造成钢桩海水飞溅带的腐蚀,可以说是由于盐分多润湿时间长,这基本上与大气腐蚀类似。合金元素的效果即使和耐候钢的场合多少有些不同,借助于合金元素锈层的保护性也要比碳素钢好得多,因而作为耐蚀钢在实用上的意义没有任何疑问。
海水飞溅带的腐蚀试验,如果使用大尺寸钢桩或者模拟钢桩的试验材,实施比较困难。虽然也有在码头或浮标等上安装小型试片的方法,可是在同样条件下能够安装的试片数受到限制。因此,在海水飞溅带直接获得合金元素效果的数据不多。辅助的试验方法之一就是在离海岸很近的地方进行大气暴晒试验。U.S.Steel公司在开发USS MARINER 钢时,我想就是通过在Kure Beach 23.84 m(80ft-lot)的小型试片大气暴晒试验大致固定化学成分系之后,在海洋中试验长尺材进行确认的。
前者能够试验多数的试验材,可以系统地获得合金元素的效果,但是腐蚀环境和海水飞溅带不完全一样;而后者在环境条件上没有问题,可是无论在经济上、场所上,试验材的数量或种类都受到限制,只能成为验证的试验。
耐蚀钢海水飞溅带的耐蚀性在日本也进行了各种研究。例如,高村等在码头的不同高度的位置上设置了水平支持架,研究了大气、上部飞溅带、下部飞溅带、潮差带时钢中合金元素的效果。结果证明,下部飞溅带和潮差带时钢中合金元素的效果类似,锰和磷有效,Cu、Si、Cr稍微有害,但是,钢中合金元素对下部飞溅带的影响大。
关于这样的飞溅带和潮差带的小型试验材腐蚀行为的类似性,在历史上已经发现过。如前所述(3.1.1节),Humble(1949年)发表了长尺材的腐蚀大小由于高度不同有很大差异,海水飞溅带最大,潮差带最小,然而同时把小型试验材放置在各部位进行试验,把这些试片用导线连接起来时和长尺材有同样的腐蚀分布。相反绝缘后分别独立放置时,潮差带的腐蚀和飞溅带的同样,而且非常大。其理由是长尺材的潮差带或者用导线和全浸带连接起来的潮差带的小型试片,通过海水全浸带的钢产生了电池防蚀作用。Larrabee和La Quel 用长尺材或小型试验材也获得了同样的结果。但是,与Humble不同,他们没有确认在全浸带腐蚀的促进效果。
根据上述独立的小型试验材在飞溅带和潮差带的腐蚀大小的类似性、环境的类似性来考虑,高村等所发现的在这两个部位的合金元素效果类似是可以充分理解的。
已经叙述过添加 Cu-Ni-P、Cu-Cr-P、Cu-Cr、Cu-Cr-Al等对提高钢在飞溅带处的耐蚀性是有效的。有关各类耐海水钢正在实用化以及Ni、Cr不利作用的数据,在这里不再重复。另外,有人认为添加W、Mo、Ti等也有效果。关于它们的作用机理也有令人感兴趣的观点。
首先,高村等给出了锈中磁铁矿的微细化与耐蚀性关系的数据,在用来进行干湿交替试验的人工海水中,如果加入10-2M/L的CrO2-4、PO3-4或者Mo2-4时,发现在碳素钢上生成的锈中磁铁矿微细化,腐蚀也随着微细化的进行定量地减少。接着,冈田等在模拟海水飞溅带的实验室试验中发现,在生成的低合金钢锈层中W和Mo分别以WO2-4、MoO2-4形式存在,因而认为它们作为FeWO4等不溶性盐进行沉淀,抑制了阳极反应。
在教科书中已有说明:在连续的裸露钢桩上形成了把潮差带作为阴极,把海面稍微向下的部分作为阳极的通气差电池,造成在潮差带抑制腐蚀,在全浸带促进腐蚀。因为单独存在的小型试片不发生这种情况,所以产生的腐蚀与飞溅带相同。虽然作为腐蚀倾向来说这种解释没有错误,对本节内容没有任何妨碍,可是因为担心对通气差腐蚀的说明有问题,所以想预先叙述对该问题的疑问。问题是为什么阳极被限定在从海面稍微向下的部分?因为海水的电导率高,所以阳极电流应该扩展到钢桩的全浸带。上述作为通气差腐蚀的学说显然是根据Evens等作为通气差腐蚀的例子,于1930年所进行的烧杯试验中与水面腐蚀相同的考虑方法。然而Evans等的实验中试片小,从水面稍微同下的部位以下的金属表面面积很小,试片全体已经成为阳极,没有局部集中的理由。再者,Exvans等的烧杯实验中的阴极是完全不腐蚀的区域,作为电极起作用虽然不是不可理解的,可是具有锈层的潮差带也能有同样的作用吗?因为锈的还原是非常容易产生的。