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36年(nian)(nian)),日(ri)本為了緩解船只擁擠問題制定了港(gang)口修配緊急措施法,開始了5年(nian)(nian)計劃(hua)。該5年(nian)(nian)計劃(hua)以后(hou)連續進(jin)行過6次,日(ri)本的(de)港(gang)口設施的(de)儲備從1965年(nian)(nian)(昭(zhao)和40年(nian)(nian))之(zhi)后(hou)的(de)20年(nian)(nian)間增大了3.5倍,所以說(shuo)鋼鐵廠家對耐蝕鋼如(ru)此感興(xing)趣是理所當(dang)然的(de)。


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(shi),日本幾家公司開發了主(zhu)要提高飛濺帶(dai)耐蝕性(xing)的(de)鋼管樁、鋼板樁.例如(ru)NKK公司于(yu)1967年(昭和(he)42年)把標稱組(zu)成(cheng)0.3%Cu-0.6%Cr-0.1%P系的(de)NK瑪林鋼推向市場。這(zhe)是490 MPa(50kg)級的(de)高強度(du)鋼,主(zhu)要把提高飛濺帶(dai)的(de)耐蝕性(xing)作為自的(de)。由于(yu)含有Cr,這(zhe)種鋼在海(hai)水(shui)中、在一定(ding)程(cheng)度(du)上比碳素鋼腐蝕小,局部(bu)腐蝕也(ye)小,焊接(jie)性(xing)、焊接(jie)部(bu)的(de)耐蝕性(xing)也(ye)良(liang)好。


 這些用日本(ben)技術(shu)生(sheng)產(chan)的(de)(de)(de)耐(nai)海(hai)水(shui)鋼(gang)是Cu-Cr-P系、Cu-Cr-Al-P系、Cu-Cr-Mo系等(deng),其特征是主(zhu)要元素不含(han)有Ni,為(wei)了提(ti)高耐(nai)蝕性而含(han)有Cr。這和U.S.Steel公司積極地(di)把Cr除外(wai)大不相同。然而,各公司在(zai)實(shi)(shi)際環境下的(de)(de)(de)腐蝕試驗結(jie)果表明(ming),這些含(han)鉻的(de)(de)(de)低合金(jin)鋼(gang)在(zai)海(hai)水(shui)飛濺帶的(de)(de)(de)耐(nai)蝕性良好。這一結(jie)果在(zai)下面所敘述的(de)(de)(de)耐(nai)海(hai)水(shui)鋼(gang)耐(nai)蝕性調(diao)查委(wei)員會的(de)(de)(de)試驗中也得到了證(zheng)實(shi)(shi)。


 該委(wei)員會由運(yun)輸(shu)省港口(kou)局、運(yun)輸(shu)省港口(kou)技(ji)(ji)術(shu)研究所、各鋼(gang)(gang)鐵廠家組成,為了(le)研究耐(nai)(nai)海(hai)水鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing),從1965年(nian)起6~8年(nian)間,各公(gong)司的(de)(de)(de)(de)(de)(de)材料·用(yong)加工成H型鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形狀的(de)(de)(de)(de)(de)(de)試驗材,在(zai)新(xin)瀉港及(ji)京濱地區的(de)(de)(de)(de)(de)(de)海(hai)域(yu)進行了(le)腐(fu)蝕(shi)試驗。該報告書雖然沒(mei)有(you)公(gong)開發表,可是(shi)在(zai)運(yun)輸(shu)省港口(kou)局主(zhu)編的(de)(de)(de)(de)(de)(de)“港口(kou)設施的(de)(de)(de)(de)(de)(de)技(ji)(ji)術(shu)基準·同解(jie)說(shuo)”(1979年(nian)刊)被引(yin)用(yong)。在(zai)附加的(de)(de)(de)(de)(de)(de)解(jie)說(shuo)中(zhong)(zhong)說(shuo)“在(zai)飛(fei)濺帶(dai)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)鋼(gang)(gang)(耐(nai)(nai)海(hai)水試制鋼(gang)(gang))的(de)(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)速度(du),耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)是(shi)碳素鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(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)(de)(de)(de)含銅鋼(gang)(gang)。”并規定了(le)“腐(fu)蝕(shi)率(lv)足夠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)場合,可以(yi)不采用(yong)防蝕(shi)法(fa)”,Cu-Cr-P系在(zai)飛(fei)濺帶(dai)良(liang)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)已(yi)被第三者承(cheng)認。這種(zhong)成分的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)可以(yi)說(shuo)是(shi)用(yong)鉻取(qu)代了(le)MARINER鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鎳(nie)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)化學組成,鞏固了(le)在(zai)鉻耐(nai)(nai)海(hai)水鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)地位。


 20世紀(ji)60年代(dai)后半期(qi)(qi)(昭和40年代(dai)前半期(qi)(qi))世界上對(dui)海洋(yang)的(de)開(kai)發重視起來。這時海洋(yang)開(kai)發的(de)實(shi)體雖然還不一定(ding)明(ming)確,可是為尋求海洋(yang)資源或海洋(yang)空間,以石油挖掘(jue)裝置、海中作業(ye)基地、海洋(yang)發電廠、人工島、浮標等為代(dai)表,來自重工業(ye)對(dui)耐(nai)蝕鋼(gang)的(de)期(qi)(qi)待(dai)已寄托于(yu)鋼(gang)鐵(tie)廠家,而且港口、碼頭也顯示(shi)出大型化的(de)傾向,這對(dui)鋼(gang)材(cai)的(de)力學性(xing)能(neng)、焊接性(xing)、耐(nai)蝕性(xing)也有了更高(gao)的(de)要(yao)求。


 伴隨著這種(zhong)動向,以飛濺(jian)帶(dai)的耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)性作為(wei)中(zhong)(zhong)心(xin),以前因(yin)含(han)磷(lin)限制了焊接(jie)性的耐(nai)(nai)(nai)海水鋼(gang)已(yi)不能滿足需(xu)求(qiu),故(gu)現需(xu)要具(ju)有耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)性的焊接(jie)結構用耐(nai)(nai)(nai)海水鋼(gang)。因(yin)此各鋼(gang)鐵(tie)公司通過(guo)降低(di)磷(lin)提高(gao)焊接(jie)性,添加以鉻(ge)為(wei)主(zhu)的合金元(yuan)素開發了在海水中(zhong)(zhong)具(ju)有耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)性的鋼(gang)材(cai)。


 我(wo)認為(wei)最初市售的(de)鋼種(zhong)是NKK的(de)“瑪林50(マリン50)”[1970年(昭和45年)]。這種(zhong)耐海(hai)水鋼具有0.35%Cu-0.6%Cr-0.45%Al的(de)化學組成,是把前(qian)節所敘述的(de)Hudson等的(de)試驗結果中Cr+Al對海(hai)水的(de)耐蝕(shi)性(xing)實用(yong)化的(de)鋼種(zhong)。


 為Hudson等的(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)提供Cr-Al系鋼(gang)(gang)材的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)(shi)法國Pompey公司的(de)(de)(de)(de)(de)E.Herzog,然而NKK于1965年(昭(zhao)和(he)40年)與該公司簽訂了關于Cr-Al系的(de)(de)(de)(de)(de)APS鋼(gang)(gang)(8種(zhong)鋼(gang)(gang))的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)產的(de)(de)(de)(de)(de)技術合(he)作(zuo)(zuo)。這項合(he)作(zuo)(zuo)的(de)(de)(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)是(shi)(shi)(shi)耐(nai)(nai)(nai)海(hai)水(shui)(shui)鋼(gang)(gang),而是(shi)(shi)(shi)對不(bu)(bu)(bu)同鋼(gang)(gang)種(zhong)含有2%~6.5%Cr的(de)(de)(de)(de)(de)低(di)合(he)金不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)硝酸鹽應力腐(fu)蝕(shi)裂紋性、耐(nai)(nai)(nai)硫化物應力腐(fu)蝕(shi)裂紋性、砂糖(tang)設備中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)蝕(shi)性等感興趣。可是(shi)(shi)(shi)APS鋼(gang)(gang)中(zhong)有Cr-AI系的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)海(hai)水(shui)(shui)腐(fu)蝕(shi)鋼(gang)(gang),所以對鉻或鋁的(de)(de)(de)(de)(de)效(xiao)果比較關心(xin)。可是(shi)(shi)(shi)這種(zhong)鋼(gang)(gang)含4%Cr-0.8%Al(APS25),從(cong)成本,焊接性來看(kan)不(bu)(bu)(bu)適(shi)合(he)開(kai)發,所以重新(xin)開(kai)發了更低(di)合(he)金系的(de)(de)(de)(de)(de)Cu-Cr-A1鋼(gang)(gang)。另外,不(bu)(bu)(bu)管(guan)Cr-Al系有促進局部腐(fu)蝕(shi)作(zuo)(zuo)用的(de)(de)(de)(de)(de) Hudson的(de)(de)(de)(de)(de)研究(jiu)結果,Pompey 公司在(zai)Kure Beach進行了46個月(yue)的(de)(de)(de)(de)(de)海(hai)水(shui)(shui)浸泡試驗(yan),其(qi)結果表明,單純(chun)3.5%Cr鋼(gang)(gang)與碳(tan)素鋼(gang)(gang)相(xiang)比,最(zui)大(da)腐(fu)蝕(shi)深(shen)度(du)相(xiang)同,平均孔(kong)蝕(shi)深(shen)度(du)是(shi)(shi)(shi)1.65倍,相(xiang)反APS 25最(zui)大(da)腐(fu)蝕(shi)深(shen)度(du)是(shi)(shi)(shi)1/3弱(ruo),平均孔(kong)蝕(shi)深(shen)度(du)是(shi)(shi)(shi)1/2弱(ruo)。平均腐(fu)蝕(shi)率約為碳(tan)素鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)43%.


 在(zai)(zai)(zai)開(kai)發(fa)更低合金的(de)(de)鉻(ge)系耐海水鋼(gang)時,當然(ran),減小局部腐(fu)蝕(孔蝕)的(de)(de)敏感性(xing)是一個開(kai)發(fa)目的(de)(de),并且(qie),為了應付(fu)焊(han)接部的(de)(de)電位腐(fu)蝕,慎(shen)重地研究了焊(han)接材(cai)料(liao),進(jin)行(xing)了實際海水中的(de)(de)試驗(yan)。在(zai)(zai)(zai)1970年(nian)(昭和45年(nian))銷(xiao)售開(kai)始(shi)時的(de)(de)技術(shu)資料(liao)上(shang)給出(chu)了靜岡縣(xian)清水造船廠岸(an)壁(bi)上(shang)長尺材(cai)的(de)(de)3年(nian)的(de)(de)結果(guo)。這種(zhong)鋼(gang)與碳素鋼(gang)相比,耐蝕性(xing)在(zai)(zai)(zai)海水飛濺帶(dai)是2~3倍(bei),在(zai)(zai)(zai)全浸帶(dai)是1.7~2倍(bei)。


 當然,各鋼(gang)鐵公司都開發了具有(you)(you)海(hai)水中耐蝕性(xing)和(he)焊接性(xing)的(de)(de)耐海(hai)水鋼(gang)。在(zai)這些鋼(gang)中,既有(you)(you)海(hai)中用的(de)(de)也(ye)(ye)有(you)(you)海(hai)中和(he)飛濺帶(dai)兩(liang)用的(de)(de)。把磷降低到和(he)通常焊接結構鋼(gang)的(de)(de)同等(deng)程度,海(hai)中和(he)飛濺帶(dai)兩(liang)用的(de)(de)鋼(gang)加入銅和(he)1%Cr,海(hai)中用的(de)(de)鋼(gang)多數定為1%Cr。因鋼(gang)種(zhong)而異最大是3%Cr,并且(qie)為了抑制(zhi)局部腐蝕有(you)(you)添加了少量鉬或(huo)鎳(nie)的(de)(de)鋼(gang)種(zhong),或(huo)者為了提高耐蝕性(xing)也(ye)(ye)有(you)(you)加人了其他的(de)(de)合金元素的(de)(de)鋼(gang)種(zhong)。


 這些鋼種(zhong)的(de)(de)開(kai)發,到1970年代初期(昭和46~47年)基本結束,各(ge)公司開(kai)始(shi)生產銷售。表3-2示出(chu)了日(ri)本現在正在生產的(de)(de)耐(nai)(nai)海水鋼。1973年出(chu)版的(de)(de)鋼材俱(ju)樂(le)部的(de)(de)“關于鋼材的(de)(de)腐蝕防蝕的(de)(de)資料”中,用(yong)表給出(chu)的(de)(de)“日(ri)本國內(nei)各(ge)鋼鐵公司的(de)(de)耐(nai)(nai)海水鋼的(de)(de)規(gui)格(ge)”常常被(bei)引用(yong),表3-2是以(yi)此(ci)為基礎參考文獻追加(jia)了以(yi)后的(de)(de)鋼種(zhong)制成(cheng)的(de)(de)。與(yu)耐(nai)(nai)候鋼不同(tong)成(cheng)分系相當多,還沒有成(cheng)為JIS標(biao)準。



 圖3-1及圖3-2示出了從(cong)1976年(nian)(nian)(nian)(昭和51年(nian)(nian)(nian))到最近日(ri)本耐(nai)海水(shui)鋼(gang)的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)量(liang)(liang)、日(ri)本國(guo)內使(shi)(shi)用(yong)量(liang)(liang)使(shi)(shi)用(yong)用(yong)途的(de)(de)(de)預測。這期間的(de)(de)(de)生產(chan)(chan)量(liang)(liang)平均是(shi)7178t,日(ri)本國(guo)內使(shi)(shi)用(yong)量(liang)(liang)平均是(shi)2382t.日(ri)本國(guo)內消耗量(liang)(liang)土木用(yong)量(liang)(liang)1992年(nian)(nian)(nian)(平成(cheng)4年(nian)(nian)(nian))是(shi)2905t,1986年(nian)(nian)(nian)(昭和61年(nian)(nian)(nian))是(shi)1652t,1978年(nian)(nian)(nian)是(shi)1340t,雖然超過了1000t,可是(shi)17年(nian)(nian)(nian)的(de)(de)(de)平均值(zhi)只不過515t/年(nian)(nian)(nian),生產(chan)(chan)量(liang)(liang)、使(shi)(shi)用(yong)量(liang)(liang)都(dou)非常少。500t的(de)(de)(de)重量(liang)(liang)相當于長20m的(de)(de)(de)鋼(gang)板樁約100根,換算成(cheng)岸壁長度僅有數100m以下(xia)的(de)(de)(de)工(gong)程量(liang)(liang)。


圖 1.jpg



  盡管港口維修(xiu)及(ji)在臨海地帶(dai)填海造地盛行,可是作為護岸(an)用(yong)的(de)(de)(de)(de)鋼樁幾乎不(bu)采用(yong)耐海水(shui)鋼。其理由雖然不(bu)清楚,然而可能(neng)是因為對防(fang)蝕不(bu)太關心沒有采取任何防(fang)蝕措施的(de)(de)(de)(de)占多(duo)數,即使關心也可能(neng)是飛(fei)濺帶(dai)的(de)(de)(de)(de)耐蝕性(xing)只(zhi)是碳素鋼2倍的(de)(de)(de)(de)性(xing)能(neng)沒有吸引力等原因。


 由于(yu)港(gang)口設(she)(she)(she)(she)施(shi)處于(yu)劇烈的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)環境(jing),如果防蝕(shi)(shi)(shi)不充分的(de)(de)話則腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)嚴重。在(zai)(zai)1986年(昭和61年),運輸省港(gang)口局歸(gui)納的(de)(de)港(gang)口設(she)(she)(she)(she)施(shi)的(de)(de)劣化狀況調查結(jie)(jie)果示于(yu)表3-3。就(jiu)是(shi)說,在(zai)(zai)5年之內需(xu)要(yao)進行維修作業的(de)(de)設(she)(she)(she)(she)施(shi)數(shu),鋼結(jie)(jie)構(gou)(gou)體有642個(ge)設(she)(she)(she)(she)施(shi)(占全(quan)體的(de)(de)17.9%),混凝土結(jie)(jie)構(gou)(gou)體有245個(ge)設(she)(she)(she)(she)施(shi)(占全(quan)體的(de)(de)35%)。在(zai)(zai)6~10該表中記有“防蝕(shi)(shi)(shi)”的(de)(de)設(she)(she)(she)(she)施(shi),如果設(she)(she)(she)(she)施(shi)適當地進行防蝕(shi)(shi)(shi)就(jiu)能夠很好地保(bao)存下來。設(she)(she)(she)(she)施(shi)需(xu)要(yao)“全(quan)面改修”、“加(jia)(jia)固”的(de)(de)原因(yin),不一定全(quan)是(shi)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)造成的(de)(de),然而腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)卻是(shi)最大(da)的(de)(de)因(yin)素,如果放置下去,隨著時間(jian)的(de)(de)增(zeng)長只用防蝕(shi)(shi)(shi)也不能解(jie)決問題,所以(yi)防蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)對象將(jiang)會(hui)減少,而全(quan)面改修或加(jia)(jia)固的(de)(de)對象數(shu)將(jiang)會(hui)增(zeng)加(jia)(jia)。


 道路、港(gang)口(kou)、橋梁這(zhe)一(yi)(yi)類的(de)(de)(de)公共設施(shi)是一(yi)(yi)國活力的(de)(de)(de)基礎,它的(de)(de)(de)建設和(he)維護管(guan)理(li),對保持活躍的(de)(de)(de)經(jing)濟活動(dong)和(he)富裕社會的(de)(de)(de)延續、發展是不可缺(que)少(shao)的(de)(de)(de)。如果忽視了這(zhe)一(yi)(yi)問(wen)題,將(jiang)會招來前述(2.2.3節)的(de)(de)(de)《荒廢中的(de)(de)(de)美國》一(yi)(yi)書中所介紹的(de)(de)(de)那樣的(de)(de)(de)后果。日(ri)本的(de)(de)(de)公共設施(shi)配備正規化的(de)(de)(de)時(shi)間是在1950年(nian)代(dai)后期(昭和(he)30年(nian)代(dai)前期),與美國等國家相比,由于相關(guan)的(de)(de)(de)結(jie)構體使用(yong)年(nian)限(xian)比較(jiao)短,由腐蝕等引起的(de)(de)(de)損傷還不明(ming)顯,港(gang)口(kou)設施(shi)的(de)(de)(de)老化需(xu)經(jing)過25年(nian)才開始顯現(xian)出來。


 直到港(gang)口設施(shi)的防(fang)蝕(shi)強化成(cheng)為最關注的問題,耐(nai)(nai)海水鋼(gang)才會有(you)應(ying)用(yong)(yong)發(fa)(fa)展(zhan)的機會,可是現在還沒有(you)實現。綜(zong)合防(fang)蝕(shi)的重(zhong)要性和經濟性的結論是耐(nai)(nai)海水鋼(gang)不僅防(fang)蝕(shi)性能而(er)且使(shi)用(yong)(yong)壽命(ming)不夠,所以采用(yong)(yong)了鋼(gang)鐵(tie)公司(si)用(yong)(yong)另一種途徑開(kai)發(fa)(fa)的包覆聚乙烯或(huo)(huo)(huo)(huo)聚氨酯的具有(you)數十年壽命(ming)的防(fang)蝕(shi)樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)或(huo)(huo)(huo)(huo)板樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)。還開(kai)發(fa)(fa)了在現場(chang)施(shi)工的石(shi)蠟(la)油或(huo)(huo)(huo)(huo)環氧樹脂包覆的加工法,已(yi)在新設或(huo)(huo)(huo)(huo)原有(you)的鋼(gang)板樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)或(huo)(huo)(huo)(huo)鋼(gang)管樁(zhuang)(zhuang)(zhuang)的防(fang)蝕(shi)上應(ying)用(yong)(yong)。


 耐候鋼(gang)(gang)在橋梁(liang)上(shang)(shang)的(de)(de)裸露使(shi)用技術,在經濟低迷期來臨(lin)后,因(yin)(yin)為經濟上(shang)(shang)的(de)(de)原因(yin)(yin)而(er)被引進,最(zui)近為了解決由于維(wei)護(hu)費用的(de)(de)削減以(yi)及高齡化和回避(bi)3K(臟、累(lei)、危險)風潮(chao)所引起(qi)涂(tu)漆(qi)技術工(gong)人的(de)(de)不(bu)足,耐候鋼(gang)(gang)再次得到擴大(da)應用的(de)(de)機會,這和耐海水鋼(gang)(gang)大(da)不(bu)一樣(yang)。


 最近東京(jing)灣橫跨(kua)道路橋(qiao)(qiao)、關(guan)西機場聯絡橋(qiao)(qiao)等重要(yao)結構體已考(kao)慮100年的長壽命和徹底地省去維護(hu)的目標,與(yu)此(ci)相對應在橋(qiao)(qiao)墩(dun)的海水飛濺部也分(fen)別(bie)采用(yong)了鈦(tai)包層(ceng)和復合(he)涂層(ceng)。


 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。