造成鋼樁海水飛濺帶的腐蝕,可以說是由于鹽分多潤濕時間長,這基本上與大氣腐蝕類似。合金元素的效果即使和耐候鋼的場合多少有些不同,借助于合金元素銹層的保護性也要比碳素鋼好得多,因而作為耐蝕鋼在實用上的意義沒有任何疑問。
海(hai)水飛濺帶的(de)(de)腐(fu)蝕試(shi)(shi)驗(yan),如果使用大(da)尺(chi)寸鋼樁或者模擬鋼樁的(de)(de)試(shi)(shi)驗(yan)材(cai),實施比較困難。雖然也有在碼(ma)頭或浮標等(deng)上安(an)裝小型(xing)試(shi)(shi)片的(de)(de)方(fang)(fang)法(fa),可是在同樣條件下能夠安(an)裝的(de)(de)試(shi)(shi)片數(shu)受到限制。因此(ci),在海(hai)水飛濺帶直接獲得(de)合金元素效果的(de)(de)數(shu)據(ju)不多(duo)。輔助的(de)(de)試(shi)(shi)驗(yan)方(fang)(fang)法(fa)之一就是在離海(hai)岸很(hen)近的(de)(de)地方(fang)(fang)進行大(da)氣(qi)暴曬(shai)試(shi)(shi)驗(yan)。U.S.Steel公司在開發USS MARINER 鋼時,我想(xiang)就是通(tong)過在Kure Beach 23.84 m(80ft-lot)的(de)(de)小型(xing)試(shi)(shi)片大(da)氣(qi)暴曬(shai)試(shi)(shi)驗(yan)大(da)致固定化學成分系之后,在海(hai)洋(yang)中試(shi)(shi)驗(yan)長(chang)尺(chi)材(cai)進行確(que)認的(de)(de)。
前者(zhe)能(neng)夠試(shi)驗(yan)多數的(de)(de)試(shi)驗(yan)材(cai),可(ke)以系統地獲得合金元素的(de)(de)效果(guo),但是腐蝕環境和(he)海水飛濺(jian)帶不完全一樣;而(er)后者(zhe)在環境條件上沒有問題,可(ke)是無論在經濟上、場所上,試(shi)驗(yan)材(cai)的(de)(de)數量或種類都受到限制(zhi),只(zhi)能(neng)成(cheng)為(wei)驗(yan)證(zheng)的(de)(de)試(shi)驗(yan)。
耐蝕鋼(gang)海(hai)水飛(fei)(fei)濺(jian)(jian)帶(dai)(dai)的(de)耐蝕性在日本也(ye)進行了(le)(le)各種研究。例如(ru),高(gao)村(cun)等在碼頭的(de)不同高(gao)度的(de)位置(zhi)上設置(zhi)了(le)(le)水平(ping)支持(chi)架,研究了(le)(le)大氣、上部飛(fei)(fei)濺(jian)(jian)帶(dai)(dai)、下部飛(fei)(fei)濺(jian)(jian)帶(dai)(dai)、潮(chao)差帶(dai)(dai)時(shi)鋼(gang)中(zhong)合金元(yuan)素(su)的(de)效果。結果證明,下部飛(fei)(fei)濺(jian)(jian)帶(dai)(dai)和(he)潮(chao)差帶(dai)(dai)時(shi)鋼(gang)中(zhong)合金元(yuan)素(su)的(de)效果類似,錳和(he)磷有(you)效,Cu、Si、Cr稍微有(you)害(hai),但是,鋼(gang)中(zhong)合金元(yuan)素(su)對(dui)下部飛(fei)(fei)濺(jian)(jian)帶(dai)(dai)的(de)影(ying)響大。
關于(yu)這(zhe)(zhe)樣(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)飛(fei)(fei)濺帶(dai)和潮差(cha)帶(dai)的(de)(de)(de)小(xiao)型試(shi)(shi)驗材(cai)(cai)腐(fu)(fu)蝕(shi)行為的(de)(de)(de)類似性,在歷(li)史(shi)上(shang)已經發現(xian)過。如前所述(3.1.1節),Humble(1949年)發表了長(chang)尺材(cai)(cai)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)大(da)小(xiao)由于(yu)高度不同(tong)(tong)(tong)有(you)很大(da)差(cha)異,海水飛(fei)(fei)濺帶(dai)最(zui)大(da),潮差(cha)帶(dai)最(zui)小(xiao),然而(er)同(tong)(tong)(tong)時把小(xiao)型試(shi)(shi)驗材(cai)(cai)放(fang)(fang)置在各部(bu)位進行試(shi)(shi)驗,把這(zhe)(zhe)些試(shi)(shi)片用導線連接起來(lai)時和長(chang)尺材(cai)(cai)有(you)同(tong)(tong)(tong)樣(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)分布。相反(fan)絕緣后分別獨(du)立放(fang)(fang)置時,潮差(cha)帶(dai)的(de)(de)(de)腐(fu)(fu)蝕(shi)和飛(fei)(fei)濺帶(dai)的(de)(de)(de)同(tong)(tong)(tong)樣(yang)(yang)(yang),而(er)且(qie)非常(chang)大(da)。其(qi)理(li)由是(shi)長(chang)尺材(cai)(cai)的(de)(de)(de)潮差(cha)帶(dai)或(huo)者用導線和全(quan)浸帶(dai)連接起來(lai)的(de)(de)(de)潮差(cha)帶(dai)的(de)(de)(de)小(xiao)型試(shi)(shi)片,通(tong)過海水全(quan)浸帶(dai)的(de)(de)(de)鋼產生了電池防蝕(shi)作用。Larrabee和La Quel 用長(chang)尺材(cai)(cai)或(huo)小(xiao)型試(shi)(shi)驗材(cai)(cai)也獲得了同(tong)(tong)(tong)樣(yang)(yang)(yang)的(de)(de)(de)結(jie)果。但是(shi),與Humble不同(tong)(tong)(tong),他(ta)們沒有(you)確(que)認在全(quan)浸帶(dai)腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)(de)(de)促進效果。
根據上(shang)述獨立的(de)(de)小型(xing)試驗材在(zai)飛(fei)濺(jian)帶和潮差帶的(de)(de)腐(fu)蝕大小的(de)(de)類似性(xing)、環境(jing)的(de)(de)類似性(xing)來考慮(lv),高村等所發現的(de)(de)在(zai)這兩個部位的(de)(de)合(he)金元素效(xiao)果(guo)類似是可以(yi)充分理解的(de)(de)。
已經敘述(shu)過添加 Cu-Ni-P、Cu-Cr-P、Cu-Cr、Cu-Cr-Al等(deng)對提高(gao)鋼在飛濺帶(dai)處的(de)(de)耐蝕性是有(you)(you)效的(de)(de)。有(you)(you)關(guan)各類耐海水鋼正在實用(yong)(yong)化以及Ni、Cr不利(li)作用(yong)(yong)的(de)(de)數據,在這里不再重復。另外,有(you)(you)人認為(wei)添加W、Mo、Ti等(deng)也有(you)(you)效果。關(guan)于(yu)它們的(de)(de)作用(yong)(yong)機理也有(you)(you)令人感興(xing)趣的(de)(de)觀點。
首先,高村等給出了銹中磁鐵礦的微細化與耐蝕性關系的數據,在用來進行干濕交替試驗的人工海水中,如果加入10-2M/L的CrO2-4、PO3-4或者Mo2-4時,發現在碳素鋼上生成的銹中磁鐵礦微細化,腐蝕也隨著微細化的進行定量地減少。接著,岡田等在模擬海水飛濺帶的實驗室試驗中發現,在生成的低合金鋼銹層中W和Mo分別以WO2-4、MoO2-4形式存在,因而認為它們作為FeWO4等不溶性鹽進行沉淀,抑制了陽極反應。
在(zai)(zai)教科(ke)書中(zhong)已有(you)說(shuo)明:在(zai)(zai)連續的(de)(de)(de)(de)裸露鋼(gang)樁上(shang)形成(cheng)了把(ba)潮(chao)差(cha)(cha)帶(dai)(dai)作(zuo)為(wei)(wei)陰(yin)極,把(ba)海面(mian)稍(shao)微(wei)向(xiang)(xiang)下(xia)的(de)(de)(de)(de)部(bu)(bu)分作(zuo)為(wei)(wei)陽極的(de)(de)(de)(de)通(tong)氣(qi)差(cha)(cha)電池(chi),造成(cheng)在(zai)(zai)潮(chao)差(cha)(cha)帶(dai)(dai)抑制腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi),在(zai)(zai)全(quan)(quan)浸(jin)帶(dai)(dai)促進(jin)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)。因(yin)為(wei)(wei)單獨存(cun)在(zai)(zai)的(de)(de)(de)(de)小型試(shi)片不(bu)發(fa)生這種(zhong)情況,所(suo)(suo)以(yi)產生的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)與(yu)飛濺帶(dai)(dai)相同(tong)。雖然(ran)作(zuo)為(wei)(wei)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)傾(qing)向(xiang)(xiang)來說(shuo)這種(zhong)解(jie)釋沒有(you)錯誤,對本節內容沒有(you)任何(he)妨礙,可是(shi)因(yin)為(wei)(wei)擔(dan)心對通(tong)氣(qi)差(cha)(cha)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)說(shuo)明有(you)問題,所(suo)(suo)以(yi)想(xiang)預先敘述對該問題的(de)(de)(de)(de)疑問。問題是(shi)為(wei)(wei)什(shen)么陽極被限定在(zai)(zai)從海面(mian)稍(shao)微(wei)向(xiang)(xiang)下(xia)的(de)(de)(de)(de)部(bu)(bu)分?因(yin)為(wei)(wei)海水(shui)的(de)(de)(de)(de)電導率(lv)高,所(suo)(suo)以(yi)陽極電流應該擴展到鋼(gang)樁的(de)(de)(de)(de)全(quan)(quan)浸(jin)帶(dai)(dai)。上(shang)述作(zuo)為(wei)(wei)通(tong)氣(qi)差(cha)(cha)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)學說(shuo)顯然(ran)是(shi)根據(ju)Evens等作(zuo)為(wei)(wei)通(tong)氣(qi)差(cha)(cha)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)例子,于(yu)1930年所(suo)(suo)進(jin)行的(de)(de)(de)(de)燒杯試(shi)驗(yan)中(zhong)與(yu)水(shui)面(mian)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)相同(tong)的(de)(de)(de)(de)考慮方法(fa)。然(ran)而Evans等的(de)(de)(de)(de)實驗(yan)中(zhong)試(shi)片小,從水(shui)面(mian)稍(shao)微(wei)同(tong)下(xia)的(de)(de)(de)(de)部(bu)(bu)位(wei)以(yi)下(xia)的(de)(de)(de)(de)金屬表面(mian)面(mian)積(ji)很小,試(shi)片全(quan)(quan)體已經成(cheng)為(wei)(wei)陽極,沒有(you)局部(bu)(bu)集中(zhong)的(de)(de)(de)(de)理由。再者,Exvans等的(de)(de)(de)(de)燒杯實驗(yan)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)陰(yin)極是(shi)完全(quan)(quan)不(bu)腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)區域,作(zuo)為(wei)(wei)電極起作(zuo)用(yong)雖然(ran)不(bu)是(shi)不(bu)可理解(jie)的(de)(de)(de)(de),可是(shi)具有(you)銹層的(de)(de)(de)(de)潮(chao)差(cha)(cha)帶(dai)(dai)也能有(you)同(tong)樣的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)嗎(ma)?因(yin)為(wei)(wei)銹的(de)(de)(de)(de)還原是(shi)非常容易(yi)產生的(de)(de)(de)(de)。

