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)(nian)(昭(zhao)和36年(nian)(nian)(nian)),日本為了(le)緩解船只擁擠(ji)問題制(zhi)定(ding)了(le)港口修(xiu)配緊急措(cuo)施法,開始了(le)5年(nian)(nian)(nian)計(ji)劃。該5年(nian)(nian)(nian)計(ji)劃以后(hou)連續進行過6次(ci),日本的(de)(de)港口設施的(de)(de)儲備從(cong)1965年(nian)(nian)(nian)(昭(zhao)和40年(nian)(nian)(nian))之后(hou)的(de)(de)20年(nian)(nian)(nian)間增(zeng)大了(le)3.5倍,所(suo)以說(shuo)鋼鐵廠家對(dui)耐(nai)蝕鋼如此(ci)感興趣(qu)是理所(suo)當(dang)然(ran)的(de)(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,日本幾家公(gong)司(si)開發了主要提高(gao)飛濺(jian)(jian)帶耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)的(de)(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)管(guan)樁、鋼(gang)(gang)(gang)板樁.例如NKK公(gong)司(si)于1967年(昭和42年)把標稱組成0.3%Cu-0.6%Cr-0.1%P系的(de)(de)(de)NK瑪林鋼(gang)(gang)(gang)推(tui)向市場(chang)。這(zhe)是490 MPa(50kg)級(ji)的(de)(de)(de)高(gao)強度鋼(gang)(gang)(gang),主要把提高(gao)飛濺(jian)(jian)帶的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)作為自的(de)(de)(de)。由(you)于含有(you)Cr,這(zhe)種鋼(gang)(gang)(gang)在海水中、在一定程度上比碳素鋼(gang)(gang)(gang)腐蝕(shi)(shi)小,局部(bu)腐蝕(shi)(shi)也小,焊(han)接(jie)性(xing)、焊(han)接(jie)部(bu)的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)也良好。


 這(zhe)些(xie)用日本技術生產的(de)(de)(de)耐海(hai)水鋼(gang)是Cu-Cr-P系、Cu-Cr-Al-P系、Cu-Cr-Mo系等,其特(te)征是主要元(yuan)素(su)不含(han)有Ni,為了提高耐蝕性(xing)而含(han)有Cr。這(zhe)和U.S.Steel公(gong)司積(ji)極地把Cr除外大(da)不相同。然(ran)而,各(ge)公(gong)司在實際環境下(xia)的(de)(de)(de)腐(fu)蝕試驗結(jie)果表明(ming),這(zhe)些(xie)含(han)鉻的(de)(de)(de)低合金鋼(gang)在海(hai)水飛濺帶的(de)(de)(de)耐蝕性(xing)良好。這(zhe)一結(jie)果在下(xia)面(mian)所敘述的(de)(de)(de)耐海(hai)水鋼(gang)耐蝕性(xing)調查委員會的(de)(de)(de)試驗中也得到了證實。


 該(gai)委(wei)員會由運輸省(sheng)港口局、運輸省(sheng)港口技術研究所、各鋼(gang)鐵廠家組成(cheng),為了(le)研究耐(nai)(nai)海(hai)水(shui)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)(xing),從1965年(nian)起6~8年(nian)間,各公司的(de)(de)(de)(de)(de)材(cai)料·用加(jia)工成(cheng)H型鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)形狀(zhuang)的(de)(de)(de)(de)(de)試驗材(cai),在(zai)新(xin)瀉港及京濱地(di)區(qu)的(de)(de)(de)(de)(de)海(hai)域(yu)進行(xing)了(le)腐蝕(shi)試驗。該(gai)報告(gao)書雖然沒有公開發表,可(ke)是在(zai)運輸省(sheng)港口局主編(bian)的(de)(de)(de)(de)(de)“港口設施(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)技術基準·同(tong)解說(shuo)”(1979年(nian)刊)被(bei)引用。在(zai)附加(jia)的(de)(de)(de)(de)(de)解說(shuo)中說(shuo)“在(zai)飛(fei)濺帶的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)鋼(gang)(耐(nai)(nai)海(hai)水(shui)試制鋼(gang))的(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)速度,耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)是碳(tan)素鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)1/2,它是Cu含(han)量(liang)0.3%、Cr含(han)量(liang)約(yue)0.6%、P含(han)量(liang)約(yue)0.1%的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)銅鋼(gang)。”并規定(ding)了(le)“腐蝕(shi)率足夠的(de)(de)(de)(de)(de)場合,可(ke)以不采用防(fang)蝕(shi)法(fa)”,Cu-Cr-P系(xi)在(zai)飛(fei)濺帶良好(hao)的(de)(de)(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)已被(bei)第三者承認。這(zhe)種(zhong)成(cheng)分的(de)(de)(de)(de)(de)鋼(gang)可(ke)以說(shuo)是用鉻取代了(le)MARINER鋼(gang)中的(de)(de)(de)(de)(de)鎳(nie)的(de)(de)(de)(de)(de)化學組成(cheng),鞏固了(le)在(zai)鉻耐(nai)(nai)海(hai)水(shui)鋼(gang)中的(de)(de)(de)(de)(de)地(di)位。


 20世紀60年代(dai)后半(ban)期(qi)(昭和40年代(dai)前半(ban)期(qi))世界上對海洋(yang)的(de)開發(fa)(fa)重視起來。這時海洋(yang)開發(fa)(fa)的(de)實體雖然還(huan)不一(yi)定明(ming)確,可是為(wei)尋求(qiu)海洋(yang)資源或海洋(yang)空(kong)間,以石油(you)挖掘裝置、海中作業(ye)基地(di)、海洋(yang)發(fa)(fa)電廠、人(ren)工島、浮標(biao)等為(wei)代(dai)表,來自重工業(ye)對耐(nai)蝕(shi)鋼的(de)期(qi)待(dai)已寄托于(yu)鋼鐵廠家,而(er)且港口(kou)、碼頭(tou)也顯示出大型(xing)化的(de)傾向,這對鋼材的(de)力學性能(neng)、焊接性、耐(nai)蝕(shi)性也有了更高的(de)要求(qiu)。


 伴(ban)隨著(zhu)這種動向(xiang),以飛濺帶的(de)(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)(xing)作(zuo)為中心,以前(qian)因含磷(lin)(lin)限制(zhi)了焊(han)(han)接性(xing)(xing)的(de)(de)(de)耐海(hai)水(shui)鋼已不能滿足(zu)需求,故(gu)現需要(yao)具有耐蝕(shi)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)焊(han)(han)接結(jie)構用耐海(hai)水(shui)鋼。因此各(ge)鋼鐵(tie)公司通過降低磷(lin)(lin)提高焊(han)(han)接性(xing)(xing),添加以鉻為主(zhu)的(de)(de)(de)合金元素開發了在海(hai)水(shui)中具有耐蝕(shi)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)鋼材。


 我認為(wei)最初市售的(de)鋼(gang)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(shui)鋼(gang)具有0.35%Cu-0.6%Cr-0.45%Al的(de)化學組成,是把前(qian)節(jie)所敘述(shu)的(de)Hudson等的(de)試(shi)驗結(jie)果中Cr+Al對(dui)海(hai)水(shui)的(de)耐蝕性(xing)實(shi)用化的(de)鋼(gang)種(zhong)。


 為(wei)Hudson等(deng)(deng)的(de)(de)(de)研究提供Cr-Al系(xi)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)材的(de)(de)(de)是法國Pompey公(gong)司(si)的(de)(de)(de)E.Herzog,然而(er)NKK于1965年(昭和40年)與該(gai)公(gong)司(si)簽訂了關(guan)于Cr-Al系(xi)的(de)(de)(de)APS鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)(8種鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang))的(de)(de)(de)生產的(de)(de)(de)技術合(he)(he)作(zuo)。這項合(he)(he)作(zuo)的(de)(de)(de)目的(de)(de)(de)不(bu)(bu)是耐(nai)海(hai)水鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang),而(er)是對不(bu)(bu)同(tong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種含有2%~6.5%Cr的(de)(de)(de)低合(he)(he)金不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)耐(nai)硝酸鹽應力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)裂(lie)紋性、耐(nai)硫化物應力(li)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)裂(lie)紋性、砂糖(tang)設(she)備中(zhong)的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性等(deng)(deng)感興趣。可是APS鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)有Cr-AI系(xi)的(de)(de)(de)耐(nai)海(hai)水腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang),所以對鉻或鋁的(de)(de)(de)效(xiao)果比(bi)較關(guan)心。可是這種鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)含4%Cr-0.8%Al(APS25),從(cong)成本,焊接性來看不(bu)(bu)適(shi)合(he)(he)開(kai)發,所以重(zhong)新開(kai)發了更低合(he)(he)金系(xi)的(de)(de)(de)Cu-Cr-A1鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。另(ling)外,不(bu)(bu)管Cr-Al系(xi)有促進局(ju)部腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)作(zuo)用(yong)的(de)(de)(de) Hudson的(de)(de)(de)研究結果,Pompey 公(gong)司(si)在Kure Beach進行了46個月的(de)(de)(de)海(hai)水浸泡試驗,其結果表明,單純(chun)3.5%Cr鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)與碳素(su)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)相(xiang)比(bi),最大腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)深(shen)度(du)(du)相(xiang)同(tong),平均(jun)孔蝕(shi)(shi)(shi)(shi)深(shen)度(du)(du)是1.65倍,相(xiang)反APS 25最大腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)深(shen)度(du)(du)是1/3弱(ruo),平均(jun)孔蝕(shi)(shi)(shi)(shi)深(shen)度(du)(du)是1/2弱(ruo)。平均(jun)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)率約為(wei)碳素(su)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)43%.


 在(zai)開(kai)發更低合(he)金的(de)鉻系(xi)耐海(hai)水鋼(gang)(gang)時,當(dang)然,減小局部腐蝕(shi)(孔蝕(shi))的(de)敏感性(xing)(xing)是一個開(kai)發目的(de),并且,為了(le)應付(fu)焊接部的(de)電位腐蝕(shi),慎重地研究了(le)焊接材(cai)料,進行(xing)了(le)實際海(hai)水中的(de)試驗。在(zai)1970年(昭(zhao)和45年)銷售(shou)開(kai)始(shi)時的(de)技術資料上給出了(le)靜岡(gang)縣清水造船廠岸壁上長尺材(cai)的(de)3年的(de)結果(guo)。這種鋼(gang)(gang)與碳素(su)鋼(gang)(gang)相(xiang)比,耐蝕(shi)性(xing)(xing)在(zai)海(hai)水飛濺帶是2~3倍,在(zai)全浸帶是1.7~2倍。


 當然,各鋼(gang)(gang)(gang)鐵公司都開(kai)發了具有(you)海水中(zhong)耐蝕性和(he)焊(han)接(jie)(jie)性的(de)(de)耐海水鋼(gang)(gang)(gang)。在(zai)這些(xie)鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong),既有(you)海中(zhong)用的(de)(de)也有(you)海中(zhong)和(he)飛濺帶兩用的(de)(de)。把磷降低到和(he)通常焊(han)接(jie)(jie)結構鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)同(tong)等程度,海中(zhong)和(he)飛濺帶兩用的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)加入(ru)銅(tong)和(he)1%Cr,海中(zhong)用的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)多數定為(wei)1%Cr。因鋼(gang)(gang)(gang)種而(er)異最大是3%Cr,并且為(wei)了抑(yi)制局部腐(fu)蝕有(you)添(tian)加了少量鉬(mu)或鎳的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)種,或者為(wei)了提高耐蝕性也有(you)加人了其他的(de)(de)合金元素的(de)(de)鋼(gang)(gang)(gang)種。


 這(zhe)些鋼(gang)種(zhong)的(de)(de)開(kai)發,到1970年代初期(qi)(昭和46~47年)基本(ben)結束,各(ge)公司開(kai)始生產銷(xiao)售。表(biao)3-2示出了(le)日本(ben)現(xian)在正在生產的(de)(de)耐(nai)海水鋼(gang)。1973年出版的(de)(de)鋼(gang)材俱(ju)樂(le)部(bu)的(de)(de)“關于鋼(gang)材的(de)(de)腐蝕(shi)防蝕(shi)的(de)(de)資料”中,用表(biao)給出的(de)(de)“日本(ben)國內各(ge)鋼(gang)鐵公司的(de)(de)耐(nai)海水鋼(gang)的(de)(de)規格”常(chang)常(chang)被(bei)引用,表(biao)3-2是以此(ci)為基礎參考文獻追加了(le)以后(hou)的(de)(de)鋼(gang)種(zhong)制成(cheng)的(de)(de)。與(yu)耐(nai)候鋼(gang)不(bu)同(tong)成(cheng)分系相當(dang)多,還沒有成(cheng)為JIS標準。



 圖(tu)3-1及圖(tu)3-2示(shi)出了從1976年(nian)(昭(zhao)和51年(nian))到最近日(ri)本耐海水(shui)鋼的生產量(liang)、日(ri)本國內使(shi)用(yong)(yong)量(liang)使(shi)用(yong)(yong)用(yong)(yong)途的預測。這(zhe)期間的生產量(liang)平均(jun)(jun)是(shi)7178t,日(ri)本國內使(shi)用(yong)(yong)量(liang)平均(jun)(jun)是(shi)2382t.日(ri)本國內消耗量(liang)土木(mu)用(yong)(yong)量(liang)1992年(nian)(平成4年(nian))是(shi)2905t,1986年(nian)(昭(zhao)和61年(nian))是(shi)1652t,1978年(nian)是(shi)1340t,雖然超過了1000t,可是(shi)17年(nian)的平均(jun)(jun)值只不過515t/年(nian),生產量(liang)、使(shi)用(yong)(yong)量(liang)都(dou)非常(chang)少(shao)。500t的重量(liang)相(xiang)當于(yu)長20m的鋼板樁約100根(gen),換算成岸壁長度僅有(you)數(shu)100m以下的工程量(liang)。


圖 1.jpg



  盡管港口維修及在(zai)臨海地帶填海造地盛行,可是作為護(hu)岸用的鋼樁幾乎不采用耐海水(shui)鋼。其(qi)理由雖然(ran)不清楚(chu),然(ran)而可能(neng)是因為對(dui)防(fang)(fang)蝕(shi)不太(tai)關(guan)(guan)心沒有(you)采取任何防(fang)(fang)蝕(shi)措施的占多數(shu),即使關(guan)(guan)心也可能(neng)是飛濺帶的耐蝕(shi)性只是碳素鋼2倍的性能(neng)沒有(you)吸(xi)引力等原因。


 由于港口(kou)設(she)施(shi)(shi)處于劇(ju)烈的(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)環境,如果防(fang)蝕(shi)不(bu)(bu)(bu)充(chong)分的(de)(de)(de)話(hua)則腐(fu)蝕(shi)嚴重。在1986年(昭(zhao)和61年),運輸省港口(kou)局(ju)歸納(na)的(de)(de)(de)港口(kou)設(she)施(shi)(shi)的(de)(de)(de)劣化(hua)狀(zhuang)況(kuang)調查(cha)結(jie)(jie)果示于表3-3。就是說,在5年之內(nei)需(xu)(xu)要(yao)進行維修作業(ye)的(de)(de)(de)設(she)施(shi)(shi)數,鋼(gang)結(jie)(jie)構體(ti)有(you)642個設(she)施(shi)(shi)(占全(quan)(quan)體(ti)的(de)(de)(de)17.9%),混凝土結(jie)(jie)構體(ti)有(you)245個設(she)施(shi)(shi)(占全(quan)(quan)體(ti)的(de)(de)(de)35%)。在6~10該表中記有(you)“防(fang)蝕(shi)”的(de)(de)(de)設(she)施(shi)(shi),如果設(she)施(shi)(shi)適當地(di)(di)進行防(fang)蝕(shi)就能夠很好地(di)(di)保(bao)存下來。設(she)施(shi)(shi)需(xu)(xu)要(yao)“全(quan)(quan)面改修”、“加(jia)(jia)(jia)固(gu)”的(de)(de)(de)原因,不(bu)(bu)(bu)一定全(quan)(quan)是腐(fu)蝕(shi)造成的(de)(de)(de),然(ran)而腐(fu)蝕(shi)卻是最大的(de)(de)(de)因素,如果放置下去,隨(sui)著時間的(de)(de)(de)增長只用防(fang)蝕(shi)也不(bu)(bu)(bu)能解決問題(ti),所以防(fang)蝕(shi)的(de)(de)(de)對象(xiang)將會(hui)(hui)減少,而全(quan)(quan)面改修或加(jia)(jia)(jia)固(gu)的(de)(de)(de)對象(xiang)數將會(hui)(hui)增加(jia)(jia)(jia)。


 道路(lu)、港口、橋梁這一(yi)類的(de)(de)(de)公共設施是一(yi)國活(huo)力的(de)(de)(de)基礎,它(ta)的(de)(de)(de)建設和(he)維(wei)護管理,對保持活(huo)躍的(de)(de)(de)經濟活(huo)動和(he)富(fu)裕社會的(de)(de)(de)延(yan)續、發(fa)展(zhan)是不(bu)可缺少的(de)(de)(de)。如果忽視了這一(yi)問題,將(jiang)會招(zhao)來前(qian)(qian)述(2.2.3節)的(de)(de)(de)《荒廢中的(de)(de)(de)美國》一(yi)書(shu)中所(suo)介紹(shao)的(de)(de)(de)那樣的(de)(de)(de)后(hou)果。日本的(de)(de)(de)公共設施配備(bei)正規(gui)化的(de)(de)(de)時間是在1950年(nian)(nian)代后(hou)期(昭和(he)30年(nian)(nian)代前(qian)(qian)期),與美國等國家相比,由于相關的(de)(de)(de)結構(gou)體(ti)使用年(nian)(nian)限比較短(duan),由腐(fu)蝕等引起的(de)(de)(de)損傷(shang)還不(bu)明顯,港口設施的(de)(de)(de)老化需經過25年(nian)(nian)才開始顯現出來。


 直到港口設(she)施(shi)的(de)防蝕強化成為最關(guan)注的(de)問題,耐海(hai)水(shui)鋼(gang)才會有應(ying)用(yong)(yong)發展(zhan)的(de)機(ji)會,可是現在(zai)還(huan)沒有實現。綜合防蝕的(de)重要(yao)性(xing)和經濟(ji)性(xing)的(de)結論(lun)是耐海(hai)水(shui)鋼(gang)不僅防蝕性(xing)能(neng)而且使用(yong)(yong)壽命不夠,所以(yi)采用(yong)(yong)了鋼(gang)鐵(tie)公司用(yong)(yong)另一種途(tu)徑開發的(de)包覆聚(ju)乙烯或(huo)聚(ju)氨酯的(de)具有數十年壽命的(de)防蝕樁或(huo)板樁。還(huan)開發了在(zai)現場(chang)施(shi)工(gong)的(de)石蠟油(you)或(huo)環氧(yang)樹脂包覆的(de)加工(gong)法,已在(zai)新設(she)或(huo)原有的(de)鋼(gang)板樁或(huo)鋼(gang)管(guan)樁的(de)防蝕上應(ying)用(yong)(yong)。


 耐候鋼(gang)在(zai)橋梁上(shang)(shang)的(de)裸(luo)露(lu)使用(yong)技術,在(zai)經濟低(di)迷期來臨后,因(yin)為經濟上(shang)(shang)的(de)原(yuan)因(yin)而被(bei)引進,最近為了解決由于維護(hu)費用(yong)的(de)削減以及高齡(ling)化和(he)回避3K(臟、累、危(wei)險)風潮(chao)所引起涂(tu)漆技術工人的(de)不足,耐候鋼(gang)再(zai)次(ci)得到擴大(da)(da)應用(yong)的(de)機會,這(zhe)和(he)耐海水鋼(gang)大(da)(da)不一樣。


 最近東(dong)京灣橫跨(kua)道路橋(qiao)(qiao)(qiao)、關西(xi)機(ji)場聯(lian)絡橋(qiao)(qiao)(qiao)等重要結構體已考慮100年的長壽命和(he)徹(che)底地省去維護的目標,與此相對應在橋(qiao)(qiao)(qiao)墩的海水飛(fei)濺部也分別采用了鈦包層和(he)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(nai)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。