ケミカルタンカー用 TMCP 型 KSUS329J3L
クラッド鋼板の開発
嶋 村 純 二1) 寒 沢至1)横 田 智 之1)村 上 善 明2)

小 野 知 宏3
 勝 田 順 一 矢島) 緒 方 洋 典

. 緒言

.

浩

TMCP 型 KSUS329J3L クラッド鋼板の開発コンセプト

ケミカルタンカーのカーゴタンクは過酷な腐食環境やスロッシング等に耐える必要があり，高耐食性・高強度のステン

図にケミカルタンカーのカーゴタンク断面模式図を示

レスソリッド鋼板やステンレスクラッド鋼板が使用されす．日本国内建造のケミカルタンカーのカーゴタンクには，る(1)．従来，カーゴタンクの部位の中で，外周にはオーステ主にオーステナイト系ステンレス鋼( KSUS316L )を合せ材

ナイト系ステンレスクラッド鋼板(合せ材 KSUS316L )，としたステンレスクラッド鋼板が使用されてきたが(1)，ヨー隔壁にはオーステナイト系ステンレスソリッド鋼板が主に用ロッパでは二相ステンレス鋼のカーゴタンクが主流であいられてきた．一方，近年，耐食性向上の観点から隔壁へのり(5)，日本国内建造のものでも，耐食性の面でカーゴタンク二相ステンレス鋼( KSUS329J3L )の適用事例が増加していの隔壁に二相ステンレス鋼( KSUS329J3L )を適用する事例る(2)．

が増えている． KSUS329J3L は溶体化処理により優れた耐二相ステンレス鋼(KSUS329J3L)の Ni 含有量はオーステ

食性を示すが，900°C前後の温度域では，金属間化合物など

ナ イ ト 系 ス テ ン レ ス 鋼 ( KSUS316L ) の 約 1 / 2 程 度 で あの耐食性を劣化させる有害な析出物が生成しやすいという特り(3)，ケミカルタンカーのカーゴタンクに適用できれば省資性がある(6) ．従って， KSUS329J3L クラッド鋼板製造にお源化の効果が大きい．また，二相ステンレス鋼

いて，熱間圧延ままでは析出物による耐食性劣化が生じ，溶( KSUS329J3L )の降伏強度は，オーステナイト系ステンレ体化処理状態では母材の機械的特性が劣化するという課題がス鋼( KSUS316L )の約 1.5 倍程度あり，二相ステンレス鋼あった．そこで，圧延時に TMCP 技術(thermomechanical( KSUS329J3L )を用いたクラッド鋼板やソリッド鋼板を組control

み合わせて使用すれば，船体重量軽減に寄与することができそれに伴う耐食性の劣化を抑制するとともに，機械的特性をる．

両立させた．

process)を適用することで，有害な析出物の生成とJFE ス チ ー ル で は 高 耐 食 ク ラ ッ ド 鋼 板 を 製 造 し て お

図に圧延クラッド鋼板の製造フローを示す．圧延クラッり(4) ，今回，ケミカルタンカーのカーゴタンクに使用可能

ド鋼板は，爆着クラッド鋼や肉盛クラッド鋼と比較して，広な ， 二 相 ス テ ン レ ス 鋼 ( KSUS329J3L ) を 合 せ 材 と す る

幅，長尺鋼板の製造が可能であるとともに，良好な平坦度おTMCP 型 KSUS329J3L ステンレスクラッド鋼板を開発しよび板厚精度を有することが特徴である．図に TMCP 技た．本稿では開発鋼の特徴ならびに性能について紹介する．

術による析出物抑制の模式図を示す．加速冷却を適用するこJFE スチール株式会社 スチール研究所 鋼材研究部
1)主任研究員 2)部長
3)西日本製鉄所 鋼材商品技術部 主任部員
株式会社臼杵造船所
長崎大学(現在愛媛大学)
矢島材料強度研究所
Development of TMCP Type KSUS329J3L Clad Steel Plates
for Chemical Tankers; Junji Shimamura, Itaru Samusawa,Tomoyuki Yokota, Yoshiaki Murakami, Tomohiro Ono,Hironori Ogata, Junichi Katsuta and Hiroshi
Yajima (JFE Steel Corporation. Usuki Shipyard.
Nagasaki University. Yajima Material IntegrityLaboratory)
2020年10月26日受理[doi:10.2320/materia.60.51]

ま て り あ 第60巻 第 1 号(2021)
Materia Japan

図1

ケミカルタンカーのカーゴタンク断面(模式図)．

図4

TMCP 型 KSUS329J3L クラッド鋼合せ材のミクロ組織．

表1

図2

圧延クラッド鋼の製造フロー．

1 CPTCritical pitting temperature(孔食発生臨界温度)
STSolution treatment(溶体化処理)
2 りん酸浸漬試験(50°C，120時間)
50P2O5＋3H2SO4＋0.5Fe3＋＋0.5F－＋0.03Cl－表2

図3

TMCP 型 KSUS329J3L クラッド鋼板の耐食性．

TMCP 型 KSUS329J3L クラッド鋼板の機械的特性．

TMCP 技術による析出物抑制(模式図)．
YSYield strength(降伏強度)，TSTensile strength(引張強度)，El Elongation (伸び)， vE 20 － 20 °C でのシャルピー衝撃吸収エネルギー
1 全厚引張試験，
2 シャルピー衝撃試験(炭素鋼部分)とにより，圧延後冷却過程において析出領域を避け，合せ材の二相ステンレス鋼の耐食性を確保し，同時に，クラッド鋼板の母材部の強度，靭性，伸び等，機械的性質の目標を達成することを狙った．

から算出した腐食速度により評価した．腐食速度は溶体化処理を施した KSUS329J3L と同等の 0.0 mm / y であり，りん.

TMCP 型 KSUS329J3L クラッド鋼板の特性



母材特性

酸中における安定した耐食性を確認している．
表に KSUS329J3L クラッド鋼板の引張試験の結果と，母材の－ 20 °C における衝撃吸収エネルギーを示す．引張試

今回開発した TMCP 型 KSUS329J3L クラッド鋼板の合験片はクラッド鋼の母材および合せ材の全厚から，衝撃吸収せ材部分のミクロ組織を図に示す．フェライト相とオースエネルギーを評価するシャルピー衝撃試験片は母材部から採テナイト相がおよそ 1 1 の組織を呈しており，金属間化合取した．引張特性および衝撃吸収エネルギーはいずれも，物などの耐食性に有害な析出物は生成していない．

KD36 のスペックを満足している．

TMCP 型 KSUS329J3L クラッド鋼板の耐孔食性および耐りん酸腐食性を表に示す．耐孔食性は JIS G 0578 B 法に

溶接継手特性準拠した，塩化第二鉄腐食試験により評価した．孔食発生臨

KSUS329J3L ソリッド鋼板では適正入熱量の範囲内での界温度 CPT ( Critical Pitting Temperature )は，溶体化処溶接が推奨されているが(7)(8) ， KSUS329J3L クラッド鋼板

理 ST ( Solution treatment )を施した KSUS329J3L と同等の溶接部に及ぼす入熱量の影響は明確でない．そこで，二相の 50 °C であり，優れた耐孔食性を有している．耐りん酸腐ステンレスクラッド鋼板溶接部の耐食性に及ぼす入熱量の影

食性は，積荷となる粗製りん酸を模擬した 50 °C の試験溶液

響を調査した．図に溶接継手からの腐食試験片採取位置を( 50  P2O5 ＋ 3  H2SO4 ＋ 0.5  Fe3＋ ＋ 0.5  F－ ＋ 0.03  Cl－ )示す．それぞれ塩化第二鉄腐食試験およびりん酸腐食試験をに腐食試験片を120時間連続浸漬させ，試験前後の重量変化実施した．



新技術・新製品

表4

りん酸腐食試験結果．

(参考)KSUS329J3L 溶体化処理材0.0 g/m2･h

図5

溶接継手からの腐食試験片採取位置(模式図)．

表3

塩化第二鉄腐食試験結果．

図7

1 CPTCritical Pitting Temperature(孔食発生臨界温度)
2 PRE＝Cr＋3.3×(Mo)＋16×(N).

りん酸腐食試験後の試験片外観例．

実用化状況および特許

以上のように，TMCP 型 KSUS329J3L クラッド鋼板は，溶接部も含め，優れた耐食性を有しており，KA, KB, KD,KA32～36, KD32～36において最大板厚 16 mm まで，日本海事協会から型式承認を取得している．また，溶接性および疲労特性についても問題のない特性を有していることを確認しており(9)(10) ，ケミカルタンカーのカーゴタンクへの実船適用が進んでいる( 2020 年 10 月時点， 6 隻竣工済)．また，本技術に関連した特許も取得済みである(11)．
TMCP 型 KSUS329J3L クラッド鋼板の適用は，ケミカルタンカーの更なる経済性，安全性および信頼性向上への寄与が期待される．
図6

塩化第二鉄腐食試験後の試験片外観例．

文
表および図に塩化第二鉄腐食試験結果を示す．
KSUS329J3L ク ラ ッ ド 鋼 板 の 溶 接 部 の CPT は ，KSUS316L よりも高く， SAW 50 kJ/ cm を除いて 30°C 以上の値であり，耐孔食性は良好であった． SAW 50 kJ / cm では入熱量が大きく，母材との成分希釈の影響による溶接金属の PRE 低下などが原因で，耐孔食性が劣化したものと推定される．耐孔食性確保の観点から， SAW 50 kJ / cm 以上の過剰入熱は避けるべきと考えられる．
表および図にりん酸腐食試験結果を示す．今回開発した二相ステンレスクラッド鋼板は溶接部を含めてりん酸中で安定した耐食性を示した．

ま て り あ 第60巻 第 1 号(2021)
Materia Japan献( 1 ) 造船用鋼材．JFE 技報，2(2003), 3744.
( 2 ) 腐食センターニュース，59(2012).
( 3 ) 日本海事協会 鋼船規則 K 編材料，(2018).
( 4 ) 高耐食クラッド鋼．JFE 技報，33(2014), 7576.
( 5 ) 例えば，Stainless Steel World December (1996), 10, 2829.
( 6 ) Practical Guidelines for the Fabrication of Duplex StainlessSteels. 3rd edition, IMOA, (2014).
( 7 ) 日本海事協会“二相ステンレス鋼の溶接に関するガイドライン”，(2014)．
( 8 ) 日本溶接協会“二相ステンレス鋼の溶接施工ガイドライン”，(2017)．
( 9 ) 緒方洋典，堺田和昌，春山雄介，深井英明，黒沼洋太，勝田順一，岡田公一，矢島 浩，安藤 翼，福井 努日本海事協会会誌，322(2018), 151
164.
( 10 ) 勝田順一，山下 晋，緒方洋典，春山雄介，深井英明，黒沼洋太，矢島 浩圧力技術，57(2019), 4
12.
(11) 例えば，特許第6477735号．

