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。
海水飛濺(jian)帶的(de)腐蝕試(shi)(shi)驗(yan)(yan),如果(guo)使用大(da)尺(chi)寸鋼樁或者模擬鋼樁的(de)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)材(cai),實施比較困(kun)難。雖(sui)然也有在(zai)碼頭(tou)或浮標(biao)等上安(an)裝(zhuang)小型(xing)試(shi)(shi)片的(de)方(fang)法,可是在(zai)同樣條件(jian)下能夠安(an)裝(zhuang)的(de)試(shi)(shi)片數(shu)受到限(xian)制。因(yin)此(ci),在(zai)海水飛濺(jian)帶直接獲得合金元素效(xiao)果(guo)的(de)數(shu)據不多。輔(fu)助的(de)試(shi)(shi)驗(yan)(yan)方(fang)法之一(yi)就是在(zai)離海岸很近的(de)地方(fang)進(jin)行(xing)大(da)氣暴曬試(shi)(shi)驗(yan)(yan)。U.S.Steel公司在(zai)開發(fa)USS MARINER 鋼時(shi),我想就是通過在(zai)Kure Beach 23.84 m(80ft-lot)的(de)小型(xing)試(shi)(shi)片大(da)氣暴曬試(shi)(shi)驗(yan)(yan)大(da)致固(gu)定(ding)化學成分(fen)系(xi)之后,在(zai)海洋中試(shi)(shi)驗(yan)(yan)長尺(chi)材(cai)進(jin)行(xing)確認的(de)。
前者能夠試(shi)驗(yan)多數的試(shi)驗(yan)材(cai),可以系統地獲得合金元(yuan)素的效(xiao)果,但是腐蝕環境和海(hai)水飛(fei)濺(jian)帶不完(wan)全一樣(yang);而后者在(zai)環境條件上(shang)沒有問題,可是無論在(zai)經濟(ji)上(shang)、場所上(shang),試(shi)驗(yan)材(cai)的數量或種類都(dou)受(shou)到限制,只能成為驗(yan)證的試(shi)驗(yan)。
耐(nai)(nai)蝕(shi)鋼海水飛濺帶(dai)(dai)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性在日本也進行了(le)(le)各種研究。例如,高村等在碼頭的(de)(de)(de)(de)(de)不同高度的(de)(de)(de)(de)(de)位置(zhi)上(shang)(shang)設置(zhi)了(le)(le)水平支持架(jia),研究了(le)(le)大氣(qi)、上(shang)(shang)部(bu)飛濺帶(dai)(dai)、下(xia)部(bu)飛濺帶(dai)(dai)、潮差(cha)帶(dai)(dai)時(shi)鋼中(zhong)合金(jin)元素的(de)(de)(de)(de)(de)效(xiao)果(guo)。結果(guo)證明,下(xia)部(bu)飛濺帶(dai)(dai)和(he)潮差(cha)帶(dai)(dai)時(shi)鋼中(zhong)合金(jin)元素的(de)(de)(de)(de)(de)效(xiao)果(guo)類似,錳和(he)磷有效(xiao),Cu、Si、Cr稍微(wei)有害,但是,鋼中(zhong)合金(jin)元素對下(xia)部(bu)飛濺帶(dai)(dai)的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)大。
關于這(zhe)樣(yang)的(de)(de)(de)飛濺帶(dai)(dai)和潮差帶(dai)(dai)的(de)(de)(de)小(xiao)(xiao)型試(shi)(shi)(shi)驗(yan)材腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)行為的(de)(de)(de)類似性,在(zai)歷史(shi)上(shang)已經發現過。如前所述(3.1.1節(jie)),Humble(1949年)發表了(le)長尺(chi)(chi)材的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)大小(xiao)(xiao)由(you)于高度(du)不同(tong)有很大差異,海(hai)水(shui)飛濺帶(dai)(dai)最(zui)大,潮差帶(dai)(dai)最(zui)小(xiao)(xiao),然而(er)同(tong)時(shi)把小(xiao)(xiao)型試(shi)(shi)(shi)驗(yan)材放置(zhi)在(zai)各部位進行試(shi)(shi)(shi)驗(yan),把這(zhe)些試(shi)(shi)(shi)片用(yong)導(dao)線連接(jie)(jie)起來時(shi)和長尺(chi)(chi)材有同(tong)樣(yang)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)分布。相反絕(jue)緣(yuan)后分別獨立放置(zhi)時(shi),潮差帶(dai)(dai)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)和飛濺帶(dai)(dai)的(de)(de)(de)同(tong)樣(yang),而(er)且非常大。其理由(you)是長尺(chi)(chi)材的(de)(de)(de)潮差帶(dai)(dai)或者(zhe)用(yong)導(dao)線和全(quan)(quan)浸帶(dai)(dai)連接(jie)(jie)起來的(de)(de)(de)潮差帶(dai)(dai)的(de)(de)(de)小(xiao)(xiao)型試(shi)(shi)(shi)片,通(tong)過海(hai)水(shui)全(quan)(quan)浸帶(dai)(dai)的(de)(de)(de)鋼產生了(le)電池防(fang)蝕(shi)(shi)(shi)作用(yong)。Larrabee和La Quel 用(yong)長尺(chi)(chi)材或小(xiao)(xiao)型試(shi)(shi)(shi)驗(yan)材也獲得了(le)同(tong)樣(yang)的(de)(de)(de)結果。但(dan)是,與(yu)Humble不同(tong),他們沒(mei)有確認(ren)在(zai)全(quan)(quan)浸帶(dai)(dai)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)促進效果。
根(gen)據(ju)上述獨立的(de)小型試驗(yan)材在(zai)飛濺帶(dai)和潮差帶(dai)的(de)腐蝕大小的(de)類似(si)(si)性、環(huan)境(jing)的(de)類似(si)(si)性來(lai)考慮,高村等所發現的(de)在(zai)這兩個部(bu)位的(de)合金(jin)元(yuan)素效果類似(si)(si)是可以充分(fen)理解的(de)。
已經敘述過添(tian)加(jia) Cu-Ni-P、Cu-Cr-P、Cu-Cr、Cu-Cr-Al等對提高鋼在飛濺帶處的耐蝕性是有(you)(you)效(xiao)(xiao)的。有(you)(you)關各類耐海水鋼正在實用化以及Ni、Cr不(bu)利作用的數(shu)據,在這里(li)不(bu)再重復。另外,有(you)(you)人認為(wei)添(tian)加(jia)W、Mo、Ti等也有(you)(you)效(xiao)(xiao)果。關于它們的作用機理也有(you)(you)令人感興趣(qu)的觀點。
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)教科書(shu)中(zhong)已(yi)有(you)(you)說(shuo)明(ming)(ming):在(zai)連續(xu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)裸露鋼(gang)樁上(shang)(shang)形成(cheng)了把潮(chao)差(cha)帶(dai)作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)陰極(ji),把海面稍微向(xiang)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)部分作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)陽(yang)(yang)極(ji)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)通(tong)氣(qi)差(cha)電池,造成(cheng)在(zai)潮(chao)差(cha)帶(dai)抑制腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),在(zai)全(quan)浸帶(dai)促進腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。因(yin)為(wei)(wei)單獨存(cun)在(zai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)小(xiao)(xiao)型(xing)試(shi)片(pian)不發生這(zhe)種(zhong)情況,所(suo)以(yi)產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)與(yu)飛濺帶(dai)相同(tong)。雖然(ran)作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)傾向(xiang)來說(shuo)這(zhe)種(zhong)解釋沒有(you)(you)錯(cuo)誤,對(dui)(dui)本節內容沒有(you)(you)任何妨(fang)礙,可是(shi)(shi)因(yin)為(wei)(wei)擔心(xin)對(dui)(dui)通(tong)氣(qi)差(cha)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)說(shuo)明(ming)(ming)有(you)(you)問(wen)題,所(suo)以(yi)想(xiang)預先敘述對(dui)(dui)該問(wen)題的(de)(de)(de)(de)(de)(de)疑問(wen)。問(wen)題是(shi)(shi)為(wei)(wei)什么陽(yang)(yang)極(ji)被限定在(zai)從(cong)海面稍微向(xiang)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)部分?因(yin)為(wei)(wei)海水(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電導率高,所(suo)以(yi)陽(yang)(yang)極(ji)電流(liu)應該擴展(zhan)到鋼(gang)樁的(de)(de)(de)(de)(de)(de)全(quan)浸帶(dai)。上(shang)(shang)述作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)通(tong)氣(qi)差(cha)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)學說(shuo)顯然(ran)是(shi)(shi)根據(ju)Evens等作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)通(tong)氣(qi)差(cha)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)例子,于1930年(nian)所(suo)進行的(de)(de)(de)(de)(de)(de)燒杯(bei)試(shi)驗中(zhong)與(yu)水(shui)(shui)面腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)相同(tong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)考慮方法。然(ran)而Evans等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)實驗中(zhong)試(shi)片(pian)小(xiao)(xiao),從(cong)水(shui)(shui)面稍微同(tong)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)部位以(yi)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)金屬表面面積很小(xiao)(xiao),試(shi)片(pian)全(quan)體(ti)已(yi)經(jing)成(cheng)為(wei)(wei)陽(yang)(yang)極(ji),沒有(you)(you)局(ju)部集中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)理(li)由。再者,Exvans等的(de)(de)(de)(de)(de)(de)燒杯(bei)實驗中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)陰極(ji)是(shi)(shi)完全(quan)不腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)區域,作(zuo)(zuo)為(wei)(wei)電極(ji)起作(zuo)(zuo)用雖然(ran)不是(shi)(shi)不可理(li)解的(de)(de)(de)(de)(de)(de),可是(shi)(shi)具(ju)有(you)(you)銹層的(de)(de)(de)(de)(de)(de)潮(chao)差(cha)帶(dai)也能有(you)(you)同(tong)樣的(de)(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)(zuo)用嗎?因(yin)為(wei)(wei)銹的(de)(de)(de)(de)(de)(de)還(huan)原是(shi)(shi)非常容易產生的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。