1 耐蝕設(shè)計(jì)方案
在原油槽底板用耐蝕鋼的開發(fā)中，充分考慮了SR242查明的2個(gè)腐蝕因子（單質(zhì)硫和低pH的氯化物溶液）而進(jìn)行了有效的成分設(shè)計(jì)。研究表明，腐蝕因子之一的單質(zhì)硫從COT內(nèi)的氣相部析出于甲板里層，混入淤泥和油膜中而存在于鋼材近旁，從而在油膜缺陷部促進(jìn)了底板的腐蝕。利用電化學(xué)試驗(yàn)確認(rèn)因單質(zhì)硫和鋼材直接接觸，顯著促進(jìn)了腐蝕反應(yīng)。在開發(fā)鋼的成分設(shè)計(jì)中，是以能在鋼材表面生成穩(wěn)定保護(hù)膜的腐蝕產(chǎn)物，防止單質(zhì)硫與鋼材接觸而抑制腐蝕反應(yīng)的方案為基礎(chǔ)進(jìn)行的。
另外，通過實(shí)船調(diào)查查明在底板點(diǎn)蝕內(nèi)部，存在pH值（為2～4）比外部的pH值（為4～8）更低（即酸性更強(qiáng)）的氯化物溶液。由于低pH值溶液的存在，促進(jìn)了氫發(fā)生反應(yīng)。在開發(fā)鋼上利用有效的合金成分抑制了氫的發(fā)生反應(yīng)； 而且在合金元素溶解的條件下能提高點(diǎn)蝕內(nèi)溶液的pH值，從而可以明顯地抑制鋼的腐蝕反應(yīng)。
即使在上述的腐蝕因子同時(shí)作用的場(chǎng)合，開發(fā)鋼也生成了穩(wěn)定的保護(hù)膜，并獲得了pH值的緩和效果，故有效地抑制了鋼的腐蝕反應(yīng)。
2 實(shí)驗(yàn)方法
以上述COT底板的腐蝕機(jī)理為基礎(chǔ)，確立了以下試驗(yàn)方法來(lái)評(píng)價(jià)鋼的耐蝕性。
在試驗(yàn)A中，采用混合了特級(jí)試劑（純度≥99.5％）的硫粉的NaCl作為點(diǎn)蝕內(nèi)部的模擬溶液，根據(jù)浸漬試樣的腐蝕速度評(píng)價(jià)了點(diǎn)蝕生長(zhǎng)速度。另外，在實(shí)船調(diào)查中，被認(rèn)為是淤泥（塵泥）的單質(zhì)硫的濃度為百分之幾。本試驗(yàn)是在將單質(zhì)硫濃度控制得比實(shí)船更高的苛刻環(huán)境條件下評(píng)價(jià)了試樣的耐蝕性。
試驗(yàn)B則是利用低pH值氯化物溶液評(píng)價(jià)對(duì)于腐蝕的耐蝕性。作為試樣上的點(diǎn)蝕內(nèi)部模擬溶液，滴下的是將pH值調(diào)整到1.0（即強(qiáng)酸性）的FeCl3+NaCl溶液，保持恒溫恒濕（即333K和95％RH-相對(duì)濕度），根據(jù)試樣的腐蝕速度評(píng)價(jià)了點(diǎn)蝕生長(zhǎng)速度。較之實(shí)船條件，試驗(yàn)B提高了溫度、降低了pH值、促進(jìn)了腐蝕，從而可以在比實(shí)船環(huán)境更苛刻的條件下評(píng)價(jià)鋼的耐蝕性。
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
為了評(píng)價(jià)對(duì)于單質(zhì)硫的耐蝕性而進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)室促進(jìn)試驗(yàn)A。結(jié)果查明，開發(fā)鋼的點(diǎn)蝕生長(zhǎng)速度降至原來(lái)鋼的1/4。經(jīng)試驗(yàn)后的開發(fā)鋼表面形成了比原來(lái)鋼更致密的腐蝕產(chǎn)物。因前者更能阻止氯離子從環(huán)境側(cè)向腐蝕產(chǎn)物的侵入，推測(cè)其環(huán)境遮斷性更高，故能抑制單質(zhì)硫?qū)︿摶w的腐蝕速度。
如上所述，本開發(fā)鋼對(duì)于單質(zhì)硫和低pH值（即酸性較強(qiáng)）氯化物溶液兩種腐蝕因子的耐蝕性都高，能有效抑制COT底板上點(diǎn)蝕的生長(zhǎng)。
這里，點(diǎn)蝕的生長(zhǎng)速度表示概率論的波動(dòng)，按照是最大值分布點(diǎn)的Gumbel分布。這就意味著使用面積越大，就會(huì)越有深的點(diǎn)蝕生成。從小面積的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)結(jié)果，預(yù)測(cè)大面積的實(shí)際點(diǎn)蝕生長(zhǎng)試驗(yàn)一直在油氣管線和石油貯罐上得到較多應(yīng)用。即使在油船COT底板上，也通過實(shí)船的腐蝕調(diào)查，確認(rèn)了點(diǎn)蝕生長(zhǎng)速度遵循上述的Gumbel分布。這表明概率論的手段對(duì)于評(píng)價(jià)實(shí)船的最大點(diǎn)蝕生長(zhǎng)速度非常有效。關(guān)于本開發(fā)鋼，也利用了Gumbel分布的極值解析評(píng)價(jià)了實(shí)船相當(dāng)面積的耐蝕性（即最大點(diǎn)蝕生長(zhǎng)速度）。
通過比較開發(fā)鋼和原來(lái)鋼在試驗(yàn)A和B中所得到的最大點(diǎn)蝕生長(zhǎng)速度表明，兩試驗(yàn)的最大點(diǎn)蝕生長(zhǎng)速度都很好地遵循了Gumbel分布，能再現(xiàn)和實(shí)船相同概率分布的點(diǎn)蝕生長(zhǎng)，從而表現(xiàn)了試驗(yàn)的妥當(dāng)性。并且，無(wú)論是哪個(gè)試驗(yàn)結(jié)果，都是開發(fā)鋼的Gumbel分布的斜度比原來(lái)鋼的更大，說明開發(fā)鋼上沒有發(fā)生生長(zhǎng)速度大的點(diǎn)蝕，即對(duì)開發(fā)鋼的耐蝕成分設(shè)計(jì)是有效的。
這里在VLCC（原油運(yùn)輸船）實(shí)船上查明的平均點(diǎn)蝕直徑為10mm、設(shè)定個(gè)數(shù)為2000個(gè)，在試驗(yàn)A和B上的再現(xiàn)周期T分別為65.4和174時(shí)，其點(diǎn)蝕生長(zhǎng)速度相當(dāng)于實(shí)船的最大生長(zhǎng)速度。無(wú)論是在哪個(gè)試驗(yàn)中，與實(shí)船相當(dāng)面積的開發(fā)鋼最大點(diǎn)蝕生長(zhǎng)速度都是每年1.2mm，約為原來(lái)鋼的大約1/4，即在2.5年間的干船塢檢修時(shí)，點(diǎn)蝕的最大深度為1.2mm/年×2.5年=3mm，說明完全可以將檢修標(biāo)準(zhǔn)深度控制在4mm以下。這就表明，即使在實(shí)船相當(dāng)面積的條件下，開發(fā)鋼也顯示了優(yōu)良的耐蝕性。
油船每隔2.5年在干船塢檢查時(shí)，能確認(rèn)的COT底板最大點(diǎn)蝕深度的預(yù)測(cè)值，在原來(lái)鋼上的深度達(dá)10mm，通常深度>4mm者涂漆，>7mm者進(jìn)行堆焊修補(bǔ)。SR242的調(diào)查表明，油船繩經(jīng)干船塢檢修過的，COT底板上的點(diǎn)蝕生長(zhǎng)就停止了。其原因是在檢修時(shí)，在除去了腐蝕性生成物的點(diǎn)蝕上，較之一般部位再生成了更厚的油膜，故防蝕性更好。因此，在COT底板使用本開發(fā)鋼時(shí)，若設(shè)定的最大點(diǎn)蝕深度≯4mm，則就可以在油船COT的使用期間無(wú)需修補(bǔ)。
開發(fā)鋼的強(qiáng)度和韌性都達(dá)到了原來(lái)鋼同等以上的水平，滿足了船級(jí)規(guī)格（AH32）的要求；并且在采用一般焊接材料、輸入熱量為130kJ/cm條件下制作的FCB焊縫的韌性也達(dá)到了原來(lái)鋼同等以上的水平，滿足且大大超過了AH32規(guī)格的要求，故對(duì)開發(fā)鋼可以完全采用與原來(lái)鋼相同的焊接方法。