浅谈军用方舱的抗腐蚀性能

闫国庆

(中国电子科技集团公司 第二十八研究所，江苏 南京 210007)

方舱由于具有良好的战场机动能力、快速的作战反应能力以及适宜的舱载设备和人员的工作环境，并具有一定的战场防护能力，被广泛应用于军用电站方舱、军事指挥方舱、医疗方舱和后勤保障方舱等多个领域，已成为部队的重要基础装备。

方舱战场环境下的高机动性，决定了方舱工作环境的复杂性和恶劣性。方舱的抗腐蚀性能是方舱在复杂、恶劣的环境条件下生存能力的主要体现，也是方舱可靠性与安全性的重要方面。腐蚀对方舱的安全性和可靠性有极大的破坏力，使得方舱的战场生存能力迅速下降。若关键结构件发生腐蚀，很快就会影响方舱整体功能的发挥，甚至有可能会引发安全事故；因此，研究方舱的抗腐蚀性能，加强抗腐蚀性能的质量控制，有着极为重要的现实意义。

1 方舱发生腐蚀的原因

方舱的金属结构件发生腐蚀是多种因素共同作用的结果。影响方舱抗腐蚀性能的核心因素包括为设计、工艺过程及采购外协等3个方面。

1.1 抗腐蚀设计的环境适应性差

某方舱选用的不锈钢丝网出现了腐蚀现象(见图1)，设计人员经常主观地认为：不锈钢实属“不锈铁”，是材料不合格造成的，属于材料问题。经检测发现，该方舱选用的为304不锈钢丝网。不锈钢防锈的机理是合金元素形成致密氧化膜，隔绝氧接触，阻止继续氧化[1]。但是，不锈钢并不是“不锈”。经盐雾试验验证，304不锈钢在干燥清洁的大气中有绝对优良的抗腐蚀能力，但在氯离子存在的环境中很快就会出现腐蚀，甚至超过普通的低碳钢。

图1 某方舱安装的不锈钢丝网出现锈斑

出现这种腐蚀现象的主要原因在于设计人员进行抗腐蚀性能设计时，虽然考虑了抗腐蚀性能的要求，并选用了不锈钢丝网，却忽视了抗腐蚀措施及材料的环境适应性。在我国东南沿海高温、高湿和高盐雾环境中氯离子广泛存在，比如海水和海风等等，再加上湿热环境的交互作用，304不锈钢丝网出现锈蚀是必然的，而且整个不锈钢丝网布满锈斑的速度非常快。

由此可见，金属结构材料发生腐蚀的原因，不能简单认为材料不合格。没有任何金属材料具备抵抗所有环境而不发生腐蚀的能力，不锈钢生锈的现象凸显了方舱的抗腐蚀设计不能简单的套用，要充分考虑环境因素，采取针对措施，并选择与环境相适应的抗腐蚀材料。

1.2 抗腐蚀工艺过程不符合要求

金属表面抗腐蚀处理技术一般采用涂镀保护方式[2-4]。实践表明，若金属表面涂镀保护层能够有效地隔离水分子、氧分子以及氯离子等腐蚀源的渗透[5]，就可以大大减缓或避免发生金属材料的腐蚀；若隔离效果不佳，则涂镀保护层对金属的防腐抗蚀保护作用就不好。涂镀保护层对水的渗透率严重影响金属涂镀层的附着力，而氧的渗透率则在很大程度上影响金属的抗腐蚀性能。

某机柜表面静电喷塑保护层发生脱落，并出现大面积腐蚀现象(见图2)。经分析，造成这一原因的根本原因在于进行静电喷塑工艺之前，对金属表面进行预处理工艺时，表面油污和灰尘等杂质处理不够洁净，或者进行静电喷塑过程中未做好防护工作，导致水分子和灰尘等杂质进入喷塑界面。金属表面及环境的清洁程度严重影响喷塑层的附着力[6-7]，金属表面残留或吸附的水、油污及其他灰尘等杂质会产生针孔、凝结、橘皮或结合不良等缺陷，使得空气分子有机会进入塑膜和金属界面。最先发生腐蚀的区域是在塑膜与金属表面的界面区域，腐蚀的界面一旦打开，腐蚀就会持续向金属基体深处侵蚀扩张。腐蚀后疏松的表面层脱落，彻底破坏了喷塑形成的金属防护层，使得这种腐蚀现象迅速蔓延。

图2 某方舱内安装的操作台发生腐蚀

1.3 外购和外协件的抗腐蚀性能较差

随着方舱的广泛应用，生产规模不断扩大，以及标准化和专业化生产的需要，出现了大大小小的方舱结构件制造工厂，专门为方舱提供配件。一方面为方舱研制生产企业创造了更为广阔的发展空间；另一方面也为方舱的质量控制带来了前所未有的难题。如方舱铰链、角件和观察窗玻璃等等，有众多的货架商品供设计师选择，而设计师想搞清楚众多采购件的抗腐蚀性能，却需要花一番功夫。

某方舱在设备安装过程中使用的铰链出现了严重的腐蚀现象(见图3)，铰链是方舱装配过程中重要的连接件，铰链的质量关系到方舱设备安装的可靠性与安全性。经分析发现，此连接件为选购的货架商品，因表面涂镀防护措施不符合方舱抗腐蚀性能的要求，而导致铰链在方舱使用过程中出现了严重锈蚀。

图3 某方舱的铰链结构件发生严重腐蚀

2 提高方舱抗腐蚀性能的建议

目前，在方舱设计和生产过程中，抗腐蚀措施主要集中在2个方面：1)选择本身具有较强的抗腐蚀性能的材料，如不锈钢；2)对金属材料表面进行隔离和保护处理，目的是在金属材料表面形成一层具有耐腐蚀、耐磨和耐高温的保护材料。方舱的抗腐蚀设计和生产，应综合考虑不同的使用环境选择金属结构的防腐蚀材料、表面涂镀防护措施及工艺要求，提高方舱抗腐蚀性能在各种环境条件下的适应性和有效性，最终达到提高方舱战场生存能力，确保方舱设备正常运行的目的。

2.1 收集我国典型的气候环境资料和电子设备环境气候适应性技术资料

金属结构材料在使用过程中都会受到环境因素的作用而发生腐蚀破坏，因环境条件的不同其破坏的程度也不相同[8]。技术人员应收集环境气候数据信息，建立数据库，结合防腐蚀技术的研究成果，为设计和生产提供数据支持。我国幅员辽阔，南北东西气候差异较大，东南沿海属于典型的亚热带季风气候，属于高温、高湿和高盐雾环境，而祖国的西北边陲，则干燥、多风和多沙。气候条件的巨大差异，采取的抗腐蚀措施也必然不同。在实际设计生产中，应根据使用环境的需要，采用相应的防腐蚀措施。

2.2 提高抗腐蚀设计水平

金属材料的抗腐蚀性能是涉及多学科的知识领域，由于现代化大生产的精细分工以及现代教育制度，都决定了一个专业的方舱设计师难以拥有广泛的抗腐蚀知识。企业需要根据产品特点，开展有针对性的培训，技术人员需要广泛学习，提高抗腐蚀性能的设计水平。

产品的质量是设计和生产出来的，设计人员必须具备抗腐蚀设计能力。根据方舱的使用环境，采用相应的抗腐蚀设计措施，其中方舱的抗腐蚀措施及环境适应性设计必须体现在图样和工艺规范中，以保证抗腐蚀设计能够在生产过程中得以实现。

2.3 加强工艺过程的质量控制管理，提高抗腐蚀处理的有效性

方舱加工制造的工艺过程是设计的实现过程，也是产品质量的实现途径。途径一旦决堤，产品质量必然失去保障。加强抗腐蚀工艺过程的质量控制，是保证方舱抗腐蚀性能的重要基础。

目前，金属结构材料的抗腐蚀处理技术，主要集中于表面涂镀保护，而涂镀防腐工艺的显著特点是工序复杂和工艺环境条件要求苛刻。金属表面的预处理质量、涂镀材料、工艺过程及工艺环境条件等因素均会对金属表面保护层的抗腐蚀性能产生严重影响。由此可见，要使涂镀保护膜达到预期的保护和抗腐蚀效果，各种因素都需要加以重视。这就要求在方舱生产过程中，应科学合理地制订产品工艺规范，加强原材料控制，搞好设备和工装管理，创造良好的工艺环境，加强工艺纪律检查考核，开展各类人员的培训教育，提高其专业技术和操作水平。

2.4 规范外购和外协件的质量管控

方舱的外购和外协件，一般是比较成熟成型的结构件，如观察窗、方舱角件、屏蔽条、铰链和机柜等。在方舱设计与生产过程中，应在全面掌握方舱抗腐蚀技术要求的基础上，严格按照方舱的综合技术要求，进行采购或外协，在无法有效识别采购件的抗腐蚀性能时，需要进行抗腐蚀性能测试。

外协件的抗腐蚀性能对加工制造工艺过程的依赖性较强，应以总体的角度深入到外协的技术方案中，对结构件的抗腐蚀设计措施和工艺过程进行考核，做到认真、细致和严格把关，生产过程中应对关键工艺过程和关键控制点进行监控与确认。外协产品研制过程中收集到的质量信息要进行具有深度和广度的技术与管理层面的分析，以全面掌握外协产品满足指标要求形成过程的动态，以便于改进和提高协作产品的质量。

3 结语

提高方舱的抗腐蚀性能要从宏观角度考虑。首先，抗腐蚀性设计措施要综合考虑对环境的适应性、工艺实现的适宜性、结构件及连接件的抗腐蚀措施，任何一处出现疏忽都可能破坏产品的抗腐蚀性能；其次，工艺过程是产品质量的实现途径，工艺质量决定着产品质量，针对抗腐蚀工艺的复杂性，应该制定严谨的工艺规范，在生产中严格执行，保证抗腐蚀措施的有效性；最后，要高度重视结构件的采购和外协的质量控制，通过全面的技术参与，确保采购及外协的结构件具备良好的抗腐蚀性能。

[1] 贾凤翔, 侯若明, 贾晓滨. 不锈钢性能及选用[M]. 北京:化学工业出版社, 2013.

[2] 闫康平, 陈匡民. 过程装备腐蚀与防护[M]. 北京:化学工业出版社, 2009.

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[6] 金晓鸿. 防腐涂料及涂装技术[J]. 材料开发与应用, 2002,17(12):43-46.

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