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)和(he)36年(nian)),日(ri)(ri)本為了緩解(jie)船只(zhi)擁擠問題制定了港口修配緊急措施法,開始了5年(nian)計劃。該(gai)5年(nian)計劃以后(hou)連(lian)續進行(xing)過(guo)6次(ci),日(ri)(ri)本的港口設(she)施的儲備(bei)從1965年(nian)(昭(zhao)和(he)40年(nian))之(zhi)后(hou)的20年(nian)間增大(da)了3.5倍,所(suo)(suo)以說鋼(gang)鐵廠家(jia)對(dui)耐蝕鋼(gang)如此(ci)感興趣是理(li)所(suo)(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)幾家公司開發(fa)了主要提高(gao)飛(fei)濺(jian)帶(dai)耐(nai)蝕性(xing)(xing)的鋼(gang)管樁、鋼(gang)板(ban)樁.例如NKK公司于(yu)1967年(昭和42年)把標稱組成0.3%Cu-0.6%Cr-0.1%P系的NK瑪(ma)林鋼(gang)推向(xiang)市場(chang)。這(zhe)是490 MPa(50kg)級的高(gao)強(qiang)度(du)鋼(gang),主要把提高(gao)飛(fei)濺(jian)帶(dai)的耐(nai)蝕性(xing)(xing)作為(wei)自的。由于(yu)含有Cr,這(zhe)種鋼(gang)在海(hai)水(shui)中、在一定程(cheng)度(du)上比碳素鋼(gang)腐蝕小,局(ju)部腐蝕也(ye)小,焊接性(xing)(xing)、焊接部的耐(nai)蝕性(xing)(xing)也(ye)良好(hao)。


 這(zhe)些用日本技術生產的(de)耐(nai)海(hai)水(shui)鋼(gang)是Cu-Cr-P系、Cu-Cr-Al-P系、Cu-Cr-Mo系等,其特征是主(zhu)要元素不含有(you)Ni,為了(le)提高耐(nai)蝕性而(er)含有(you)Cr。這(zhe)和U.S.Steel公(gong)司(si)積極地把Cr除外(wai)大不相同。然而(er),各公(gong)司(si)在實(shi)際環境下的(de)腐蝕試驗結果(guo)表明,這(zhe)些含鉻的(de)低合金鋼(gang)在海(hai)水(shui)飛濺帶的(de)耐(nai)蝕性良好(hao)。這(zhe)一結果(guo)在下面(mian)所敘(xu)述的(de)耐(nai)海(hai)水(shui)鋼(gang)耐(nai)蝕性調查委員會的(de)試驗中也(ye)得到了(le)證實(shi)。


 該(gai)委員會由運(yun)輸省港(gang)(gang)口(kou)局、運(yun)輸省港(gang)(gang)口(kou)技(ji)術(shu)研究(jiu)所、各(ge)鋼(gang)鐵廠家組(zu)成(cheng),為了(le)(le)研究(jiu)耐(nai)(nai)海(hai)水(shui)鋼(gang)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性,從(cong)1965年起6~8年間(jian),各(ge)公司的(de)(de)(de)材料(liao)·用(yong)加(jia)工成(cheng)H型鋼(gang)的(de)(de)(de)形狀(zhuang)的(de)(de)(de)試驗材,在新瀉港(gang)(gang)及京濱地區的(de)(de)(de)海(hai)域進行(xing)了(le)(le)腐(fu)蝕(shi)試驗。該(gai)報告書(shu)雖然沒有公開發(fa)表,可是(shi)(shi)在運(yun)輸省港(gang)(gang)口(kou)局主(zhu)編的(de)(de)(de)“港(gang)(gang)口(kou)設施的(de)(de)(de)技(ji)術(shu)基準·同(tong)解說(shuo)(shuo)”(1979年刊)被(bei)引用(yong)。在附加(jia)的(de)(de)(de)解說(shuo)(shuo)中說(shuo)(shuo)“在飛(fei)濺帶(dai)(dai)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)鋼(gang)(耐(nai)(nai)海(hai)水(shui)試制鋼(gang))的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)速度,耐(nai)(nai)蝕(shi)性好的(de)(de)(de)鋼(gang)是(shi)(shi)碳素鋼(gang)的(de)(de)(de)1/2,它是(shi)(shi)Cu含量(liang)0.3%、Cr含量(liang)約0.6%、P含量(liang)約0.1%的(de)(de)(de)含銅鋼(gang)。”并規定了(le)(le)“腐(fu)蝕(shi)率足夠的(de)(de)(de)場(chang)合,可以不(bu)采用(yong)防蝕(shi)法”,Cu-Cr-P系在飛(fei)濺帶(dai)(dai)良(liang)好的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性已被(bei)第(di)三者承認。這種成(cheng)分的(de)(de)(de)鋼(gang)可以說(shuo)(shuo)是(shi)(shi)用(yong)鉻(ge)取代了(le)(le)MARINER鋼(gang)中的(de)(de)(de)鎳的(de)(de)(de)化(hua)學組(zu)成(cheng),鞏固了(le)(le)在鉻(ge)耐(nai)(nai)海(hai)水(shui)鋼(gang)中的(de)(de)(de)地位(wei)。


 20世(shi)紀60年(nian)(nian)代(dai)后半(ban)期(昭和40年(nian)(nian)代(dai)前半(ban)期)世(shi)界上對(dui)海(hai)(hai)(hai)(hai)洋的(de)開發(fa)重視起來。這(zhe)(zhe)時海(hai)(hai)(hai)(hai)洋開發(fa)的(de)實體(ti)雖(sui)然還不一(yi)定明確,可是為尋求(qiu)海(hai)(hai)(hai)(hai)洋資源或海(hai)(hai)(hai)(hai)洋空間,以石油(you)挖掘裝置、海(hai)(hai)(hai)(hai)中作業基(ji)地、海(hai)(hai)(hai)(hai)洋發(fa)電廠、人工島、浮標等(deng)為代(dai)表,來自重工業對(dui)耐(nai)蝕鋼的(de)期待已(yi)寄托于(yu)鋼鐵(tie)廠家,而且港口、碼頭也(ye)顯示出大型化(hua)的(de)傾向,這(zhe)(zhe)對(dui)鋼材的(de)力學性能(neng)、焊接性、耐(nai)蝕性也(ye)有了更(geng)高的(de)要求(qiu)。


 伴(ban)隨著這(zhe)種動向,以(yi)飛濺帶的(de)(de)耐蝕性(xing)作為(wei)中(zhong)心(xin),以(yi)前(qian)因含磷(lin)(lin)限(xian)制了(le)焊接(jie)(jie)性(xing)的(de)(de)耐海(hai)(hai)水(shui)鋼已不能滿足需求(qiu),故(gu)現需要具(ju)(ju)有(you)耐蝕性(xing)的(de)(de)焊接(jie)(jie)結(jie)構用耐海(hai)(hai)水(shui)鋼。因此各鋼鐵公司通過降低磷(lin)(lin)提(ti)高(gao)焊接(jie)(jie)性(xing),添(tian)加以(yi)鉻為(wei)主的(de)(de)合金元(yuan)素開發了(le)在海(hai)(hai)水(shui)中(zhong)具(ju)(ju)有(you)耐蝕性(xing)的(de)(de)鋼材。


 我認為(wei)最初(chu)市(shi)售的(de)鋼種是(shi)(shi)NKK的(de)“瑪林50(マリン50)”[1970年(nian)(昭和45年(nian))]。這種耐(nai)海水(shui)鋼具(ju)有0.35%Cu-0.6%Cr-0.45%Al的(de)化學(xue)組成,是(shi)(shi)把(ba)前節(jie)所(suo)敘述(shu)的(de)Hudson等的(de)試驗結果中Cr+Al對海水(shui)的(de)耐(nai)蝕性實用化的(de)鋼種。


 為Hudson等(deng)的(de)(de)(de)(de)(de)研究提供Cr-Al系(xi)鋼(gang)(gang)材(cai)的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)法國(guo)Pompey公司(si)的(de)(de)(de)(de)(de)E.Herzog,然而NKK于1965年(昭和(he)40年)與該公司(si)簽(qian)訂了(le)關于Cr-Al系(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)APS鋼(gang)(gang)(8種(zhong)鋼(gang)(gang))的(de)(de)(de)(de)(de)生產的(de)(de)(de)(de)(de)技術合(he)(he)(he)作。這項合(he)(he)(he)作的(de)(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)是(shi)(shi)耐(nai)(nai)海(hai)水(shui)(shui)鋼(gang)(gang),而是(shi)(shi)對(dui)不(bu)同(tong)鋼(gang)(gang)種(zhong)含有(you)2%~6.5%Cr的(de)(de)(de)(de)(de)低合(he)(he)(he)金不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)硝酸(suan)鹽應力腐(fu)(fu)蝕(shi)裂紋(wen)(wen)性(xing)、耐(nai)(nai)硫(liu)化物應力腐(fu)(fu)蝕(shi)裂紋(wen)(wen)性(xing)、砂糖(tang)設(she)備(bei)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)等(deng)感(gan)興趣。可是(shi)(shi)APS鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)有(you)Cr-AI系(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)海(hai)水(shui)(shui)腐(fu)(fu)蝕(shi)鋼(gang)(gang),所以(yi)對(dui)鉻或鋁的(de)(de)(de)(de)(de)效果(guo)比較關心。可是(shi)(shi)這種(zhong)鋼(gang)(gang)含4%Cr-0.8%Al(APS25),從成本,焊接性(xing)來看(kan)不(bu)適合(he)(he)(he)開發(fa),所以(yi)重新開發(fa)了(le)更低合(he)(he)(he)金系(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)Cu-Cr-A1鋼(gang)(gang)。另外(wai),不(bu)管Cr-Al系(xi)有(you)促進局部(bu)腐(fu)(fu)蝕(shi)作用的(de)(de)(de)(de)(de) Hudson的(de)(de)(de)(de)(de)研究結果(guo),Pompey 公司(si)在Kure Beach進行了(le)46個(ge)月(yue)的(de)(de)(de)(de)(de)海(hai)水(shui)(shui)浸泡試驗,其結果(guo)表明,單純3.5%Cr鋼(gang)(gang)與碳素鋼(gang)(gang)相比,最大腐(fu)(fu)蝕(shi)深度相同(tong),平均孔蝕(shi)深度是(shi)(shi)1.65倍(bei),相反APS 25最大腐(fu)(fu)蝕(shi)深度是(shi)(shi)1/3弱,平均孔蝕(shi)深度是(shi)(shi)1/2弱。平均腐(fu)(fu)蝕(shi)率(lv)約為碳素鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)43%.


 在開(kai)發(fa)更(geng)低合金的(de)(de)(de)(de)鉻系(xi)耐(nai)海水(shui)鋼(gang)(gang)時,當然,減小局部(bu)(bu)腐(fu)蝕(shi)(孔蝕(shi))的(de)(de)(de)(de)敏感性是(shi)一個開(kai)發(fa)目的(de)(de)(de)(de),并且,為了應付焊(han)接(jie)(jie)部(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)電位腐(fu)蝕(shi),慎重地研究了焊(han)接(jie)(jie)材料,進(jin)行了實際海水(shui)中的(de)(de)(de)(de)試驗。在1970年(nian)(昭和45年(nian))銷售開(kai)始(shi)時的(de)(de)(de)(de)技術(shu)資料上(shang)給(gei)出(chu)了靜岡縣清水(shui)造船(chuan)廠岸壁上(shang)長尺(chi)材的(de)(de)(de)(de)3年(nian)的(de)(de)(de)(de)結果(guo)。這種鋼(gang)(gang)與碳素(su)鋼(gang)(gang)相(xiang)比,耐(nai)蝕(shi)性在海水(shui)飛濺帶是(shi)2~3倍,在全浸帶是(shi)1.7~2倍。


 當(dang)然,各鋼(gang)(gang)鐵(tie)公司都(dou)開(kai)發了(le)具(ju)有(you)(you)海水(shui)(shui)中(zhong)耐(nai)蝕性(xing)(xing)和焊接性(xing)(xing)的(de)(de)耐(nai)海水(shui)(shui)鋼(gang)(gang)。在這些鋼(gang)(gang)中(zhong),既(ji)有(you)(you)海中(zhong)用(yong)(yong)的(de)(de)也(ye)有(you)(you)海中(zhong)和飛濺帶(dai)兩(liang)用(yong)(yong)的(de)(de)。把磷(lin)降低到(dao)和通常焊接結構鋼(gang)(gang)的(de)(de)同等程(cheng)度,海中(zhong)和飛濺帶(dai)兩(liang)用(yong)(yong)的(de)(de)鋼(gang)(gang)加入銅和1%Cr,海中(zhong)用(yong)(yong)的(de)(de)鋼(gang)(gang)多數(shu)定為1%Cr。因鋼(gang)(gang)種而異最大是3%Cr,并(bing)且為了(le)抑制局(ju)部腐(fu)蝕有(you)(you)添加了(le)少量鉬或鎳的(de)(de)鋼(gang)(gang)種,或者為了(le)提(ti)高耐(nai)蝕性(xing)(xing)也(ye)有(you)(you)加人了(le)其(qi)他的(de)(de)合(he)金元素的(de)(de)鋼(gang)(gang)種。


 這些鋼(gang)(gang)種的(de)開發,到1970年(nian)代初期(昭和46~47年(nian))基本(ben)結束,各(ge)公司開始生產銷售。表3-2示出(chu)(chu)了(le)日(ri)本(ben)現(xian)在正在生產的(de)耐(nai)海水(shui)鋼(gang)(gang)。1973年(nian)出(chu)(chu)版的(de)鋼(gang)(gang)材俱樂部的(de)“關于鋼(gang)(gang)材的(de)腐(fu)蝕(shi)防蝕(shi)的(de)資料”中,用(yong)表給(gei)出(chu)(chu)的(de)“日(ri)本(ben)國內各(ge)鋼(gang)(gang)鐵公司的(de)耐(nai)海水(shui)鋼(gang)(gang)的(de)規格”常(chang)常(chang)被引用(yong),表3-2是以此(ci)為(wei)基礎參考文獻追(zhui)加了(le)以后(hou)的(de)鋼(gang)(gang)種制成的(de)。與耐(nai)候鋼(gang)(gang)不(bu)同成分系(xi)相當多,還(huan)沒有(you)成為(wei)JIS標準。



 圖3-1及圖3-2示出了從1976年(nian)(nian)(昭(zhao)和51年(nian)(nian))到(dao)最近日(ri)本(ben)(ben)耐海水鋼的生產(chan)量(liang)(liang)、日(ri)本(ben)(ben)國(guo)內(nei)使(shi)用(yong)(yong)量(liang)(liang)使(shi)用(yong)(yong)用(yong)(yong)途(tu)的預測。這期(qi)間的生產(chan)量(liang)(liang)平(ping)均(jun)是(shi)7178t,日(ri)本(ben)(ben)國(guo)內(nei)使(shi)用(yong)(yong)量(liang)(liang)平(ping)均(jun)是(shi)2382t.日(ri)本(ben)(ben)國(guo)內(nei)消耗量(liang)(liang)土木用(yong)(yong)量(liang)(liang)1992年(nian)(nian)(平(ping)成4年(nian)(nian))是(shi)2905t,1986年(nian)(nian)(昭(zhao)和61年(nian)(nian))是(shi)1652t,1978年(nian)(nian)是(shi)1340t,雖然超過了1000t,可(ke)是(shi)17年(nian)(nian)的平(ping)均(jun)值(zhi)只不過515t/年(nian)(nian),生產(chan)量(liang)(liang)、使(shi)用(yong)(yong)量(liang)(liang)都非(fei)常少(shao)。500t的重量(liang)(liang)相當(dang)于長(chang)(chang)20m的鋼板(ban)樁約100根(gen),換算成岸壁長(chang)(chang)度僅有數100m以下的工程(cheng)量(liang)(liang)。


圖 1.jpg



  盡管港口維修及在臨海地(di)帶(dai)填海造地(di)盛行(xing),可是作為護岸用(yong)的(de)鋼樁幾乎不采(cai)用(yong)耐海水鋼。其(qi)理由雖然不清(qing)楚,然而可能是因(yin)為對(dui)防蝕(shi)(shi)(shi)不太關心(xin)沒有采(cai)取任何防蝕(shi)(shi)(shi)措施的(de)占多數,即使關心(xin)也可能是飛(fei)濺帶(dai)的(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)性只是碳素鋼2倍的(de)性能沒有吸引力等原因(yin)。


 由于港口(kou)(kou)設(she)(she)(she)施處于劇(ju)烈的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)環境(jing),如果防(fang)(fang)蝕(shi)不充分的(de)(de)(de)話則腐(fu)蝕(shi)嚴重。在1986年(昭和61年),運輸省港口(kou)(kou)局歸納的(de)(de)(de)港口(kou)(kou)設(she)(she)(she)施的(de)(de)(de)劣化狀況(kuang)調查結(jie)(jie)果示于表3-3。就是(shi)說,在5年之內需要進行維修(xiu)作業(ye)的(de)(de)(de)設(she)(she)(she)施數,鋼結(jie)(jie)構體有642個設(she)(she)(she)施(占全體的(de)(de)(de)17.9%),混(hun)凝土結(jie)(jie)構體有245個設(she)(she)(she)施(占全體的(de)(de)(de)35%)。在6~10該表中記有“防(fang)(fang)蝕(shi)”的(de)(de)(de)設(she)(she)(she)施,如果設(she)(she)(she)施適當地進行防(fang)(fang)蝕(shi)就能(neng)(neng)夠很好地保(bao)存下來。設(she)(she)(she)施需要“全面改(gai)修(xiu)”、“加固(gu)”的(de)(de)(de)原因,不一定全是(shi)腐(fu)蝕(shi)造(zao)成的(de)(de)(de),然(ran)而腐(fu)蝕(shi)卻是(shi)最大(da)的(de)(de)(de)因素,如果放置下去,隨著時間(jian)的(de)(de)(de)增長只用(yong)防(fang)(fang)蝕(shi)也不能(neng)(neng)解決問題(ti),所以防(fang)(fang)蝕(shi)的(de)(de)(de)對象將會減少,而全面改(gai)修(xiu)或加固(gu)的(de)(de)(de)對象數將會增加。


 道路、港口(kou)、橋梁這一(yi)(yi)類的(de)(de)(de)公共設施是一(yi)(yi)國活(huo)力的(de)(de)(de)基礎,它(ta)的(de)(de)(de)建設和維護管(guan)理,對(dui)保持(chi)活(huo)躍的(de)(de)(de)經濟活(huo)動和富裕社會(hui)的(de)(de)(de)延續、發展是不可缺少(shao)的(de)(de)(de)。如(ru)果忽視(shi)了這一(yi)(yi)問(wen)題,將會(hui)招來前述(2.2.3節(jie))的(de)(de)(de)《荒廢中(zhong)的(de)(de)(de)美國》一(yi)(yi)書中(zhong)所介紹的(de)(de)(de)那樣的(de)(de)(de)后果。日本的(de)(de)(de)公共設施配備(bei)正規化的(de)(de)(de)時間是在(zai)1950年代(dai)后期(昭和30年代(dai)前期),與(yu)美國等(deng)國家(jia)相比,由(you)于相關的(de)(de)(de)結(jie)構(gou)體使用年限(xian)比較短,由(you)腐(fu)蝕等(deng)引起(qi)的(de)(de)(de)損傷還不明顯,港口(kou)設施的(de)(de)(de)老化需經過25年才開始顯現出(chu)來。


 直到港口設施(shi)的(de)(de)(de)防(fang)蝕強化(hua)成為(wei)最(zui)關注的(de)(de)(de)問題,耐(nai)海水鋼(gang)(gang)(gang)才會有應用(yong)(yong)發(fa)展的(de)(de)(de)機(ji)會,可是現在(zai)還沒(mei)有實現。綜合防(fang)蝕的(de)(de)(de)重要性和經濟性的(de)(de)(de)結論是耐(nai)海水鋼(gang)(gang)(gang)不僅防(fang)蝕性能而(er)且使用(yong)(yong)壽命(ming)不夠,所以采用(yong)(yong)了(le)鋼(gang)(gang)(gang)鐵(tie)公司(si)用(yong)(yong)另一種途徑開(kai)發(fa)的(de)(de)(de)包(bao)覆聚(ju)乙(yi)烯(xi)或聚(ju)氨酯的(de)(de)(de)具(ju)有數十年壽命(ming)的(de)(de)(de)防(fang)蝕樁(zhuang)或板樁(zhuang)。還開(kai)發(fa)了(le)在(zai)現場施(shi)工(gong)的(de)(de)(de)石(shi)蠟油(you)或環氧樹(shu)脂包(bao)覆的(de)(de)(de)加(jia)工(gong)法,已(yi)在(zai)新設或原有的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)板樁(zhuang)或鋼(gang)(gang)(gang)管樁(zhuang)的(de)(de)(de)防(fang)蝕上應用(yong)(yong)。


 耐候(hou)鋼在橋梁上的裸露(lu)使用(yong)(yong)技術(shu),在經濟低迷期(qi)來臨后,因(yin)為經濟上的原因(yin)而被引進,最近為了解(jie)決(jue)由(you)于(yu)維護費用(yong)(yong)的削(xue)減以及高齡化和回避3K(臟、累、危險)風潮所引起涂(tu)漆技術(shu)工(gong)人的不(bu)足,耐候(hou)鋼再次(ci)得到擴大應用(yong)(yong)的機會(hui),這和耐海水鋼大不(bu)一樣。


 最(zui)近(jin)東京灣橫跨道路橋(qiao)(qiao)、關西機場聯(lian)絡橋(qiao)(qiao)等重要結構體已考慮100年的長壽命和徹底地省去維護的目標(biao),與此(ci)相對(dui)應在(zai)橋(qiao)(qiao)墩的海水飛濺部(bu)也分別采用了鈦包層和復合涂(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(jin)耐(nai)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。