造成鋼樁海水飛濺帶的腐蝕,可以說是由于鹽分多潤濕時間長,這基本上與大氣腐蝕類似。合金元素的效果即使和耐候鋼的場合多少有些不同,借助于合金元素銹層的保護性也要比碳素鋼好得多,因而作為耐蝕鋼在實用上的意義沒有任何疑問。
海(hai)水(shui)飛(fei)濺(jian)(jian)帶的(de)(de)(de)腐蝕(shi)試(shi)(shi)驗(yan),如果使用大(da)(da)尺(chi)寸(cun)鋼樁或者(zhe)模擬鋼樁的(de)(de)(de)試(shi)(shi)驗(yan)材(cai),實施(shi)比(bi)較困難。雖然(ran)也有在碼頭(tou)或浮標等上(shang)安(an)(an)裝小(xiao)型(xing)(xing)試(shi)(shi)片的(de)(de)(de)方(fang)法,可(ke)是在同(tong)樣(yang)條件下能夠安(an)(an)裝的(de)(de)(de)試(shi)(shi)片數(shu)受到限制。因此,在海(hai)水(shui)飛(fei)濺(jian)(jian)帶直接獲得合金元素效果的(de)(de)(de)數(shu)據不多(duo)。輔(fu)助的(de)(de)(de)試(shi)(shi)驗(yan)方(fang)法之一就是在離海(hai)岸很近的(de)(de)(de)地(di)方(fang)進(jin)行大(da)(da)氣暴曬(shai)試(shi)(shi)驗(yan)。U.S.Steel公司在開(kai)發USS MARINER 鋼時,我想就是通(tong)過在Kure Beach 23.84 m(80ft-lot)的(de)(de)(de)小(xiao)型(xing)(xing)試(shi)(shi)片大(da)(da)氣暴曬(shai)試(shi)(shi)驗(yan)大(da)(da)致固(gu)定(ding)化學成(cheng)分系之后,在海(hai)洋(yang)中試(shi)(shi)驗(yan)長尺(chi)材(cai)進(jin)行確認的(de)(de)(de)。
前者能夠試(shi)(shi)驗多數(shu)的試(shi)(shi)驗材(cai),可以系統地(di)獲得合金元素(su)的效(xiao)果,但是(shi)腐蝕環(huan)境和(he)海水飛濺帶不完全一(yi)樣;而后者在環(huan)境條件(jian)上沒有問題,可是(shi)無(wu)論在經濟(ji)上、場所上,試(shi)(shi)驗材(cai)的數(shu)量或(huo)種(zhong)類都受到限制,只能成為驗證的試(shi)(shi)驗。
耐蝕(shi)鋼海水(shui)飛濺(jian)(jian)(jian)帶(dai)的(de)(de)耐蝕(shi)性在日本也進行了(le)各種(zhong)研(yan)究(jiu)。例如,高(gao)村等在碼頭的(de)(de)不同高(gao)度的(de)(de)位置上設置了(le)水(shui)平支持架,研(yan)究(jiu)了(le)大(da)氣、上部(bu)飛濺(jian)(jian)(jian)帶(dai)、下部(bu)飛濺(jian)(jian)(jian)帶(dai)、潮差帶(dai)時鋼中(zhong)合金(jin)元素的(de)(de)效(xiao)果。結果證明,下部(bu)飛濺(jian)(jian)(jian)帶(dai)和(he)潮差帶(dai)時鋼中(zhong)合金(jin)元素的(de)(de)效(xiao)果類似,錳和(he)磷有(you)(you)效(xiao),Cu、Si、Cr稍微(wei)有(you)(you)害,但是,鋼中(zhong)合金(jin)元素對下部(bu)飛濺(jian)(jian)(jian)帶(dai)的(de)(de)影響(xiang)大(da)。
關于這(zhe)樣(yang)的(de)(de)飛濺帶(dai)(dai)(dai)和(he)潮差帶(dai)(dai)(dai)的(de)(de)小(xiao)型試(shi)(shi)驗(yan)材(cai)(cai)(cai)(cai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)行為的(de)(de)類(lei)似性(xing),在歷(li)史上已經發現過。如前所述(3.1.1節),Humble(1949年)發表了長(chang)尺(chi)材(cai)(cai)(cai)(cai)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)大(da)小(xiao)由于高度不同(tong)(tong)(tong)有很大(da)差異,海水(shui)飛濺帶(dai)(dai)(dai)最(zui)大(da),潮差帶(dai)(dai)(dai)最(zui)小(xiao),然(ran)而(er)同(tong)(tong)(tong)時(shi)把(ba)小(xiao)型試(shi)(shi)驗(yan)材(cai)(cai)(cai)(cai)放置在各部位(wei)進行試(shi)(shi)驗(yan),把(ba)這(zhe)些試(shi)(shi)片用導線(xian)連接(jie)起(qi)來時(shi)和(he)長(chang)尺(chi)材(cai)(cai)(cai)(cai)有同(tong)(tong)(tong)樣(yang)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)分布。相反絕緣后分別獨立放置時(shi),潮差帶(dai)(dai)(dai)的(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)和(he)飛濺帶(dai)(dai)(dai)的(de)(de)同(tong)(tong)(tong)樣(yang),而(er)且非常大(da)。其理由是長(chang)尺(chi)材(cai)(cai)(cai)(cai)的(de)(de)潮差帶(dai)(dai)(dai)或者用導線(xian)和(he)全浸帶(dai)(dai)(dai)連接(jie)起(qi)來的(de)(de)潮差帶(dai)(dai)(dai)的(de)(de)小(xiao)型試(shi)(shi)片,通過海水(shui)全浸帶(dai)(dai)(dai)的(de)(de)鋼產生了電池(chi)防蝕(shi)(shi)作用。Larrabee和(he)La Quel 用長(chang)尺(chi)材(cai)(cai)(cai)(cai)或小(xiao)型試(shi)(shi)驗(yan)材(cai)(cai)(cai)(cai)也獲得了同(tong)(tong)(tong)樣(yang)的(de)(de)結果(guo)。但(dan)是,與Humble不同(tong)(tong)(tong),他們沒有確認(ren)在全浸帶(dai)(dai)(dai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)促(cu)進效果(guo)。
根據上述獨(du)立的(de)小型試驗(yan)材在(zai)飛濺帶(dai)和潮差帶(dai)的(de)腐(fu)蝕大小的(de)類似性、環(huan)境的(de)類似性來(lai)考(kao)慮,高村等(deng)所(suo)發現的(de)在(zai)這兩個部(bu)位的(de)合金(jin)元素效果(guo)類似是可以充分理解的(de)。
已(yi)經敘(xu)述過添加 Cu-Ni-P、Cu-Cr-P、Cu-Cr、Cu-Cr-Al等對提(ti)高鋼(gang)在飛(fei)濺帶處的(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)是有效的(de)(de)。有關各(ge)類耐(nai)海水鋼(gang)正(zheng)在實用(yong)化以及(ji)Ni、Cr不利(li)作用(yong)的(de)(de)數據,在這(zhe)里(li)不再重復。另外,有人(ren)認(ren)為(wei)添加W、Mo、Ti等也(ye)有效果。關于它們的(de)(de)作用(yong)機理(li)也(ye)有令人(ren)感興趣(qu)的(de)(de)觀點(dian)。
首先,高村等給出了銹中磁鐵礦的微細化與耐蝕性關系的數據,在用來進行干濕交替試驗的人工海水中,如果加入10-2M/L的CrO2-4、PO3-4或者Mo2-4時,發現在碳素鋼上生成的銹中磁鐵礦微細化,腐蝕也隨著微細化的進行定量地減少。接著,岡田等在模擬海水飛濺帶的實驗室試驗中發現,在生成的低合金鋼銹層中W和Mo分別以WO2-4、MoO2-4形式存在,因而認為它們作為FeWO4等不溶性鹽進行沉淀,抑制了陽極反應。
在(zai)(zai)(zai)教科書中(zhong)(zhong)已有(you)說(shuo)明:在(zai)(zai)(zai)連(lian)續的(de)(de)(de)(de)(de)(de)裸露(lu)鋼樁(zhuang)上(shang)形成(cheng)了把(ba)潮差帶(dai)作(zuo)為(wei)陰極(ji),把(ba)海面稍(shao)微(wei)向(xiang)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)分作(zuo)為(wei)陽(yang)極(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)通(tong)氣(qi)差電池,造成(cheng)在(zai)(zai)(zai)潮差帶(dai)抑制腐蝕(shi)(shi),在(zai)(zai)(zai)全(quan)(quan)浸帶(dai)促(cu)進(jin)腐蝕(shi)(shi)。因為(wei)單獨存在(zai)(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)小型(xing)試(shi)片不發生這(zhe)種情況,所(suo)以(yi)(yi)產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)(shi)與(yu)飛(fei)濺帶(dai)相同。雖然(ran)作(zuo)為(wei)腐蝕(shi)(shi)傾(qing)向(xiang)來說(shuo)這(zhe)種解(jie)釋沒有(you)錯誤,對(dui)本節內容沒有(you)任何妨(fang)礙(ai),可(ke)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)因為(wei)擔(dan)心(xin)對(dui)通(tong)氣(qi)差腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)說(shuo)明有(you)問(wen)(wen)題,所(suo)以(yi)(yi)想預先敘(xu)述對(dui)該問(wen)(wen)題的(de)(de)(de)(de)(de)(de)疑問(wen)(wen)。問(wen)(wen)題是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)為(wei)什么(me)陽(yang)極(ji)被限定在(zai)(zai)(zai)從海面稍(shao)微(wei)向(xiang)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)分?因為(wei)海水的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電導率高,所(suo)以(yi)(yi)陽(yang)極(ji)電流(liu)應該擴展(zhan)到鋼樁(zhuang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)全(quan)(quan)浸帶(dai)。上(shang)述作(zuo)為(wei)通(tong)氣(qi)差腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)學說(shuo)顯(xian)然(ran)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)根據Evens等(deng)作(zuo)為(wei)通(tong)氣(qi)差腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)例子,于1930年所(suo)進(jin)行(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)燒(shao)杯(bei)試(shi)驗中(zhong)(zhong)與(yu)水面腐蝕(shi)(shi)相同的(de)(de)(de)(de)(de)(de)考慮方(fang)法(fa)。然(ran)而Evans等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)實(shi)驗中(zhong)(zhong)試(shi)片小,從水面稍(shao)微(wei)同下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)位以(yi)(yi)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)金屬表(biao)面面積很小,試(shi)片全(quan)(quan)體已經成(cheng)為(wei)陽(yang)極(ji),沒有(you)局部(bu)集中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)理由。再者,Exvans等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)燒(shao)杯(bei)實(shi)驗中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)陰極(ji)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)完全(quan)(quan)不腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)區域,作(zuo)為(wei)電極(ji)起作(zuo)用雖然(ran)不是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)不可(ke)理解(jie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de),可(ke)是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)具有(you)銹層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)潮差帶(dai)也能有(you)同樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用嗎?因為(wei)銹的(de)(de)(de)(de)(de)(de)還原是(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)非常容易(yi)產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。