金屬框架式氣相緩蝕封套野外封存應(yīng)用驗證

羅少鋒，陳文閣，李婭菲

（后勤科學(xué)與技術(shù)研究所，北京 100166）

裝備封存防護(hù)是軍事裝備建設(shè)和管理的一項重要技術(shù)工作，受到世界各國軍隊的普遍重視[1]。一方面，在和平時期，軍事裝備除一部分用于戰(zhàn)備執(zhí)勤、軍事訓(xùn)練外，還有很多裝備需要儲存起來以備戰(zhàn)時使用，受庫存條件限制，一些軍事裝備往往需要長期露天存儲；另一方面，在戰(zhàn)備狀態(tài)或?qū)崙?zhàn)化演習(xí)條件下，軍事裝備通常需要機(jī)動到預(yù)定作戰(zhàn)區(qū)域，往往會暴露在惡劣的野外戰(zhàn)場環(huán)境中。無論是露天存儲還是野外存放，軍事裝備都會與空氣、水等環(huán)境介質(zhì)接觸，從而引起裝備金屬構(gòu)件的生銹、腐蝕，非金屬構(gòu)件的老化、霉變，導(dǎo)致軍事裝備性能逐漸下降，直接制約著裝備作戰(zhàn)能力的發(fā)揮[2-7]。為確保軍事裝備質(zhì)量狀態(tài)，提升裝備完好率，應(yīng)當(dāng)對戶外或野外存放的軍事裝備進(jìn)行必要的封存防護(hù)。

氣相緩蝕防銹包裝技術(shù)是一種主動防銹技術(shù)，主要利用氣相緩蝕劑在密封包裝容器中揮發(fā)后形成抑制腐蝕的氣體，實現(xiàn)對密封包裝容器內(nèi)物品的防銹。氣相緩蝕防銹包裝技術(shù)的核心成分是氣相緩蝕劑，也稱氣相防銹劑或揮發(fā)性緩蝕劑。其在常溫下具有一定的蒸汽壓，能夠在密封包裝容器內(nèi)自動緩慢揮發(fā)，形成能抑制金屬腐蝕的特殊氣體，通常會在金屬表面形成一層極薄的分子膜層，阻隔金屬與外界氧氣、水分或其他腐蝕性氣體的接觸，抑制電化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生，從而達(dá)到防止金屬銹蝕的目的[8～11]。

與傳統(tǒng)的防銹方法相比，氣相緩蝕防銹包裝技術(shù)具有如下顯著優(yōu)點(diǎn)[12]：1）防銹無死角。氣相緩蝕劑分子能夠在密閉包裝空間內(nèi)持續(xù)緩慢揮發(fā)，形成的抑制腐蝕的氣體充盈整個包裝空間，無論是金屬制品表面，還是內(nèi)腔、溝槽甚至縫隙等部位均能得到有效的保護(hù)。2）防護(hù)期限長。氣相緩蝕分子的有效成分可以長時間發(fā)揮作用，采用氣相防銹封存技術(shù)保護(hù)的火炮身管和槍械，已實現(xiàn)10 a以上的防銹保護(hù)期限[13]。3）不需要預(yù)處理。被保護(hù)的金屬在封存防護(hù)前通常不需要清洗除塵，也不用涂抹防銹油，即使金屬表面有水分或者在潮濕的環(huán)境中，防銹劑也能在金屬表面形成防護(hù)膜，防止金屬腐蝕生銹。

近年來，氣相緩蝕防銹技術(shù)迅猛發(fā)展，已成為防止金屬大氣腐蝕的主要技術(shù)之一。氣相緩蝕劑通常由一種或幾種化學(xué)物質(zhì)的復(fù)配，常用的有亞硝酸二環(huán)己胺、苯甲酸鈉、辛酸二環(huán)乙胺、烏洛托品、尿素和苯甲乙醇胺等[6]，此外適用于精密電器設(shè)備防護(hù)的新型氣相緩蝕劑也已研制成功[14]。常用的氣相緩蝕防銹包裝材料主要包括氣相防銹紙、氣相防銹塑料薄膜、氣相防銹丸（粉/片）、氣相防銹油等[15]。

氣相防銹包裝技術(shù)具有防銹期長，封存效果好，耐高溫、高濕、高鹽霧環(huán)境，操作方便，不需要對裝備預(yù)處理，啟封速度快，裝備啟封后不用清理即可立即投入使用等顯著特點(diǎn)，非常適合用于軍事裝備的野外封存防護(hù)。氣相防銹包裝技術(shù)在野外環(huán)境條件下對軍事裝備防護(hù)的效果和勤務(wù)適應(yīng)性的研究尚不多見，需要在綜合考慮技術(shù)特點(diǎn)、勤務(wù)需求和經(jīng)濟(jì)性等因素的基礎(chǔ)上進(jìn)行野外實裝驗證。

1 封套設(shè)計與試驗

1.1 金屬框架式氣相緩蝕封套方案設(shè)計

封套的結(jié)構(gòu)形式有貼體式、框架式等多種，本試驗采用金屬框架式封套結(jié)構(gòu)，具有空間穩(wěn)固性好、不需要對裝備上的尖角部件做額外防護(hù)、啟封方便快捷等優(yōu)勢，封套結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 金屬框架式封套結(jié)構(gòu)示意 Fig.1 Schematic diagram of metal frame type envelope structure

封套的材料有阻隔性和非阻隔性等多種，考慮到氣相防銹技術(shù)對包裝中的水分、氧氣等要求不高，為驗證惡劣氣候環(huán)境條件下的實際封存防銹效果，本試驗選用了非阻隔性的布基氣相緩蝕復(fù)合材料，其結(jié)構(gòu)如圖2所示[16]。

圖2 布基氣相緩蝕復(fù)合材料 Fig.2 Cloth based composite materials with gas phase corrosion inhibition

考慮到裝備儲存管理中需要臨時動用，封套需多次反復(fù)使用，本試驗中封套的封口形式選用金屬米牙拉鏈，具有操作簡單、易于維修等特點(diǎn)。

1.2 野外封存試驗

為全面驗證金屬框架式氣相緩蝕封套在各類環(huán)境條件下的適應(yīng)性，選擇駐奎屯、林芝、齊齊哈爾、福州、湛江、高碑店的部隊承擔(dān)野外實裝封存試驗任務(wù)，這些地點(diǎn)涵蓋了高原、強(qiáng)紫外線輻射、高寒、高溫、高濕、高鹽霧、平原等典型氣候環(huán)境條件。

試驗用的裝備主要從部隊現(xiàn)役在用的輪式后勤裝備中選擇，依據(jù)選中的后勤裝備，組織人員逐一測量了參試裝備的外廓尺寸，據(jù)此設(shè)計制作了試驗用的金屬框架式氣相緩蝕封套。在此基礎(chǔ)上，組織專家和技術(shù)人員分赴各參試部隊，現(xiàn)場組織技術(shù)培訓(xùn)，并指導(dǎo)部隊相關(guān)人員對參試裝備進(jìn)行封存包裝，封存試驗現(xiàn)場如圖3所示。

圖3 封存試驗現(xiàn)場圖例 Fig.3 The site photo of storage test

為客觀評價試驗效果，委托中國包裝科研測試中心（天津）作為第三方技術(shù)檢測機(jī)構(gòu)，該中心是國家技術(shù)監(jiān)督局正式認(rèn)證的國家級質(zhì)量監(jiān)督檢驗單位。在試驗過程中，該中心技術(shù)人員全程參與了試驗，采集了布基氣相緩蝕復(fù)合材料在試驗前后的樣品，依據(jù)《塑料拉伸性能的測定》[17]、《包裝材料試驗程序》[18]、《塑料直角撕裂性能試驗方法》[19]、《包裝材料試驗方法氣相緩蝕能力》[20]等包裝材料技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，在實驗室對封套材料樣品的拉斷力、斷裂伸長率、穿刺強(qiáng)度、直角撕裂力和氣相緩蝕能力等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行檢測，并出具權(quán)威的試驗檢測報告。

因參試裝備均為部隊實際使用的裝備，試驗前已經(jīng)有不同程度的銹蝕，為客觀比較評價封存防護(hù)效果，在封套內(nèi)又設(shè)置了由第三方技術(shù)檢測機(jī)構(gòu)提供的鋼、銅、鋁和橡膠4種試片，如圖4所示。這些試片表面經(jīng)過打磨，未經(jīng)任何防腐處理，用于啟封后檢測比較試片的腐蝕程度和老化程度。

圖4 試片 Fig.4 The specimens

此次野外實裝封存試驗從完成封存到啟封檢查持續(xù)1 a，在試驗期間由各參試部隊有關(guān)人員定期開展例行的包裝外觀檢查，并記錄天氣情況等數(shù)據(jù)。在試驗結(jié)束時由部隊填寫勤務(wù)適應(yīng)性評價意見，提出對封套的改進(jìn)建議。

2 結(jié)果與分析

2.1 專家驗收結(jié)果

野外封存試驗滿1 a后，組織包裝領(lǐng)域的專家赴各試驗地點(diǎn)逐一啟封金屬框架式氣相緩蝕封套，現(xiàn)場檢查裝備和試片情況，評價封存防護(hù)效果，見表1。

表1 綜合防護(hù)效果 Tab.1 Comprehensive protection effect

從驗收結(jié)果來看，除湛江地區(qū)的試驗封套因強(qiáng)臺風(fēng)而撕裂破損外，其余試驗地點(diǎn)的封套外觀均完好；所有封套內(nèi)的橡膠試片外觀無明顯變化，但金屬試片普遍發(fā)生銹蝕、變色?？偟膩砜?，該封套在奎屯、高碑店地區(qū)封存效果較好，在其他試驗地點(diǎn)野外封存防護(hù)試驗效果不佳。分析其原因，主要是由于封套材料是非阻隔性材料，水蒸氣透過率較大，雨水、溫差等導(dǎo)致濕氣滲透嚴(yán)重，使封套內(nèi)濕度異常增大，影響了氣相緩蝕劑的作用，降低了封套的氣相緩蝕能力。

2.2 封套材料第三方檢測結(jié)果

第三方技術(shù)檢測機(jī)構(gòu)對布基氣相緩蝕復(fù)合材料在試驗前后分別取樣檢測，出具了試驗檢測報告。依據(jù)試驗檢測報告數(shù)據(jù)，試驗前的材料樣品技術(shù)指標(biāo)見表2；在6個試驗地點(diǎn)野外封存試驗1 a后的封套材料樣品技術(shù)指標(biāo)見表3；封套材料試驗前后性能對比結(jié)果見表4。

表2 試驗前的封套材料性能 Tab.2 Performance of envelop material before test

表3 試驗后的封套材料性能 Tab.3 Performance of envelop material after test

表4 試驗前后封套材料性能對比 Tab.4 Comparison of properties of envelope material before and after test

從試驗前后的檢測結(jié)果對比來看：布基氣相緩蝕復(fù)合材料具有很強(qiáng)的拉斷力、穿刺強(qiáng)度和直角撕裂力，經(jīng)過1 a野外實裝試驗后，布基氣相緩蝕復(fù)合材料的拉斷力、斷裂伸長率、穿刺強(qiáng)度、直角撕裂力在各地區(qū)均有較大幅度下降。在湛江地區(qū)拉斷力性能下降最大，可能與臺風(fēng)及潮濕氣候有關(guān)；氣相緩蝕能力在齊齊哈爾、林芝、湛江、高碑店均有不同下降，與封套內(nèi)高濕度環(huán)境條件有關(guān)。

2.3 部隊用戶反饋評價結(jié)果

依據(jù)參試部隊對金屬框架式氣相緩蝕封套的勤務(wù)適用性評價意見，該封套的封存效果較好，適合在營區(qū)內(nèi)硬質(zhì)地面作為臨時倉庫使用。存在的問題有：封套重達(dá)200 kg以上，攜運(yùn)行不便；需6～7人同時作業(yè)需40 min左右才能完成布設(shè)，展開撤收不便；封口位置低，封套不防水，內(nèi)部容易產(chǎn)生積水，影響防銹效果。

3 結(jié)語

金屬框架式氣相緩蝕封套物理強(qiáng)度較高，封存試驗完好率高，具有良好的環(huán)境適應(yīng)性，但非阻隔性的布基氣相緩蝕復(fù)合材料水蒸氣透過率較大，導(dǎo)致封套內(nèi)濕度太高，野外防護(hù)效果不佳。金屬框架式氣相緩蝕封套適合在庫房內(nèi)或在少雨、低濕度地區(qū)的戶外使用，在多雨、潮濕地區(qū)應(yīng)選用高阻隔性封套材料。此外，因封套質(zhì)量過重、展撤不便，建議作為營區(qū)內(nèi)臨時性裝備倉庫使用。