とする。Ｃｒの増加は鋼の脆化をまねき加工時の割れや肌荒れを生じやすくなり、かつ軟質性が損なわれる。またＣｒの増加により製造が困難となり製造コストの上昇を招く。これらの理由から３５質量％を上限とする。
【００２５】
Ｎｂは、鋼中のＣ、Ｎを固定する元素として知られており、通常は加工性および溶接部の諸特性を改善する目的で添加されているが、これらの効果の他にＮｂＣ形成による粒界へのＣｒ炭化物の析出抑制により耐食性改善効果を有する。Ｎｂ含有量の下限は、粒界腐食を防止するためＣ、Ｎの固定に必要な量から０．１質量％とする。一方Ｎｂはその含有量が高くなり過ぎると、溶接やろう付け時の耐高温割れ性が低下し、靭性を損なうので０．６質量％を上限とする。
【００２６】
Ｃｕは、アノード電流を低下させることによる不動態皮膜の安定化により耐食性改善効果を有する。安定した耐食性改善効果を得るために下限は０．１質量％とする。過剰の添加は、加工性を低下させると共に耐食性も低下させるため０．８質量％を上限とする。
【００２７】
Ｍｏは、一般的にはＣｒの存在下でステンレス鋼の耐食性を高める作用がよく知られている。このため、本発明では必要に応じてＭｏを添加することができる。種々検討の結果、Ｍｏによるステンレス鋼の耐食性を高める作用を十分に発揮させるためには０．３質量％のＭｏ含有量を確保することがより効果的である。しかし過剰のＭｏ添加は加工性低下やコスト増を招くので、Ｍｏを添加する場合は６．０質量％未満の範囲で行う。
【実施例１】
【００２８】
素材として表１に示した本発明１のフェライト系ステンレス鋼を用い、図１に示した構造の薬品用タンク１を製造した。本発明１のフェライト系ステンレス鋼を用いて製造した部材は、本体部材２のうち胴部５、底板６、蓋３と、パイプ部材１２のうちパイプ４である。
【００２９】
薬品用タンク１の外径は６００ｍｍ、高さは１２００ｍｍである。本体部材２と蓋３は板厚が２ｍｍであり、パイプ４は外径２０ｍｍで板厚１．５ｍｍのＴＩＧ溶接パイプを用いた。上フランジ８と下フランジ１１は、板厚４ｍｍ、外径６０ｍｍのものを用いた。
【００３０】
本体部材２の胴部５は、外径６００ｍｍとなるように曲げ加工を行った後に端部どうしをＴＩＧ溶接で接合した。また、底板６は、曲率半径が８００ｍｍとなるように半円形状に加工した。蓋３は、中央に穴径２５ｍｍ、高さ２０ｍｍのバーリング加工部を設け、そのバーリング加工部に下フランジ１１を配置した。これらの胴部５や底板６、蓋３、そして下フランジ１１をＴＩＧ溶接で接合し、本体部材２を製作した。
【００３１】
一方、パイプ部材１２は、上フランジ８の中央に貫通穴を開け、パイプ４を通してパイプの周囲をＴＩＧ溶接で封止して製作した。
なお、上フランジ８には、ボルト１０を通すためのφ９ｍｍの穴を６箇所、下フランジ１１にはＭ６の雌ネジ部を６箇所設けた。
続いて、シール材９を用意した。シール材９は、外径６０ｍｍ、厚さ２ｍｍのポリプロピレン製で、中央にパイプ４を通すための直径３０ｍｍの穴１つと、その周囲にフランジのボルト穴と同じ配置でφ９ｍｍのボルト用穴６つをあけたものである。このシール材９を下フランジ１１の上に置き、パイプ部材１２のパイプ４を本体部材２の挿入口７から本体部材内部に挿入して、上フランジ８と下フランジ１１をボルト１０で締結して薬品用タンク１を完成させた。
【実施例２】
【００３２】
素材として表１に示した本発明２のフェライト系ステンレス鋼を用い、図１に示した薬品用タンク１を製造した。薬品用タンク１の各部の寸法や溶接方法、シール材９の仕様は、実施例１と同じとして薬品用タンク１を製造した。
【比較例】
【００３３】
素材として表１に示したＳＵＳ３０４を用い、図１に示した薬品用タンク１を製造した。薬品用タンク１の各部の寸法や溶接方法、シール材９の仕様は、実施例１と同じとして薬品用タンク１を製造した。
また、ＴＩＧ溶接で胴部５と底板６を固定する締め付け工具の加圧力は、本発明１と本発明２のフェライト系ステンレス鋼を素材とした場合に比べて、ＳＵＳ３０４を素材とした場合は約２倍必要であった。
【００３４】
実施例１と２、および比較例であるＳＵＳ３０４を素材とした薬品用タンク１に六フッ化燐酸リチウムをベースとしたリチウムイオン電池用電解液を１００ｃｃ注入し、９０℃の雰囲気下で1ヶ月放置して薬品用タンク１の状態を評価した。評価した結果、いずれの薬品用タンク１とも変形や液漏れなどの異常は見られなかった。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明にかかる薬品用タンクは、薬品を貯蔵して輸送するタンクとして製造面やコスト面で好適である。
【符号の説明】
【００３６】
１  薬品用タンク
２  本体部材
３  蓋
４  パイプ
５  胴部
６  底板
７  挿入口
８  上フランジ
９  シール材
１０  ボルト
１１  下フランジ
１２  パイプ部材
【図１】
2013244983.tif 000004
【図２】
2013244983.tif 000005