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場機動能力、快速的作戰反應能力以及適宜的艙載設備和人員的工作環境，并具有一定的戰場防護能力，被廣泛應用于軍用電站方艙、軍事指揮方艙、醫療方艙和后勤保障方艙等多個領域，已成為部隊的重要基礎裝備。

方艙戰場環境下的高機動性，決定了方艙工作環境的復雜性和惡劣性。方艙的抗腐蝕性能是方艙在復雜、惡劣的環境條件下生存能力的主要體現，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，使得方艙的戰場生存能力迅速下降。若關鍵結構件發生腐蝕，很快就會影響方艙整體功能的發揮，甚至有可能會引發安全事故；因此，研究方艙的抗腐蝕性能，加強抗腐蝕性能的質量控制，有著極為重要的現實意義。

1 方艙發生腐蝕的原因

方艙的金屬結構件發生腐蝕是多種因素共同作用的結果。影響方艙抗腐蝕性能的核心因素包括為設計、工藝過程及采購外協等3個方面。

1.1 抗腐蝕設計的環境適應性差

某方艙選用的不銹鋼絲網出現了腐蝕現象(見圖1)，設計人員經常主觀地認為：不銹鋼實屬“不銹鐵”，是材料不合格造成的，屬于材料問題。經檢測發現，該方艙選用的為304不銹鋼絲網。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，阻止繼續氧化[1]。但是，不銹鋼并不是“不銹”。經鹽霧試驗驗證，304不銹鋼在干燥清潔的大氣中有絕對優良的抗腐蝕能力，但在氯離子存在的環境中很快就會出現腐蝕，甚至超過普通的低碳鋼。

圖1 某方艙安裝的不銹鋼絲網出現銹斑

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

由此可見，金屬結構材料發生腐蝕的原因，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境而不發生腐蝕的能力，不銹鋼生銹的現象凸顯了方艙的抗腐蝕設計不能簡單的套用，要充分考慮環境因素，采取針對措施，并選擇與環境相適應的抗腐蝕材料。

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生脫落，并出現大面積腐蝕現象(見圖2)。經分析，造成這一原因的根本原因在于進行靜電噴塑工藝之前，對金屬表面進行預處理工藝時，表面油污和灰塵等雜質處理不夠潔凈，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進入噴塑界面。金屬表面及環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會產生針孔、凝結、橘皮或結合不良等缺陷，使得空氣分子有機會進入塑膜和金屬界面。最先發生腐蝕的區域是在塑膜與金屬表面的界面區域，腐蝕的界面一旦打開，腐蝕就會持續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，使得這種腐蝕現象迅速蔓延。

圖2 某方艙內安裝的操作臺發生腐蝕

1.3 外購和外協件的抗腐蝕性能較差

隨著方艙的廣泛應用，生產規模不斷擴大，以及標準化和專業化生產的需要，出現了大大小小的方艙結構件制造工廠，專門為方艙提供配件。一方面為方艙研制生產企業創造了更為廣闊的發展空間；另一方面也為方艙的質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計師選擇，而設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。

某方艙在設備安裝過程中使用的鉸鏈出現了嚴重的腐蝕現象(見圖3)，鉸鏈是方艙裝配過程中重要的連接件，鉸鏈的質量關系到方艙設備安裝的可靠性與安全性。經分析發現，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了嚴重銹蝕。

圖3 某方艙的鉸鏈結構件發生嚴重腐蝕

2 提高方艙抗腐蝕性能的建議

目前，在方艙設計和生產過程中，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。方艙的抗腐蝕設計和生產，應綜合考慮不同的使用環境選擇金屬結構的防腐蝕材料、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境條件下的適應性和有效性，最終達到提高方艙戰場生存能力，確保方艙設備正常運行的目的。

2.1 收集我國典型的氣候環境資料和電子設備環境氣候適應性技術資料

金屬結構材料在使用過程中都會受到環境因素的作用而發生腐蝕破壞，因環境條件的不同其破壞的程度也不相同[8]。技術人員應收集環境氣候數據信息，建立數據庫，結合防腐蝕技術的研究成果，為設計和生產提供數據支持。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。在實際設計生產中，應根據使用環境的需要，采用相應的防腐蝕措施。

2.2 提高抗腐蝕設計水平

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

產品的質量是設計和生產出來的，設計人員必須具備抗腐蝕設計能力。根據方艙的使用環境，采用相應的抗腐蝕設計措施，其中方艙的抗腐蝕措施及環境適應性設計必須體現在圖樣和工藝規范中，以保證抗腐蝕設計能夠在生產過程中得以實現。

2.3 加強工藝過程的質量控制管理，提高抗腐蝕處理的有效性

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

目前，金屬結構材料的抗腐蝕處理技術，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雜和工藝環境條件要求苛刻。金屬表面的預處理質量、涂鍍材料、工藝過程及工藝環境條件等因素均會對金屬表面保護層的抗腐蝕性能產生嚴重影響。由此可見，要使涂鍍保護膜達到預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過程中，應科學合理地制訂產品工藝規范，加強原材料控制，搞好設備和工裝管理，創造良好的工藝環境，加強工藝紀律檢查考核，開展各類人員的培訓教育，提高其專業技術和操作水平。

2.4 規范外購和外協件的質量管控

方艙的外購和外協件，一般是比較成熟成型的結構件，如觀察窗、方艙角件、屏蔽條、鉸鏈和機柜等。在方艙設計與生產過程中，應在全面掌握方艙抗腐蝕技術要求的基礎上，嚴格按照方艙的綜合技術要求，進行采購或外協，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。

外協件的抗腐蝕性能對加工制造工藝過程的依賴性較強，應以總體的角度深入到外協的技術方案中，對結構件的抗腐蝕設計措施和工藝過程進行考核，做到認真、細致和嚴格把關，生產過程中應對關鍵工藝過程和關鍵控制點進行監控與確認。外協產品研制過程中收集到的質量信息要進行具有深度和廣度的技術與管理層面的分析，以全面掌握外協產品滿足指標要求形成過程的動態，以便于改進和提高協作產品的質量。

3 結語

提高方艙的抗腐蝕性能要從宏觀角度考慮。首先，抗腐蝕性設計措施要綜合考慮對環境的適應性、工藝實現的適宜性、結構件及連接件的抗腐蝕措施，任何一處出現疏忽都可能破壞產品的抗腐蝕性能；其次，工藝過程是產品質量的實現途徑，工藝質量決定著產品質量，針對抗腐蝕工藝的復雜性，應該制定嚴謹的工藝規范，在生產中嚴格執行，保證抗腐蝕措施的有效性；最后，要高度重視結構件的采購和外協的質量控制，通過全面的技術參與，確保采購及外協的結構件具備良好的抗腐蝕性能。

[1] 賈鳳翔, 侯若明, 賈曉濱. 不銹鋼性能及選用[M]. 北京:化學工業出版社, 2013.

[2] 閆康平, 陳匡民. 過程裝備腐蝕與防護[M]. 北京:化學工業出版社, 2009.

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[7] 晁兵, 陸東方. 高速公路護欄噴塑防腐技術進展[J]. 現代涂料與涂裝, 2007,10(1):27-28.

[8] 張勇，孫強，卞貴學，等.飛機結構的腐蝕防護與腐蝕疲勞研究的發展趨勢[J].新技術新工藝，2014(5)：128-131.