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)(昭和36年(nian)),日(ri)本(ben)為了(le)緩解(jie)船(chuan)只擁(yong)擠問題制(zhi)定(ding)了(le)港口修配緊急措施(shi)法,開(kai)始(shi)了(le)5年(nian)計劃。該5年(nian)計劃以后(hou)連續(xu)進行(xing)過6次(ci),日(ri)本(ben)的港口設施(shi)的儲(chu)備(bei)從(cong)1965年(nian)(昭和40年(nian))之后(hou)的20年(nian)間增大了(le)3.5倍,所(suo)以說鋼鐵廠家對耐蝕鋼如此感(gan)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(ji)家公司開(kai)發了(le)主(zhu)要(yao)提高(gao)飛濺帶耐(nai)(nai)蝕(shi)性的(de)鋼管樁(zhuang)、鋼板(ban)樁(zhuang).例如NKK公司于1967年(nian)(昭(zhao)和(he)42年(nian))把(ba)標稱組(zu)成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(gao)強度鋼,主(zhu)要(yao)把(ba)提高(gao)飛濺帶的(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性作(zuo)為自的(de)。由(you)于含有Cr,這(zhe)種鋼在海水中、在一定程度上比碳素鋼腐(fu)蝕(shi)小(xiao),局(ju)部腐(fu)蝕(shi)也小(xiao),焊接(jie)性、焊接(jie)部的(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性也良好(hao)。


 這(zhe)些用日(ri)本(ben)技術生產的(de)(de)耐(nai)海水(shui)鋼是Cu-Cr-P系(xi)、Cu-Cr-Al-P系(xi)、Cu-Cr-Mo系(xi)等(deng),其特征是主要元素(su)不(bu)含有(you)Ni,為了提高耐(nai)蝕(shi)性而(er)(er)含有(you)Cr。這(zhe)和U.S.Steel公司(si)積極地把Cr除外(wai)大不(bu)相(xiang)同。然而(er)(er),各公司(si)在實際環(huan)境下的(de)(de)腐蝕(shi)試驗結果表明(ming),這(zhe)些含鉻的(de)(de)低合金鋼在海水(shui)飛(fei)濺帶的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性良好。這(zhe)一結果在下面(mian)所敘述的(de)(de)耐(nai)海水(shui)鋼耐(nai)蝕(shi)性調查(cha)委員會的(de)(de)試驗中也得到了證實。


 該委員會由運(yun)(yun)輸省港(gang)口(kou)(kou)局、運(yun)(yun)輸省港(gang)口(kou)(kou)技術研(yan)究所、各鋼(gang)鐵廠家組成,為了研(yan)究耐(nai)海水(shui)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕性(xing),從(cong)1965年(nian)起6~8年(nian)間,各公司的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)材料·用(yong)加(jia)工成H型鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)形狀的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)試驗(yan)材,在(zai)(zai)新瀉港(gang)及(ji)京濱地區的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)海域進行了腐蝕試驗(yan)。該報告書(shu)雖然沒有公開發表,可(ke)(ke)是在(zai)(zai)運(yun)(yun)輸省港(gang)口(kou)(kou)局主編的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)“港(gang)口(kou)(kou)設施的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)技術基準·同(tong)解說(shuo)”(1979年(nian)刊)被(bei)引(yin)用(yong)。在(zai)(zai)附加(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)解說(shuo)中(zhong)說(shuo)“在(zai)(zai)飛濺帶的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕鋼(gang)(耐(nai)海水(shui)試制鋼(gang))的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕速(su)度(du),耐(nai)蝕性(xing)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)是碳素鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)1/2,它是Cu含(han)量(liang)0.3%、Cr含(han)量(liang)約0.6%、P含(han)量(liang)約0.1%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)銅(tong)鋼(gang)。”并規定了“腐蝕率足(zu)夠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)場合,可(ke)(ke)以不采用(yong)防蝕法”,Cu-Cr-P系在(zai)(zai)飛濺帶良好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)已被(bei)第三者承認(ren)。這種成分的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)可(ke)(ke)以說(shuo)是用(yong)鉻取代了MARINER鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)鎳的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)化學(xue)組成,鞏(gong)固了在(zai)(zai)鉻耐(nai)海水(shui)鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)地位。


 20世紀60年代后半(ban)期(昭和40年代前半(ban)期)世界(jie)上(shang)對海(hai)洋(yang)的(de)開發(fa)重視起來。這時海(hai)洋(yang)開發(fa)的(de)實體雖然還不(bu)一定明確,可是為尋(xun)求海(hai)洋(yang)資源或(huo)海(hai)洋(yang)空間,以石油挖掘裝置、海(hai)中作業基地(di)、海(hai)洋(yang)發(fa)電廠、人工島、浮標等(deng)為代表,來自重工業對耐蝕鋼(gang)的(de)期待已寄托于鋼(gang)鐵廠家,而且港口、碼頭也(ye)顯示出大型化的(de)傾向,這對鋼(gang)材的(de)力學(xue)性(xing)能(neng)、焊接性(xing)、耐蝕性(xing)也(ye)有了更(geng)高(gao)的(de)要(yao)求。


 伴隨著這種動向,以飛濺帶的(de)(de)耐(nai)蝕性作(zuo)為(wei)中心,以前因(yin)含磷(lin)限制(zhi)了(le)焊(han)接性的(de)(de)耐(nai)海(hai)水(shui)(shui)鋼已(yi)不(bu)能滿足需求,故現(xian)需要具有耐(nai)蝕性的(de)(de)焊(han)接結構(gou)用耐(nai)海(hai)水(shui)(shui)鋼。因(yin)此各(ge)鋼鐵公司通(tong)過(guo)降(jiang)低磷(lin)提(ti)高焊(han)接性,添加以鉻為(wei)主的(de)(de)合金元素開發(fa)了(le)在海(hai)水(shui)(shui)中具有耐(nai)蝕性的(de)(de)鋼材。


 我認為最初市售的鋼(gang)種(zhong)是NKK的“瑪林50(マリン50)”[1970年(nian)(昭和45年(nian))]。這種(zhong)耐海(hai)水鋼(gang)具(ju)有0.35%Cu-0.6%Cr-0.45%Al的化學組成,是把前節所敘(xu)述的Hudson等的試驗結果(guo)中Cr+Al對海(hai)水的耐蝕性實用化的鋼(gang)種(zhong)。


 為Hudson等的(de)(de)研究提供Cr-Al系鋼(gang)(gang)(gang)材的(de)(de)是(shi)(shi)法(fa)國(guo)Pompey公(gong)司的(de)(de)E.Herzog,然而(er)NKK于1965年(nian)(昭(zhao)和(he)40年(nian))與該公(gong)司簽訂了關(guan)(guan)于Cr-Al系的(de)(de)APS鋼(gang)(gang)(gang)(8種(zhong)鋼(gang)(gang)(gang))的(de)(de)生(sheng)產的(de)(de)技術合作(zuo)。這項合作(zuo)的(de)(de)目(mu)的(de)(de)不是(shi)(shi)耐(nai)(nai)海水鋼(gang)(gang)(gang),而(er)是(shi)(shi)對不同鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)含有2%~6.5%Cr的(de)(de)低合金不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)耐(nai)(nai)硝酸鹽應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)裂紋性(xing)、耐(nai)(nai)硫(liu)化(hua)物應(ying)力腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)裂紋性(xing)、砂(sha)糖設備中的(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)等感興趣(qu)。可是(shi)(shi)APS鋼(gang)(gang)(gang)中有Cr-AI系的(de)(de)耐(nai)(nai)海水腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)鋼(gang)(gang)(gang),所(suo)以對鉻或(huo)鋁的(de)(de)效果(guo)(guo)比較關(guan)(guan)心(xin)。可是(shi)(shi)這種(zhong)鋼(gang)(gang)(gang)含4%Cr-0.8%Al(APS25),從成本,焊接性(xing)來看不適合開(kai)發(fa),所(suo)以重新開(kai)發(fa)了更低合金系的(de)(de)Cu-Cr-A1鋼(gang)(gang)(gang)。另(ling)外,不管Cr-Al系有促(cu)進局部腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)作(zuo)用的(de)(de) Hudson的(de)(de)研究結(jie)果(guo)(guo),Pompey 公(gong)司在Kure Beach進行了46個月(yue)的(de)(de)海水浸泡試驗,其(qi)結(jie)果(guo)(guo)表明,單純3.5%Cr鋼(gang)(gang)(gang)與碳(tan)素鋼(gang)(gang)(gang)相(xiang)比,最(zui)大(da)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)深(shen)度(du)相(xiang)同,平(ping)均(jun)孔蝕(shi)(shi)(shi)(shi)深(shen)度(du)是(shi)(shi)1.65倍(bei),相(xiang)反APS 25最(zui)大(da)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)深(shen)度(du)是(shi)(shi)1/3弱(ruo),平(ping)均(jun)孔蝕(shi)(shi)(shi)(shi)深(shen)度(du)是(shi)(shi)1/2弱(ruo)。平(ping)均(jun)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)率(lv)約(yue)為碳(tan)素鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)43%.


 在(zai)開(kai)(kai)發(fa)(fa)更低合金(jin)的(de)鉻系耐海水鋼時(shi),當然,減小(xiao)局部(bu)(bu)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(孔蝕(shi)(shi))的(de)敏感性是一個(ge)開(kai)(kai)發(fa)(fa)目的(de),并(bing)且,為了(le)(le)應付焊接部(bu)(bu)的(de)電位腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi),慎重地研究了(le)(le)焊接材料(liao),進行了(le)(le)實際海水中的(de)試驗(yan)。在(zai)1970年(昭和(he)45年)銷售開(kai)(kai)始時(shi)的(de)技術資料(liao)上給出了(le)(le)靜岡縣清水造船廠岸壁上長尺材的(de)3年的(de)結果。這(zhe)種鋼與碳素鋼相比(bi),耐蝕(shi)(shi)性在(zai)海水飛濺帶是2~3倍,在(zai)全浸帶是1.7~2倍。


 當(dang)然,各(ge)鋼鐵公司都開發(fa)了(le)具有(you)海(hai)水中(zhong)耐蝕性和(he)(he)焊接(jie)性的(de)(de)耐海(hai)水鋼。在這些鋼中(zhong),既有(you)海(hai)中(zhong)用(yong)的(de)(de)也(ye)有(you)海(hai)中(zhong)和(he)(he)飛濺(jian)帶兩用(yong)的(de)(de)。把磷降低到和(he)(he)通常焊接(jie)結構(gou)鋼的(de)(de)同(tong)等程度,海(hai)中(zhong)和(he)(he)飛濺(jian)帶兩用(yong)的(de)(de)鋼加入銅和(he)(he)1%Cr,海(hai)中(zhong)用(yong)的(de)(de)鋼多數定為(wei)1%Cr。因鋼種(zhong)而異最大是3%Cr,并(bing)且為(wei)了(le)抑制局(ju)部腐蝕有(you)添加了(le)少量鉬或鎳(nie)的(de)(de)鋼種(zhong),或者為(wei)了(le)提高耐蝕性也(ye)有(you)加人了(le)其他的(de)(de)合金元(yuan)素(su)的(de)(de)鋼種(zhong)。


 這些鋼(gang)種的(de)(de)(de)開(kai)發,到1970年(nian)代初期(qi)(昭和(he)46~47年(nian))基(ji)本(ben)(ben)結束,各公(gong)司開(kai)始生產(chan)(chan)銷售。表(biao)3-2示出(chu)了日本(ben)(ben)現在(zai)正在(zai)生產(chan)(chan)的(de)(de)(de)耐(nai)海水鋼(gang)。1973年(nian)出(chu)版的(de)(de)(de)鋼(gang)材(cai)俱樂部的(de)(de)(de)“關于鋼(gang)材(cai)的(de)(de)(de)腐蝕防蝕的(de)(de)(de)資料”中,用(yong)表(biao)給(gei)出(chu)的(de)(de)(de)“日本(ben)(ben)國內(nei)各鋼(gang)鐵公(gong)司的(de)(de)(de)耐(nai)海水鋼(gang)的(de)(de)(de)規格(ge)”常常被(bei)引用(yong),表(biao)3-2是以此為基(ji)礎(chu)參(can)考文(wen)獻追加了以后的(de)(de)(de)鋼(gang)種制成(cheng)的(de)(de)(de)。與耐(nai)候鋼(gang)不同成(cheng)分系相(xiang)當多,還沒有成(cheng)為JIS標準。



 圖(tu)3-1及圖(tu)3-2示出(chu)了從1976年(昭(zhao)和51年)到最近日(ri)本耐海(hai)水鋼的生產量(liang)(liang)(liang)、日(ri)本國(guo)內(nei)(nei)使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)(liang)使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)用(yong)(yong)(yong)(yong)途的預測。這期(qi)間的生產量(liang)(liang)(liang)平均(jun)是(shi)7178t,日(ri)本國(guo)內(nei)(nei)使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)(liang)平均(jun)是(shi)2382t.日(ri)本國(guo)內(nei)(nei)消耗(hao)量(liang)(liang)(liang)土木用(yong)(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)(liang)1992年(平成4年)是(shi)2905t,1986年(昭(zhao)和61年)是(shi)1652t,1978年是(shi)1340t,雖然超過(guo)了1000t,可是(shi)17年的平均(jun)值只(zhi)不過(guo)515t/年,生產量(liang)(liang)(liang)、使(shi)(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)(yong)量(liang)(liang)(liang)都非常少。500t的重量(liang)(liang)(liang)相當(dang)于長20m的鋼板樁約(yue)100根,換算成岸壁(bi)長度僅有(you)數100m以下(xia)的工程量(liang)(liang)(liang)。


圖 1.jpg



  盡管(guan)港口維修及在臨(lin)海地帶填海造地盛行,可是作為護岸用的鋼樁(zhuang)幾乎不(bu)采用耐(nai)海水(shui)鋼。其理由雖(sui)然不(bu)清楚,然而可能(neng)是因(yin)為對防蝕不(bu)太關心沒(mei)(mei)有(you)采取任何防蝕措施(shi)的占多數,即使關心也可能(neng)是飛(fei)濺帶的耐(nai)蝕性(xing)只(zhi)是碳素(su)鋼2倍的性(xing)能(neng)沒(mei)(mei)有(you)吸引力等原因(yin)。


 由于港口(kou)設施(shi)處于劇(ju)烈(lie)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)環境,如果(guo)(guo)防(fang)(fang)蝕(shi)不(bu)充分的(de)(de)話則(ze)腐(fu)蝕(shi)嚴重。在1986年(昭和61年),運輸(shu)省港口(kou)局歸納(na)的(de)(de)港口(kou)設施(shi)的(de)(de)劣(lie)化狀況調查結(jie)果(guo)(guo)示(shi)于表(biao)3-3。就是(shi)說,在5年之內(nei)需(xu)(xu)要(yao)進(jin)行(xing)維(wei)修(xiu)作業的(de)(de)設施(shi)數,鋼結(jie)構體有642個設施(shi)(占全(quan)體的(de)(de)17.9%),混(hun)凝(ning)土結(jie)構體有245個設施(shi)(占全(quan)體的(de)(de)35%)。在6~10該表(biao)中記有“防(fang)(fang)蝕(shi)”的(de)(de)設施(shi),如果(guo)(guo)設施(shi)適當地進(jin)行(xing)防(fang)(fang)蝕(shi)就能(neng)夠很好地保存(cun)下來。設施(shi)需(xu)(xu)要(yao)“全(quan)面改修(xiu)”、“加(jia)固(gu)”的(de)(de)原因,不(bu)一定全(quan)是(shi)腐(fu)蝕(shi)造(zao)成的(de)(de),然而腐(fu)蝕(shi)卻是(shi)最大的(de)(de)因素,如果(guo)(guo)放置(zhi)下去(qu),隨(sui)著(zhu)時間的(de)(de)增長只用防(fang)(fang)蝕(shi)也(ye)不(bu)能(neng)解決問題(ti),所以防(fang)(fang)蝕(shi)的(de)(de)對象(xiang)(xiang)將會減少,而全(quan)面改修(xiu)或加(jia)固(gu)的(de)(de)對象(xiang)(xiang)數將會增加(jia)。


 道路(lu)、港(gang)口、橋梁這(zhe)一類的(de)(de)(de)(de)(de)(de)公共(gong)設(she)施(shi)(shi)是一國(guo)活(huo)力的(de)(de)(de)(de)(de)(de)基礎,它的(de)(de)(de)(de)(de)(de)建設(she)和(he)維護管理,對(dui)保持活(huo)躍的(de)(de)(de)(de)(de)(de)經濟活(huo)動和(he)富裕社會的(de)(de)(de)(de)(de)(de)延續、發展是不(bu)可缺少的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。如果(guo)忽視了這(zhe)一問題,將會招來前述(2.2.3節)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)《荒(huang)廢中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)美國(guo)》一書中所(suo)介紹的(de)(de)(de)(de)(de)(de)那樣(yang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)后果(guo)。日本的(de)(de)(de)(de)(de)(de)公共(gong)設(she)施(shi)(shi)配備正規化的(de)(de)(de)(de)(de)(de)時間是在1950年(nian)代后期(qi)(昭和(he)30年(nian)代前期(qi)),與美國(guo)等國(guo)家相比,由于(yu)相關的(de)(de)(de)(de)(de)(de)結構體使(shi)用(yong)年(nian)限(xian)比較(jiao)短,由腐(fu)蝕(shi)等引起(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)損傷還不(bu)明(ming)顯,港(gang)口設(she)施(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)老化需經過25年(nian)才(cai)開(kai)始顯現出來。


 直到港口設(she)(she)施的(de)(de)防(fang)(fang)蝕強化(hua)成為(wei)最關注的(de)(de)問題,耐(nai)海水(shui)鋼(gang)才(cai)會有(you)(you)應(ying)用(yong)(yong)發展的(de)(de)機(ji)會,可是現(xian)在還沒(mei)有(you)(you)實現(xian)。綜合防(fang)(fang)蝕的(de)(de)重要性和經濟(ji)性的(de)(de)結論(lun)是耐(nai)海水(shui)鋼(gang)不僅防(fang)(fang)蝕性能而且(qie)使用(yong)(yong)壽命(ming)不夠,所以采用(yong)(yong)了(le)鋼(gang)鐵公司用(yong)(yong)另(ling)一(yi)種途徑(jing)開發的(de)(de)包覆聚乙(yi)烯(xi)或(huo)聚氨酯的(de)(de)具有(you)(you)數十年(nian)壽命(ming)的(de)(de)防(fang)(fang)蝕樁(zhuang)或(huo)板樁(zhuang)。還開發了(le)在現(xian)場施工的(de)(de)石蠟油或(huo)環(huan)氧樹(shu)脂(zhi)包覆的(de)(de)加工法,已(yi)在新設(she)(she)或(huo)原有(you)(you)的(de)(de)鋼(gang)板樁(zhuang)或(huo)鋼(gang)管(guan)樁(zhuang)的(de)(de)防(fang)(fang)蝕上應(ying)用(yong)(yong)。


 耐候(hou)鋼在橋梁上的(de)(de)(de)裸露使用(yong)(yong)技術(shu),在經(jing)濟(ji)低迷期(qi)來臨后,因(yin)(yin)為經(jing)濟(ji)上的(de)(de)(de)原因(yin)(yin)而被(bei)引進,最近為了解(jie)決由(you)于維護費(fei)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)削(xue)減(jian)以及高齡(ling)化和回避(bi)3K(臟、累、危險)風(feng)潮所引起(qi)涂(tu)漆技術(shu)工人的(de)(de)(de)不足,耐候(hou)鋼再次(ci)得到擴大應用(yong)(yong)的(de)(de)(de)機會,這和耐海水鋼大不一樣。


 最(zui)近東京灣橫跨(kua)道(dao)路橋(qiao)、關西機場(chang)聯絡橋(qiao)等重要結構(gou)體已(yi)考慮100年的(de)長壽命和徹底地省(sheng)去(qu)維護的(de)目標(biao),與此相對應在橋(qiao)墩(dun)的(de)海水飛(fei)濺(jian)部也分別(bie)采用了鈦包(bao)層和復(fu)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。