防腐蝕設計在軍工產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設計中的分析

王鴻萍

摘? ? 要：伴隨社會快速發(fā)展，改革開放進程的不斷深入，我國經(jīng)濟建設方面得到了迅猛發(fā)展。軍工產(chǎn)品的防腐蝕結(jié)構(gòu)設計是多種特性的綜合，即通過產(chǎn)品防腐蝕設計形成有效的、最可靠的和經(jīng)濟的方法，進行產(chǎn)品的制造并能符合產(chǎn)品的技術(shù)要求、環(huán)境使用要求和質(zhì)量要求。在產(chǎn)品的全壽命周期中均體現(xiàn)了軍工產(chǎn)品的防腐蝕結(jié)構(gòu)設計，良好的設計應該是具有適當技能的操作者，通過合理、經(jīng)濟的方法，采用經(jīng)濟和易獲得的材料，在較短的時間內(nèi)，制造出滿足技術(shù)要求的產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：防腐蝕;設計;軍工產(chǎn)品結(jié)構(gòu);設計

1? 引言

隨著我國軍工技術(shù)的突飛猛進，軍工產(chǎn)品向小型化輕量化方向發(fā)展，其產(chǎn)品的功能、尺寸、重量越來越符合現(xiàn)代軍事作戰(zhàn)的特點，新材料、新工藝、新設備的投入應用，使產(chǎn)品的構(gòu)造趨向模塊化、集成化，在保證產(chǎn)品性能、質(zhì)量要求的前提下，縮短產(chǎn)品的研制生產(chǎn)周期，確保研制產(chǎn)品的可制造性，是加快部隊裝備的關(guān)鍵。同時軍工產(chǎn)品應該經(jīng)受得起嚴酷環(huán)境的考驗，必須對其進行防護，而且防護必須從產(chǎn)品的機構(gòu)開始，貫穿到產(chǎn)品的全過程。所以防腐蝕設計是軍工產(chǎn)品設計工作中的一項重要因素，它直接決定了產(chǎn)品的保障性、安全性和環(huán)境適應性。因此，軍工產(chǎn)品設計中選用合理的防腐蝕設計工藝、合適的材料，在設計伊始提高產(chǎn)品的設計工藝性，對保證產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性、提高研制水平、增強產(chǎn)品生產(chǎn)能力和有效控制成本有著重要的現(xiàn)實意義。

2? 防腐蝕設計概述

所謂的防腐蝕設計包括耐腐蝕材料的選擇（主體設備、零部件、覆層材料），在結(jié)構(gòu)設計和強度校核中考慮腐蝕控制的要求，在準備采購的防護技術(shù)（如覆蓋層）提供必要的實施條件，對加工制造技術(shù)提出指示性意見等。

3? 腐蝕性環(huán)境因素及防護

凡是能夠作為腐蝕介質(zhì)引起材料腐蝕的環(huán)境因素都可稱之為腐蝕性環(huán)境因素，主要有溫度、濕度、腐蝕性氣體、鹽霧、沙和灰塵、太陽輻射、微生物和動物等。針對我國氣候條件及電子設備使用環(huán)境，主要考慮濕度、霉菌、鹽霧三項因素。針對此三項多依據(jù)GJB150.9A—2009《軍用設備環(huán)境試驗方法溫度濕度試驗》、GJB150.10A—2009《軍用設備環(huán)境試驗方法霉菌試驗》以及GJB150.11A—2009《軍用設備環(huán)境試驗方法鹽霧試驗》。對于濕度因素，是根據(jù)其失效機理，從結(jié)構(gòu)設計、元器件、材料選擇及實施工藝等方面采取適當?shù)拇胧?。在結(jié)構(gòu)設計中常采用，密封機殼，機殼內(nèi)放置干燥劑，或采用充以干燥空氣的密封循環(huán)系統(tǒng)以及在密封結(jié)構(gòu)中采用加熱裝置;機箱的所有鋁件按MIL—C—5541鍍鉻;機箱外表面兩種涂覆：按FEO—STD—595進行無光澤黑化和按MIL—E—5556涂上油漆。對于霉菌因素，在結(jié)構(gòu)防護設計中，元器件或設備采用密封結(jié)構(gòu)，充以干燥清潔空氣或惰性氣體，密封結(jié)構(gòu)內(nèi)放置干燥劑，使內(nèi)部相對濕度低于65%，以阻止霉菌生長;避免使用潤滑油和其他有助于霉菌生長的材料。通常防霉菌設計應當與濕熱環(huán)境及其他環(huán)境因素綜合考慮。對于鹽霧因素，在結(jié)構(gòu)設計中采用密封機殼，機罩等，使設備與鹽霧環(huán)境相隔離，對金屬材料必須進行表面處理。

4? 軍工產(chǎn)品防腐蝕結(jié)構(gòu)設計的規(guī)則及措施

4.1? 軍工產(chǎn)品防腐蝕設計中應著重注意以下規(guī)則

（1）結(jié)構(gòu)件的形狀應盡可能簡單合理。形狀簡單的構(gòu)件易于采取防蝕措施，便于排除故障，易于檢查和維修。死角、縫隙處容易使腐蝕介質(zhì)聚集和濃縮，從而引起腐蝕，應設法避免?？赡芮闆r下，特別是對易損壞的部件，設計成可拆式結(jié)構(gòu)，有利于檢修及更換。（2）盡量避免應力集中，減少或消除殘余應力，以減少或避免應力腐蝕破裂等危險。（3）防止電偶腐蝕。避免異種金屬接觸及電解液在表面的形成，防止與能吸收水分的材料接觸等均是重要措施。（4）避免縫隙，以防止縫隙腐蝕。用焊接代替鉚接，焊接時盡可能采用對焊、連續(xù)焊而不采用搭接焊、點焊、間接焊以及選擇堅實、有彈性、不吸水的密封墊片材料等均有利于避免縫隙。（5）防止湍流、渦流等造成的沖刷腐蝕。應用流體力學理論指導部件設計以避免這種流動方式。（6）防止溫度差、通氣差、溶液濃度差等導致的電位差引起的腐蝕。在防腐蝕結(jié)構(gòu)設計時，還需考慮合適的防腐蝕措施及其實施的可能性和便利性，如電化學保護系統(tǒng)的安置，涂層的選擇及施工，緩蝕劑加注及補充系統(tǒng)等。為了確保軍工產(chǎn)品的安全，可靠和延長使用壽命，設計師必須了解軍工產(chǎn)品的常用防腐結(jié)構(gòu)設計，遵循其設計原則和結(jié)構(gòu)形式，確保設計結(jié)構(gòu)簡單、美觀、合理，防止設備組件有積水和積塵。

4.2? 防腐蝕措施

（1）需要熱浸鍍的軍工產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，其重量和橫截面不要設計得過大，也不能有密封腔體，是為了預防變形和翹曲，必要時候應給以增強或加支撐。（2）需要進行金屬熱噴的軍工產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)件，其幾何結(jié)構(gòu)應該滿足進行全面有效的噴砂清理和必要的噴涂空間。（3）軍工產(chǎn)品有兩種有電位差的材料連接在一起，接觸面要做好隔離處理，兩種材料螺接或鉚接在一起要采用小陰極大陽極結(jié)構(gòu)，如實際應用中可以用不銹鋼螺釘、螺栓、鉚釘緊固鋁合金零件，但絕不能用鋁合金螺栓、螺釘、鉚釘緊固不銹鋼件。（4）需要進行酸洗、電鍍的機構(gòu)件，應避免不易鍍涂和縫隙清洗。（5）軍工產(chǎn)品的機構(gòu)焊接必須完整，均勻和適當修平，在表面處理前必須清除焊劑、金屬飛濺物、焊接殘留物、焊瘤以及其他焊接殘缺。

4.3? 工藝防護措施

軍用電子設備采取密封結(jié)構(gòu)，可以使設備內(nèi)部零件免遭腐蝕性介質(zhì)的侵蝕，是一種提高設備防腐蝕的長期有效方法，但密封外殼較多為金屬材料，表面需經(jīng)過防護處理以達到更好的防腐蝕能力。目前結(jié)構(gòu)上常采用的工藝防護措施是表面保護性涂層，即在金屬表面施加覆蓋層，使金屬與周圍腐蝕介質(zhì)隔離開來，免遭腐蝕。

4.4? 防腐監(jiān)控設計

溫度、濕度、接地電位、電阻值4組采集數(shù)據(jù)經(jīng)SM331模擬輸入模塊傳入S7-300的CPU，觸摸屏與PLC本體通信可以通過USB電纜，將系統(tǒng)所用到的模擬量和數(shù)字量，設置對應的變量地址，然后將觸摸屏上的地址與PLC本體內(nèi)設置變量對應一致，在觸摸屏上進行組態(tài)，觸摸屏上可顯示系統(tǒng)狀態(tài)，保護電壓、保護電流、土壤溫度和土壤濕度。

5? 結(jié)束語

軍工產(chǎn)品防腐蝕結(jié)構(gòu)設計是設計人員進行產(chǎn)品設計時必須考慮的重要因素之一，設計人員在產(chǎn)品設計開始，不但要考慮軍工產(chǎn)品六性的要求，還要考慮產(chǎn)品使用壽命和可靠性的問題。在采用新技術(shù)、新材料、新設備的同時，對產(chǎn)品的防腐設計進行優(yōu)化，在滿足產(chǎn)品性能的要求，也滿足產(chǎn)品的質(zhì)量和使用壽命。軍工產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設計的關(guān)鍵是把防腐蝕設計貫穿到產(chǎn)品的設計中，而不是在產(chǎn)品的完成后，不重視軍工產(chǎn)品的防腐蝕設計只是單純強調(diào)工藝防護，必然是不足的。

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