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)(nian)(昭(zhao)和(he)36年(nian)(nian)),日(ri)本為(wei)了緩解船只(zhi)擁擠問題(ti)制定了港(gang)口修配(pei)緊急措施(shi)法,開始了5年(nian)(nian)計(ji)劃。該5年(nian)(nian)計(ji)劃以后連(lian)續進行(xing)過6次,日(ri)本的港(gang)口設施(shi)的儲備從1965年(nian)(nian)(昭(zhao)和(he)40年(nian)(nian))之后的20年(nian)(nian)間增大了3.5倍,所(suo)以說鋼鐵廠家對耐蝕鋼如此感興趣(qu)是理所(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(ben)幾家(jia)公司開(kai)發(fa)了(le)主(zhu)要(yao)提高(gao)飛濺帶(dai)(dai)耐蝕(shi)性(xing)的鋼(gang)(gang)管樁、鋼(gang)(gang)板(ban)樁.例(li)如NKK公司于1967年(nian)(昭和42年(nian))把(ba)標稱(cheng)組(zu)成0.3%Cu-0.6%Cr-0.1%P系的NK瑪林鋼(gang)(gang)推向(xiang)市場。這是490 MPa(50kg)級的高(gao)強度鋼(gang)(gang),主(zhu)要(yao)把(ba)提高(gao)飛濺帶(dai)(dai)的耐蝕(shi)性(xing)作為(wei)自的。由于含有Cr,這種(zhong)鋼(gang)(gang)在(zai)海水中、在(zai)一定程度上比(bi)碳素鋼(gang)(gang)腐(fu)蝕(shi)小(xiao),局部(bu)腐(fu)蝕(shi)也小(xiao),焊(han)接性(xing)、焊(han)接部(bu)的耐蝕(shi)性(xing)也良(liang)好。


 這(zhe)(zhe)些用(yong)日本技術生(sheng)產的耐(nai)海水鋼是Cu-Cr-P系、Cu-Cr-Al-P系、Cu-Cr-Mo系等,其特征(zheng)是主要元素不含(han)有Ni,為了(le)提高耐(nai)蝕性(xing)而含(han)有Cr。這(zhe)(zhe)和U.S.Steel公(gong)司(si)(si)積極(ji)地把Cr除外大(da)不相同。然而,各(ge)公(gong)司(si)(si)在(zai)(zai)實(shi)(shi)際環境下(xia)的腐蝕試驗(yan)結果表明(ming),這(zhe)(zhe)些含(han)鉻的低合(he)金鋼在(zai)(zai)海水飛(fei)濺(jian)帶的耐(nai)蝕性(xing)良好。這(zhe)(zhe)一結果在(zai)(zai)下(xia)面所敘述的耐(nai)海水鋼耐(nai)蝕性(xing)調查(cha)委員會(hui)的試驗(yan)中也得到了(le)證實(shi)(shi)。


 該委員(yuan)會由運輸省港口局、運輸省港口技(ji)(ji)術研(yan)究所、各(ge)鋼(gang)鐵廠家組(zu)成(cheng),為(wei)了(le)研(yan)究耐海水鋼(gang)的(de)(de)(de)耐蝕(shi)(shi)性,從1965年起6~8年間,各(ge)公(gong)司的(de)(de)(de)材料·用加工成(cheng)H型鋼(gang)的(de)(de)(de)形狀的(de)(de)(de)試(shi)(shi)驗材,在(zai)(zai)新瀉(xie)港及(ji)京濱地區的(de)(de)(de)海域進行(xing)了(le)腐蝕(shi)(shi)試(shi)(shi)驗。該報(bao)告書(shu)雖(sui)然沒有公(gong)開發表,可(ke)是(shi)在(zai)(zai)運輸省港口局主編的(de)(de)(de)“港口設施的(de)(de)(de)技(ji)(ji)術基(ji)準·同解(jie)說(shuo)”(1979年刊)被引用。在(zai)(zai)附(fu)加的(de)(de)(de)解(jie)說(shuo)中(zhong)(zhong)說(shuo)“在(zai)(zai)飛濺帶(dai)的(de)(de)(de)耐蝕(shi)(shi)鋼(gang)(耐海水試(shi)(shi)制鋼(gang))的(de)(de)(de)腐蝕(shi)(shi)速度,耐蝕(shi)(shi)性好(hao)(hao)的(de)(de)(de)鋼(gang)是(shi)碳素鋼(gang)的(de)(de)(de)1/2,它(ta)是(shi)Cu含(han)(han)量(liang)(liang)0.3%、Cr含(han)(han)量(liang)(liang)約(yue)0.6%、P含(han)(han)量(liang)(liang)約(yue)0.1%的(de)(de)(de)含(han)(han)銅鋼(gang)。”并規定了(le)“腐蝕(shi)(shi)率足夠(gou)的(de)(de)(de)場合,可(ke)以不采(cai)用防蝕(shi)(shi)法(fa)”,Cu-Cr-P系在(zai)(zai)飛濺帶(dai)良(liang)好(hao)(hao)的(de)(de)(de)耐蝕(shi)(shi)性已被第三(san)者承認。這種成(cheng)分的(de)(de)(de)鋼(gang)可(ke)以說(shuo)是(shi)用鉻(ge)取代了(le)MARINER鋼(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)鎳(nie)的(de)(de)(de)化學組(zu)成(cheng),鞏固了(le)在(zai)(zai)鉻(ge)耐海水鋼(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)地位(wei)。


 20世紀60年代后半期(qi)(qi)(昭(zhao)和40年代前半期(qi)(qi))世界上對(dui)海(hai)洋(yang)的(de)(de)開發(fa)重視起(qi)來(lai)。這(zhe)時海(hai)洋(yang)開發(fa)的(de)(de)實體(ti)雖然還不一定明確,可是為(wei)尋(xun)求(qiu)海(hai)洋(yang)資源或海(hai)洋(yang)空間,以石油(you)挖掘裝置、海(hai)中(zhong)作業(ye)基(ji)地(di)、海(hai)洋(yang)發(fa)電廠(chang)(chang)、人工(gong)島(dao)、浮標等為(wei)代表,來(lai)自重工(gong)業(ye)對(dui)耐(nai)蝕(shi)鋼(gang)的(de)(de)期(qi)(qi)待已寄托(tuo)于(yu)鋼(gang)鐵廠(chang)(chang)家,而且港口、碼頭也顯示出(chu)大型化(hua)的(de)(de)傾向,這(zhe)對(dui)鋼(gang)材的(de)(de)力學性能、焊(han)接性、耐(nai)蝕(shi)性也有了更高的(de)(de)要求(qiu)。


 伴(ban)隨著這種(zhong)動(dong)向,以飛濺(jian)帶的(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性作為中(zhong)心(xin),以前因(yin)含磷限制了焊接性的(de)耐(nai)(nai)海(hai)(hai)水鋼(gang)已不能滿足需求,故現需要具有耐(nai)(nai)蝕(shi)性的(de)焊接結構(gou)用(yong)耐(nai)(nai)海(hai)(hai)水鋼(gang)。因(yin)此各鋼(gang)鐵公司通過降低磷提高焊接性,添(tian)加(jia)以鉻為主的(de)合(he)金元素(su)開發(fa)了在海(hai)(hai)水中(zhong)具有耐(nai)(nai)蝕(shi)性的(de)鋼(gang)材。


 我(wo)認為最初市售的(de)(de)(de)鋼(gang)種是NKK的(de)(de)(de)“瑪林(lin)50(マリン50)”[1970年(nian)(昭和45年(nian))]。這種耐(nai)海水鋼(gang)具(ju)有0.35%Cu-0.6%Cr-0.45%Al的(de)(de)(de)化學組(zu)成,是把前節所敘述的(de)(de)(de)Hudson等的(de)(de)(de)試驗結果(guo)中Cr+Al對(dui)海水的(de)(de)(de)耐(nai)蝕性實用(yong)化的(de)(de)(de)鋼(gang)種。


 為Hudson等的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)提(ti)供Cr-Al系鋼(gang)(gang)(gang)材的(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)(shi)法(fa)國Pompey公(gong)(gong)司(si)的(de)(de)(de)(de)E.Herzog,然(ran)而(er)NKK于1965年(nian)(昭(zhao)和40年(nian))與該公(gong)(gong)司(si)簽訂了關于Cr-Al系的(de)(de)(de)(de)APS鋼(gang)(gang)(gang)(8種(zhong)鋼(gang)(gang)(gang))的(de)(de)(de)(de)生產的(de)(de)(de)(de)技術合作。這項合作的(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)不是(shi)(shi)(shi)耐(nai)海水(shui)鋼(gang)(gang)(gang),而(er)是(shi)(shi)(shi)對(dui)不同鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)含有(you)2%~6.5%Cr的(de)(de)(de)(de)低合金不銹鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)硝酸鹽應(ying)力腐(fu)蝕(shi)裂紋性(xing)、耐(nai)硫化物應(ying)力腐(fu)蝕(shi)裂紋性(xing)、砂糖設備中(zhong)的(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)等感興趣。可是(shi)(shi)(shi)APS鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)有(you)Cr-AI系的(de)(de)(de)(de)耐(nai)海水(shui)腐(fu)蝕(shi)鋼(gang)(gang)(gang),所以對(dui)鉻或(huo)鋁的(de)(de)(de)(de)效果比較關心。可是(shi)(shi)(shi)這種(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)含4%Cr-0.8%Al(APS25),從成本(ben),焊接性(xing)來(lai)看不適(shi)合開(kai)發(fa),所以重(zhong)新開(kai)發(fa)了更(geng)低合金系的(de)(de)(de)(de)Cu-Cr-A1鋼(gang)(gang)(gang)。另外,不管Cr-Al系有(you)促進局部腐(fu)蝕(shi)作用的(de)(de)(de)(de) Hudson的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)結果,Pompey 公(gong)(gong)司(si)在Kure Beach進行了46個月的(de)(de)(de)(de)海水(shui)浸泡試驗,其結果表明,單純(chun)3.5%Cr鋼(gang)(gang)(gang)與碳素鋼(gang)(gang)(gang)相比,最(zui)大腐(fu)蝕(shi)深(shen)度相同,平(ping)均(jun)孔蝕(shi)深(shen)度是(shi)(shi)(shi)1.65倍,相反APS 25最(zui)大腐(fu)蝕(shi)深(shen)度是(shi)(shi)(shi)1/3弱(ruo),平(ping)均(jun)孔蝕(shi)深(shen)度是(shi)(shi)(shi)1/2弱(ruo)。平(ping)均(jun)腐(fu)蝕(shi)率約為碳素鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)43%.


 在(zai)開(kai)發(fa)更低合金的(de)鉻(ge)系耐海水(shui)鋼(gang)(gang)(gang)時,當然,減小(xiao)局部腐蝕(shi)(孔蝕(shi))的(de)敏感性(xing)是一個(ge)開(kai)發(fa)目的(de),并且,為(wei)了(le)應付焊接部的(de)電位(wei)腐蝕(shi),慎重地(di)研究了(le)焊接材料,進行(xing)了(le)實際(ji)海水(shui)中的(de)試驗。在(zai)1970年(昭和45年)銷售開(kai)始(shi)時的(de)技術資料上給出了(le)靜岡縣清水(shui)造船廠岸壁上長尺材的(de)3年的(de)結果(guo)。這種鋼(gang)(gang)(gang)與碳素鋼(gang)(gang)(gang)相比,耐蝕(shi)性(xing)在(zai)海水(shui)飛濺帶是2~3倍(bei),在(zai)全浸(jin)帶是1.7~2倍(bei)。


 當然,各鋼(gang)(gang)鐵公司都開發(fa)了具(ju)有(you)海(hai)(hai)水中(zhong)(zhong)耐蝕性(xing)和(he)(he)焊(han)接性(xing)的(de)耐海(hai)(hai)水鋼(gang)(gang)。在這些鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong),既有(you)海(hai)(hai)中(zhong)(zhong)用(yong)(yong)的(de)也(ye)(ye)有(you)海(hai)(hai)中(zhong)(zhong)和(he)(he)飛(fei)濺帶(dai)兩用(yong)(yong)的(de)。把磷降低到和(he)(he)通常焊(han)接結構鋼(gang)(gang)的(de)同等(deng)程度,海(hai)(hai)中(zhong)(zhong)和(he)(he)飛(fei)濺帶(dai)兩用(yong)(yong)的(de)鋼(gang)(gang)加入(ru)銅(tong)和(he)(he)1%Cr,海(hai)(hai)中(zhong)(zhong)用(yong)(yong)的(de)鋼(gang)(gang)多數定為(wei)(wei)1%Cr。因(yin)鋼(gang)(gang)種(zhong)而異最大是3%Cr,并且為(wei)(wei)了抑制局部腐蝕有(you)添(tian)加了少量鉬或(huo)鎳的(de)鋼(gang)(gang)種(zhong),或(huo)者為(wei)(wei)了提(ti)高耐蝕性(xing)也(ye)(ye)有(you)加人了其他的(de)合金元素的(de)鋼(gang)(gang)種(zhong)。


 這(zhe)些鋼種的(de)(de)(de)(de)(de)開發,到(dao)1970年(nian)代初期(昭和46~47年(nian))基本結束(shu),各公司(si)開始生產銷售(shou)。表(biao)3-2示出了日(ri)本現在正在生產的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)海水(shui)鋼。1973年(nian)出版(ban)的(de)(de)(de)(de)(de)鋼材俱樂部的(de)(de)(de)(de)(de)“關(guan)于鋼材的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕防蝕的(de)(de)(de)(de)(de)資(zi)料”中,用表(biao)給(gei)出的(de)(de)(de)(de)(de)“日(ri)本國內(nei)各鋼鐵公司(si)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)海水(shui)鋼的(de)(de)(de)(de)(de)規格”常(chang)常(chang)被引用,表(biao)3-2是以此(ci)為基礎參考文獻追加了以后的(de)(de)(de)(de)(de)鋼種制成的(de)(de)(de)(de)(de)。與耐(nai)候鋼不同成分系相當多,還沒(mei)有成為JIS標準。



 圖3-1及圖3-2示出了(le)從1976年(nian)(nian)(昭和51年(nian)(nian))到最(zui)近日(ri)本耐海水鋼的(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)量、日(ri)本國(guo)內(nei)使用量使用用途(tu)的(de)預測(ce)。這期(qi)間的(de)生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)量平(ping)(ping)均是7178t,日(ri)本國(guo)內(nei)使用量平(ping)(ping)均是2382t.日(ri)本國(guo)內(nei)消耗量土(tu)木用量1992年(nian)(nian)(平(ping)(ping)成4年(nian)(nian))是2905t,1986年(nian)(nian)(昭和61年(nian)(nian))是1652t,1978年(nian)(nian)是1340t,雖然超過(guo)(guo)了(le)1000t,可是17年(nian)(nian)的(de)平(ping)(ping)均值(zhi)只不過(guo)(guo)515t/年(nian)(nian),生(sheng)(sheng)產(chan)(chan)量、使用量都非常少(shao)。500t的(de)重量相當于長20m的(de)鋼板樁約100根,換算成岸壁(bi)長度僅有數100m以(yi)下的(de)工程量。


圖 1.jpg



  盡管港口維修(xiu)及在臨(lin)海地帶(dai)填海造地盛行,可是作為(wei)護岸用的(de)鋼樁幾乎不采(cai)用耐海水鋼。其理(li)由雖然不清楚(chu),然而可能(neng)是因(yin)為(wei)對防(fang)蝕不太關心(xin)沒有采(cai)取任何防(fang)蝕措施的(de)占多數,即使關心(xin)也可能(neng)是飛濺帶(dai)的(de)耐蝕性只(zhi)是碳素鋼2倍(bei)的(de)性能(neng)沒有吸引力等原因(yin)。


 由于港口設施(shi)處于劇烈的(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)環境(jing),如果(guo)(guo)防(fang)蝕(shi)(shi)不(bu)充分的(de)話則腐(fu)蝕(shi)(shi)嚴重(zhong)。在1986年(nian)(nian)(昭(zhao)和61年(nian)(nian)),運輸省港口局歸納(na)的(de)港口設施(shi)的(de)劣化狀況(kuang)調查結果(guo)(guo)示于表(biao)3-3。就(jiu)(jiu)是說,在5年(nian)(nian)之(zhi)內(nei)需要進(jin)行(xing)維修作業的(de)設施(shi)數,鋼結構體有642個設施(shi)(占(zhan)全(quan)(quan)(quan)(quan)體的(de)17.9%),混凝土結構體有245個設施(shi)(占(zhan)全(quan)(quan)(quan)(quan)體的(de)35%)。在6~10該表(biao)中記有“防(fang)蝕(shi)(shi)”的(de)設施(shi),如果(guo)(guo)設施(shi)適(shi)當地進(jin)行(xing)防(fang)蝕(shi)(shi)就(jiu)(jiu)能(neng)夠很好(hao)地保存下來。設施(shi)需要“全(quan)(quan)(quan)(quan)面改修”、“加固(gu)”的(de)原(yuan)因(yin)(yin),不(bu)一(yi)定全(quan)(quan)(quan)(quan)是腐(fu)蝕(shi)(shi)造(zao)成的(de),然而(er)腐(fu)蝕(shi)(shi)卻是最大的(de)因(yin)(yin)素,如果(guo)(guo)放置下去,隨著(zhu)時間的(de)增(zeng)長只用防(fang)蝕(shi)(shi)也不(bu)能(neng)解決問題,所(suo)以防(fang)蝕(shi)(shi)的(de)對象將會(hui)減少,而(er)全(quan)(quan)(quan)(quan)面改修或加固(gu)的(de)對象數將會(hui)增(zeng)加。


 道路、港口、橋梁這一(yi)類的(de)(de)(de)公共設施(shi)是一(yi)國(guo)活力的(de)(de)(de)基(ji)礎,它的(de)(de)(de)建設和維護管理,對保(bao)持(chi)活躍(yue)的(de)(de)(de)經(jing)濟(ji)活動和富裕社(she)會的(de)(de)(de)延續、發展(zhan)是不可缺少的(de)(de)(de)。如果忽視了這一(yi)問題(ti),將會招來(lai)(lai)前(qian)述(2.2.3節)的(de)(de)(de)《荒廢(fei)中的(de)(de)(de)美國(guo)》一(yi)書中所介紹的(de)(de)(de)那樣的(de)(de)(de)后果。日本的(de)(de)(de)公共設施(shi)配(pei)備(bei)正規(gui)化的(de)(de)(de)時(shi)間(jian)是在1950年代后期(qi)(昭和30年代前(qian)期(qi)),與美國(guo)等(deng)國(guo)家相(xiang)比,由于(yu)相(xiang)關的(de)(de)(de)結構體(ti)使用年限比較短,由腐蝕(shi)等(deng)引起的(de)(de)(de)損傷還不明顯,港口設施(shi)的(de)(de)(de)老化需經(jing)過(guo)25年才開始顯現出來(lai)(lai)。


 直到港口設施的防(fang)蝕(shi)強化成(cheng)為(wei)最關注的問題,耐(nai)海水(shui)鋼(gang)(gang)(gang)才會有(you)應用(yong)發(fa)展的機會,可是(shi)(shi)現在還(huan)沒有(you)實現。綜合防(fang)蝕(shi)的重(zhong)要性(xing)和經濟性(xing)的結論是(shi)(shi)耐(nai)海水(shui)鋼(gang)(gang)(gang)不僅防(fang)蝕(shi)性(xing)能而且使用(yong)壽命不夠,所以采(cai)用(yong)了鋼(gang)(gang)(gang)鐵(tie)公司用(yong)另一(yi)種途徑(jing)開(kai)發(fa)的包覆(fu)聚乙(yi)烯或聚氨酯的具有(you)數十年壽命的防(fang)蝕(shi)樁或板樁。還(huan)開(kai)發(fa)了在現場施工(gong)(gong)的石(shi)蠟(la)油或環(huan)氧樹脂包覆(fu)的加工(gong)(gong)法,已在新設或原有(you)的鋼(gang)(gang)(gang)板樁或鋼(gang)(gang)(gang)管樁的防(fang)蝕(shi)上(shang)應用(yong)。


 耐(nai)候(hou)鋼(gang)在(zai)橋梁上的裸露使用技術(shu)(shu),在(zai)經(jing)濟(ji)低迷期來臨后,因為經(jing)濟(ji)上的原因而被引進,最近(jin)為了解(jie)決由于維護費用的削(xue)減以及高齡化和回避3K(臟、累、危險)風潮所(suo)引起涂(tu)漆技術(shu)(shu)工人的不(bu)足,耐(nai)候(hou)鋼(gang)再次(ci)得到擴大(da)應用的機會,這和耐(nai)海(hai)水(shui)鋼(gang)大(da)不(bu)一樣。


 最近東(dong)京灣橫跨道(dao)路橋(qiao)(qiao)、關西機場聯絡(luo)橋(qiao)(qiao)等重要結構(gou)體已考(kao)慮100年的(de)長壽命和(he)徹底地省去維護的(de)目標,與此(ci)相對應在橋(qiao)(qiao)墩的(de)海(hai)水飛(fei)濺(jian)部也分(fen)別采用了鈦包層和(he)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金耐蝕鋼的歷史,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。