第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束的1945年(昭和20年),由于鐵礦石、焦炭等原料不足,以及斷水、停電等原因,日本運(yùn)轉(zhuǎn)的高爐只不過(guò)3座,鋼鐵的生產(chǎn)量生鐵97萬(wàn)噸、粗鋼196萬(wàn)噸,第二年進(jìn)一步降低了數(shù)十個(gè)百分點(diǎn)。但是1947年(昭和22年)以后,由于同業(yè)界的努力,政府的干預(yù),以及原料供應(yīng)的好轉(zhuǎn)等,生產(chǎn)以相當(dāng)快的速度得到了恢復(fù)。1950年(昭和25年)的朝鮮戰(zhàn)爭(zhēng)可以說(shuō)暫時(shí)地給了鋼鐵一個(gè)暢銷的契機(jī)。
那時(shí)雖然鋼鐵業(yè)、社會(huì)還對(duì)耐候鋼狀況一無(wú)所知,但是U.S.Steel公司的COR-TEN鋼被日本認(rèn)同就是在這個(gè)時(shí)候。
隨著經(jīng)濟(jì)的復(fù)興,1953年(昭和28年)鋼鐵的生產(chǎn)已達(dá)到戰(zhàn)前的最高水平,在被認(rèn)為“不是戰(zhàn)后最快”。的1955年(昭和30年),生鐵產(chǎn)量是521萬(wàn)噸,粗鋼產(chǎn)量是940萬(wàn)噸。關(guān)于耐候鋼研究、研制開始的時(shí)間就是在這個(gè)時(shí)候。當(dāng)時(shí)的情況或研究開發(fā)的經(jīng)過(guò),堀川一男在“我國(guó)耐候鋼的誕生”(卷末的資料1)一文中對(duì)此做了詳細(xì)的敘述。
當(dāng)時(shí)的耐候鋼的需要好像有3個(gè)傾向,也就是:(1)腐蝕問(wèn)題大的車輛用薄板;(2)要求耐候性的結(jié)構(gòu)用厚板;(3)要求耐候性的結(jié)構(gòu)用高強(qiáng)度厚板。
詳情請(qǐng)參照卷末的資料1,最初銷售的鋼種在1957年(昭和32年)是銅系的Cuplon鋼,1960年(昭和35年)是YAW-TEN鋼(Cu-P-Ti系)、FUJI COR-TEN鋼,1961年開始生產(chǎn)銷售Cupten鋼(Cu-P-Cr系)。以后,其他廠家的商品也開始銷售,通過(guò)車輛及一般結(jié)構(gòu)用(高磷)和焊接結(jié)構(gòu)用(低磷)的劃分,按用途不同的品種劃分,以及焊接結(jié)構(gòu)用按抗拉強(qiáng)度不同的品種劃分等,實(shí)現(xiàn)了多品種化。到20世紀(jì)60~70年代(昭和40年代初期),大致的品種已經(jīng)齊全,1968年(昭和43年)時(shí)的490MPa(50kg/m㎡)級(jí)的高強(qiáng)度耐候鋼的典型產(chǎn)品示于表2-2。
1968年(昭和43年)低磷系焊接用鋼作為JIS G3114“焊接結(jié)構(gòu)用耐候性熱軋鋼材”、1971年(昭和46年)高磷系焊接用鋼作為JIS G3125“高耐候性軋制鋼材”實(shí)現(xiàn)了JIS標(biāo)準(zhǔn)化。將高磷系和低磷系鋼種區(qū)別之后,把高磷系分為熱軋鋼材和冷軋鋼材,把焊接結(jié)構(gòu)鋼定為402、490、569MPa級(jí)(41、50、58公斤)的3個(gè)抗拉強(qiáng)度等級(jí),使產(chǎn)品的體系更加醒目。如前所述,在ASTM標(biāo)準(zhǔn)中中作為低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼進(jìn)行規(guī)定,而在JIS中把“耐候鋼”作為名稱提出來(lái)。并且,在ASTM標(biāo)準(zhǔn)中不管高磷、低磷,規(guī)定耐候性相同(約為碳素鋼的4倍、含銅鋼的2倍),然而在JIS中把高磷系鋼種命名為“高耐候性軋制鋼材”,正如在解釋中“在耐候鋼中是耐候性最優(yōu)秀的鋼材”所記述的那樣,耐候性高于低磷系鋼種。實(shí)際上是根據(jù)大氣暴曬試驗(yàn)的結(jié)果。
(JIS G3114在1968年制定之后,分別于1971年、1973年、1977年、1983年、1988年進(jìn)行過(guò)修訂。如后所述(2.2.3節(jié))1983年又把各個(gè)鋼種細(xì)分為無(wú)涂漆用和涂漆用,這是最大的修訂。JIS G3125在1971年制定后,分別于1973年、1977年、1987年進(jìn)行過(guò)修訂。另外,從1991年開始強(qiáng)度用SI單位表示。)
在此以后各公司的系列產(chǎn)品雖然都按照這些JIS進(jìn)行了區(qū)分,可是在JIS G3114中化學(xué)成分的范圍相當(dāng)寬。1983年(昭和58年)JIS被修訂,直到劃分出用于無(wú)涂漆的高成分系鋼種和用于涂漆的低成分系鋼種之前,各公司生產(chǎn)的用于裸露使用的鋼種,均屬于高成分系。
各廠家對(duì)各自的產(chǎn)品進(jìn)行過(guò)長(zhǎng)期間的大氣暴曬試驗(yàn)。如在資料1中堀川所談到的各種成分系117個(gè)鋼種的試驗(yàn),從1957年(昭和32年)開始在川崎郊外進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)12年的試驗(yàn),而在川崎市工業(yè)地區(qū)進(jìn)行了8年的試驗(yàn)。作為大氣暴曬試驗(yàn),著名的試驗(yàn)是從1960~1961年(昭和35~36年)開始的,為期5年,在陸上鐵骨構(gòu)造物防蝕研究會(huì)(簡(jiǎn)稱:陸防研)所進(jìn)行的試驗(yàn)。試驗(yàn)材料包括含銅鋼、耐候高強(qiáng)度鋼的多數(shù)金屬材料,并在帶廣、高山、輪島、枕崎、御前崎、東京、川崎進(jìn)行了試驗(yàn)。
鋼材俱樂(lè)部土木專門委員會(huì)鋼材防蝕調(diào)查委員會(huì)于1973年(昭和48年)在總結(jié)“關(guān)于鋼材腐蝕防蝕資料”時(shí),綜合地歸納了各鋼鐵公司在各自的大氣暴曬試驗(yàn)場(chǎng)上所進(jìn)行的高耐候鋼、490MPa級(jí)焊接結(jié)構(gòu)用耐候鋼以及比較材(SM490、SS400)的試驗(yàn)數(shù)據(jù),按照大氣腐蝕性的強(qiáng)度分5個(gè)地區(qū),圖示出腐蝕減量隨時(shí)間(最長(zhǎng)8~12年)變化(圖2-2).與當(dāng)時(shí)相比,現(xiàn)在工業(yè)地區(qū)的SOx的濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)降低,腐蝕減量也已經(jīng)降低,然而這個(gè)圖現(xiàn)在仍作為日本鋼材的大氣腐蝕數(shù)據(jù)的基礎(chǔ),常常被便覽或其他文獻(xiàn)轉(zhuǎn)載。
耐候鋼正式地提供實(shí)用是從1963年(昭和38年)開始,在當(dāng)時(shí)的國(guó)鐵車輛及橋梁上全都是涂漆使用。在建筑物上從1965年(昭和40年)開始,屋頂、鋼骨、百葉窗、外裝面板等暴露在外部,用裸鋼或者相當(dāng)于裸鋼的表面處理狀態(tài),每年在幾個(gè)建筑物上使用。從同一時(shí)期起,建成了幾座裸露使用耐候鋼的試驗(yàn)鐵塔。
以后鐵道車輛也經(jīng)過(guò)涂漆正常使用。進(jìn)入20世紀(jì)70~80年代(昭和50年代)后,建筑物上的無(wú)涂漆使用在大廈外面等的有圖樣的重要部分已經(jīng)幾乎不被采用。鋼材的使用量每年1萬(wàn)t以下,在欄桿、柱等上繼續(xù)使用。在輸電鐵塔上幾乎不再使用。
每座橋梁的使用鋼材量比較大,經(jīng)常保持在按用途使用量的首位。20世紀(jì)70~80年代(昭和50年代)后期幾乎都是涂漆使用。然而以后由于補(bǔ)修涂漆、再涂漆在橋梁整體上出現(xiàn)了費(fèi)用問(wèn)題,并且隨著技術(shù)的進(jìn)步、腐蝕環(huán)境的改善等,逐漸地使無(wú)涂漆使用成為了中心。
下一節(jié)以后將按用途使用的動(dòng)向敘述。在表2-3中,以年表示出了耐候鋼40年間的動(dòng)向。并且在圖2-3及圖2-4上示出了日本鋼材使用量的變化。圖2-5~圖2-7是以圓形圖表示的1974~1978年(昭和49~昭和53年)、1985年(昭和60年)以及1989~1992年(平成元年~平成4年)的用途比率。
另外,關(guān)于20世紀(jì)60年代(昭和30年代后期到40年代前期)的耐候鋼的狀況,請(qǐng)參照曾經(jīng)對(duì)FUJI COR-TEN鋼的生產(chǎn)盡過(guò)力的原富士制鐵、鵜野達(dá)二和門智的技術(shù)資料(卷末的資料2)。