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(gang)在實用上的意義沒有任何疑問。
海(hai)水(shui)飛濺帶的(de)腐蝕試驗(yan)(yan),如果使用(yong)大尺寸鋼樁或(huo)(huo)者(zhe)模擬(ni)鋼樁的(de)試驗(yan)(yan)材(cai),實施比(bi)較困(kun)難。雖然(ran)也有(you)在(zai)碼(ma)頭或(huo)(huo)浮標(biao)等上安(an)裝(zhuang)小型試片(pian)(pian)的(de)方(fang)法,可(ke)是在(zai)同樣(yang)條件下能夠安(an)裝(zhuang)的(de)試片(pian)(pian)數(shu)受到限制。因此,在(zai)海(hai)水(shui)飛濺帶直接獲得合(he)金元素效(xiao)果的(de)數(shu)據不多(duo)。輔助(zhu)的(de)試驗(yan)(yan)方(fang)法之一就是在(zai)離海(hai)岸很近的(de)地(di)方(fang)進(jin)行大氣(qi)暴曬試驗(yan)(yan)。U.S.Steel公司在(zai)開發USS MARINER 鋼時(shi),我想(xiang)就是通過在(zai)Kure Beach 23.84 m(80ft-lot)的(de)小型試片(pian)(pian)大氣(qi)暴曬試驗(yan)(yan)大致(zhi)固定化學成分系之后,在(zai)海(hai)洋中(zhong)試驗(yan)(yan)長尺材(cai)進(jin)行確認(ren)的(de)。
前者(zhe)能(neng)夠試(shi)驗(yan)多數的試(shi)驗(yan)材,可以系統地獲得合金元素的效果,但是腐蝕環境(jing)和海(hai)水飛濺帶不完全一樣;而后者(zhe)在環境(jing)條件上(shang)沒有問題,可是無論(lun)在經濟上(shang)、場所上(shang),試(shi)驗(yan)材的數量或種類都受到限制(zhi),只能(neng)成(cheng)為驗(yan)證的試(shi)驗(yan)。
耐(nai)蝕(shi)鋼海水飛濺帶(dai)(dai)(dai)的(de)耐(nai)蝕(shi)性在日本也進行(xing)了(le)各種研(yan)究。例如(ru),高村等在碼頭的(de)不同高度的(de)位(wei)置(zhi)上設置(zhi)了(le)水平支(zhi)持架,研(yan)究了(le)大氣、上部(bu)飛濺帶(dai)(dai)(dai)、下(xia)部(bu)飛濺帶(dai)(dai)(dai)、潮差帶(dai)(dai)(dai)時鋼中(zhong)合金元(yuan)(yuan)素的(de)效果。結果證明(ming),下(xia)部(bu)飛濺帶(dai)(dai)(dai)和潮差帶(dai)(dai)(dai)時鋼中(zhong)合金元(yuan)(yuan)素的(de)效果類似,錳和磷(lin)有效,Cu、Si、Cr稍微有害(hai),但(dan)是(shi),鋼中(zhong)合金元(yuan)(yuan)素對下(xia)部(bu)飛濺帶(dai)(dai)(dai)的(de)影(ying)響大。
關于(yu)這樣(yang)(yang)的(de)(de)(de)飛(fei)濺帶(dai)(dai)和(he)潮(chao)差帶(dai)(dai)的(de)(de)(de)小型試(shi)(shi)驗材(cai)腐蝕(shi)行(xing)(xing)為的(de)(de)(de)類似性,在(zai)歷(li)史上已經發現(xian)過。如前所述(3.1.1節),Humble(1949年)發表了長(chang)尺材(cai)的(de)(de)(de)腐蝕(shi)大(da)小由于(yu)高度(du)不同(tong)有(you)很(hen)大(da)差異,海水(shui)飛(fei)濺帶(dai)(dai)最(zui)大(da),潮(chao)差帶(dai)(dai)最(zui)小,然而同(tong)時(shi)把小型試(shi)(shi)驗材(cai)放置在(zai)各部位進行(xing)(xing)試(shi)(shi)驗,把這些(xie)試(shi)(shi)片(pian)用(yong)導線(xian)連(lian)接(jie)(jie)起(qi)(qi)來(lai)時(shi)和(he)長(chang)尺材(cai)有(you)同(tong)樣(yang)(yang)的(de)(de)(de)腐蝕(shi)分布。相(xiang)反絕緣(yuan)后分別獨立放置時(shi),潮(chao)差帶(dai)(dai)的(de)(de)(de)腐蝕(shi)和(he)飛(fei)濺帶(dai)(dai)的(de)(de)(de)同(tong)樣(yang)(yang),而且非常大(da)。其(qi)理由是長(chang)尺材(cai)的(de)(de)(de)潮(chao)差帶(dai)(dai)或者用(yong)導線(xian)和(he)全(quan)浸帶(dai)(dai)連(lian)接(jie)(jie)起(qi)(qi)來(lai)的(de)(de)(de)潮(chao)差帶(dai)(dai)的(de)(de)(de)小型試(shi)(shi)片(pian),通過海水(shui)全(quan)浸帶(dai)(dai)的(de)(de)(de)鋼產生了電池防(fang)蝕(shi)作(zuo)用(yong)。Larrabee和(he)La Quel 用(yong)長(chang)尺材(cai)或小型試(shi)(shi)驗材(cai)也(ye)獲得了同(tong)樣(yang)(yang)的(de)(de)(de)結果。但是,與Humble不同(tong),他們沒(mei)有(you)確(que)認(ren)在(zai)全(quan)浸帶(dai)(dai)腐蝕(shi)的(de)(de)(de)促(cu)進效(xiao)果。
根(gen)據上述獨立的(de)(de)(de)(de)小型試驗材在(zai)飛濺帶(dai)和潮差帶(dai)的(de)(de)(de)(de)腐蝕大小的(de)(de)(de)(de)類似性(xing)、環境的(de)(de)(de)(de)類似性(xing)來考慮,高村等所(suo)發現的(de)(de)(de)(de)在(zai)這兩(liang)個部(bu)位的(de)(de)(de)(de)合金元素效果類似是可以充分理(li)解的(de)(de)(de)(de)。
已(yi)經敘述過(guo)添加(jia) Cu-Ni-P、Cu-Cr-P、Cu-Cr、Cu-Cr-Al等(deng)對(dui)提高鋼(gang)在(zai)(zai)飛(fei)濺帶(dai)處(chu)的(de)(de)耐蝕性(xing)是有(you)(you)效的(de)(de)。有(you)(you)關各類(lei)耐海水鋼(gang)正在(zai)(zai)實用化(hua)以(yi)及(ji)Ni、Cr不利作(zuo)用的(de)(de)數據(ju),在(zai)(zai)這里不再重復。另外,有(you)(you)人(ren)認為添加(jia)W、Mo、Ti等(deng)也有(you)(you)效果。關于(yu)它們的(de)(de)作(zuo)用機理也有(you)(you)令人(ren)感(gan)興趣的(de)(de)觀點。
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)教(jiao)科書中(zhong)(zhong)(zhong)已有(you)說明(ming)(ming):在(zai)連續的(de)(de)(de)(de)(de)裸露(lu)鋼(gang)樁(zhuang)上形成(cheng)了把(ba)潮(chao)差(cha)(cha)帶作(zuo)為(wei)(wei)(wei)陰極(ji),把(ba)海面稍微向下的(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)分(fen)作(zuo)為(wei)(wei)(wei)陽(yang)極(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)通氣差(cha)(cha)電池,造成(cheng)在(zai)潮(chao)差(cha)(cha)帶抑制(zhi)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),在(zai)全(quan)浸帶促(cu)進(jin)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。因為(wei)(wei)(wei)單獨存在(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)小(xiao)型試(shi)(shi)片(pian)(pian)不發生這種情況,所(suo)以產生的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)與(yu)飛濺帶相同(tong)。雖(sui)(sui)然作(zuo)為(wei)(wei)(wei)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)傾向來說這種解(jie)釋沒(mei)有(you)錯誤,對本節內容(rong)沒(mei)有(you)任何妨礙,可(ke)是(shi)因為(wei)(wei)(wei)擔心(xin)對通氣差(cha)(cha)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)說明(ming)(ming)有(you)問(wen)題(ti)(ti),所(suo)以想預先敘述對該(gai)問(wen)題(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)疑問(wen)。問(wen)題(ti)(ti)是(shi)為(wei)(wei)(wei)什么陽(yang)極(ji)被(bei)限定在(zai)從海面稍微向下的(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)分(fen)?因為(wei)(wei)(wei)海水(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)電導(dao)率高,所(suo)以陽(yang)極(ji)電流應該(gai)擴展(zhan)到鋼(gang)樁(zhuang)的(de)(de)(de)(de)(de)全(quan)浸帶。上述作(zuo)為(wei)(wei)(wei)通氣差(cha)(cha)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)學說顯(xian)然是(shi)根(gen)據(ju)Evens等作(zuo)為(wei)(wei)(wei)通氣差(cha)(cha)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)例子,于1930年所(suo)進(jin)行(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)燒杯試(shi)(shi)驗中(zhong)(zhong)(zhong)與(yu)水(shui)面腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)相同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)考(kao)慮方(fang)法。然而Evans等的(de)(de)(de)(de)(de)實驗中(zhong)(zhong)(zhong)試(shi)(shi)片(pian)(pian)小(xiao),從水(shui)面稍微同(tong)下的(de)(de)(de)(de)(de)部(bu)位以下的(de)(de)(de)(de)(de)金(jin)屬表面面積很(hen)小(xiao),試(shi)(shi)片(pian)(pian)全(quan)體已經成(cheng)為(wei)(wei)(wei)陽(yang)極(ji),沒(mei)有(you)局部(bu)集中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)理由(you)。再者,Exvans等的(de)(de)(de)(de)(de)燒杯實驗中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)陰極(ji)是(shi)完全(quan)不腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)區(qu)域,作(zuo)為(wei)(wei)(wei)電極(ji)起(qi)作(zuo)用(yong)雖(sui)(sui)然不是(shi)不可(ke)理解(jie)的(de)(de)(de)(de)(de),可(ke)是(shi)具有(you)銹層的(de)(de)(de)(de)(de)潮(chao)差(cha)(cha)帶也(ye)能有(you)同(tong)樣的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)嗎?因為(wei)(wei)(wei)銹的(de)(de)(de)(de)(de)還(huan)原是(shi)非常(chang)容(rong)易產生的(de)(de)(de)(de)(de)。

