閆國(guó)慶

(中國(guó)電子科技集團(tuán)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(chǎng)機(jī)動(dòng)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(chǎng)防護(hù)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(gè)領(lǐng)域，已成為部隊(duì)的重要基礎(chǔ)裝備。

方艙戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的高機(jī)動(dòng)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(duì)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(chǎng)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(huì)影響方艙整體功能的發(fā)揮，甚至有可能會(huì)引發(fā)安全事故；因此，研究方艙的抗腐蝕性能，加強(qiáng)抗腐蝕性能的質(zhì)量控制，有著極為重要的現(xiàn)實(shí)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(jì)、工藝過(guò)程及采購(gòu)?fù)鈪f(xié)等3個(gè)方面。

1.1 抗腐蝕設(shè)計(jì)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(jiàn)圖1)，設(shè)計(jì)人員經(jīng)常主觀地認(rèn)為：不銹鋼實(shí)屬“不銹鐵”，是材料不合格造成的，屬于材料問(wèn)題。經(jīng)檢測(cè)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(jī)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(yàn)驗(yàn)證，304不銹鋼在干燥清潔的大氣中有絕對(duì)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(huì)出現(xiàn)腐蝕，甚至超過(guò)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(jì)人員進(jìn)行抗腐蝕性能設(shè)計(jì)時(shí)，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(guó)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(fēng)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(gè)不銹鋼絲網(wǎng)布滿銹斑的速度非?？臁?/p>

由此可見(jiàn)，金屬結(jié)構(gòu)材料發(fā)生腐蝕的原因，不能簡(jiǎn)單認(rèn)為材料不合格。沒(méi)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(jì)不能簡(jiǎn)單的套用，要充分考慮環(huán)境因素，采取針對(duì)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(guò)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(hù)方式[2-4]。實(shí)踐表明，若金屬表面涂鍍保護(hù)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(hù)層對(duì)金屬的防腐抗蝕保護(hù)作用就不好。涂鍍保護(hù)層對(duì)水的滲透率嚴(yán)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(jī)柜表面靜電噴塑保護(hù)層發(fā)生脫落，并出現(xiàn)大面積腐蝕現(xiàn)象(見(jiàn)圖2)。經(jīng)分析，造成這一原因的根本原因在于進(jìn)行靜電噴塑工藝之前，對(duì)金屬表面進(jìn)行預(yù)處理工藝時(shí)，表面油污和灰塵等雜質(zhì)處理不夠潔凈，或者進(jìn)行靜電噴塑過(guò)程中未做好防護(hù)工作，導(dǎo)致水分子和灰塵等雜質(zhì)進(jìn)入噴塑界面。金屬表面及環(huán)境的清潔程度嚴(yán)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(huì)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(jī)會(huì)進(jìn)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(kāi)，腐蝕就會(huì)持續(xù)向金屬基體深處侵蝕擴(kuò)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(hù)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(tái)發(fā)生腐蝕

1.3 外購(gòu)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(kuò)大，以及標(biāo)準(zhǔn)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(lái)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(jì)師選擇，而設(shè)計(jì)師想搞清楚眾多采購(gòu)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(guò)程中使用的鉸鏈出現(xiàn)了嚴(yán)重的腐蝕現(xiàn)象(見(jiàn)圖3)，鉸鏈?zhǔn)欠脚撗b配過(guò)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(gòu)的貨架商品，因表面涂鍍防護(hù)措施不符合方艙抗腐蝕性能的要求，而導(dǎo)致鉸鏈在方艙使用過(guò)程中出現(xiàn)了嚴(yán)重銹蝕。

圖3 某方艙的鉸鏈結(jié)構(gòu)件發(fā)生嚴(yán)重腐蝕

2 提高方艙抗腐蝕性能的建議

目前，在方艙設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中，抗腐蝕措施主要集中在2個(gè)方面：1)選擇本身具有較強(qiáng)的抗腐蝕性能的材料，如不銹鋼；2)對(duì)金屬材料表面進(jìn)行隔離和保護(hù)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(hù)材料。方艙的抗腐蝕設(shè)計(jì)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(hù)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(dá)到提高方艙戰(zhàn)場(chǎng)生存能力，確保方艙設(shè)備正常運(yùn)行的目的。

2.1 收集我國(guó)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(guò)程中都會(huì)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(kù)，結(jié)合防腐蝕技術(shù)的研究成果，為設(shè)計(jì)和生產(chǎn)提供數(shù)據(jù)支持。我國(guó)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(fēng)氣候，屬于高溫、高濕和高鹽霧環(huán)境，而祖國(guó)的西北邊陲，則干燥、多風(fēng)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(shí)際設(shè)計(jì)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(jì)水平

金屬材料的抗腐蝕性能是涉及多學(xué)科的知識(shí)領(lǐng)域，由于現(xiàn)代化大生產(chǎn)的精細(xì)分工以及現(xiàn)代教育制度，都決定了一個(gè)專業(yè)的方艙設(shè)計(jì)師難以擁有廣泛的抗腐蝕知識(shí)。企業(yè)需要根據(jù)產(chǎn)品特點(diǎn)，開(kāi)展有針對(duì)性的培訓(xùn)，技術(shù)人員需要廣泛學(xué)習(xí)，提高抗腐蝕性能的設(shè)計(jì)水平。

產(chǎn)品的質(zhì)量是設(shè)計(jì)和生產(chǎn)出來(lái)的，設(shè)計(jì)人員必須具備抗腐蝕設(shè)計(jì)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(jì)措施，其中方艙的抗腐蝕措施及環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)必須體現(xiàn)在圖樣和工藝規(guī)范中，以保證抗腐蝕設(shè)計(jì)能夠在生產(chǎn)過(guò)程中得以實(shí)現(xiàn)。

2.3 加強(qiáng)工藝過(guò)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(guò)程是設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程，也是產(chǎn)品質(zhì)量的實(shí)現(xiàn)途徑。途徑一旦決堤，產(chǎn)品質(zhì)量必然失去保障。加強(qiáng)抗腐蝕工藝過(guò)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(hù)，而涂鍍防腐工藝的顯著特點(diǎn)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(guò)程及工藝環(huán)境條件等因素均會(huì)對(duì)金屬表面保護(hù)層的抗腐蝕性能產(chǎn)生嚴(yán)重影響。由此可見(jiàn)，要使涂鍍保護(hù)膜達(dá)到預(yù)期的保護(hù)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(guò)程中，應(yīng)科學(xué)合理地制訂產(chǎn)品工藝規(guī)范，加強(qiáng)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(qiáng)工藝紀(jì)律檢查考核，開(kāi)展各類人員的培訓(xùn)教育，提高其專業(yè)技術(shù)和操作水平。

2.4 規(guī)范外購(gòu)和外協(xié)件的質(zhì)量管控

方艙的外購(gòu)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(jī)柜等。在方艙設(shè)計(jì)與生產(chǎn)過(guò)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(yán)格按照方艙的綜合技術(shù)要求，進(jìn)行采購(gòu)或外協(xié)，在無(wú)法有效識(shí)別采購(gòu)件的抗腐蝕性能時(shí)，需要進(jìn)行抗腐蝕性能測(cè)試。

外協(xié)件的抗腐蝕性能對(duì)加工制造工藝過(guò)程的依賴性較強(qiáng)，應(yīng)以總體的角度深入到外協(xié)的技術(shù)方案中，對(duì)結(jié)構(gòu)件的抗腐蝕設(shè)計(jì)措施和工藝過(guò)程進(jìn)行考核，做到認(rèn)真、細(xì)致和嚴(yán)格把關(guān)，生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)對(duì)關(guān)鍵工藝過(guò)程和關(guān)鍵控制點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控與確認(rèn)。外協(xié)產(chǎn)品研制過(guò)程中收集到的質(zhì)量信息要進(jìn)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(biāo)要求形成過(guò)程的動(dòng)態(tài)，以便于改進(jìn)和提高協(xié)作產(chǎn)品的質(zhì)量。

3 結(jié)語(yǔ)

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(jì)措施要綜合考慮對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性、工藝實(shí)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(guò)程是產(chǎn)品質(zhì)量的實(shí)現(xiàn)途徑，工藝質(zhì)量決定著產(chǎn)品質(zhì)量，針對(duì)抗腐蝕工藝的復(fù)雜性，應(yīng)該制定嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓に囈?guī)范，在生產(chǎn)中嚴(yán)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(gòu)和外協(xié)的質(zhì)量控制，通過(guò)全面的技術(shù)參與，確保采購(gòu)及外協(xié)的結(jié)構(gòu)件具備良好的抗腐蝕性能。

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