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(nian)(昭(zhao)(zhao)和36年(nian)),日(ri)(ri)本為了(le)緩(huan)解船只擁擠問題(ti)制定了(le)港口修配緊急措施(shi)法,開始了(le)5年(nian)計(ji)劃。該5年(nian)計(ji)劃以(yi)后(hou)連續進行過6次,日(ri)(ri)本的港口設施(shi)的儲備(bei)從1965年(nian)(昭(zhao)(zhao)和40年(nian))之(zhi)后(hou)的20年(nian)間增大了(le)3.5倍,所以(yi)說鋼(gang)鐵(tie)廠家對耐蝕(shi)鋼(gang)如(ru)此感興趣是理所當然(ran)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,日本幾(ji)家公(gong)司開發了主要提高飛濺帶(dai)耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)的(de)鋼管樁(zhuang)、鋼板樁(zhuang).例如NKK公(gong)司于(yu)1967年(昭和(he)42年)把(ba)標稱組成0.3%Cu-0.6%Cr-0.1%P系的(de)NK瑪(ma)林鋼推向市(shi)場。這是490 MPa(50kg)級的(de)高強度鋼,主要把(ba)提高飛濺帶(dai)的(de)耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)作為自(zi)的(de)。由于(yu)含有Cr,這種鋼在海水中、在一定(ding)程(cheng)度上比碳素鋼腐(fu)蝕(shi)(shi)小(xiao),局部腐(fu)蝕(shi)(shi)也小(xiao),焊(han)接性(xing)(xing)、焊(han)接部的(de)耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)也良好。


 這(zhe)些用日本技術生(sheng)產的(de)耐海水鋼(gang)是Cu-Cr-P系、Cu-Cr-Al-P系、Cu-Cr-Mo系等,其特(te)征是主(zhu)要元素不含有Ni,為(wei)了(le)提高耐蝕(shi)性(xing)(xing)而含有Cr。這(zhe)和(he)U.S.Steel公司積極地把Cr除外大不相同(tong)。然而,各公司在實(shi)際環(huan)境下(xia)的(de)腐蝕(shi)試驗(yan)結果表明,這(zhe)些含鉻的(de)低合金鋼(gang)在海水飛濺帶的(de)耐蝕(shi)性(xing)(xing)良好。這(zhe)一結果在下(xia)面所敘述的(de)耐海水鋼(gang)耐蝕(shi)性(xing)(xing)調(diao)查委員會的(de)試驗(yan)中也得(de)到了(le)證實(shi)。


 該委員會由運(yun)輸省(sheng)(sheng)港(gang)口(kou)(kou)(kou)局、運(yun)輸省(sheng)(sheng)港(gang)口(kou)(kou)(kou)技術研(yan)究(jiu)所、各(ge)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)鐵廠家組成(cheng),為了(le)研(yan)究(jiu)耐(nai)(nai)(nai)海水鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)性,從1965年(nian)(nian)起6~8年(nian)(nian)間,各(ge)公司的(de)(de)(de)(de)材料·用加(jia)工(gong)成(cheng)H型鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)形(xing)狀的(de)(de)(de)(de)試(shi)驗(yan)材,在(zai)(zai)新瀉港(gang)及京濱地區的(de)(de)(de)(de)海域進行了(le)腐蝕(shi)試(shi)驗(yan)。該報告(gao)書雖(sui)然(ran)沒(mei)有公開發表(biao),可(ke)(ke)是在(zai)(zai)運(yun)輸省(sheng)(sheng)港(gang)口(kou)(kou)(kou)局主編(bian)的(de)(de)(de)(de)“港(gang)口(kou)(kou)(kou)設施的(de)(de)(de)(de)技術基(ji)準·同解說(shuo)”(1979年(nian)(nian)刊)被引用。在(zai)(zai)附加(jia)的(de)(de)(de)(de)解說(shuo)中(zhong)說(shuo)“在(zai)(zai)飛濺帶的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(耐(nai)(nai)(nai)海水試(shi)制(zhi)鋼(gang)(gang)(gang)(gang))的(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)速(su)度,耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)性好的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)是碳素鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)1/2,它是Cu含量0.3%、Cr含量約0.6%、P含量約0.1%的(de)(de)(de)(de)含銅鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。”并規(gui)定了(le)“腐蝕(shi)率足夠的(de)(de)(de)(de)場合,可(ke)(ke)以(yi)(yi)不(bu)采用防(fang)蝕(shi)法”,Cu-Cr-P系在(zai)(zai)飛濺帶良好的(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)性已(yi)被第三者承認。這(zhe)種成(cheng)分的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)可(ke)(ke)以(yi)(yi)說(shuo)是用鉻(ge)取代了(le)MARINER鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)鎳的(de)(de)(de)(de)化學組成(cheng),鞏固了(le)在(zai)(zai)鉻(ge)耐(nai)(nai)(nai)海水鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)地位。


 20世紀(ji)60年(nian)代后半(ban)期(昭和40年(nian)代前(qian)半(ban)期)世界上對海洋的(de)(de)開發重(zhong)視起來(lai)。這時海洋開發的(de)(de)實體雖然還不(bu)一定(ding)明(ming)確(que),可(ke)是為(wei)(wei)尋(xun)求海洋資源(yuan)或(huo)海洋空間(jian),以石油挖掘裝置、海中作業基地、海洋發電(dian)廠、人工(gong)島(dao)、浮(fu)標等為(wei)(wei)代表,來(lai)自重(zhong)工(gong)業對耐蝕(shi)鋼的(de)(de)期待已寄托于(yu)鋼鐵廠家,而且港口、碼頭(tou)也顯示出大型化的(de)(de)傾(qing)向,這對鋼材(cai)的(de)(de)力學性能(neng)、焊(han)接(jie)性、耐蝕(shi)性也有了更高的(de)(de)要求。


 伴隨著這種動向,以飛濺(jian)帶的耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)作為中(zhong)心,以前因含磷限制了焊接(jie)性(xing)(xing)的耐(nai)海(hai)水鋼(gang)已不能滿足需求,故現需要具有耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)的焊接(jie)結構用耐(nai)海(hai)水鋼(gang)。因此(ci)各(ge)鋼(gang)鐵公司通過降低磷提高焊接(jie)性(xing)(xing),添加以鉻為主的合金元(yuan)素(su)開發了在海(hai)水中(zhong)具有耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)的鋼(gang)材。


 我認為最初市售的(de)鋼(gang)種(zhong)是NKK的(de)“瑪林50(マリン50)”[1970年(昭和45年)]。這種(zhong)耐(nai)海水鋼(gang)具有0.35%Cu-0.6%Cr-0.45%Al的(de)化學組(zu)成,是把前節所敘述的(de)Hudson等的(de)試驗結果中Cr+Al對海水的(de)耐(nai)蝕性實用化的(de)鋼(gang)種(zhong)。


 為Hudson等的(de)(de)(de)研(yan)究提供Cr-Al系(xi)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)材(cai)的(de)(de)(de)是法國Pompey公(gong)司的(de)(de)(de)E.Herzog,然而(er)NKK于1965年(昭和40年)與該公(gong)司簽(qian)訂了關(guan)于Cr-Al系(xi)的(de)(de)(de)APS鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(8種(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang))的(de)(de)(de)生產的(de)(de)(de)技術合(he)(he)作。這項合(he)(he)作的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)不(bu)是耐(nai)(nai)(nai)海水(shui)鋼(gang)(gang)(gang)(gang),而(er)是對不(bu)同鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)含(han)有2%~6.5%Cr的(de)(de)(de)低合(he)(he)金不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)硝酸(suan)鹽應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)裂(lie)紋(wen)性、耐(nai)(nai)(nai)硫化物應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)裂(lie)紋(wen)性、砂(sha)糖設(she)備中(zhong)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)性等感興趣(qu)。可是APS鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)有Cr-AI系(xi)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)海水(shui)腐(fu)(fu)蝕(shi)鋼(gang)(gang)(gang)(gang),所(suo)以對鉻或鋁的(de)(de)(de)效(xiao)果比較關(guan)心。可是這種(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)含(han)4%Cr-0.8%Al(APS25),從成本(ben),焊接性來看(kan)不(bu)適合(he)(he)開(kai)發,所(suo)以重新開(kai)發了更(geng)低合(he)(he)金系(xi)的(de)(de)(de)Cu-Cr-A1鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。另外,不(bu)管Cr-Al系(xi)有促(cu)進(jin)局部腐(fu)(fu)蝕(shi)作用的(de)(de)(de) Hudson的(de)(de)(de)研(yan)究結果,Pompey 公(gong)司在Kure Beach進(jin)行了46個(ge)月的(de)(de)(de)海水(shui)浸泡試驗,其結果表明,單純(chun)3.5%Cr鋼(gang)(gang)(gang)(gang)與碳素鋼(gang)(gang)(gang)(gang)相比,最大腐(fu)(fu)蝕(shi)深(shen)度(du)相同,平(ping)均孔蝕(shi)深(shen)度(du)是1.65倍,相反(fan)APS 25最大腐(fu)(fu)蝕(shi)深(shen)度(du)是1/3弱,平(ping)均孔蝕(shi)深(shen)度(du)是1/2弱。平(ping)均腐(fu)(fu)蝕(shi)率約為碳素鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)43%.


 在開(kai)發更低合金的(de)(de)(de)鉻系耐(nai)海(hai)水(shui)鋼(gang)時,當然,減小局部(bu)(bu)腐蝕(孔蝕)的(de)(de)(de)敏感性是一個開(kai)發目的(de)(de)(de),并且,為了應付焊接部(bu)(bu)的(de)(de)(de)電位腐蝕,慎重(zhong)地研究了焊接材(cai)料,進(jin)行了實際海(hai)水(shui)中的(de)(de)(de)試驗(yan)。在1970年(昭(zhao)和(he)45年)銷售開(kai)始(shi)時的(de)(de)(de)技(ji)術資料上(shang)給出了靜岡縣清水(shui)造(zao)船廠岸壁上(shang)長尺材(cai)的(de)(de)(de)3年的(de)(de)(de)結果。這(zhe)種鋼(gang)與(yu)碳素鋼(gang)相比(bi),耐(nai)蝕性在海(hai)水(shui)飛濺帶是2~3倍,在全(quan)浸帶是1.7~2倍。


 當然(ran),各(ge)鋼(gang)鐵公司都開發了具有海水中耐蝕(shi)性(xing)和(he)(he)焊(han)接(jie)性(xing)的(de)(de)(de)(de)耐海水鋼(gang)。在這(zhe)些鋼(gang)中,既有海中用(yong)的(de)(de)(de)(de)也(ye)有海中和(he)(he)飛濺帶兩(liang)用(yong)的(de)(de)(de)(de)。把磷降低到和(he)(he)通(tong)常(chang)焊(han)接(jie)結構(gou)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)同等程度,海中和(he)(he)飛濺帶兩(liang)用(yong)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)加入(ru)銅(tong)和(he)(he)1%Cr,海中用(yong)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)多數(shu)定為(wei)(wei)1%Cr。因鋼(gang)種(zhong)而異最大是3%Cr,并(bing)且為(wei)(wei)了抑制局部(bu)腐(fu)蝕(shi)有添加了少(shao)量鉬或鎳的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)種(zhong),或者為(wei)(wei)了提(ti)高耐蝕(shi)性(xing)也(ye)有加人了其(qi)他的(de)(de)(de)(de)合金(jin)元(yuan)素的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)種(zhong)。


 這些鋼種(zhong)的(de)(de)(de)開發,到1970年代初期(昭和46~47年)基本結束(shu),各(ge)(ge)公司開始生(sheng)產銷(xiao)售。表3-2示(shi)出(chu)了日本現在正在生(sheng)產的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)海(hai)水(shui)鋼。1973年出(chu)版的(de)(de)(de)鋼材俱樂部的(de)(de)(de)“關于鋼材的(de)(de)(de)腐蝕(shi)防(fang)蝕(shi)的(de)(de)(de)資(zi)料”中,用表給出(chu)的(de)(de)(de)“日本國內各(ge)(ge)鋼鐵公司的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)海(hai)水(shui)鋼的(de)(de)(de)規格”常常被(bei)引(yin)用,表3-2是以此(ci)為基礎參(can)考文獻追加(jia)了以后的(de)(de)(de)鋼種(zhong)制成的(de)(de)(de)。與(yu)耐(nai)(nai)候鋼不同成分系相(xiang)當多,還沒有(you)成為JIS標(biao)準。



 圖3-1及圖3-2示出了從(cong)1976年(nian)(nian)(昭(zhao)和51年(nian)(nian))到最近日本耐海水(shui)鋼(gang)的(de)生產量(liang)(liang)、日本國(guo)內(nei)使用量(liang)(liang)使用用途的(de)預測(ce)。這期間(jian)的(de)生產量(liang)(liang)平均(jun)是7178t,日本國(guo)內(nei)使用量(liang)(liang)平均(jun)是2382t.日本國(guo)內(nei)消耗(hao)量(liang)(liang)土木用量(liang)(liang)1992年(nian)(nian)(平成4年(nian)(nian))是2905t,1986年(nian)(nian)(昭(zhao)和61年(nian)(nian))是1652t,1978年(nian)(nian)是1340t,雖然(ran)超(chao)過了1000t,可是17年(nian)(nian)的(de)平均(jun)值只不過515t/年(nian)(nian),生產量(liang)(liang)、使用量(liang)(liang)都非常少。500t的(de)重(zhong)量(liang)(liang)相(xiang)當于(yu)長(chang)20m的(de)鋼(gang)板樁約100根,換算成岸壁(bi)長(chang)度僅(jin)有數100m以下的(de)工程量(liang)(liang)。


圖 1.jpg



  盡(jin)管港口維修及在(zai)臨(lin)海(hai)地帶填海(hai)造地盛行(xing),可是作(zuo)為護岸用的鋼樁幾乎不采(cai)用耐海(hai)水(shui)鋼。其(qi)理由雖然不清楚,然而可能是因為對防蝕不太關心沒有(you)(you)采(cai)取任何防蝕措施的占(zhan)多數,即(ji)使關心也可能是飛濺帶的耐蝕性只是碳素鋼2倍的性能沒有(you)(you)吸引力等原(yuan)因。


 由于(yu)(yu)港口設(she)施(shi)處于(yu)(yu)劇烈的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)環境(jing),如(ru)果防(fang)蝕(shi)不充分的(de)(de)(de)話則(ze)腐(fu)(fu)蝕(shi)嚴重。在1986年(nian)(昭(zhao)和61年(nian)),運輸省(sheng)港口局歸(gui)納的(de)(de)(de)港口設(she)施(shi)的(de)(de)(de)劣化狀況調查結果示(shi)于(yu)(yu)表3-3。就(jiu)(jiu)是說(shuo),在5年(nian)之內需要進行維修(xiu)作業的(de)(de)(de)設(she)施(shi)數,鋼結構體(ti)(ti)有(you)642個設(she)施(shi)(占(zhan)全(quan)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)17.9%),混凝土結構體(ti)(ti)有(you)245個設(she)施(shi)(占(zhan)全(quan)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)35%)。在6~10該表中(zhong)記有(you)“防(fang)蝕(shi)”的(de)(de)(de)設(she)施(shi),如(ru)果設(she)施(shi)適當(dang)地進行防(fang)蝕(shi)就(jiu)(jiu)能夠很好地保存下(xia)(xia)來。設(she)施(shi)需要“全(quan)面(mian)改修(xiu)”、“加固”的(de)(de)(de)原因,不一定全(quan)是腐(fu)(fu)蝕(shi)造成的(de)(de)(de),然而(er)腐(fu)(fu)蝕(shi)卻(que)是最大的(de)(de)(de)因素,如(ru)果放置下(xia)(xia)去,隨著時間(jian)的(de)(de)(de)增長只用防(fang)蝕(shi)也不能解決問題,所以防(fang)蝕(shi)的(de)(de)(de)對(dui)象將會(hui)減少,而(er)全(quan)面(mian)改修(xiu)或(huo)加固的(de)(de)(de)對(dui)象數將會(hui)增加。


 道路、港口、橋梁這(zhe)一(yi)類的(de)(de)(de)公(gong)共設施(shi)(shi)是(shi)一(yi)國(guo)活(huo)力的(de)(de)(de)基(ji)礎(chu),它的(de)(de)(de)建設和(he)維(wei)護(hu)管理,對(dui)保持活(huo)躍的(de)(de)(de)經(jing)濟活(huo)動和(he)富(fu)裕社會的(de)(de)(de)延續、發展是(shi)不可缺少的(de)(de)(de)。如果(guo)忽視了這(zhe)一(yi)問(wen)題,將(jiang)會招來前述(2.2.3節)的(de)(de)(de)《荒廢中的(de)(de)(de)美國(guo)》一(yi)書中所介(jie)紹的(de)(de)(de)那樣的(de)(de)(de)后(hou)果(guo)。日本的(de)(de)(de)公(gong)共設施(shi)(shi)配備正規(gui)化的(de)(de)(de)時(shi)間是(shi)在1950年(nian)代后(hou)期(qi)(昭和(he)30年(nian)代前期(qi)),與美國(guo)等國(guo)家相比,由(you)于相關的(de)(de)(de)結(jie)構(gou)體使用年(nian)限(xian)比較短,由(you)腐蝕(shi)等引起(qi)的(de)(de)(de)損傷還不明(ming)顯(xian),港口設施(shi)(shi)的(de)(de)(de)老化需經(jing)過25年(nian)才開始顯(xian)現出來。


 直(zhi)到港口(kou)設施(shi)的(de)(de)防蝕(shi)強化成為(wei)最(zui)關注(zhu)的(de)(de)問題,耐海水(shui)鋼(gang)才會有應(ying)用(yong)(yong)(yong)發(fa)展(zhan)的(de)(de)機會,可是現在還沒有實現。綜合防蝕(shi)的(de)(de)重要性和經濟(ji)性的(de)(de)結論是耐海水(shui)鋼(gang)不僅(jin)防蝕(shi)性能(neng)而且使用(yong)(yong)(yong)壽(shou)(shou)命不夠(gou),所以采用(yong)(yong)(yong)了鋼(gang)鐵公司用(yong)(yong)(yong)另一種途徑開(kai)發(fa)的(de)(de)包覆(fu)聚(ju)乙烯或(huo)聚(ju)氨酯(zhi)的(de)(de)具有數十年壽(shou)(shou)命的(de)(de)防蝕(shi)樁(zhuang)(zhuang)或(huo)板樁(zhuang)(zhuang)。還開(kai)發(fa)了在現場施(shi)工的(de)(de)石蠟油或(huo)環氧樹脂包覆(fu)的(de)(de)加工法,已在新設或(huo)原有的(de)(de)鋼(gang)板樁(zhuang)(zhuang)或(huo)鋼(gang)管(guan)樁(zhuang)(zhuang)的(de)(de)防蝕(shi)上(shang)應(ying)用(yong)(yong)(yong)。


 耐(nai)候鋼在橋(qiao)梁上的(de)裸露使用技術,在經(jing)濟低(di)迷期來臨后(hou),因(yin)為(wei)經(jing)濟上的(de)原因(yin)而被引進(jin),最(zui)近為(wei)了解決(jue)由于維護費用的(de)削減以及高(gao)齡化(hua)和回避(bi)3K(臟(zang)、累、危險)風潮所引起涂漆技術工人的(de)不足,耐(nai)候鋼再次得到擴(kuo)大應(ying)用的(de)機(ji)會,這和耐(nai)海水鋼大不一樣。


 最近東(dong)京灣(wan)橫跨道路橋、關西機場(chang)聯絡橋等重(zhong)要結構體已(yi)考慮(lv)100年的(de)長壽(shou)命(ming)和(he)徹(che)底(di)地(di)省去維護的(de)目標,與此相對(dui)應在橋墩的(de)海(hai)水飛濺(jian)部也分(fen)別采(cai)用(yong)了鈦(tai)包層和(he)復合涂(tu)層。


 在對社會動向敏感的防蝕技術之中,考慮特別敏感的低合金耐蝕(shi)鋼(gang)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。