淺談軍用方艙的抗腐蝕性能

閆國慶

(中國電子科技集團公司 第二十八研究所，江蘇 南京 210007)

方艙由于具有良好的戰(zhàn)場機動能力、快速的作戰(zhàn)反應(yīng)能力以及適宜的艙載設(shè)備和人員的工作環(huán)境，并具有一定的戰(zhàn)場防護能力，被廣泛應(yīng)用于軍用電站方艙、軍事指揮方艙、醫(yī)療方艙和后勤保障方艙等多個領(lǐng)域，已成為部隊的重要基礎(chǔ)裝備。

方艙戰(zhàn)場環(huán)境下的高機動性，決定了方艙工作環(huán)境的復(fù)雜性和惡劣性。方艙的抗腐蝕性能是方艙在復(fù)雜、惡劣的環(huán)境條件下生存能力的主要體現(xiàn)，也是方艙可靠性與安全性的重要方面。腐蝕對方艙的安全性和可靠性有極大的破壞力，使得方艙的戰(zhàn)場生存能力迅速下降。若關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件發(fā)生腐蝕，很快就會影響方艙整體功能的發(fā)揮，甚至有可能會引發(fā)安全事故；因此，研究方艙的抗腐蝕性能，加強抗腐蝕性能的質(zhì)量控制，有著極為重要的現(xiàn)實意義。

1 方艙發(fā)生腐蝕的原因

方艙的金屬結(jié)構(gòu)件發(fā)生腐蝕是多種因素共同作用的結(jié)果。影響方艙抗腐蝕性能的核心因素包括為設(shè)計、工藝過程及采購?fù)鈪f(xié)等3個方面。

1.1 抗腐蝕設(shè)計的環(huán)境適應(yīng)性差

某方艙選用的不銹鋼絲網(wǎng)出現(xiàn)了腐蝕現(xiàn)象(見圖1)，設(shè)計人員經(jīng)常主觀地認為：不銹鋼實屬“不銹鐵”，是材料不合格造成的，屬于材料問題。經(jīng)檢測發(fā)現(xiàn)，該方艙選用的為304不銹鋼絲網(wǎng)。不銹鋼防銹的機理是合金元素形成致密氧化膜，隔絕氧接觸，阻止繼續(xù)氧化[1]。但是，不銹鋼并不是“不銹”。經(jīng)鹽霧試驗驗證，304不銹鋼在干燥清潔的大氣中有絕對優(yōu)良的抗腐蝕能力，但在氯離子存在的環(huán)境中很快就會出現(xiàn)腐蝕，甚至超過普通的低碳鋼。

圖1 某方艙安裝的不銹鋼絲網(wǎng)出現(xiàn)銹斑

出現(xiàn)這種腐蝕現(xiàn)象的主要原因在于設(shè)計人員進行抗腐蝕性能設(shè)計時，雖然考慮了抗腐蝕性能的要求，并選用了不銹鋼絲網(wǎng)，卻忽視了抗腐蝕措施及材料的環(huán)境適應(yīng)性。在我國東南沿海高溫、高濕和高鹽霧環(huán)境中氯離子廣泛存在，比如海水和海風等等，再加上濕熱環(huán)境的交互作用，304不銹鋼絲網(wǎng)出現(xiàn)銹蝕是必然的，而且整個不銹鋼絲網(wǎng)布滿銹斑的速度非常快。

由此可見，金屬結(jié)構(gòu)材料發(fā)生腐蝕的原因，不能簡單認為材料不合格。沒有任何金屬材料具備抵抗所有環(huán)境而不發(fā)生腐蝕的能力，不銹鋼生銹的現(xiàn)象凸顯了方艙的抗腐蝕設(shè)計不能簡單的套用，要充分考慮環(huán)境因素，采取針對措施，并選擇與環(huán)境相適應(yīng)的抗腐蝕材料。

1.2 抗腐蝕工藝過程不符合要求

金屬表面抗腐蝕處理技術(shù)一般采用涂鍍保護方式[2-4]。實踐表明，若金屬表面涂鍍保護層能夠有效地隔離水分子、氧分子以及氯離子等腐蝕源的滲透[5]，就可以大大減緩或避免發(fā)生金屬材料的腐蝕；若隔離效果不佳，則涂鍍保護層對金屬的防腐抗蝕保護作用就不好。涂鍍保護層對水的滲透率嚴重影響金屬涂鍍層的附著力，而氧的滲透率則在很大程度上影響金屬的抗腐蝕性能。

某機柜表面靜電噴塑保護層發(fā)生脫落，并出現(xiàn)大面積腐蝕現(xiàn)象(見圖2)。經(jīng)分析，造成這一原因的根本原因在于進行靜電噴塑工藝之前，對金屬表面進行預(yù)處理工藝時，表面油污和灰塵等雜質(zhì)處理不夠潔凈，或者進行靜電噴塑過程中未做好防護工作，導致水分子和灰塵等雜質(zhì)進入噴塑界面。金屬表面及環(huán)境的清潔程度嚴重影響噴塑層的附著力[6-7]，金屬表面殘留或吸附的水、油污及其他灰塵等雜質(zhì)會產(chǎn)生針孔、凝結(jié)、橘皮或結(jié)合不良等缺陷，使得空氣分子有機會進入塑膜和金屬界面。最先發(fā)生腐蝕的區(qū)域是在塑膜與金屬表面的界面區(qū)域，腐蝕的界面一旦打開，腐蝕就會持續(xù)向金屬基體深處侵蝕擴張。腐蝕后疏松的表面層脫落，徹底破壞了噴塑形成的金屬防護層，使得這種腐蝕現(xiàn)象迅速蔓延。

圖2 某方艙內(nèi)安裝的操作臺發(fā)生腐蝕

1.3 外購和外協(xié)件的抗腐蝕性能較差

隨著方艙的廣泛應(yīng)用，生產(chǎn)規(guī)模不斷擴大，以及標準化和專業(yè)化生產(chǎn)的需要，出現(xiàn)了大大小小的方艙結(jié)構(gòu)件制造工廠，專門為方艙提供配件。一方面為方艙研制生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造了更為廣闊的發(fā)展空間；另一方面也為方艙的質(zhì)量控制帶來了前所未有的難題。如方艙鉸鏈、角件和觀察窗玻璃等等，有眾多的貨架商品供設(shè)計師選擇，而設(shè)計師想搞清楚眾多采購件的抗腐蝕性能，卻需要花一番功夫。

某方艙在設(shè)備安裝過程中使用的鉸鏈出現(xiàn)了嚴重的腐蝕現(xiàn)象(見圖3)，鉸鏈是方艙裝配過程中重要的連接件，鉸鏈的質(zhì)量關(guān)系到方艙設(shè)備安裝的可靠性與安全性。經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)，此連接件為選購的貨架商品，因表面涂鍍防護措施不符合方艙抗腐蝕性能的要求，而導致鉸鏈在方艙使用過程中出現(xiàn)了嚴重銹蝕。

圖3 某方艙的鉸鏈結(jié)構(gòu)件發(fā)生嚴重腐蝕

2 提高方艙抗腐蝕性能的建議

目前，在方艙設(shè)計和生產(chǎn)過程中，抗腐蝕措施主要集中在2個方面：1)選擇本身具有較強的抗腐蝕性能的材料，如不銹鋼；2)對金屬材料表面進行隔離和保護處理，目的是在金屬材料表面形成一層具有耐腐蝕、耐磨和耐高溫的保護材料。方艙的抗腐蝕設(shè)計和生產(chǎn)，應(yīng)綜合考慮不同的使用環(huán)境選擇金屬結(jié)構(gòu)的防腐蝕材料、表面涂鍍防護措施及工藝要求，提高方艙抗腐蝕性能在各種環(huán)境條件下的適應(yīng)性和有效性，最終達到提高方艙戰(zhàn)場生存能力，確保方艙設(shè)備正常運行的目的。

2.1 收集我國典型的氣候環(huán)境資料和電子設(shè)備環(huán)境氣候適應(yīng)性技術(shù)資料

金屬結(jié)構(gòu)材料在使用過程中都會受到環(huán)境因素的作用而發(fā)生腐蝕破壞，因環(huán)境條件的不同其破壞的程度也不相同[8]。技術(shù)人員應(yīng)收集環(huán)境氣候數(shù)據(jù)信息，建立數(shù)據(jù)庫，結(jié)合防腐蝕技術(shù)的研究成果，為設(shè)計和生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)支持。我國幅員遼闊，南北東西氣候差異較大，東南沿海屬于典型的亞熱帶季風氣候，屬于高溫、高濕和高鹽霧環(huán)境，而祖國的西北邊陲，則干燥、多風和多沙。氣候條件的巨大差異，采取的抗腐蝕措施也必然不同。在實際設(shè)計生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)使用環(huán)境的需要，采用相應(yīng)的防腐蝕措施。

2.2 提高抗腐蝕設(shè)計水平

金屬材料的抗腐蝕性能是涉及多學科的知識領(lǐng)域，由于現(xiàn)代化大生產(chǎn)的精細分工以及現(xiàn)代教育制度，都決定了一個專業(yè)的方艙設(shè)計師難以擁有廣泛的抗腐蝕知識。企業(yè)需要根據(jù)產(chǎn)品特點，開展有針對性的培訓，技術(shù)人員需要廣泛學習，提高抗腐蝕性能的設(shè)計水平。

產(chǎn)品的質(zhì)量是設(shè)計和生產(chǎn)出來的，設(shè)計人員必須具備抗腐蝕設(shè)計能力。根據(jù)方艙的使用環(huán)境，采用相應(yīng)的抗腐蝕設(shè)計措施，其中方艙的抗腐蝕措施及環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計必須體現(xiàn)在圖樣和工藝規(guī)范中，以保證抗腐蝕設(shè)計能夠在生產(chǎn)過程中得以實現(xiàn)。

2.3 加強工藝過程的質(zhì)量控制管理，提高抗腐蝕處理的有效性

方艙加工制造的工藝過程是設(shè)計的實現(xiàn)過程，也是產(chǎn)品質(zhì)量的實現(xiàn)途徑。途徑一旦決堤，產(chǎn)品質(zhì)量必然失去保障。加強抗腐蝕工藝過程的質(zhì)量控制，是保證方艙抗腐蝕性能的重要基礎(chǔ)。

目前，金屬結(jié)構(gòu)材料的抗腐蝕處理技術(shù)，主要集中于表面涂鍍保護，而涂鍍防腐工藝的顯著特點是工序復(fù)雜和工藝環(huán)境條件要求苛刻。金屬表面的預(yù)處理質(zhì)量、涂鍍材料、工藝過程及工藝環(huán)境條件等因素均會對金屬表面保護層的抗腐蝕性能產(chǎn)生嚴重影響。由此可見，要使涂鍍保護膜達到預(yù)期的保護和抗腐蝕效果，各種因素都需要加以重視。這就要求在方艙生產(chǎn)過程中，應(yīng)科學合理地制訂產(chǎn)品工藝規(guī)范，加強原材料控制，搞好設(shè)備和工裝管理，創(chuàng)造良好的工藝環(huán)境，加強工藝紀律檢查考核，開展各類人員的培訓教育，提高其專業(yè)技術(shù)和操作水平。

2.4 規(guī)范外購和外協(xié)件的質(zhì)量管控

方艙的外購和外協(xié)件，一般是比較成熟成型的結(jié)構(gòu)件，如觀察窗、方艙角件、屏蔽條、鉸鏈和機柜等。在方艙設(shè)計與生產(chǎn)過程中，應(yīng)在全面掌握方艙抗腐蝕技術(shù)要求的基礎(chǔ)上，嚴格按照方艙的綜合技術(shù)要求，進行采購或外協(xié)，在無法有效識別采購件的抗腐蝕性能時，需要進行抗腐蝕性能測試。

外協(xié)件的抗腐蝕性能對加工制造工藝過程的依賴性較強，應(yīng)以總體的角度深入到外協(xié)的技術(shù)方案中，對結(jié)構(gòu)件的抗腐蝕設(shè)計措施和工藝過程進行考核，做到認真、細致和嚴格把關(guān)，生產(chǎn)過程中應(yīng)對關(guān)鍵工藝過程和關(guān)鍵控制點進行監(jiān)控與確認。外協(xié)產(chǎn)品研制過程中收集到的質(zhì)量信息要進行具有深度和廣度的技術(shù)與管理層面的分析，以全面掌握外協(xié)產(chǎn)品滿足指標要求形成過程的動態(tài)，以便于改進和提高協(xié)作產(chǎn)品的質(zhì)量。

3 結(jié)語

提高方艙的抗腐蝕性能要從宏觀角度考慮。首先，抗腐蝕性設(shè)計措施要綜合考慮對環(huán)境的適應(yīng)性、工藝實現(xiàn)的適宜性、結(jié)構(gòu)件及連接件的抗腐蝕措施，任何一處出現(xiàn)疏忽都可能破壞產(chǎn)品的抗腐蝕性能；其次，工藝過程是產(chǎn)品質(zhì)量的實現(xiàn)途徑，工藝質(zhì)量決定著產(chǎn)品質(zhì)量，針對抗腐蝕工藝的復(fù)雜性，應(yīng)該制定嚴謹?shù)墓に囈?guī)范，在生產(chǎn)中嚴格執(zhí)行，保證抗腐蝕措施的有效性；最后，要高度重視結(jié)構(gòu)件的采購和外協(xié)的質(zhì)量控制，通過全面的技術(shù)參與，確保采購及外協(xié)的結(jié)構(gòu)件具備良好的抗腐蝕性能。

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