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(昭和(he)36年),日本(ben)(ben)為了(le)緩解船只擁擠問題(ti)制定了(le)港口(kou)修配緊急措施法,開(kai)始了(le)5年計(ji)劃。該5年計(ji)劃以后連續進行過6次,日本(ben)(ben)的港口(kou)設(she)施的儲備(bei)從(cong)1965年(昭和(he)40年)之后的20年間增大了(le)3.5倍(bei),所(suo)以說鋼鐵廠家對耐蝕(shi)鋼如此感興趣是(shi)理所(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,日本幾家公司(si)開發了主要提高(gao)飛濺帶耐(nai)蝕性(xing)(xing)的鋼(gang)(gang)管樁、鋼(gang)(gang)板樁.例如(ru)NKK公司(si)于(yu)1967年(昭和42年)把(ba)標稱組成0.3%Cu-0.6%Cr-0.1%P系的NK瑪林鋼(gang)(gang)推向市場(chang)。這是(shi)490 MPa(50kg)級的高(gao)強(qiang)度(du)鋼(gang)(gang),主要把(ba)提高(gao)飛濺帶的耐(nai)蝕性(xing)(xing)作為自的。由于(yu)含有Cr,這種鋼(gang)(gang)在海(hai)水(shui)中、在一定程度(du)上比碳素(su)鋼(gang)(gang)腐蝕小,局部(bu)腐蝕也(ye)小,焊接(jie)性(xing)(xing)、焊接(jie)部(bu)的耐(nai)蝕性(xing)(xing)也(ye)良好。
這些(xie)用日本技術生產的(de)耐(nai)海水(shui)(shui)鋼(gang)是Cu-Cr-P系、Cu-Cr-Al-P系、Cu-Cr-Mo系等(deng),其特征是主要元素不含有Ni,為了(le)提高耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)而含有Cr。這和U.S.Steel公(gong)司積(ji)極地把Cr除外(wai)大不相同。然而,各(ge)公(gong)司在(zai)實際環境(jing)下的(de)腐蝕(shi)(shi)試驗結果表明,這些(xie)含鉻(ge)的(de)低合(he)金鋼(gang)在(zai)海水(shui)(shui)飛濺帶的(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)良好(hao)。這一結果在(zai)下面(mian)所(suo)敘述的(de)耐(nai)海水(shui)(shui)鋼(gang)耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)調查委(wei)員(yuan)會(hui)的(de)試驗中也得(de)到了(le)證實。
該委員會由運輸省港口局(ju)、運輸省港口技術研究所、各(ge)鋼(gang)(gang)鐵(tie)廠家組(zu)成,為了(le)(le)研究耐海(hai)水鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性,從1965年起6~8年間,各(ge)公(gong)司的(de)(de)(de)材料·用加(jia)工(gong)成H型鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)形狀的(de)(de)(de)試(shi)驗材,在新瀉(xie)港及京濱(bin)地(di)區的(de)(de)(de)海(hai)域(yu)進(jin)行了(le)(le)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)試(shi)驗。該報告書(shu)雖然(ran)沒有公(gong)開發表,可是(shi)在運輸省港口局(ju)主(zhu)編的(de)(de)(de)“港口設施的(de)(de)(de)技術基準·同解說(shuo)”(1979年刊)被引用。在附(fu)加(jia)的(de)(de)(de)解說(shuo)中說(shuo)“在飛(fei)濺(jian)(jian)帶(dai)的(de)(de)(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)鋼(gang)(gang)(耐海(hai)水試(shi)制鋼(gang)(gang))的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)速度,耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性好的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)是(shi)碳素(su)鋼(gang)(gang)的(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)含銅(tong)鋼(gang)(gang)。”并(bing)規定了(le)(le)“腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)率足夠的(de)(de)(de)場合,可以(yi)不采用防(fang)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)法”,Cu-Cr-P系在飛(fei)濺(jian)(jian)帶(dai)良好的(de)(de)(de)耐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性已(yi)被第(di)三者承(cheng)認。這種成分的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)可以(yi)說(shuo)是(shi)用鉻取代了(le)(le)MARINER鋼(gang)(gang)中的(de)(de)(de)鎳(nie)的(de)(de)(de)化學組(zu)成,鞏固了(le)(le)在鉻耐海(hai)水鋼(gang)(gang)中的(de)(de)(de)地(di)位(wei)。
20世(shi)紀60年代后半(ban)期(qi)(昭(zhao)和(he)40年代前半(ban)期(qi))世(shi)界上對(dui)海(hai)洋(yang)的(de)開發(fa)(fa)重視起(qi)來(lai)。這(zhe)時海(hai)洋(yang)開發(fa)(fa)的(de)實(shi)體雖然還(huan)不一定明確(que),可是為(wei)尋求海(hai)洋(yang)資(zi)源(yuan)或海(hai)洋(yang)空間,以石油挖掘(jue)裝置(zhi)、海(hai)中作業基地、海(hai)洋(yang)發(fa)(fa)電廠、人工(gong)島、浮標(biao)等為(wei)代表,來(lai)自(zi)重工(gong)業對(dui)耐蝕(shi)鋼的(de)期(qi)待(dai)已寄托于鋼鐵(tie)廠家,而且港口、碼頭也(ye)顯示出(chu)大型化的(de)傾(qing)向,這(zhe)對(dui)鋼材(cai)的(de)力學性能、焊(han)接(jie)性、耐蝕(shi)性也(ye)有了(le)更高的(de)要求。
伴隨(sui)著這種動向,以(yi)飛濺帶(dai)的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)作為(wei)中(zhong)心,以(yi)前因含磷限制了焊接性(xing)(xing)的(de)耐(nai)海(hai)水鋼(gang)已不能滿足需求,故現需要(yao)具(ju)有耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)的(de)焊接結構用(yong)耐(nai)海(hai)水鋼(gang)。因此各鋼(gang)鐵公(gong)司通(tong)過降低(di)磷提高焊接性(xing)(xing),添(tian)加(jia)以(yi)鉻為(wei)主的(de)合金元素開發了在海(hai)水中(zhong)具(ju)有耐(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)的(de)鋼(gang)材。
我認為最初(chu)市售(shou)的(de)(de)鋼(gang)種是NKK的(de)(de)“瑪林50(マリン50)”[1970年(昭(zhao)和45年)]。這種耐(nai)海水鋼(gang)具有0.35%Cu-0.6%Cr-0.45%Al的(de)(de)化(hua)學(xue)組成(cheng),是把(ba)前節所敘述的(de)(de)Hudson等(deng)的(de)(de)試驗結果中Cr+Al對海水的(de)(de)耐(nai)蝕性實用化(hua)的(de)(de)鋼(gang)種。
為(wei)Hudson等的(de)(de)(de)(de)研究提供(gong)Cr-Al系鋼材的(de)(de)(de)(de)是法國Pompey公司的(de)(de)(de)(de)E.Herzog,然而NKK于1965年(nian)(昭和40年(nian))與該公司簽(qian)訂了(le)關于Cr-Al系的(de)(de)(de)(de)APS鋼(8種鋼)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)產的(de)(de)(de)(de)技(ji)術合作。這項(xiang)合作的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)不(bu)是耐(nai)海水鋼,而是對不(bu)同鋼種含有2%~6.5%Cr的(de)(de)(de)(de)低(di)合金不(bu)銹鋼的(de)(de)(de)(de)耐(nai)硝(xiao)酸鹽應力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)裂紋性、耐(nai)硫(liu)化物應力腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)裂紋性、砂糖設備中的(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性等感興趣。可是APS鋼中有Cr-AI系的(de)(de)(de)(de)耐(nai)海水腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)鋼,所以(yi)對鉻或(huo)鋁的(de)(de)(de)(de)效果比較(jiao)關心。可是這種鋼含4%Cr-0.8%Al(APS25),從成本(ben),焊(han)接性來(lai)看不(bu)適(shi)合開發,所以(yi)重新開發了(le)更(geng)低(di)合金系的(de)(de)(de)(de)Cu-Cr-A1鋼。另外,不(bu)管Cr-Al系有促進局部腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)作用的(de)(de)(de)(de) Hudson的(de)(de)(de)(de)研究結(jie)果,Pompey 公司在Kure Beach進行了(le)46個月的(de)(de)(de)(de)海水浸泡試驗,其結(jie)果表明(ming),單純3.5%Cr鋼與碳素鋼相(xiang)比,最大(da)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)深(shen)度(du)(du)相(xiang)同,平均孔蝕(shi)(shi)深(shen)度(du)(du)是1.65倍,相(xiang)反APS 25最大(da)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)深(shen)度(du)(du)是1/3弱(ruo),平均孔蝕(shi)(shi)深(shen)度(du)(du)是1/2弱(ruo)。平均腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)率約為(wei)碳素鋼的(de)(de)(de)(de)43%.
在(zai)(zai)(zai)開(kai)發更低(di)合金的(de)鉻系耐海(hai)水(shui)鋼時(shi),當然(ran),減小局部腐蝕(shi)(孔(kong)蝕(shi))的(de)敏(min)感(gan)性是(shi)一個開(kai)發目的(de),并且,為了(le)應付(fu)焊接部的(de)電位(wei)腐蝕(shi),慎重地研究了(le)焊接材(cai)(cai)料,進行(xing)了(le)實際海(hai)水(shui)中的(de)試驗。在(zai)(zai)(zai)1970年(nian)(nian)(昭和45年(nian)(nian))銷售開(kai)始時(shi)的(de)技術(shu)資料上給出了(le)靜岡縣清水(shui)造船(chuan)廠岸(an)壁上長尺材(cai)(cai)的(de)3年(nian)(nian)的(de)結果。這種(zhong)鋼與碳素鋼相比,耐蝕(shi)性在(zai)(zai)(zai)海(hai)水(shui)飛濺帶(dai)是(shi)2~3倍(bei),在(zai)(zai)(zai)全浸帶(dai)是(shi)1.7~2倍(bei)。
當然,各(ge)鋼鐵(tie)公(gong)司都(dou)開發了具有海(hai)(hai)水(shui)中(zhong)耐蝕(shi)性(xing)和焊(han)接(jie)性(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)耐海(hai)(hai)水(shui)鋼。在這些(xie)鋼中(zhong),既有海(hai)(hai)中(zhong)用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)也(ye)有海(hai)(hai)中(zhong)和飛濺(jian)帶兩(liang)用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)。把磷降低到和通常焊(han)接(jie)結構(gou)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)同等(deng)程度(du),海(hai)(hai)中(zhong)和飛濺(jian)帶兩(liang)用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)鋼加(jia)入銅和1%Cr,海(hai)(hai)中(zhong)用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)鋼多數定(ding)為(wei)(wei)1%Cr。因鋼種(zhong)而異最大是3%Cr,并且為(wei)(wei)了抑制局(ju)部腐(fu)蝕(shi)有添加(jia)了少量鉬或鎳(nie)的(de)(de)(de)(de)(de)鋼種(zhong),或者(zhe)為(wei)(wei)了提(ti)高耐蝕(shi)性(xing)也(ye)有加(jia)人了其他(ta)的(de)(de)(de)(de)(de)合金元(yuan)素的(de)(de)(de)(de)(de)鋼種(zhong)。
這些鋼(gang)種的(de)開(kai)發(fa),到1970年(nian)代初期(昭和46~47年(nian))基(ji)本結束(shu),各公司開(kai)始生(sheng)產銷售。表(biao)3-2示出了日本現在正在生(sheng)產的(de)耐海水鋼(gang)。1973年(nian)出版的(de)鋼(gang)材(cai)俱樂部(bu)的(de)“關于鋼(gang)材(cai)的(de)腐蝕防(fang)蝕的(de)資料(liao)”中,用(yong)(yong)表(biao)給出的(de)“日本國內各鋼(gang)鐵公司的(de)耐海水鋼(gang)的(de)規(gui)格”常常被引(yin)用(yong)(yong),表(biao)3-2是以(yi)此為基(ji)礎參考文獻追加了以(yi)后的(de)鋼(gang)種制成(cheng)的(de)。與(yu)耐候鋼(gang)不同(tong)成(cheng)分系相當多,還沒有(you)成(cheng)為JIS標準。



圖3-1及圖3-2示出(chu)了從1976年(nian)(nian)(昭和51年(nian)(nian))到最近(jin)日本(ben)耐海水鋼的(de)生(sheng)產(chan)量(liang)(liang)、日本(ben)國(guo)(guo)內(nei)使(shi)用(yong)量(liang)(liang)使(shi)用(yong)用(yong)途的(de)預測。這期間(jian)的(de)生(sheng)產(chan)量(liang)(liang)平均(jun)(jun)是(shi)(shi)7178t,日本(ben)國(guo)(guo)內(nei)使(shi)用(yong)量(liang)(liang)平均(jun)(jun)是(shi)(shi)2382t.日本(ben)國(guo)(guo)內(nei)消耗量(liang)(liang)土木用(yong)量(liang)(liang)1992年(nian)(nian)(平成4年(nian)(nian))是(shi)(shi)2905t,1986年(nian)(nian)(昭和61年(nian)(nian))是(shi)(shi)1652t,1978年(nian)(nian)是(shi)(shi)1340t,雖然(ran)超過(guo)了1000t,可是(shi)(shi)17年(nian)(nian)的(de)平均(jun)(jun)值只(zhi)不(bu)過(guo)515t/年(nian)(nian),生(sheng)產(chan)量(liang)(liang)、使(shi)用(yong)量(liang)(liang)都非常(chang)少。500t的(de)重量(liang)(liang)相(xiang)當于長(chang)20m的(de)鋼板樁約(yue)100根,換算成岸壁長(chang)度僅有數100m以下的(de)工(gong)程量(liang)(liang)。

盡(jin)管港口維修(xiu)及(ji)在臨(lin)海(hai)地帶填海(hai)造地盛(sheng)行,可是作為護(hu)岸用的(de)鋼(gang)樁(zhuang)幾乎不(bu)采(cai)(cai)用耐(nai)海(hai)水鋼(gang)。其理由(you)雖然不(bu)清楚(chu),然而(er)可能是因(yin)為對防蝕不(bu)太關(guan)(guan)心沒(mei)有采(cai)(cai)取任何防蝕措施的(de)占多數,即使關(guan)(guan)心也可能是飛濺帶的(de)耐(nai)蝕性只(zhi)是碳素鋼(gang)2倍的(de)性能沒(mei)有吸引力等原因(yin)。
由(you)于(yu)(yu)港(gang)(gang)(gang)口設(she)施(shi)處于(yu)(yu)劇烈的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)環境(jing),如果防(fang)(fang)(fang)蝕(shi)(shi)不(bu)充分的(de)(de)(de)(de)話則腐(fu)蝕(shi)(shi)嚴重。在(zai)1986年(nian)(昭和(he)61年(nian)),運輸省港(gang)(gang)(gang)口局歸納(na)的(de)(de)(de)(de)港(gang)(gang)(gang)口設(she)施(shi)的(de)(de)(de)(de)劣化(hua)狀(zhuang)況調查結果示于(yu)(yu)表3-3。就是說(shuo),在(zai)5年(nian)之內需要進(jin)行(xing)維(wei)修(xiu)(xiu)作業的(de)(de)(de)(de)設(she)施(shi)數,鋼結構體有(you)(you)642個設(she)施(shi)(占全體的(de)(de)(de)(de)17.9%),混凝土(tu)結構體有(you)(you)245個設(she)施(shi)(占全體的(de)(de)(de)(de)35%)。在(zai)6~10該表中(zhong)記有(you)(you)“防(fang)(fang)(fang)蝕(shi)(shi)”的(de)(de)(de)(de)設(she)施(shi),如果設(she)施(shi)適當(dang)地進(jin)行(xing)防(fang)(fang)(fang)蝕(shi)(shi)就能夠(gou)很好地保存下來(lai)。設(she)施(shi)需要“全面(mian)改修(xiu)(xiu)”、“加固(gu)”的(de)(de)(de)(de)原因(yin)(yin),不(bu)一定全是腐(fu)蝕(shi)(shi)造成的(de)(de)(de)(de),然(ran)而腐(fu)蝕(shi)(shi)卻是最大(da)的(de)(de)(de)(de)因(yin)(yin)素,如果放置下去,隨(sui)著時(shi)間的(de)(de)(de)(de)增長只用防(fang)(fang)(fang)蝕(shi)(shi)也不(bu)能解決(jue)問題,所以防(fang)(fang)(fang)蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)對(dui)象將(jiang)會減少,而全面(mian)改修(xiu)(xiu)或加固(gu)的(de)(de)(de)(de)對(dui)象數將(jiang)會增加。
道路、港口、橋梁這(zhe)一類的(de)公(gong)共(gong)設(she)施是一國(guo)活力的(de)基礎,它的(de)建(jian)設(she)和(he)維護管理(li),對保持活躍的(de)經濟活動和(he)富裕社(she)會的(de)延續、發(fa)展是不可缺少(shao)的(de)。如(ru)果忽視(shi)了這(zhe)一問題,將會招來(lai)(lai)前述(2.2.3節)的(de)《荒廢中的(de)美(mei)國(guo)》一書中所介(jie)紹的(de)那樣的(de)后果。日本的(de)公(gong)共(gong)設(she)施配備(bei)正規(gui)化的(de)時間是在1950年(nian)(nian)代(dai)(dai)后期(qi)(昭和(he)30年(nian)(nian)代(dai)(dai)前期(qi)),與美(mei)國(guo)等(deng)國(guo)家相(xiang)比,由于相(xiang)關的(de)結構體(ti)使用年(nian)(nian)限比較(jiao)短(duan),由腐蝕等(deng)引起的(de)損傷還不明顯(xian),港口設(she)施的(de)老(lao)化需(xu)經過25年(nian)(nian)才開始顯(xian)現出(chu)來(lai)(lai)。
直到(dao)港口設(she)施的(de)防(fang)蝕(shi)(shi)強(qiang)化成為(wei)最關注的(de)問題,耐海(hai)水(shui)鋼(gang)才會有應用(yong)發展的(de)機(ji)會,可是現在還沒有實現。綜合防(fang)蝕(shi)(shi)的(de)重(zhong)要性(xing)和(he)經濟性(xing)的(de)結論是耐海(hai)水(shui)鋼(gang)不僅防(fang)蝕(shi)(shi)性(xing)能而且使用(yong)壽(shou)命(ming)不夠,所以采用(yong)了鋼(gang)鐵公司用(yong)另一種途徑(jing)開發的(de)包覆聚乙烯(xi)或(huo)聚氨酯的(de)具有數十年壽(shou)命(ming)的(de)防(fang)蝕(shi)(shi)樁或(huo)板(ban)樁。還開發了在現場施工(gong)的(de)石蠟油或(huo)環氧樹脂(zhi)包覆的(de)加工(gong)法,已在新(xin)設(she)或(huo)原(yuan)有的(de)鋼(gang)板(ban)樁或(huo)鋼(gang)管樁的(de)防(fang)蝕(shi)(shi)上應用(yong)。
耐候(hou)鋼在橋梁上的裸露(lu)使用技(ji)術(shu),在經濟低迷(mi)期來臨后,因為經濟上的原因而被引(yin)(yin)進,最近為了解決由于維護費用的削減以及(ji)高齡(ling)化和回避3K(臟、累、危險)風潮所引(yin)(yin)起涂漆技(ji)術(shu)工(gong)人的不足(zu),耐候(hou)鋼再次得(de)到擴(kuo)大(da)應(ying)用的機(ji)會(hui),這(zhe)和耐海水鋼大(da)不一樣。
最近東(dong)京灣橫跨道路橋、關(guan)西機場聯絡橋等重要結構(gou)體已考(kao)慮100年的長壽命(ming)和徹(che)底(di)地省去(qu)維護的目標,與此相(xiang)對應在橋墩(dun)的海水飛濺(jian)部(bu)也分別采用了鈦包層和復合涂層。
在對社會動向敏感的防蝕技術之中,考慮特別敏感的低合(he)金耐蝕鋼(gang)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。

