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)(nian)(昭和36年(nian)(nian)),日本為了緩解船只擁(yong)擠問題制定了港(gang)口修配緊急措施(shi)法(fa),開始(shi)了5年(nian)(nian)計(ji)劃。該(gai)5年(nian)(nian)計(ji)劃以(yi)(yi)后(hou)連續進行(xing)過6次,日本的(de)港(gang)口設施(shi)的(de)儲備(bei)從(cong)1965年(nian)(nian)(昭和40年(nian)(nian))之后(hou)的(de)20年(nian)(nian)間增大了3.5倍,所以(yi)(yi)說鋼(gang)鐵廠(chang)家(jia)對耐蝕(shi)鋼(gang)如此感興趣是理所當然(ran)的(de)。


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,日本幾家公(gong)司開發了主(zhu)要提高飛濺(jian)帶耐蝕性(xing)(xing)的(de)(de)鋼(gang)(gang)管樁、鋼(gang)(gang)板樁.例如NKK公(gong)司于1967年(nian)(昭(zhao)和42年(nian))把標稱組成(cheng)0.3%Cu-0.6%Cr-0.1%P系(xi)的(de)(de)NK瑪林鋼(gang)(gang)推向市(shi)場。這(zhe)是(shi)490 MPa(50kg)級的(de)(de)高強度鋼(gang)(gang),主(zhu)要把提高飛濺(jian)帶的(de)(de)耐蝕性(xing)(xing)作為自的(de)(de)。由(you)于含有(you)Cr,這(zhe)種鋼(gang)(gang)在海水(shui)中、在一定程度上比碳素鋼(gang)(gang)腐蝕小(xiao),局部腐蝕也小(xiao),焊(han)接(jie)(jie)性(xing)(xing)、焊(han)接(jie)(jie)部的(de)(de)耐蝕性(xing)(xing)也良(liang)好。


 這(zhe)(zhe)些(xie)用日本技術生產的(de)(de)耐(nai)(nai)海(hai)水鋼(gang)是(shi)Cu-Cr-P系(xi)、Cu-Cr-Al-P系(xi)、Cu-Cr-Mo系(xi)等,其特征(zheng)是(shi)主要元素(su)不含(han)有(you)Ni,為了提(ti)高耐(nai)(nai)蝕(shi)性而(er)含(han)有(you)Cr。這(zhe)(zhe)和U.S.Steel公(gong)司(si)積極地把(ba)Cr除外大不相同。然(ran)而(er),各公(gong)司(si)在實際(ji)環境下的(de)(de)腐蝕(shi)試驗(yan)結果表(biao)明,這(zhe)(zhe)些(xie)含(han)鉻的(de)(de)低合(he)金(jin)鋼(gang)在海(hai)水飛濺帶的(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性良好。這(zhe)(zhe)一(yi)結果在下面(mian)所敘述的(de)(de)耐(nai)(nai)海(hai)水鋼(gang)耐(nai)(nai)蝕(shi)性調查委員會的(de)(de)試驗(yan)中也得到了證實。


 該(gai)委員(yuan)會由運(yun)(yun)輸省(sheng)港口(kou)局(ju)、運(yun)(yun)輸省(sheng)港口(kou)技術研究(jiu)所、各(ge)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)鐵(tie)廠家組(zu)成,為(wei)了研究(jiu)耐海水鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)性(xing),從1965年起6~8年間,各(ge)公(gong)司的(de)(de)(de)(de)(de)材料(liao)·用(yong)(yong)加工成H型鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)形狀的(de)(de)(de)(de)(de)試驗材,在(zai)新(xin)瀉港及(ji)京濱地區的(de)(de)(de)(de)(de)海域(yu)進(jin)行了腐(fu)(fu)蝕(shi)試驗。該(gai)報告書雖然沒(mei)有(you)公(gong)開發(fa)表,可是(shi)在(zai)運(yun)(yun)輸省(sheng)港口(kou)局(ju)主編的(de)(de)(de)(de)(de)“港口(kou)設施的(de)(de)(de)(de)(de)技術基準·同解(jie)說(shuo)”(1979年刊)被引用(yong)(yong)。在(zai)附(fu)加的(de)(de)(de)(de)(de)解(jie)說(shuo)中說(shuo)“在(zai)飛(fei)濺帶(dai)的(de)(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(耐海水試制鋼(gang)(gang)(gang)(gang))的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)速度,耐蝕(shi)性(xing)好的(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)是(shi)碳素鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)1/2,它是(shi)Cu含量0.3%、Cr含量約0.6%、P含量約0.1%的(de)(de)(de)(de)(de)含銅鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。”并規定(ding)了“腐(fu)(fu)蝕(shi)率(lv)足夠的(de)(de)(de)(de)(de)場合,可以(yi)(yi)不采用(yong)(yong)防蝕(shi)法(fa)”,Cu-Cr-P系在(zai)飛(fei)濺帶(dai)良(liang)好的(de)(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)已被第三者承認。這種成分的(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)可以(yi)(yi)說(shuo)是(shi)用(yong)(yong)鉻取代了MARINER鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中的(de)(de)(de)(de)(de)鎳的(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)學組(zu)成,鞏固(gu)了在(zai)鉻耐海水鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中的(de)(de)(de)(de)(de)地位。


 20世紀60年代(dai)后(hou)半期(qi)(昭和40年代(dai)前半期(qi))世界上(shang)對海(hai)(hai)洋(yang)的(de)(de)(de)開(kai)發重視起(qi)來(lai)。這時海(hai)(hai)洋(yang)開(kai)發的(de)(de)(de)實體雖然還不一(yi)定明(ming)確,可是為(wei)(wei)尋求海(hai)(hai)洋(yang)資(zi)源(yuan)或海(hai)(hai)洋(yang)空間(jian),以石(shi)油挖掘裝置、海(hai)(hai)中作業基地、海(hai)(hai)洋(yang)發電廠(chang)、人工島(dao)、浮(fu)標(biao)等為(wei)(wei)代(dai)表,來(lai)自重工業對耐蝕(shi)鋼的(de)(de)(de)期(qi)待已寄托于(yu)鋼鐵廠(chang)家,而且港口(kou)、碼(ma)頭也(ye)顯示出大型化的(de)(de)(de)傾向,這對鋼材(cai)的(de)(de)(de)力學性能、焊接性、耐蝕(shi)性也(ye)有了更高的(de)(de)(de)要求。


 伴(ban)隨(sui)著這種動向,以飛(fei)濺帶的(de)(de)(de)(de)(de)耐蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)作為(wei)中(zhong)心,以前因含(han)磷限制(zhi)了焊(han)接性(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)耐海水(shui)鋼已不能滿足需求,故現需要具有耐蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)焊(han)接結構用(yong)耐海水(shui)鋼。因此各鋼鐵公司通(tong)過降(jiang)低磷提高(gao)焊(han)接性(xing)(xing)(xing)(xing),添(tian)加以鉻(ge)為(wei)主(zhu)的(de)(de)(de)(de)(de)合(he)金元(yuan)素開發了在海水(shui)中(zhong)具有耐蝕性(xing)(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)鋼材。


 我認為最初市售(shou)的(de)鋼(gang)種(zhong)是(shi)NKK的(de)“瑪林50(マリン50)”[1970年(昭和45年)]。這種(zhong)耐海(hai)水(shui)鋼(gang)具有0.35%Cu-0.6%Cr-0.45%Al的(de)化學組成,是(shi)把前(qian)節所敘述的(de)Hudson等的(de)試驗(yan)結果中(zhong)Cr+Al對(dui)海(hai)水(shui)的(de)耐蝕性實用(yong)化的(de)鋼(gang)種(zhong)。


 為Hudson等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)(jiu)提供Cr-Al系(xi)(xi)鋼(gang)(gang)材的(de)(de)(de)(de)(de)(de)是法國Pompey公(gong)司的(de)(de)(de)(de)(de)(de)E.Herzog,然而NKK于1965年(nian)(昭和40年(nian))與(yu)該公(gong)司簽訂(ding)了關(guan)于Cr-Al系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)APS鋼(gang)(gang)(8種(zhong)(zhong)鋼(gang)(gang))的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生產的(de)(de)(de)(de)(de)(de)技術合作。這項合作的(de)(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)是耐(nai)(nai)海(hai)水(shui)鋼(gang)(gang),而是對不(bu)同(tong)鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)含有(you)2%~6.5%Cr的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低合金不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)硝(xiao)酸鹽應力腐(fu)蝕(shi)裂(lie)紋性(xing)、耐(nai)(nai)硫化物應力腐(fu)蝕(shi)裂(lie)紋性(xing)、砂糖設備中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)等感(gan)興趣(qu)。可(ke)(ke)是APS鋼(gang)(gang)中有(you)Cr-AI系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)海(hai)水(shui)腐(fu)蝕(shi)鋼(gang)(gang),所(suo)以(yi)(yi)對鉻(ge)或鋁的(de)(de)(de)(de)(de)(de)效果比較關(guan)心。可(ke)(ke)是這種(zhong)(zhong)鋼(gang)(gang)含4%Cr-0.8%Al(APS25),從成本,焊接性(xing)來看不(bu)適合開發(fa),所(suo)以(yi)(yi)重新(xin)開發(fa)了更低合金系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)Cu-Cr-A1鋼(gang)(gang)。另外(wai),不(bu)管Cr-Al系(xi)(xi)有(you)促進局部腐(fu)蝕(shi)作用的(de)(de)(de)(de)(de)(de) Hudson的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)(jiu)結果,Pompey 公(gong)司在(zai)Kure Beach進行了46個月的(de)(de)(de)(de)(de)(de)海(hai)水(shui)浸泡(pao)試驗,其結果表明,單純3.5%Cr鋼(gang)(gang)與(yu)碳素鋼(gang)(gang)相比,最(zui)大腐(fu)蝕(shi)深(shen)度相同(tong),平(ping)均(jun)孔(kong)蝕(shi)深(shen)度是1.65倍,相反APS 25最(zui)大腐(fu)蝕(shi)深(shen)度是1/3弱,平(ping)均(jun)孔(kong)蝕(shi)深(shen)度是1/2弱。平(ping)均(jun)腐(fu)蝕(shi)率約(yue)為碳素鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)43%.


 在(zai)開(kai)發更(geng)低合(he)金(jin)的鉻系耐海(hai)水鋼(gang)時,當然,減小局部(bu)腐蝕(孔蝕)的敏感(gan)性是(shi)(shi)(shi)一個開(kai)發目的,并(bing)且,為了(le)應(ying)付(fu)焊接(jie)部(bu)的電(dian)位腐蝕,慎重地(di)研究了(le)焊接(jie)材(cai)料,進行(xing)了(le)實際海(hai)水中的試驗。在(zai)1970年(nian)(nian)(昭(zhao)和45年(nian)(nian))銷售開(kai)始時的技術資料上(shang)給出了(le)靜(jing)岡縣清水造(zao)船廠岸壁上(shang)長尺材(cai)的3年(nian)(nian)的結(jie)果。這(zhe)種鋼(gang)與碳素鋼(gang)相比(bi),耐蝕性在(zai)海(hai)水飛(fei)濺帶是(shi)(shi)(shi)2~3倍,在(zai)全浸帶是(shi)(shi)(shi)1.7~2倍。


 當然,各鋼(gang)(gang)鐵公司(si)都開發(fa)了(le)(le)(le)具(ju)有(you)海水中(zhong)耐(nai)(nai)蝕性(xing)和焊接性(xing)的(de)耐(nai)(nai)海水鋼(gang)(gang)。在(zai)這(zhe)些鋼(gang)(gang)中(zhong),既(ji)有(you)海中(zhong)用(yong)的(de)也(ye)有(you)海中(zhong)和飛(fei)濺(jian)帶兩用(yong)的(de)。把磷(lin)降低到(dao)和通常焊接結構鋼(gang)(gang)的(de)同等程度,海中(zhong)和飛(fei)濺(jian)帶兩用(yong)的(de)鋼(gang)(gang)加入(ru)銅和1%Cr,海中(zhong)用(yong)的(de)鋼(gang)(gang)多數定為(wei)1%Cr。因鋼(gang)(gang)種而(er)異最大(da)是(shi)3%Cr,并(bing)且(qie)為(wei)了(le)(le)(le)抑制局部(bu)腐(fu)蝕有(you)添加了(le)(le)(le)少量(liang)鉬或(huo)鎳的(de)鋼(gang)(gang)種,或(huo)者(zhe)為(wei)了(le)(le)(le)提高耐(nai)(nai)蝕性(xing)也(ye)有(you)加人了(le)(le)(le)其(qi)他的(de)合金元素的(de)鋼(gang)(gang)種。


 這些鋼(gang)種的(de)(de)開發,到1970年代初期(昭(zhao)和46~47年)基(ji)(ji)本(ben)(ben)結束,各公(gong)司(si)開始生產銷售(shou)。表3-2示(shi)出(chu)了(le)日本(ben)(ben)現在(zai)正在(zai)生產的(de)(de)耐(nai)海(hai)水(shui)鋼(gang)。1973年出(chu)版(ban)的(de)(de)鋼(gang)材俱樂部的(de)(de)“關于(yu)鋼(gang)材的(de)(de)腐蝕防蝕的(de)(de)資(zi)料”中(zhong),用(yong)表給出(chu)的(de)(de)“日本(ben)(ben)國內各鋼(gang)鐵公(gong)司(si)的(de)(de)耐(nai)海(hai)水(shui)鋼(gang)的(de)(de)規(gui)格”常常被引用(yong),表3-2是(shi)以此為基(ji)(ji)礎(chu)參考文獻(xian)追加了(le)以后的(de)(de)鋼(gang)種制(zhi)成(cheng)的(de)(de)。與(yu)耐(nai)候鋼(gang)不同成(cheng)分系(xi)相(xiang)當(dang)多,還沒有成(cheng)為JIS標準。



 圖3-1及圖3-2示(shi)出了從(cong)1976年(昭和(he)51年)到最近日(ri)(ri)本耐海水鋼(gang)的(de)生(sheng)產量(liang)(liang)(liang)、日(ri)(ri)本國內使(shi)用(yong)(yong)量(liang)(liang)(liang)使(shi)用(yong)(yong)用(yong)(yong)途的(de)預測(ce)。這期間的(de)生(sheng)產量(liang)(liang)(liang)平(ping)均(jun)是7178t,日(ri)(ri)本國內使(shi)用(yong)(yong)量(liang)(liang)(liang)平(ping)均(jun)是2382t.日(ri)(ri)本國內消耗量(liang)(liang)(liang)土木用(yong)(yong)量(liang)(liang)(liang)1992年(平(ping)成4年)是2905t,1986年(昭和(he)61年)是1652t,1978年是1340t,雖然(ran)超過(guo)了1000t,可是17年的(de)平(ping)均(jun)值(zhi)只(zhi)不過(guo)515t/年,生(sheng)產量(liang)(liang)(liang)、使(shi)用(yong)(yong)量(liang)(liang)(liang)都非常少(shao)。500t的(de)重量(liang)(liang)(liang)相當于長20m的(de)鋼(gang)板樁約100根,換算(suan)成岸壁長度僅有數100m以下的(de)工程量(liang)(liang)(liang)。


圖 1.jpg



  盡管港口(kou)維修及在(zai)臨海地(di)帶填海造地(di)盛行,可(ke)是作為護岸用的(de)鋼(gang)樁幾乎不采用耐海水鋼(gang)。其理由雖然不清楚(chu),然而可(ke)能是因為對防蝕不太關心沒有采取任何防蝕措施的(de)占多數,即(ji)使關心也可(ke)能是飛濺帶的(de)耐蝕性只是碳素鋼(gang)2倍的(de)性能沒有吸引(yin)力等(deng)原因。


 由于(yu)港(gang)(gang)口設(she)施(shi)處于(yu)劇烈(lie)的(de)(de)(de)腐蝕環境,如(ru)果防蝕不充分的(de)(de)(de)話則腐蝕嚴重。在(zai)1986年(nian)(昭和61年(nian)),運輸省港(gang)(gang)口局歸納的(de)(de)(de)港(gang)(gang)口設(she)施(shi)的(de)(de)(de)劣化狀況調查(cha)結果示于(yu)表(biao)3-3。就是(shi)說,在(zai)5年(nian)之內需要進行維(wei)修作業的(de)(de)(de)設(she)施(shi)數(shu)(shu),鋼結構體(ti)有642個設(she)施(shi)(占全體(ti)的(de)(de)(de)17.9%),混凝(ning)土結構體(ti)有245個設(she)施(shi)(占全體(ti)的(de)(de)(de)35%)。在(zai)6~10該表(biao)中記有“防蝕”的(de)(de)(de)設(she)施(shi),如(ru)果設(she)施(shi)適當地(di)進行防蝕就能夠很(hen)好地(di)保存下(xia)(xia)來。設(she)施(shi)需要“全面改修”、“加(jia)固”的(de)(de)(de)原因,不一定全是(shi)腐蝕造成的(de)(de)(de),然而腐蝕卻是(shi)最大(da)的(de)(de)(de)因素,如(ru)果放(fang)置下(xia)(xia)去,隨著時間的(de)(de)(de)增長只(zhi)用防蝕也不能解決問題,所以防蝕的(de)(de)(de)對(dui)象將會(hui)(hui)減少,而全面改修或加(jia)固的(de)(de)(de)對(dui)象數(shu)(shu)將會(hui)(hui)增加(jia)。


 道(dao)路、港(gang)口(kou)、橋梁這(zhe)一類的(de)(de)公共設施(shi)是一國(guo)活(huo)力的(de)(de)基(ji)礎,它的(de)(de)建設和(he)維護管理,對保持活(huo)躍的(de)(de)經濟(ji)活(huo)動和(he)富裕社(she)會的(de)(de)延續、發展是不(bu)可缺(que)少的(de)(de)。如果忽視了這(zhe)一問題,將會招來前(qian)述(2.2.3節(jie))的(de)(de)《荒廢(fei)中(zhong)的(de)(de)美國(guo)》一書中(zhong)所介(jie)紹(shao)的(de)(de)那(nei)樣的(de)(de)后(hou)果。日本的(de)(de)公共設施(shi)配(pei)備正規化的(de)(de)時間是在1950年(nian)代后(hou)期(昭和(he)30年(nian)代前(qian)期),與美國(guo)等(deng)國(guo)家相(xiang)比,由(you)于相(xiang)關的(de)(de)結構體使用年(nian)限比較短,由(you)腐蝕(shi)等(deng)引(yin)起的(de)(de)損傷還不(bu)明(ming)顯,港(gang)口(kou)設施(shi)的(de)(de)老(lao)化需經過25年(nian)才開始(shi)顯現出來。


 直到港口設(she)施的(de)防(fang)蝕強化成為最關注(zhu)的(de)問題,耐(nai)海水(shui)鋼才會(hui)有(you)應(ying)用(yong)發(fa)展的(de)機(ji)會(hui),可是現在(zai)(zai)還沒有(you)實現。綜合防(fang)蝕的(de)重要性和經(jing)濟性的(de)結論是耐(nai)海水(shui)鋼不僅(jin)防(fang)蝕性能而且使用(yong)壽(shou)命(ming)不夠,所以采用(yong)了(le)鋼鐵公司(si)用(yong)另一種(zhong)途徑開發(fa)的(de)包覆聚乙烯(xi)或(huo)(huo)(huo)聚氨酯的(de)具有(you)數(shu)十年(nian)壽(shou)命(ming)的(de)防(fang)蝕樁或(huo)(huo)(huo)板樁。還開發(fa)了(le)在(zai)(zai)現場施工的(de)石蠟油或(huo)(huo)(huo)環氧樹(shu)脂包覆的(de)加工法,已在(zai)(zai)新設(she)或(huo)(huo)(huo)原有(you)的(de)鋼板樁或(huo)(huo)(huo)鋼管樁的(de)防(fang)蝕上應(ying)用(yong)。


 耐候(hou)鋼在(zai)橋梁上的(de)裸露使用(yong)技術,在(zai)經(jing)濟低迷期來臨后,因(yin)為(wei)經(jing)濟上的(de)原因(yin)而被(bei)引(yin)進,最近為(wei)了解決由于維(wei)護費用(yong)的(de)削減以(yi)及高齡化和回(hui)避(bi)3K(臟(zang)、累(lei)、危險(xian))風潮所引(yin)起涂(tu)漆技術工人的(de)不足,耐候(hou)鋼再次得到擴(kuo)大應(ying)用(yong)的(de)機會,這(zhe)和耐海水鋼大不一樣。


 最近(jin)東京(jing)灣橫跨道路橋、關西機場聯絡橋等重(zhong)要結構體已考慮(lv)100年的(de)長壽命和(he)徹(che)底地省(sheng)去(qu)維護的(de)目標,與(yu)此相(xiang)對應在(zai)橋墩的(de)海水飛濺部(bu)也分別采用了鈦包層和(he)復(fu)合涂層。


 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。