U.S.Steel公司開始生產銷售海水飛濺帶耐蝕性優秀的USSMARINER Steel,所謂的MARINER鋼的時間是1964年(昭和39年),日本的鋼鐵生產廠家對此非常關注。這是因為日本四周被海包圍、擁有33,889km海岸線的海洋島國,在海運或漁業上港口的修配非常重要,可以期待作為護岸鋼樁的耐蝕鋼將會有很大的市場。


1961年(昭和36年),日本為(wei)了(le)緩(huan)解船只(zhi)擁擠問題制定了(le)港(gang)口(kou)(kou)修配緊急措施法,開始了(le)5年計劃。該(gai)5年計劃以(yi)后(hou)連續進行過(guo)6次(ci),日本的港(gang)口(kou)(kou)設施的儲備從1965年(昭和40年)之后(hou)的20年間增大(da)了(le)3.5倍,所(suo)以(yi)說鋼鐵廠(chang)家對耐(nai)蝕鋼如此感興趣是理所(suo)當然的。


1965年(昭和40年),當時的富士制鐵公司(6月)和八幡制鐵公司(8月),以及1967年(昭和42年)川崎制鐵公司分別引進了MARINER鋼的技術,取得了該商標的使用權形成了生產銷售態勢。“耐海水鋼”這一名詞是誰首創的雖然不清楚,可是它好像是來自于已經在使用的“耐候鋼”的自然表達。而且,這一名字并不一定合適。因為最初的鋼全部用于護岸,以后開發的鋼幾乎作為海洋中的鋼板樁或鋼管樁使用,屬于發揮耐蝕性的材料,而在管道、海水應用機器上的使用,除了特殊的鋼種以外都不適用。對于沒有商品知識的人一談到“耐海水鋼”將會普遍地誤認為在一般的海水環境下都可以使用。


 那時,日本(ben)幾家公(gong)司(si)開發了主要提高(gao)飛濺(jian)帶耐(nai)蝕(shi)性的(de)(de)(de)鋼(gang)管樁、鋼(gang)板樁.例如NKK公(gong)司(si)于(yu)1967年(昭和42年)把(ba)標稱組成0.3%Cu-0.6%Cr-0.1%P系的(de)(de)(de)NK瑪林(lin)鋼(gang)推向市場。這是490 MPa(50kg)級的(de)(de)(de)高(gao)強度鋼(gang),主要把(ba)提高(gao)飛濺(jian)帶的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性作為自的(de)(de)(de)。由于(yu)含有Cr,這種鋼(gang)在海水中(zhong)、在一定程度上比碳(tan)素鋼(gang)腐蝕(shi)小,局部(bu)腐蝕(shi)也小,焊接(jie)(jie)性、焊接(jie)(jie)部(bu)的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性也良好。


 這些用(yong)日(ri)本(ben)技術生產的(de)耐(nai)(nai)海(hai)水鋼(gang)是Cu-Cr-P系、Cu-Cr-Al-P系、Cu-Cr-Mo系等,其(qi)特征是主要元素不(bu)含(han)有Ni,為了提高耐(nai)(nai)蝕(shi)性而含(han)有Cr。這和U.S.Steel公司積極地把(ba)Cr除(chu)外(wai)大不(bu)相同(tong)。然(ran)而,各公司在實際環境(jing)下的(de)腐蝕(shi)試(shi)驗(yan)結(jie)果(guo)表(biao)明,這些含(han)鉻的(de)低合金鋼(gang)在海(hai)水飛濺帶的(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性良好。這一(yi)結(jie)果(guo)在下面所敘述(shu)的(de)耐(nai)(nai)海(hai)水鋼(gang)耐(nai)(nai)蝕(shi)性調查委員會的(de)試(shi)驗(yan)中也得到(dao)了證(zheng)實。


 該委員(yuan)會由運輸(shu)省港(gang)(gang)口(kou)局、運輸(shu)省港(gang)(gang)口(kou)技術(shu)研究(jiu)(jiu)所、各鋼(gang)(gang)鐵廠家(jia)組成,為了研究(jiu)(jiu)耐(nai)海(hai)水鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing),從1965年起6~8年間,各公司(si)的(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)料·用(yong)加工(gong)成H型(xing)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)狀的(de)(de)(de)(de)(de)試驗材(cai),在(zai)(zai)(zai)新瀉港(gang)(gang)及京濱地(di)區的(de)(de)(de)(de)(de)海(hai)域進行了腐蝕(shi)(shi)試驗。該報告(gao)書雖(sui)然沒有公開發表(biao),可是(shi)在(zai)(zai)(zai)運輸(shu)省港(gang)(gang)口(kou)局主編的(de)(de)(de)(de)(de)“港(gang)(gang)口(kou)設施的(de)(de)(de)(de)(de)技術(shu)基準·同解(jie)說”(1979年刊(kan))被引用(yong)。在(zai)(zai)(zai)附加的(de)(de)(de)(de)(de)解(jie)說中說“在(zai)(zai)(zai)飛濺帶的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)鋼(gang)(gang)(耐(nai)海(hai)水試制鋼(gang)(gang))的(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)(shi)速度,耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)好的(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)是(shi)碳(tan)素鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)1/2,它是(shi)Cu含(han)量0.3%、Cr含(han)量約(yue)0.6%、P含(han)量約(yue)0.1%的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)銅鋼(gang)(gang)。”并規定了“腐蝕(shi)(shi)率足夠的(de)(de)(de)(de)(de)場合(he),可以不采(cai)用(yong)防(fang)蝕(shi)(shi)法”,Cu-Cr-P系在(zai)(zai)(zai)飛濺帶良好的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)已被第三者承認。這種成分的(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)可以說是(shi)用(yong)鉻取代了MARINER鋼(gang)(gang)中的(de)(de)(de)(de)(de)鎳的(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)學組成,鞏固了在(zai)(zai)(zai)鉻耐(nai)海(hai)水鋼(gang)(gang)中的(de)(de)(de)(de)(de)地(di)位。


 20世(shi)紀(ji)60年代(dai)后半(ban)期(昭和(he)40年代(dai)前半(ban)期)世(shi)界(jie)上對(dui)海洋的(de)開發重(zhong)視起來。這時海洋開發的(de)實體雖然還不一定明確,可是(shi)為尋(xun)求(qiu)海洋資(zi)源或海洋空間,以(yi)石油挖掘裝置(zhi)、海中作業(ye)基地、海洋發電廠(chang)、人工島、浮標等為代(dai)表,來自(zi)重(zhong)工業(ye)對(dui)耐(nai)蝕(shi)鋼(gang)的(de)期待已寄托于鋼(gang)鐵廠(chang)家,而且港口、碼頭也顯示出大(da)型化的(de)傾向,這對(dui)鋼(gang)材(cai)的(de)力學性(xing)能(neng)、焊接性(xing)、耐(nai)蝕(shi)性(xing)也有(you)了更(geng)高的(de)要求(qiu)。


 伴隨著這種(zhong)動向(xiang),以(yi)飛濺(jian)帶的耐(nai)蝕(shi)性(xing)作(zuo)為(wei)中(zhong)(zhong)心,以(yi)前因含磷限制了(le)焊(han)接(jie)性(xing)的耐(nai)海(hai)水鋼(gang)已(yi)不能滿足(zu)需(xu)(xu)求,故現(xian)需(xu)(xu)要具(ju)有耐(nai)蝕(shi)性(xing)的焊(han)接(jie)結構用耐(nai)海(hai)水鋼(gang)。因此各(ge)鋼(gang)鐵公司通過(guo)降低磷提高(gao)焊(han)接(jie)性(xing),添加以(yi)鉻為(wei)主的合金元素(su)開發了(le)在海(hai)水中(zhong)(zhong)具(ju)有耐(nai)蝕(shi)性(xing)的鋼(gang)材。


 我(wo)認(ren)為最初(chu)市(shi)售的(de)鋼(gang)種是(shi)NKK的(de)“瑪林50(マリン50)”[1970年(nian)(nian)(昭和45年(nian)(nian))]。這種耐海(hai)水鋼(gang)具有(you)0.35%Cu-0.6%Cr-0.45%Al的(de)化學組成(cheng),是(shi)把(ba)前節所敘述的(de)Hudson等的(de)試驗結(jie)果中Cr+Al對海(hai)水的(de)耐蝕性實用化的(de)鋼(gang)種。


 為Hudson等的(de)(de)研究提供Cr-Al系(xi)(xi)鋼(gang)(gang)材的(de)(de)是(shi)(shi)法國Pompey公(gong)司的(de)(de)E.Herzog,然而(er)(er)NKK于1965年(昭和40年)與(yu)該公(gong)司簽(qian)訂了(le)關(guan)于Cr-Al系(xi)(xi)的(de)(de)APS鋼(gang)(gang)(8種鋼(gang)(gang))的(de)(de)生產的(de)(de)技術合(he)(he)作(zuo)。這項合(he)(he)作(zuo)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)不(bu)是(shi)(shi)耐(nai)(nai)(nai)(nai)海(hai)水(shui)(shui)鋼(gang)(gang),而(er)(er)是(shi)(shi)對不(bu)同鋼(gang)(gang)種含有2%~6.5%Cr的(de)(de)低合(he)(he)金不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)硝(xiao)酸鹽(yan)應(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)裂紋性、耐(nai)(nai)(nai)(nai)硫化(hua)物應(ying)力(li)腐(fu)蝕(shi)裂紋性、砂糖設備中的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)蝕(shi)性等感興趣(qu)。可是(shi)(shi)APS鋼(gang)(gang)中有Cr-AI系(xi)(xi)的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)(nai)海(hai)水(shui)(shui)腐(fu)蝕(shi)鋼(gang)(gang),所(suo)以對鉻或鋁的(de)(de)效果(guo)比(bi)較關(guan)心。可是(shi)(shi)這種鋼(gang)(gang)含4%Cr-0.8%Al(APS25),從成(cheng)本,焊接性來看(kan)不(bu)適合(he)(he)開發,所(suo)以重新開發了(le)更低合(he)(he)金系(xi)(xi)的(de)(de)Cu-Cr-A1鋼(gang)(gang)。另外,不(bu)管Cr-Al系(xi)(xi)有促進(jin)局部腐(fu)蝕(shi)作(zuo)用的(de)(de) Hudson的(de)(de)研究結果(guo),Pompey 公(gong)司在(zai)Kure Beach進(jin)行了(le)46個月的(de)(de)海(hai)水(shui)(shui)浸泡(pao)試驗(yan),其結果(guo)表明,單純3.5%Cr鋼(gang)(gang)與(yu)碳(tan)素(su)鋼(gang)(gang)相比(bi),最(zui)(zui)大腐(fu)蝕(shi)深(shen)度(du)(du)相同,平均(jun)(jun)孔(kong)蝕(shi)深(shen)度(du)(du)是(shi)(shi)1.65倍,相反APS 25最(zui)(zui)大腐(fu)蝕(shi)深(shen)度(du)(du)是(shi)(shi)1/3弱,平均(jun)(jun)孔(kong)蝕(shi)深(shen)度(du)(du)是(shi)(shi)1/2弱。平均(jun)(jun)腐(fu)蝕(shi)率約為碳(tan)素(su)鋼(gang)(gang)的(de)(de)43%.


 在開(kai)發更低合金的(de)(de)鉻系(xi)耐(nai)海(hai)水(shui)鋼(gang)時,當(dang)然,減小局部腐蝕(shi)(shi)(孔蝕(shi)(shi))的(de)(de)敏感(gan)性是(shi)一個開(kai)發目的(de)(de),并且,為了(le)(le)(le)應付焊(han)(han)接部的(de)(de)電位腐蝕(shi)(shi),慎重(zhong)地研究了(le)(le)(le)焊(han)(han)接材料(liao),進行了(le)(le)(le)實際海(hai)水(shui)中的(de)(de)試驗。在1970年(nian)(昭和45年(nian))銷(xiao)售開(kai)始(shi)時的(de)(de)技術資料(liao)上給出了(le)(le)(le)靜岡縣清水(shui)造船廠岸壁上長尺材的(de)(de)3年(nian)的(de)(de)結果。這種鋼(gang)與碳素鋼(gang)相比,耐(nai)蝕(shi)(shi)性在海(hai)水(shui)飛濺帶是(shi)2~3倍,在全浸帶是(shi)1.7~2倍。


 當然,各鋼(gang)(gang)(gang)鐵公(gong)司都開發了(le)具有(you)海(hai)(hai)水中耐蝕性和(he)焊(han)接性的(de)耐海(hai)(hai)水鋼(gang)(gang)(gang)。在這(zhe)些鋼(gang)(gang)(gang)中,既有(you)海(hai)(hai)中用(yong)的(de)也有(you)海(hai)(hai)中和(he)飛(fei)濺帶兩(liang)用(yong)的(de)。把磷降(jiang)低到和(he)通常焊(han)接結構(gou)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)同(tong)等程度,海(hai)(hai)中和(he)飛(fei)濺帶兩(liang)用(yong)的(de)鋼(gang)(gang)(gang)加(jia)入銅(tong)和(he)1%Cr,海(hai)(hai)中用(yong)的(de)鋼(gang)(gang)(gang)多(duo)數定為1%Cr。因鋼(gang)(gang)(gang)種而(er)異最大是3%Cr,并且(qie)為了(le)抑制局部腐蝕有(you)添(tian)加(jia)了(le)少量鉬或鎳的(de)鋼(gang)(gang)(gang)種,或者為了(le)提高耐蝕性也有(you)加(jia)人了(le)其(qi)他的(de)合金元素的(de)鋼(gang)(gang)(gang)種。


 這(zhe)些(xie)鋼(gang)種(zhong)的(de)(de)(de)開發,到(dao)1970年代初期(昭和46~47年)基(ji)本(ben)結束,各公(gong)司(si)開始生產(chan)銷售。表3-2示出了日(ri)本(ben)現在正在生產(chan)的(de)(de)(de)耐(nai)海水鋼(gang)。1973年出版的(de)(de)(de)鋼(gang)材俱樂部的(de)(de)(de)“關于鋼(gang)材的(de)(de)(de)腐蝕(shi)防蝕(shi)的(de)(de)(de)資(zi)料”中,用(yong)表給出的(de)(de)(de)“日(ri)本(ben)國內各鋼(gang)鐵公(gong)司(si)的(de)(de)(de)耐(nai)海水鋼(gang)的(de)(de)(de)規格”常常被(bei)引用(yong),表3-2是以此為基(ji)礎參考文獻追加(jia)了以后的(de)(de)(de)鋼(gang)種(zhong)制(zhi)成的(de)(de)(de)。與耐(nai)候(hou)鋼(gang)不同成分系(xi)相(xiang)當多,還(huan)沒有(you)成為JIS標準。



 圖3-1及圖3-2示出了從1976年(nian)(nian)(昭和51年(nian)(nian))到(dao)最近日(ri)(ri)本(ben)(ben)耐(nai)海水鋼(gang)的生(sheng)產(chan)量(liang)、日(ri)(ri)本(ben)(ben)國(guo)內使用(yong)(yong)量(liang)使用(yong)(yong)用(yong)(yong)途的預測。這期間的生(sheng)產(chan)量(liang)平(ping)(ping)均是(shi)(shi)(shi)7178t,日(ri)(ri)本(ben)(ben)國(guo)內使用(yong)(yong)量(liang)平(ping)(ping)均是(shi)(shi)(shi)2382t.日(ri)(ri)本(ben)(ben)國(guo)內消(xiao)耗(hao)量(liang)土木用(yong)(yong)量(liang)1992年(nian)(nian)(平(ping)(ping)成(cheng)4年(nian)(nian))是(shi)(shi)(shi)2905t,1986年(nian)(nian)(昭和61年(nian)(nian))是(shi)(shi)(shi)1652t,1978年(nian)(nian)是(shi)(shi)(shi)1340t,雖然超過了1000t,可是(shi)(shi)(shi)17年(nian)(nian)的平(ping)(ping)均值只不過515t/年(nian)(nian),生(sheng)產(chan)量(liang)、使用(yong)(yong)量(liang)都非常少。500t的重量(liang)相當于長20m的鋼(gang)板樁約100根,換算成(cheng)岸壁長度僅有數100m以(yi)下的工程(cheng)量(liang)。


圖 1.jpg



  盡(jin)管港口維修(xiu)及在臨海地帶填海造地盛行(xing),可(ke)是作(zuo)為護岸(an)用(yong)的(de)鋼樁幾乎不(bu)采(cai)(cai)用(yong)耐海水鋼。其(qi)理由雖然不(bu)清楚,然而可(ke)能(neng)是因(yin)(yin)為對防蝕不(bu)太關心沒(mei)有(you)采(cai)(cai)取任何(he)防蝕措施的(de)占多數,即(ji)使關心也可(ke)能(neng)是飛濺帶的(de)耐蝕性(xing)只(zhi)是碳素(su)鋼2倍的(de)性(xing)能(neng)沒(mei)有(you)吸(xi)引力等原(yuan)因(yin)(yin)。


 由于(yu)(yu)港口(kou)(kou)設(she)(she)(she)施(shi)處于(yu)(yu)劇烈的(de)(de)(de)腐蝕環(huan)境,如果(guo)防(fang)蝕不(bu)充分的(de)(de)(de)話則腐蝕嚴重。在(zai)1986年(nian)(昭和61年(nian)),運輸省港口(kou)(kou)局歸(gui)納的(de)(de)(de)港口(kou)(kou)設(she)(she)(she)施(shi)的(de)(de)(de)劣(lie)化(hua)狀(zhuang)況調查結果(guo)示(shi)于(yu)(yu)表3-3。就(jiu)是說,在(zai)5年(nian)之內需(xu)要進(jin)行(xing)維修作業的(de)(de)(de)設(she)(she)(she)施(shi)數,鋼結構體有(you)642個設(she)(she)(she)施(shi)(占全(quan)(quan)體的(de)(de)(de)17.9%),混凝土結構體有(you)245個設(she)(she)(she)施(shi)(占全(quan)(quan)體的(de)(de)(de)35%)。在(zai)6~10該表中記有(you)“防(fang)蝕”的(de)(de)(de)設(she)(she)(she)施(shi),如果(guo)設(she)(she)(she)施(shi)適當地進(jin)行(xing)防(fang)蝕就(jiu)能夠(gou)很好地保存下來。設(she)(she)(she)施(shi)需(xu)要“全(quan)(quan)面(mian)改修”、“加固”的(de)(de)(de)原因(yin),不(bu)一(yi)定(ding)全(quan)(quan)是腐蝕造成的(de)(de)(de),然而腐蝕卻是最大的(de)(de)(de)因(yin)素,如果(guo)放置下去,隨著時間的(de)(de)(de)增長只用防(fang)蝕也不(bu)能解決問題,所以防(fang)蝕的(de)(de)(de)對象將會減少,而全(quan)(quan)面(mian)改修或加固的(de)(de)(de)對象數將會增加。


 道路(lu)、港口、橋梁(liang)這一(yi)類的(de)(de)公(gong)(gong)共設施是(shi)(shi)一(yi)國活力的(de)(de)基(ji)礎,它的(de)(de)建設和維護管理(li),對保持活躍的(de)(de)經濟活動(dong)和富裕(yu)社會的(de)(de)延(yan)續、發展(zhan)是(shi)(shi)不可缺(que)少的(de)(de)。如果忽視了(le)這一(yi)問題,將會招來(lai)前述(2.2.3節)的(de)(de)《荒廢中的(de)(de)美國》一(yi)書中所介紹(shao)的(de)(de)那樣的(de)(de)后果。日本(ben)的(de)(de)公(gong)(gong)共設施配(pei)備正規化的(de)(de)時間是(shi)(shi)在1950年(nian)代后期(昭和30年(nian)代前期),與美國等國家相比(bi),由于相關的(de)(de)結構體(ti)使用年(nian)限比(bi)較短(duan),由腐蝕等引起的(de)(de)損(sun)傷還不明顯,港口設施的(de)(de)老化需(xu)經過25年(nian)才開始顯現出來(lai)。


 直到(dao)港口設施(shi)(shi)的(de)(de)(de)防(fang)(fang)蝕(shi)強化成為最(zui)關注的(de)(de)(de)問題,耐海水鋼(gang)才(cai)會有(you)應用(yong)發(fa)展的(de)(de)(de)機會,可是現在還沒有(you)實現。綜合防(fang)(fang)蝕(shi)的(de)(de)(de)重(zhong)要(yao)性和(he)經濟性的(de)(de)(de)結論是耐海水鋼(gang)不僅防(fang)(fang)蝕(shi)性能(neng)而且(qie)使用(yong)壽命不夠,所以采用(yong)了鋼(gang)鐵公司用(yong)另一種途徑(jing)開發(fa)的(de)(de)(de)包覆聚(ju)乙(yi)烯或(huo)聚(ju)氨酯的(de)(de)(de)具有(you)數十年(nian)壽命的(de)(de)(de)防(fang)(fang)蝕(shi)樁(zhuang)或(huo)板樁(zhuang)。還開發(fa)了在現場施(shi)(shi)工的(de)(de)(de)石蠟油或(huo)環氧(yang)樹脂包覆的(de)(de)(de)加工法,已在新設或(huo)原有(you)的(de)(de)(de)鋼(gang)板樁(zhuang)或(huo)鋼(gang)管樁(zhuang)的(de)(de)(de)防(fang)(fang)蝕(shi)上應用(yong)。


 耐候(hou)鋼在(zai)橋梁上的(de)(de)(de)裸(luo)露使用(yong)技術(shu),在(zai)經(jing)濟(ji)(ji)低迷期(qi)來臨后,因為經(jing)濟(ji)(ji)上的(de)(de)(de)原因而被引進,最近為了解決由于(yu)維(wei)護(hu)費用(yong)的(de)(de)(de)削(xue)減以及高齡化和(he)(he)回(hui)避3K(臟、累、危險(xian))風潮所引起涂(tu)漆技術(shu)工人(ren)的(de)(de)(de)不(bu)足,耐候(hou)鋼再(zai)次得到擴大應用(yong)的(de)(de)(de)機會,這(zhe)和(he)(he)耐海水鋼大不(bu)一樣。


 最近東京灣(wan)橫跨道路橋、關西機場聯絡橋等重要結構體已考慮100年的(de)長壽命(ming)和(he)徹(che)底地省去維(wei)護的(de)目(mu)標(biao),與此相對應在橋墩的(de)海水飛濺部也(ye)分別采用了(le)鈦包層和(he)復合涂(tu)層。


 在對社會動向敏感的防蝕技術之中,考慮特別敏感的低(di)合金耐蝕鋼的歷史,雖然也認為耐海水鋼的命運不好,可是深感有必要充分探討能對將來的發展做出貢獻的方向。