20世紀60年代前期（昭和30年代后期），隨著日本經濟的高速發展，鋼鐵產量迅速上升，鋼管也不例外。其中電焊鋼管的發展在鋼管之中最快，例如，在1971年（昭和46年），電焊鋼管的產量占鋼管總產量的43.8%.特別在鍛接鋼管中不能生產的125A以上或者即使在它以下，在比鍛接鋼管生產成本有利的尺寸（直徑）范圍內，電焊鋼管是管道的主要材料。
而且，在(zai)海水和工業用水以(yi)及各(ge)種水的管(guan)道中，焊縫部位迅速腐蝕成溝(gou)狀的事(shi)例(li)從1965年（昭和40年）起已(yi)經引(yin)人注(zhu)目。這種腐蝕被稱為(wei)電焊鋼管(guan)溝(gou)狀腐蝕或者簡稱為(wei)溝(gou)蝕。圖5-1中給出了溝(gou)蝕的照片。
這種溝狀(zhuang)腐蝕的(de)報導(dao)在(zai)日本(ben)以(yi)外幾乎沒有(you)發表(biao)過，給人的(de)印(yin)象好像是(shi)日本(ben)特有(you)的(de)腐蝕，可實際決非(fei)如此。但是(shi)，可以(yi)認為(wei)日本(ben)以(yi)外的(de)許多地區由(you)于淡水(shui)的(de)硬度(du)高，飽和指數是(shi)正值在(zai)管(guan)內表(biao)面(mian)上生成(cheng)了(le)包覆(fu)層，由(you)水(shui)引起的(de)腐蝕與日本(ben)相比(bi)不嚴重(zhong)，或者在(zai)海(hai)水(shui)管(guan)道上使用電焊(han)鋼管(guan)（黑管(guan)、鍍鋅鋼管(guan)）的(de)比(bi)率低，可能因(yin)為(wei)這些(xie)原因(yin)溝狀(zhuang)腐蝕的(de)發生頻度(du)比(bi)日本(ben)低。
1983年（昭和58年）美國 Heitmann(Inland Steel 公司）等在(zai)(zai)ASM主辦的關于高強度(du)鋼技術和應(ying)用國際會(hui)議(yi)上(shang)(shang)，根據把電焊鋼管(guan)作為原油或天(tian)然(ran)氣配管(guan)在(zai)(zai)海上(shang)(shang)設備或收(shou)集系(xi)統(tong)上(shang)(shang)使用時出現的問題(ti)，提(ti)出了溝(gou)狀腐蝕，并(bing)論述了其原因(yin)和可選擇(ze)的相(xiang)應(ying)鋼種，在(zai)(zai)其緒言中敘述的溝(gou)狀腐蝕的研究幾乎都是(shi)在(zai)(zai)日(ri)本進行的。
因為(wei)和電焊(han)(han)鋼(gang)(gang)管沒有(you)關系也(ye)存在著(zhu)由于各種原因使腐(fu)蝕形狀成為(wei)溝狀的(de)腐(fu)蝕，所以(yi)把本(ben)書(shu)使用的(de)溝狀腐(fu)蝕稱為(wei)電焊(han)(han)鋼(gang)(gang)管焊(han)(han)縫部的(de)溝狀腐(fu)蝕是(shi)(shi)正確(que)的(de)，以(yi)下簡稱為(wei)溝狀腐(fu)蝕。雖然日本(ben)進行(xing)過很(hen)多(duo)研究，可(ke)是(shi)(shi)有(you)關這方面的(de)日本(ben)以(yi)外(wai)的(de)報道(dao)卻很(hen)少。
就筆(bi)者所知，關于電焊鋼(gang)(gang)管(guan)溝狀腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)最(zui)初歸納(na)的(de)文獻是(shi)由(you)(you)新日鐵公司的(de)門智等(deng)完成的(de)［1973年（昭和(he)48年）］。該文敘述了腐(fu)(fu)蝕(shi)事例和(he)他們開(kai)發的(de)Cu-Ti系(xi)及Cu-Ti-Cr 系(xi)相應(ying)鋼(gang)(gang)的(de)優(you)秀特性(xing).當時(shi)已經推測到，在(zai)(zai)(zai)鋼(gang)(gang)管(guan)焊縫部位由(you)(you)于焊接時(shi)的(de)滾壓，在(zai)(zai)(zai)鋼(gang)(gang)管(guan)內外(wai)所發生的(de)金(jin)屬塑性(xing)變(bian)(bian)形，為了精加工(gong)通(tong)過(guo)切削除(chu)去焊道，使沿著塑性(xing)變(bian)(bian)形區存在(zai)(zai)(zai)的(de)非金(jin)屬夾(jia)雜物露在(zai)(zai)(zai)表(biao)面，由(you)(you)于急冷(leng)變(bian)(bian)成不穩定或呈活性(xing)的(de)MnS而(er)成為孔蝕(shi)的(de)起(qi)點(dian)，開(kai)始溝狀腐(fu)(fu)蝕(shi)。
第2年(nian)即(ji)1974年(nian)（昭和49年(nian)），加藤(teng)、乙黑及門通(tong)過(guo)MnS附近(jin)發生(sheng)腐(fu)蝕的顯微觀察，證實了(le)焊縫(feng)部位的MnS對溝狀腐(fu)蝕的破壞作用(yong)是(shi)因為(wei)焊縫(feng)焊接急(ji)冷時在(zai)(zai)MnS的周圍同時產生(sheng)了(le)容易(yi)形成陽極的硫的偏(pian)聚區(qu)。他們于(yu)1976年(nian)試驗片所研究的急(ji)熱、急(ji)冷處理(li)對MnS的局部腐(fu)蝕影(ying)響的結果。實驗證明(ming)了(le)在(zai)(zai)高溫，特別是(shi)在(zai)(zai)1400℃以(yi)上急(ji)熱、急(ji)冷的鋼的MnS在(zai)(zai)其周圍有硫的偏(pian)聚區(qu)，這樣的偏(pian)聚區(qu)變(bian)成為(wei)陽極，開始局部腐(fu)蝕。
有(you)關MnS腐(fu)蝕研究的(de)歷史或加(jia)藤等的(de)上(shang)述研究的(de)詳細內容，將在(zai)5.2.1節進行敘述。然而通(tong)過加(jia)藤等的(de)研究搞清楚了電焊鋼管的(de)溝(gou)狀(zhuang)腐(fu)蝕起因于MnS的(de)理由。
作為(wei)耐溝狀腐(fu)蝕電焊(han)鋼管低(di)合金鋼的(de)添加(jia)元素(su)(su)(su)，在他(ta)們所(suo)注意(yi)的(de)元素(su)(su)(su)之中，效果大的(de)元素(su)(su)(su)是(shi)與(yu)銅(tong)(tong)共(gong)存的(de)Sb、Ti、Cr;有效果的(de)元素(su)(su)(su)是(shi)銅(tong)(tong)和與(yu)銅(tong)(tong)共(gong)存的(de)Zr;Nb、Sn、As即使與(yu)銅(tong)(tong)共(gong)存也沒(mei)有效果。硫是(shi)有害的(de)元素(su)(su)(su)，特別是(shi)銅(tong)(tong)含(han)量(liang)(liang)(liang)小于(yu)0.2%的(de)鋼中，隨(sui)著(zhu)硫含(han)量(liang)(liang)(liang)增加(jia)影響增大；可是(shi)當加(jia)入0.3%Cu時，硫含(han)量(liang)(liang)(liang)小于(yu)0.03%時，硫不產(chan)生(sheng)影響。
考慮添加銅(tong)是因為注意(yi)到銅(tong)在大(da)氣腐蝕(shi)條件下能夠(gou)消除硫對腐蝕(shi)惡劣影響的(de)Larrabee 學說或加藤研(yan)究(jiu)組(zu)以前研(yan)究(jiu)的(de)銅(tong)對耐(nai)硫酸性的(de)效果(guo)。并且(qie)，與銅(tong)共存的(de)銻也能提(ti)高(gao)耐(nai)硫酸鋼的(de)性能。鉻在海(hai)水(shui)環(huan)境中的(de)使用，一般是為了提(ti)高(gao)耐(nai)蝕(shi)性。
Zr、Nb、Ti是(shi)和鋼中的(de)硫(liu)形(xing)(xing)成(cheng)硫(liu)化(hua)物傾向很強的(de)元素(su)，是(shi)為(wei)了(le)取(qu)代Mn以形(xing)(xing)成(cheng)穩定的(de)硫(liu)化(hua)物而(er)(er)加入的(de)。1963年金(jin)(jin)子等(deng)(deng)曾(ceng)經發(fa)表過形(xing)(xing)成(cheng)硫(liu)化(hua)物傾向元素(su)的(de)順序是(shi)：Zr>Ti>Mn>Nb>V>Cr>Al>Mo>W>Fe>Ni>Co>Si.并(bing)且，在20世紀60年代前期（昭和30年代后期），人們把提高(gao)鋼鐵各(ge)種(zhong)性能作為(wei)目(mu)的(de)而(er)(er)進行過添加各(ge)種(zhong)合(he)金(jin)(jin)元素(su)鋼的(de)開發(fa)，那(nei)時曾(ceng)經使(shi)用已(yi)經普及的(de)EPMA進行了(le)低合(he)金(jin)(jin)成(cheng)分系鋼的(de)非金(jin)(jin)屬夾雜物的(de)鑒定，白巖等(deng)(deng)試驗向0.3%C-0.1%Mn-0.3%Si為(wei)基體的(de)鋼中分別添加Zr(0.04%)、Ti（0.03%)、La-Ce(0.02%)、Ca(0.02%)、V(0.03%)、Cr(0.1%)、Y（0.02%)等(deng)(deng)，并(bing)確認(ren)了(le)取(qu)代MnS生成(cheng)各(ge)添加元素(su)的(de)硫(liu)化(hua)物。
為了防(fang)止MnS成(cheng)為孔蝕的起點，需要控制錳含(han)量(liang)(liang)，或者添加其(qi)(qi)他的合金元素降低硫化物中(zhong)的錳含(han)量(liang)(liang)，或者轉變成(cheng)比MnS穩定(ding)的其(qi)(qi)他硫化物，這些方法(fa)已經在具有耐酸(suan)(suan)性的易(yi)切削(xue)不(bu)銹鋼(gang)上得到應用。Carpenter公司通(tong)過降低錳含(han)量(liang)(liang)生(sheng)成(cheng)含(han)鉻(ge)高(gao)的（Cr、Mn)S,Sandvik公司通(tong)過加入鈦生(sheng)成(cheng)TiS的方法(fa)提高(gao)了耐酸(suan)(suan)性。
把上述(shu)方法最初利(li)用到提高電(dian)焊鋼管的(de)(de)(de)耐溝狀(zhuang)腐蝕性上的(de)(de)(de)是(shi)加藤等，據報告，Cu-Ti、Cu-Cr-Ti、Cu-Sb系的(de)(de)(de)低硫材料的(de)(de)(de)耐溝狀(zhuang)腐蝕性是(shi)通常電(dian)焊鋼管的(de)(de)(de)6~7倍。其(qi)中，低S-Cu-Ti系的(de)(de)(de)鋼種以后作(zuo)為新日鐵公司的(de)(de)(de)耐溝狀(zhuang)腐蝕鋼管實現了(le)產品化。
進入20世紀(ji)70年代（昭和50年代）后，溝(gou)狀腐(fu)(fu)蝕發生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)頻繁程(cheng)度越來(lai)越引起人們的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)關注，各鋼(gang)鐵公(gong)司進行了事例調(diao)查(cha)、發生(sheng)原因(yin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)研討(tao)和對策鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)開發等。腐(fu)(fu)蝕率非(fei)常(chang)大是溝(gou)狀腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)一個特征，根據事例的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)總結報告,有的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)例子是10mm/a或者更高，13mm/a的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕率非(fei)常(chang)普遍。產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)環(huan)境也涉(she)及海(hai)水(shui)(shui)(shui)、鹽水(shui)(shui)(shui)、循(xun)環(huan)冷卻水(shui)(shui)(shui)、工業(ye)用水(shui)(shui)(shui)、地下水(shui)(shui)(shui)、自來(lai)水(shui)(shui)(shui)等管(guan)道的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)面、土壤埋設管(guan)道的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)外面、纏繞防(fang)露材的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)(shui)(shui)管(guan)道的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)外面（由于滲(shen)人的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)結露水(shui)(shui)(shui)而潤濕(shi)）等許多方面，而且仍(reng)然處在產(chan)生(sheng)溝(gou)狀腐(fu)(fu)蝕環(huan)境的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)特異性不能(neng)定(ding)義，容易產(chan)生(sheng)溝(gou)狀腐(fu)(fu)蝕的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)環(huan)境不能(neng)夠預知，不能(neng)夠制(zhi)定(ding)相應對策的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)狀況。
如(ru)圖5-1所示，溝狀(zhuang)腐蝕(shi)(shi)(shi)一種(zhong)是(shi)沿(yan)著焊(han)縫線呈一直線生(sheng)成的(de)類(lei)型(xing)，另一種(zhong)是(shi)銹(xiu)瘤在(zai)焊(han)縫的(de)位置形成在(zai)其下面被侵蝕(shi)(shi)(shi)時，由于焊(han)縫部侵蝕(shi)(shi)(shi)特別深，沿(yan)著銹(xiu)瘤分布不(bu)連續生(sheng)成的(de)類(lei)型(xing)。不(bu)管哪一種(zhong)類(lei)型(xing)都反映出是(shi)宏觀電(dian)池引起的(de)腐蝕(shi)(shi)(shi)，已經證明在(zai)像海水(shui)(shui)或鹽(yan)水(shui)(shui)那樣電(dian)導率(lv)高的(de)環(huan)境(jing)中侵蝕(shi)(shi)(shi)加快，在(zai)工業用水(shui)(shui)或自(zi)來水(shui)(shui)等電(dian)導率(lv)低的(de)環(huan)境(jing)中侵蝕(shi)(shi)(shi)減慢。即使在(zai)后者(zhe)的(de)場合，由于腐蝕(shi)(shi)(shi)率(lv)只(zhi)能上(shang)升到1mm/a程(cheng)度或者(zhe)以(yi)上(shang)，所以(yi)也不(bu)一定(ding)是(shi)電(dian)導率(lv)越(yue)低越(yue)好(hao)。
當然，溝狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)腐(fu)蝕并不(bu)(bu)一定(ding)會發生。溝狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)腐(fu)蝕到底是(shi)(shi)(shi)發生在(zai)環(huan)境條件(jian)(jian)強的場(chang)合(he)，還是(shi)(shi)(shi)由于(yu)(yu)微妙的不(bu)(bu)同條件(jian)(jian)發生在(zai)材料敏(min)感性(xing)大的場(chang)合(he)，尚(shang)不(bu)(bu)清(qing)楚。正村等通過恒電(dian)位電(dian)解的方法，確立了用(yong)1周時間能夠再現溝狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)腐(fu)蝕的試(shi)(shi)驗方法,就是(shi)(shi)(shi)把焊(han)縫部的侵(qin)蝕深(shen)(shen)度和周圍母材的侵(qin)蝕深(shen)(shen)度的比(bi)設定(ding)為(wei)溝狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)腐(fu)蝕系數(shu)α,將該方法用(yong)于(yu)(yu)硫含(han)量、制管機(ji)和有(you)無(wu)在(zai)線退火裝置等不(bu)(bu)同的生產(chan)條件(jian)(jian)下，每種條件(jian)(jian)下采用(yong)50批以上的材料，α是(shi)(shi)(shi)1.1~1.4,結(jie)果(guo)是(shi)(shi)(shi)所有(you)的試(shi)(shi)驗材料或多或少(shao)都存在(zai)溝狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)腐(fu)蝕的敏(min)感性(xing)。就是(shi)(shi)(shi)說(shuo)，在(zai)當時的電(dian)焊(han)鋼管的生產(chan)條件(jian)(jian)范圍內(nei)即使控制條件(jian)(jian)也不(bu)(bu)能避免溝狀(zhuang)(zhuang)(zhuang)腐(fu)蝕。
溝狀腐蝕(shi)發(fa)生(sheng)的起因是由(you)于急冷MnS沒能充分析出和(he)長大，所以熱處(chu)理(li)（退(tui)火(huo)、正火(huo)）應該是有效(xiao)的。事實(shi)上，如果在(zai)900℃以上經30min熱處(chu)理(li)進行(xing)空冷，就不(bu)會產生(sheng)溝狀腐蝕(shi)，或者即便處(chu)理(li)時間比這短，也能降(jiang)低敏(min)感性，其效(xiao)果是硫含量越低則越大，可是由(you)于設置在(zai)電焊鋼管(guan)生(sheng)產設備(bei)上的后(hou)置退(tui)火(huo)裝置（焊縫退(tui)火(huo)裝置）加熱時間短，雖然(ran)有效(xiao)果但(dan)不(bu)明顯。
還有(you)(you)(you)一種在(zai)高溫(wen)下鍛接(jie)制(zhi)成的(de)焊(han)接(jie)鋼(gang)管，因為冷(leng)卻(que)速度慢，所以(yi)在(zai)焊(han)接(jie)部發生的(de)局部腐(fu)蝕比電焊(han)鋼(gang)管顯著減輕，實(shi)踐證明(ming)，這種焊(han)管在(zai)實(shi)際應用(yong)上幾乎沒(mei)有(you)(you)(you)問題,因此推薦使(shi)用(yong)這種鋼(gang)管。可是(shi)由于(yu)尺(chi)寸被(bei)限(xian)制(zhi)在(zai)100A以(yi)下，而在(zai)125A以(yi)上仍需要電焊(han)鋼(gang)管。鍍鋅鋼(gang)管通(tong)過對鍍層的(de)消耗可延長使(shi)用(yong)壽命，然(ran)而在(zai)日本由于(yu)水是(shi)軟質的(de)，鍍層消耗很(hen)快，雖(sui)然(ran)能夠延長平均使(shi)用(yong)壽命，但是(shi)也有(you)(you)(you)1~3年溝狀腐(fu)蝕穿透的(de)例子(zi)，所以(yi)目前還沒(mei)有(you)(you)(you)很(hen)好的(de)解決(jue)措施。
因此(ci)人們對能夠(gou)降低或者抑制溝狀腐蝕敏感性的低合(he)金(jin)成(cheng)(cheng)分(fen)的組(zu)成(cheng)(cheng)進行了種(zhong)種(zhong)研究。除了上述加(jia)藤等認為有效的元(yuan)素外，還(huan)發表了Nb、Y、Al、Mo、Ni,并且(qie)在與銅共存時，Ni、REM、Ca等是有效元(yuan)素。
1980~1981年（昭(zhao)和55~56年），4家公司生(sheng)產(chan)的(de)耐(nai)溝狀(zhuang)腐蝕電(dian)焊鋼(gang)管(guan)開始銷(xiao)售(shou)。研究思路(lu)大體相同，即降低(di)(di)硫含量。但是只用這些方法(fa)是不充分(fen)的(de)，即使經過(guo)熱處(chu)(chu)理也(ye)殘留(liu)敏(min)感(gan)性。雖然加入0.1%~0.3%Cu也(ye)是必需的(de)，可是低(di)(di)S-Cu鋼(gang)仍有(you)敏(min)感(gan)性,需要進一步(bu)進行(xing)熱處(chu)(chu)理或加入另外的(de)合金(jin)元素，或者可以兩(liang)種方法(fa)同時采用。
表(biao)5-1給(gei)出了各公司生產(chan)(chan)的耐溝(gou)狀腐蝕鋼管的成分(fen)標準表(biao)中所列成分(fen)均是(shi)根據(ju)上述考慮而設(she)計的。由于(yu)產(chan)(chan)品不同，可以進行熱處理(li)。
產品(pin)列(lie)于(yu)JISG 3452(管(guan)(guan)道用碳(tan)素鋼鋼管(guan)(guan)）的(de)黑(hei)管(guan)(guan)及(ji)鍍鋅鋼管(guan)(guan)和JIS G 3454(壓力管(guan)(guan)道用碳(tan)素鋼鋼管(guan)(guan)）的(de)黑(hei)管(guan)(guan)及(ji)鍍鋅鋼管(guan)(guan)的(de)標(biao)準內，可(ke)以(yi)提供的(de)尺寸前者是125~500A,后(hou)者是20~600A(15A、650A根據協商生產）。前者中沒有可(ke)以(yi)使(shi)用鍛接(jie)鋼管(guan)(guan)的(de)100A以(yi)下的(de)產品(pin)。
從1980年（昭(zhao)和50年代的(de)(de)中期）起，水管(guan)(guan)道用的(de)(de)黑管(guan)(guan)及(ji)鍍鋅鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)一般已經使用了耐溝(gou)(gou)(gou)狀(zhuang)腐(fu)蝕鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)（由于尺寸所限 使用鍛接(jie)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)）。日本水道鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)協會認為(wei)，耐溝(gou)(gou)(gou)狀(zhuang)腐(fu)蝕電(dian)焊(han)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)的(de)(de)耐溝(gou)(gou)(gou)狀(zhuang)腐(fu)蝕性是傳統(tong)電(dian)焊(han)鋼(gang)(gang)管(guan)(guan)的(de)(de)10倍。各(ge)公司就耐溝(gou)(gou)(gou)狀(zhuang)腐(fu)蝕鋼(gang)(gang)的(de)(de)同類產品在(zai)文(wen)獻上發表了各(ge)自的(de)(de)試驗(yan)結(jie)(jie)果(guo),結(jie)(jie)論是敏感性為(wei)零或者非常小。
這些產品(pin)銷售以來，耐(nai)(nai)溝狀(zhuang)腐(fu)蝕電焊鋼管的(de)溝狀(zhuang)腐(fu)蝕事例一件(jian)也(ye)沒(mei)(mei)有報道過，作者(zhe)所知道的(de)情報中也(ye)沒(mei)(mei)有。在建設(she)省(sheng)的(de)機械設(she)備工程施工管理指(zhi)南（平成元年版(ban)）中，也(ye)記載著耐(nai)(nai)溝狀(zhuang)腐(fu)蝕電焊鋼管。
