根據現有文獻可知,最初對具有合金成分鋼進行海水腐蝕試驗的是由INCO公司的 Francis L.LaQue 于1935年在KureBeach,N.C.開始的。如同在香蕉app免費視頻在線觀看:耐候鋼一章中所敘述的那樣,5年后的1940年,LaQue開始在該場所進行大氣腐蝕試驗,至今為止該場所已經成為世界上屈指可數的大氣暴曬試驗場。談到1935年,在那之前,也就是在1933年U.S.Steel 公司發表了Cu-Cr-P系(當初)的耐候鋼COR-TEN之后,人們已經通過ASTM大氣暴曬試驗搞清楚Cu或Cu+P對耐候性的效果(參照2.1.1節)。但是,那時除Cu-Cr-P系外,有關海洋大氣等條件下低合金的大氣暴曬數據還很少。
1941年(nian)(nian)(nian)5月(yue)27日(ri)在(zai)Kure Beach開始的(de)鋼(gang)(gang)樁(zhuang)(zhuang)海(hai)水試驗中(zhong),除了(le)碳素鋼(gang)(gang)以外還試驗了(le)0.23%Cu的(de)含銅(tong)鋼(gang)(gang)。鋼(gang)(gang)樁(zhuang)(zhuang)長(chang)度約(yue)11m(36 ft)、厚(hou)度約(yue)9.5mm(3/8in),分(fen)別(bie)用(yong)了(le)2根。令人(ren)感興(xing)趣的(de)是(shi),它(ta)與在(zai)稍前(1937年(nian)(nian)(nian))開始的(de)英國海(hai)水全浸(jin)試驗(本節后述)不(bu)同(tong),該試驗從平(ping)均(jun)潮位到海(hai)底土雖然只有約(yue)1.5m(5ft),卻使用(yong)了(le)從海(hai)底土延(yan)伸到海(hai)上大氣的(de)鋼(gang)(gang)樁(zhuang)(zhuang)。現在(zai)人(ren)們都(dou)知(zhi)道,設(she)置在(zai)海(hai)水中(zhong)裸露鋼(gang)(gang)樁(zhuang)(zhuang)的(de)腐蝕在(zai)海(hai)水飛濺帶及平(ping)均(jun)干潮位以下為最大,這一事實是(shi)1949年(nian)(nian)(nian)由著名的(de) Humble 報告公(gong)之于眾的(de),所以可(ke)以認為該試驗(進行到1946年(nian)(nian)(nian),未發表)的(de)作法構思巧妙。
1946年,由于附(fu)近揚(yang)水(shui)(shui)(shui)場泵停止(zhi)運轉,沒(mei)有海水(shui)(shui)(shui)流人(ren),因此環(huan)境條件改變,試驗(yan)中止(zhi)。把試驗(yan)材料回收進行研究發(fa)現,在海水(shui)(shui)(shui)飛濺帶腐(fu)蝕(shi)峰值位(wei)(wei)置(zhi),含(han)銅鋼(gang)(gang)和(he)碳素鋼(gang)(gang)在腐(fu)蝕(shi)上沒(mei)有差(cha)別,在平均干潮位(wei)(wei)0.3m(1ft)下(xia)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)峰值位(wei)(wei)置(zhi),含(han)銅鋼(gang)(gang)的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)約為碳素鋼(gang)(gang)的(de)(de)60%。并且,在潮差(cha)部(bu)兩種鋼(gang)(gang)都(dou)發(fa)生了劇烈的(de)(de)孔蝕(shi)。
1946年(nian)7月,在以前的(de)(de)(de)(de)試驗材里加入市售(shou)的(de)(de)(de)(de)低合(he)金鋼,到1950年(nian)為止繼續(xu)進(jin)行了3年(nian)7個月的(de)(de)(de)(de)鋼樁試驗。這(zhe)次(ci)沒有(you)流速,把潮位的(de)(de)(de)(de)變化作為影響(xiang)因素(su)。將海水(shui)飛濺(jian)帶與碳(tan)素(su)鋼的(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)峰值進(jin)行對比,含銅鋼約80%,市售(shou)的(de)(de)(de)(de)低合(he)金鋼約70%。
1950年,INCO公(gong)司(si)的(de)(de)海水腐蝕試(shi)(shi)驗(yan)場(chang)從Kure Beach遷(qian)移到現(xian)在的(de)(de)Harbor Island,N.C..現(xian)在被(bei)稱(cheng)為(wei)(wei) La Que Center for Cor-rosion Technology.1951年,U.S.Steel 公(gong)司(si)的(de)(de) Larrabee 在這個試(shi)(shi)驗(yan)場(chang)開始(shi)了(le)Cu-Ni-P系低合(he)金鋼的(de)(de)長尺材暴露試(shi)(shi)驗(yan)。采用Ni含量(liang)為(wei)(wei)0.3%或(huo)者(zhe)0.5%、Cu含量(liang)為(wei)(wei)0.2%或(huo)者(zhe)0.5%、P含量(liang)為(wei)(wei)0.11%~0.17%的(de)(de)6種鋼材。試(shi)(shi)驗(yan)材料定為(wei)(wei)長度6m(約20ft)、寬(kuan)度150mm(約6in)。
有趣的是,雖然已(yi)經開(kai)發(fa)了COR-TEN,為什(shen)么(me)不在這里進行COR-TEN或者 Cr系低合(he)金鋼的試驗呢?把(ba)含銅鋼(0.23%Cu;P0.013%,較(jiao)低)和碳素鋼一起作(zuo)為比較(jiao)材料。
根據所發表的(de)(de)5年(nian)間的(de)(de)試(shi)驗(yan)結果,Larrabee在(zai)文(wen)獻的(de)(de)緒言中說:“Previous exposure tests have showen that Ni-Cu-P steel haveSuperior corrosion resistance in this zone[作者注(zhu):splash zone(海水飛濺帶)]”。可是沒有引用(yong)文(wen)獻。根據敘述(shu)U.S.Steel公(gong)司(si)耐海水鋼(gang)(gang)開(kai)發經過的(de)(de)紺(gan)野的(de)(de)資(zi)料(資(zi)料5),當時在(zai)Carnegie Ilinois 公(gong)司(si)的(de)(de)Larrabee把Cu、Ni、Cr、P以及將(jiang)其(qi)組合的(de)(de)17種試(shi)驗(yan)鋼(gang)(gang)在(zai)工業地(di)區(qu)、田園地(di)區(qu)及臨海地(di)區(qu)(Kure Beach)進行了大氣暴(bao)曬試(shi)驗(yan),Ni-Cu-P系鋼(gang)(gang)在(zai)海濱(bin)大氣中顯示出(chu)良好的(de)(de)耐蝕性(xing),據說成為了Ni-Cu-P系耐海水鋼(gang)(gang)開(kai)發的(de)(de)開(kai)端。然而,即使在(zai)系列試(shi)驗(yan)中,實際含Cr的(de)(de)鋼(gang)(gang)在(zai)17種鋼(gang)(gang)中只有3.1%Cr-1.1%Cu(低P)和3.5%Ni-0.16%Cr(低P)兩種,好像沒有把鉻作為主(zhu)要研究對(dui)象。
1970年(nian)出版的(de)(de)U.S.Steel 公(gong)司 Schmit 和Phelps有關(guan)海(hai)洋中使用(yong)結構鋼的(de)(de)文獻,給出了關(guan)于碳(tan)素鋼、含銅鋼、耐(nai)候鋼(Cr-Si-Cu-Ni-P系、ASTM A242、Type 1)等,在Kure Beach 的(de)(de)24.38m(80 ft)及243.8m(800 ft)地段進行大(da)氣暴(bao)曬試驗的(de)(de)結果(guo)。根據該結果(guo),離(li)海(hai)岸24.38m(80ft)地段經(jing)2年(nian)暴(bao)曬,耐(nai)候鋼的(de)(de)減(jian)厚量是(shi)0.16mm(6.4mil),與碳(tan)素鋼的(de)(de)減(jian)厚量0.9mm(36 mil)相比,耐(nai)候性高5倍以上,可是(shi)耐(nai)候鋼0.16mm這一數據要(yao)比243.8m(800 ft)地段的(de)(de)碳(tan)素鋼7.5年(nian)的(de)(de)數據差。24.38m(80ft)地段的(de)(de)耐(nai)候鋼5年(nian)間的(de)(de)腐(fu)蝕減(jian)量增加到0.49mm(19.4mil),說明即使比碳(tan)素鋼好,絕對(dui)的(de)(de)耐(nai)腐(fu)蝕性對(dui)于裸(luo)露使用(yong)也不完全充(chong)分。
關于該(gai)數據(ju)沒有引用文獻,不知道是什么(me)時(shi)候得到的(de)(de),然而作者1960年(nian)與(yu)(yu)Phelps見面時(shi),他(ta)曾經說過(guo)耐(nai)(nai)(nai)候鋼(gang)在(zai)24.38m(80ft)地(di)段(duan)、進而在(zai)海水飛濺帶耐(nai)(nai)(nai)蝕性不好是因(yin)為(wei)添加了鉻(ge),所(suo)以U.S.Steel 公司從耐(nai)(nai)(nai)候鋼(gang)里除去了鉻(ge)。假(jia)如該(gai)數據(ju)或(huo)者類似(si)的(de)(de)數據(ju)在(zai)20世(shi)紀50年(nian)代初期存(cun)在(zai)的(de)(de)話,那(nei)么(me)上述的(de)(de)考(kao)慮方法把鉻(ge)除外(wai)是可(ke)能(neng)的(de)(de)。鉻(ge)是能(neng)有效地(di)提高鋼(gang)在(zai)海水中耐(nai)(nai)(nai)蝕性惟一的(de)(de)元素(su),正如后(hou)面所(suo)敘述的(de)(de)那(nei)樣,U.S.Steel 公司的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)海水鋼(gang)是為(wei)了減(jian)輕飛濺帶的(de)(de)腐(fu)蝕,可(ke)能(neng)也沒有把海水中的(de)(de)耐(nai)(nai)(nai)蝕性作為(wei)目標,這與(yu)(yu)不加鉻(ge)是一致(zhi)的(de)(de)。
下面在談一(yi)下 Larrabee 在Wrightsville Beach做的(de)長尺(chi)材海水試(shi)驗。雖然試(shi)驗連續進行了9年(nian)(nian),可是(shi)(shi)只發表了5年(nian)(nian)的(de)結果。6種鋼材之中(zhong)0.5%Ni-0.5%Cu-0.12%P鋼顯示(shi)出最(zui)好的(de)結果。在海水飛濺帶(dai)的(de)腐(fu)蝕峰(feng)值位置(zhi)最(zui)大(da)減(jian)厚(hou)量(liang)是(shi)(shi)2.2mm(87 mil; 0.44mm/年(nian)(nian)),平(ping)均減(jian)厚(hou)量(liang)是(shi)(shi)0.43mm(17 mil;0.09mm/年(nian)(nian)),碳(tan)素(su)鋼的(de)最(zui)大(da)值>6.2mm(穿(chuan)透249 mil板厚(hou);>1.2mm/年(nian)(nian)),與平(ping)均值2.45mm(98 mil;0.49mm/年(nian)(nian))相比,最(zui)大(da)值是(shi)(shi)3倍以(yi)上,平(ping)均值是(shi)(shi)5倍以(yi)上。另外,兩(liang)種鋼的(de)數據平(ping)均減(jian)厚(hou)量(liang)分(fen)別約(yue)1mm及3.5mm。
同時進行(xing)的(de)(de)(de)(de) Kure Beach 24.38m(80ft)地段(duan)(duan)大(da)(da)氣暴曬3.5年(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)結果是(shi)(shi),0.5%Ni-0.5%Cu-0.12%P鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)量(liang)是(shi)(shi)0.28mm(11mil;0.08mm/年(nian)(nian)),碳素(su)鋼(gang)是(shi)(shi)2.3mm(93 mil;0.66mm/年(nian)(nian)),這與長(chang)尺材(cai)海水(shui)飛濺(jian)帶(dai)的(de)(de)(de)(de)平均(jun)腐蝕(shi)率(lv)相(xiang)當接近,說明了24.38m(80ft)地段(duan)(duan)試(shi)驗場大(da)(da)氣腐蝕(shi)的(de)(de)(de)(de)嚴酷性。但是(shi)(shi),平均(jun)腐蝕(shi)率(lv)的(de)(de)(de)(de)比(bi)(碳素(su)鋼(gang)/低合金鋼(gang))在(zai)飛濺(jian)帶(dai)是(shi)(shi)5.8,在(zai)24.38m(80 ft)地段(duan)(duan)是(shi)(shi)8.5,可(ke)見低合金鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)優越(yue)性大(da)(da)。Larrabee談到該問題,如(ru)果在(zai)飛濺(jian)帶(dai)比(bi)水(shui)面更高(gao)的(de)(de)(de)(de)部分,那么這種(zhong)優越(yue)性是(shi)(shi)能夠期待的(de)(de)(de)(de)。另外,這種(zhong)低合金鋼(gang)在(zai)24.38m(80 ft)地段(duan)(duan)的(de)(de)(de)(de)3.5年(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)減厚量(liang)0.28mm(0.08mm/年(nian)(nian))比(bi)前述的(de)(de)(de)(de)耐候鋼(gang)2年(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)減厚量(liang)0.16mm(0.08mm/年(nian)(nian))或者5年(nian)(nian)的(de)(de)(de)(de)減厚量(liang)0.49mm(0.1mm/年(nian)(nian))雖然沒有(you)大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)差別,可(ke)是(shi)(shi)如(ru)果看(kan)碳素(su)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)數據,在(zai)這個暴曬場進行(xing)腐蝕(shi)試(shi)驗,好像每年(nian)(nian)有(you)很大(da)(da)差異,也許不能直接進行(xing)比(bi)較。
長(chang)尺材海中部分(fen)(fen)的(de)腐(fu)蝕,無論碳(tan)素鋼(gang)或者0.5%Ni-0.5%Co-0.12%P鋼(gang),平均(jun)減厚量(liang)5年約為1.1mm(45 mil;0.23mm/年),都(dou)是相同(tong)的(de)。在這篇報(bao)告中正像Larrabee 所(suo)敘述的(de)那樣(yang),海水(shui)中鋼(gang)的(de)腐(fu)蝕取決于向鋼(gang)表面(mian)(mian)提供(gong)溶解(jie)氧的(de)多少,這在當時已經眾所(suo)皆(jie)知。如果(guo)假定由于鋼(gang)的(de)化學成分(fen)(fen)在海水(shui)中的(de)腐(fu)蝕速度(du)不同(tong),那么表面(mian)(mian)生(sheng)成的(de)作為銹層溶解(jie)氧擴(kuo)散障壁的(de)性質(zhi)也應該不同(tong)。
可是與大氣中生(sheng)成(cheng)的(de)(de)銹層(ceng)不(bu)同(tong),低(di)合金鋼化學成(cheng)分的(de)(de)不(bu)同(tong)幾(ji)乎(hu)不(bu)能使(shi)銹層(ceng)的(de)(de)性質(zhi)產(chan)生(sheng)差(cha)別,該結(jie)(jie)果(guo)沒有出乎(hu)意料之外。在本節(jie)后面(mian)敘述(shu)的(de)(de)英(ying)國研究結(jie)(jie)果(guo)也表明,能使(shi)海水中腐蝕減低(di)的(de)(de)元素大體(ti)上只(zhi)有Cr,而Ni、Cu、P幾(ji)乎(hu)沒有效果(guo)。
用于護岸等的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)樁(zhuang)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi),如(ru)上(shang)所(suo)述(shu)在(zai)海水飛濺帶(dai)最大,這(zhe)部分的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)損傷決(jue)定了鋼(gang)樁(zhuang)總(zong)體的(de)(de)(de)(de)使(shi)用壽(shou)命(ming)(ming),所(suo)以減低(di)飛濺帶(dai)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)也(ye)就是意味(wei)著延長了鋼(gang)樁(zhuang)的(de)(de)(de)(de)使(shi)用壽(shou)命(ming)(ming)。如(ru)Schmit和Phelps所(suo)敘述(shu)的(de)(de)(de)(de)那樣(yang):“飛濺帶(dai)的(de)(de)(de)(de)防(fang)蝕(shi)(shi)(shi),因(yin)為(wei)涂漆、包敷、混凝土(tu)都會提(ti)高(gao)成(cheng)本(ben),所(suo)以對耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)鋼(gang)才有意義。可(ke)(ke)是,在(zai)海水中碳素鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速度(du)很小,經過20年為(wei)0.05mm/年(2mpy),比這(zhe)更(geng)低(di)的(de)(de)(de)(de)是0.025mm/年(1mpy),在(zai)多數場合(he)下(xia)即使(shi)不進行(xing)防(fang)蝕(shi)(shi)(shi)也(ye)能滿(man)足使(shi)用要求(qiu),如(ru)果需(xu)要的(de)(de)(de)(de)話可(ke)(ke)以實施(shi)電氣(qi)防(fang)蝕(shi)(shi)(shi)措施(shi)”。這(zhe)樣(yang)的(de)(de)(de)(de)考慮方法是妥當的(de)(de)(de)(de),應該把海水飛濺帶(dai)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性優秀的(de)(de)(de)(de)耐(nai)海水鋼(gang)作為(wei)生產(chan)目標(biao)。
從那以(yi)后,U.S.Steel 公司在(zai)美國(guo)14個場所做了實(shi)用試(shi)驗(yan)后,從1964年(nian)開(kai)始以(yi)USS MARINER 鋼(Cu-Ni-P系)商(shang)品名進行(xing)銷售。關于(yu)實(shi)用試(shi)驗(yan)在(zai)本書資料5表17中給出(chu),初期的(de)主要使(shi)用實(shi)例在(zai)該資料的(de)表21中給出(chu)。如下一節(jie)所述(shu),這(zhe)種(zhong)耐蝕鋼的(de)技術,先后于(yu)1965年(nian)被當時的(de)富士制鐵(tie)、八(ba)幡(fan)制鐵(tie)公司及(ji)1967年(nian)被川崎制鐵(tie)公司引入日本。
在(zai)(zai)英國(guo),以(yi)英國(guo)鋼鐵(tie)協會腐蝕(shi)委員會為(wei)首,于1930年后期,開始了碳(tan)素鋼或(huo)低(di)合金鋼的(de)(de)(de)大(da)(da)氣(qi)或(huo)海水(shui)耐蝕(shi)性的(de)(de)(de)研究。這主要是(shi)考慮(lv)到在(zai)(zai)沒有涂漆保護的(de)(de)(de)用途上,如果能(neng)(neng)減少腐蝕(shi)率,且(qie)能(neng)(neng)夠(gou)使(shi)用較(jiao)薄的(de)(de)(de)構件,即(ji)使(shi)價格高,也會受到工程師的(de)(de)(de)歡迎(ying)。關于大(da)(da)氣(qi)中的(de)(de)(de)試驗結果已經(jing)在(zai)(zai)2.1.1節中敘述過。試驗的(de)(de)(de)場(chang)合,主要是(shi)考慮(lv)能(neng)(neng)否在(zai)(zai)由于錨或(huo)鏈使(shi)涂漆受到機(ji)械損傷的(de)(de)(de)船(chuan)舶上使(shi)用鋼板。
1935年9月,首先(xian),為(wei)了(le)(le)研(yan)究放置試(shi)驗(yan)材(cai)的(de)(de)(de)水深(shen)影響(xiang)(xiang)(xiang)因(yin)素(su)(su)、軋(ya)制(zhi)氧化(hua)皮(pi)影響(xiang)(xiang)(xiang)因(yin)素(su)(su)、試(shi)片尺寸引起的(de)(de)(de)腐(fu)蝕率的(de)(de)(de)不同(tong)等主要試(shi)驗(yan)條(tiao)件,開始了(le)(le)海水浸泡試(shi)驗(yan)。結(jie)果(guo)(guo)表明(ming),在約1m以上,水深(shen)的(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)(xiang)因(yin)素(su)(su)小,促進孔蝕的(de)(de)(de)軋(ya)制(zhi)氧化(hua)皮(pi)應該除(chu)掉,尺寸不同(tong)的(de)(de)(de)試(shi)驗(yan)材(cai)的(de)(de)(de)結(jie)果(guo)(guo)不能(neng)進行比較(jiao)等。并且,為(wei)了(le)(le)了(le)(le)解鋼的(de)(de)(de)化(hua)學組成的(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)(xiang),注意到能(neng)改變溶解氧的(de)(de)(de)供給狀況的(de)(de)(de)海洋生物(wu)的(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)(xiang),進行了(le)(le)使銹層(ceng)不同(tong)所引起的(de)(de)(de)溶解氧的(de)(de)(de)差如何反映到試(shi)驗(yan)結(jie)果(guo)(guo)上的(de)(de)(de)研(yan)究。
為了(le)研(yan)究低(di)合(he)金組成的(de)影(ying)響,所進行的(de)4組暴露試(shi)驗(yan)的(de)第(di)1組試(shi)驗(yan)表(biao)明(ming),0.5%Cu鋼(gang)(gang)的(de)耐蝕性和碳(tan)(tan)素(su)鋼(gang)(gang)完(wan)全沒(mei)有差別(bie)。從(cong)1940年起(qi),經7個月(yue)在Plymouth進行的(de)第(di)2組試(shi)驗(yan),除了(le)9種碳(tan)(tan)素(su)鋼(gang)(gang)外,使用了(le)0.5%Cu、0.5%Cu-0.15%P、0.5%Cr-0.5%Cu、0.5% Cr-0.5% Cu-(0.06%~0.11%)P、(2.1%~3.7%)Cr-(0.2%~1.3%)Al(3種)、0.8%Cr-0.3%Cu-0.5%Si-0.12%P鋼(gang)(gang)等,全部使用了(le)30種鋼(gang)(gang)。雖然Cr-Cu-Si-P鋼(gang)(gang)的(de)腐(fu)蝕率(lv)(lv)比碳(tan)(tan)素(su)鋼(gang)(gang)稍(shao)低(di),可(ke)是認(ren)為在統計上(shang)幾乎沒(mei)有意義,實質上(shang)腐(fu)蝕率(lv)(lv)低(di)的(de)鋼(gang)(gang)只有Cr-Al系。而(er)且,其他鋼(gang)(gang)沒(mei)有發生(sheng)孔(kong)蝕,而(er)Cr-Al系卻產生(sheng)了(le)0.5mm程度的(de)孔(kong)蝕。
從1946年開(kai)始在Emsworth進(jin)行了60種鋼為(wei)(wei)期5年的(de)試(shi)驗。使(shi)用的(de)試(shi)驗材(cai)(cai)是0.5%Cu-(1%~2.5%)Cr-(0.05%~0.16%)P-≤0.8%Si鋼(19種)、2.5%Cr-(0.14%、1.5%)Al-0.5%Si鋼(3種)、1%Cr-0.5%Cu-3%Ni 鋼、(0.8%、1%、3%)Cr-0.5%Mo-(0.2%、2%、3%)Ni鋼等。此外,試(shi)驗材(cai)(cai)還有以0.2%Cu為(wei)(wei)基體添加總量(liang)為(wei)(wei)小(xiao)于1%的(de)As、Be、Bi、Pb、Mo、Nb、Sb、Sn、W、Ta等元素試(shi)驗材(cai)(cai)。
根據2年(nian)(nian)后(hou)的(de)(de)(de)(de)結果(guo),表明有顯著效(xiao)果(guo)的(de)(de)(de)(de)是鉻,腐(fu)蝕(shi)(shi)率從(cong)碳(tan)素(su)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)約3mdd(0.075mm/年(nian)(nian))開(kai)始隨著鉻的(de)(de)(de)(de)添加成(cheng)直線下降,至3%Cr變成(cheng)1mdd(0.025mm/年(nian)(nian))。添加1.6%A1、3%Ni、0.5%Mo等(deng)即(ji)使沒(mei)有添加鉻,腐(fu)蝕(shi)(shi)率也能分(fen)別降低到碳(tan)素(su)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)59%、80%、90%,可是在與(yu)(yu)1%~3%的(de)(de)(de)(de)鉻共存(cun)時(shi),這些元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)(de)貢獻非帶小,鉻的(de)(de)(de)(de)效(xiao)果(guo)非常(chang)大,并(bing)且,看不出與(yu)(yu)鉻共存(cun)的(de)(de)(de)(de)Co、P、Si等(deng)元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)(de)效(xiao)果(guo)。除(chu)了(le)0.2%C0-0.3%Be鋼(gang)顯示有碳(tan)素(su)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)75%的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)率外,添加As、Bi、Pb等(deng)元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)(de)鋼(gang)沒(mei)有效(xiao)果(guo)。單獨添加0.5%Cu,與(yu)(yu)0.15%P共存(cun)時(shi),雖(sui)然腐(fu)蝕(shi)(shi)率稍有下降但是由于數據少還未(wei)能搞清楚。
5年(nian)后的(de)結果與2年(nian)后的(de)結果沒有實質的(de)變(bian)化(hua)。表示有顯著效果的(de)是(shi)(shi)鉻,2.5%~3%Cr使腐蝕(shi)率(lv)減(jian)少一(yi)半(ban).結果最好的(de)是(shi)(shi)1.4%Al-2.8%Cr-0.8%Si鋼(gang),腐蝕(shi)率(lv)是(shi)(shi)1.0mpy(0.025mm/年(nian))。可是(shi)(shi)不(bu)加鋁的(de)2.6%Cr鋼(gang)的(de)腐蝕(shi)率(lv)是(shi)(shi)1.2mpy(0.030mm/年(nian)),這一(yi)結果是(shi)(shi)否(fou)表明鋁起(qi)了主要作用還不(bu)清楚。
把在(zai)這(zhe)里使用(yong)的(de)試(shi)(shi)驗材(cai),同(tong)時提供(gong)到(dao)(dao)屬(shu)于工(gong)業地(di)區的(de)Sheffied進(jin)行了5年的(de)大氣暴曬(shai)試(shi)(shi)驗。與該(gai)結(jie)果相(xiang)比,在(zai)海水試(shi)(shi)驗中鋼中添加(jia)元素的(de)效果小(xiao),這(zhe)一結(jie)果,使報(bao)告者感到(dao)(dao)失(shi)望(wang)。溶解氧(yang)的(de)供(gong)給控制著腐蝕(shi)速度,再加(jia)上(shang)只要(yao)作為覆(fu)蓋表面銹的(de)氧(yang)擴散(san)障壁的(de)性質不(bu)同(tong),就(jiu)可以(yi)期待添加(jia)元素的(de)效果,這(zhe)是當(dang)時所知道(dao)的(de)事實,因為海水中的(de)銹層不(bu)像(xiang)大氣中銹層那(nei)樣受到(dao)(dao)干濕(shi)交替作用(yong),在(zai)本質上(shang)防蝕(shi)能(neng)力(li)就(jiu)小(xiao),而且(qie)鋼的(de)化(hua)學組成所引(yin)起的(de)銹層性質的(de)差異小(xiao),所以(yi)與其說對鉻的(de)效果難(nan)以(yi)想(xiang)像(xiang),不(bu)如說這(zhe)是現(xian)在(zai)一般考慮方法(fa)的(de)重要(yao)過程。
另一方面(mian),美國長期在(zai)海(hai)中使用(yong)的(de)(de)(de)結構物的(de)(de)(de)重(zhong)要性(xing)增加(jia)了(le),作為了(le)解結構材(cai)料的(de)(de)(de)長期耐久性(xing),決定防(fang)蝕(shi)法應用(yong)的(de)(de)(de)必要性(xing)或其設計上的(de)(de)(de)正(zheng)確性(xing)的(de)(de)(de)基礎數(shu)(shu)據,在(zai)海(hai)水中的(de)(de)(de)腐蝕(shi)數(shu)(shu)據的(de)(de)(de)需要增多(duo)了(le)。Naval Research Laboratory的(de)(de)(de) Southwell 和(he) Alexanders等,從1946~1947年起在(zai)巴拿馬的(de)(de)(de)Ft.Amador海(hai)面(mian)2.4km的(de)(de)(de)Naos島(太平(ping)洋)上進(jin)行了(le)52種(zhong)金屬材(cai)料的(de)(de)(de)海(hai)洋暴露試驗(yan)。所用(yong)的(de)(de)(de)材(cai)料中12種(zhong)是(shi)(shi)鋼(gang),除了(le)碳素鋼(gang)之外,使用(yong)了(le)0.3%Cu、2%Ni、5%Ni、3%Cr、5%Cr及(ji)4種(zhong)低(di)(di)合金鋼(gang)。定為1、2、4、8及(ji)16年回收,反復數(shu)(shu)是(shi)(shi)2。試驗(yan)是(shi)(shi)在(zai)潮(chao)差(cha)帶的(de)(de)(de)中央和(he)最低(di)(di)潮(chao)位正(zheng)下面(mian)2個(ge)部(bu)位進(jin)行的(de)(de)(de)。全部(bu)用(yong)了(le)1000片試片。
中(zhong)間(jian)報告分8次(ci)出(chu)版,1970年(nian)發表了包括16年(nian)結果的最終報告。出(chu)乎意(yi)料的結果是,鎳鋼、鉻鋼、4種(zhong)低合金鋼在海中(zhong)的耐(nai)蝕性全都比(bi)碳素(su)鋼差(cha),在潮差(cha)帶(dai)也同(tong)樣差(cha)。主要的試驗結果歸納于表3-1。

鉻鋼(gang)(gang)的平(ping)均腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)深(shen)度(du)比(bi)(bi)碳(tan)素(su)(su)(su)鋼(gang)(gang)大20%~50%,16年后(hou)的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)深(shen)度(du)也同樣大。這和在英國等得到鉻在海中(zhong)(zhong)是有效(xiao)的結論(lun)完(wan)全不同。在巴拿馬的試驗,第1年的平(ping)均腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)深(shen)度(du)是碳(tan)素(su)(su)(su)鋼(gang)(gang)的1/2以下,可(ke)是第4年略(lve)超過碳(tan)素(su)(su)(su)鋼(gang)(gang),8年中(zhong)(zhong)大致(zhi)形成(cheng)穩定腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)速(su)度(du)后(hou)保持比(bi)(bi)碳(tan)素(su)(su)(su)鋼(gang)(gang)大30%~40%的速(su)度(du)。但(dan)是只有孔蝕(shi)(shi)深(shen)度(du)和碳(tan)素(su)(su)(su)鋼(gang)(gang)相(xiang)同。相(xiang)反在潮差帶平(ping)均腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)深(shen)度(du)和碳(tan)素(su)(su)(su)鋼(gang)(gang)相(xiang)比(bi)(bi)沒有變化,然(ran)而孔蝕(shi)(shi)深(shen)度(du)是碳(tan)素(su)(su)(su)鋼(gang)(gang)的2.3~2.5倍。
鎳(nie)鋼(gang)在全浸帶的(de)平(ping)均腐蝕(shi)(shi)深度(du)比(bi)(bi)碳(tan)素(su)鋼(gang)只大(da)10%,第16年的(de)腐蝕(shi)(shi)速(su)度(du)和碳(tan)素(su)鋼(gang)相(xiang)(xiang)比(bi)(bi)幾(ji)乎沒有變化,然而最大(da)孔蝕(shi)(shi)深度(du)是碳(tan)素(su)鋼(gang)的(de)2倍以(yi)上。相(xiang)(xiang)反潮差帶的(de)16年間(jian)的(de)年平(ping)均腐蝕(shi)(shi)深度(du)比(bi)(bi)碳(tan)素(su)鋼(gang)大(da)20%,可(ke)是8年間(jian)的(de)最大(da)孔蝕(shi)(shi)深度(du)相(xiang)(xiang)同。
Cr-Ni-Cu-P系的低合(he)金鋼,在潮差帶(dai)(dai)與碳素鋼相同,在全浸帶(dai)(dai)平均腐蝕(shi)深(shen)(shen)度、最大(da)腐蝕(shi)深(shen)(shen)度都是(shi)50%或者更大(da)。
Ni-Cu或者(zhe)Ni-Cu-Mo-P系(xi)的低合金(jin)鋼(gang),雖然在全浸帶、潮差帶的平均腐(fu)蝕(shi)深度都與碳素鋼(gang)接近(jin),可是(shi)不管(guan)在哪(na)種試驗環境下最大(da)腐(fu)蝕(shi)深度也(ye)是(shi)45%~100%。
根(gen)據以上(shang)的(de)結果(guo)(guo),在(zai)(zai)(zai)潮差帶、全浸(jin)帶或者其兩方(fang)耐蝕性(xing)好的(de)低合金(jin)組成(cheng)的(de)耐蝕鋼是不能存在(zai)(zai)(zai)的(de)。該報告出版時,在(zai)(zai)(zai)有關人員之間引(yin)起了很(hen)大的(de)轟動。并且,這(zhe)個(ge)結果(guo)(guo)至今仍很(hen)有名,在(zai)(zai)(zai)海洋環境(jing)的(de)腐蝕解說中必被(bei)引(yin)用(yong),然而好像多(duo)數(shu)是拿熱帶的(de)巴拿馬的(de)異常數(shu)據的(de)微量差別進(jin)行敘述的(de)。
根據鉻(ge)(ge)含(han)量高的(de)(de)(de)鋼(gang),平(ping)均腐(fu)(fu)蝕(shi)深度(du)比(bi)(bi)碳素(su)(su)(su)(su)鋼(gang)小而最大(da)腐(fu)(fu)蝕(shi)深度(du)比(bi)(bi)碳素(su)(su)(su)(su)鋼(gang)大(da)的(de)(de)(de)上(shang)述Hudson結果,專家們認識(shi)到單加入鉻(ge)(ge)時(shi)必(bi)須注意(yi)局(ju)部腐(fu)(fu)蝕(shi),可是巴拿馬的(de)(de)(de)試驗結果表(biao)明(ming)局(ju)部腐(fu)(fu)蝕(shi)沒有(you)問(wen)題,而平(ping)均腐(fu)(fu)蝕(shi)深度(du)卻比(bi)(bi)碳素(su)(su)(su)(su)鋼(gang)大(da),而且3%鉻(ge)(ge)鋼(gang)比(bi)(bi)5%鉻(ge)(ge)鋼(gang)的(de)(de)(de)傾(qing)向(xiang)性(xing)大(da)。鎳鋼(gang)的(de)(de)(de)平(ping)均腐(fu)(fu)蝕(shi)深度(du)是碳素(su)(su)(su)(su)鋼(gang)的(de)(de)(de)2倍以上(shang),也(ye)與(yu)其他人的(de)(de)(de)經驗完全不(bu)同。如下一節所敘述的(de)(de)(de)那樣,在開發(fa)的(de)(de)(de)耐海水鋼(gang)的(de)(de)(de)大(da)部分都添加了鉻(ge)(ge),關于這(zhe)些鋼(gang)所獲(huo)得的(de)(de)(de)數(shu)據表(biao)明(ming),平(ping)均腐(fu)(fu)蝕(shi)深度(du)、最大(da)腐(fu)(fu)蝕(shi)深度(du)都比(bi)(bi)碳素(su)(su)(su)(su)鋼(gang)明(ming)顯地減輕。

