固体火箭发动机科研生产环保标准化分析与研究

张立武

（中国航天科技集团公司第四研究院，西安，710025）

固体火箭发动机科研生产环保标准化分析与研究

张立武

（中国航天科技集团公司第四研究院，西安，710025）

文 摘：分析国内固体火箭发动机科研生产环保标准化现状及其存在的问题，研究加强环保标准化建设的重要意义，本着环保优先指导思想，对当前型号研制设计、工艺及试验中的环保标准化提出具体改进措施。

固体火箭发动机；工业污染物；环保标准化。

标准化重要作用之一就是保护人类的健康、安全和环境[1]。 “十三五”期间，国家经济发展全面进入转型期，对环境保护提出了更高要求，各行业加大工作力度，努力提高绿色制造标准化水平。然而，国防工业企业由于其产品的技术复杂性和特殊性，提高环境保护动力不足，致使该方面的标准化工作滞后。目前，航天、航空、兵器和船舶等集团公司下属固体火箭发动机各专业企业的环保标准是薄弱环节，该方面标准化工作与国家要求有很大差距。因此，在固体火箭发动机标准化体系建设中，应强化环境保护力度，采取积极措施，努力提高固体火箭发动机环境保护（环保）标准化水平。

1 固体火箭发动机污染物与环保标准化现状

1.1 污染物的产生

固体火箭发动机由含有化学元素的燃料燃烧提供动力，其研制生产、试验过程对环境有一定影响，其研制生产过程中一般会产生如下污染物。

a）有害气体及粉尘，产生于发动机复合材料壳体缠绕成型及切削加工、绝热层成型、喷管喉衬成型、产品表面喷漆、金属壳体焊接、装药混合、推进剂配方试验及发动机点火试车等工序中，主要成分有苯化合物、硫化物、三氧化二铝、含有金属挥发气体、碳纤维及化合物粉尘。

b）水污染物，主要产生于发动机试车消防用水、废料水切割用水和六价铬电镀液。

c）固体废物，主要包括发动机工艺过程产生的废品、废药和假药 （专门为军队官兵训练弹用发动机配制的固体推进剂，在工艺过程中为了试验工艺参数减少了推进剂中贵重元素等配制的推进剂统称假药）。

d）放射性射线，主要产生于发动机内部缺陷检测时用的x射线和α射线。

e）其他，如发动机意外爆炸产生冲击波、点火试验噪音等造成的污染。

1.2 环保标准化现状

目前，有关企业编制的发动机环保企业标准主要有： 《环境保护管理办法》、 《发动机废料处理管理规定》、 《大型固体火箭发动机报废燃烧室高压水清理通用工艺规范》以及职业健康安全管理体系文件中部分职工工作环境保护内容，要求制定有害气体职业防护有关企业标准，建立职业健康标准体系并通过了认证机构审核。但在实际生产试验过程中，仍存在推进剂配方试验、小型固体火箭发动机点火试验燃料气体直接排放，部分发动机清理用水也直接排放，工业溶剂、 粉尘污染、 电镀标准低等问题[2]。

a）高新武器工程研制初期，型号任务骤增，在固体火箭发动机研制中，部分管理层人员产生“不惜一切代价保飞行试验成功”观念，因此对环保标准化工作要求不高。抽查国内固体火箭发动机制造4个骨干企业后发现，涉及有关的环保标准数量较少，甚至只有一二项，且标准内容简单，修订并不及时。而固体火箭发动机的技术标准和产品标准普遍存在未融入环保要求等问题。

b）对相近行业先进的环保标准研究重视不够，现行标准技术落后于国内相近行业 （如电镀），技术攻关特种环保先进工艺不能及时形成标准和规范，环保标准更新慢。

c）型号研制队伍对固体火箭发动机设计、生产、试验过程环保工作不深入，管理人员对固体火箭发动机环保标准修订、执行、监督监察不到位[3]。

2 固体火箭发动机环保生产标准化工作

标准化在促进生产力发展的同时，按照有序性原理，能够合理有效地利用资源，保护人类的健康、安全和环境。航天科技集团公司实施了第二期标准化工程，编制企业标准体系，逐步建立健全企业标准化工作机构，将提高企业绿色发展标准化水平作为一项应尽的责任。

航天科技集团公司六院实施绿色发展战略，建立了航天推进剂水污染物排放国家标准[4]，现研制的液体火箭发动机使用液氧煤油燃料取代偏二甲肼、液体烷烃等有毒燃料，其产品及生产试验过程中的环保标准化水平大幅提高，其产品在市场中也具有很强的竞争力，是典型的绿色发展成功案例。

在国内，固体火箭发动机研制已形成竞争态势，除了航天、航空、兵器和船舶集团公司等有关固体火箭发动机研制单位外，民用企业甚至私有企业已进入固体火箭发动机产品研制领域，未来该领域竞争愈来愈激烈，绿色发展将成为发动机企业获得竞争优势的有效途径。

固体火箭发动机企业提高环保标准化水平是一项紧迫的任务。大部分发动机燃料、零部组件生产过程及试验过程是有毒的，这几年固体火箭发动机多型号批量生产，任务增长幅度大，点火试验、演习飞行频繁。这种情况，一是对社会环境有影响，二是企业内部生产及试验过程对职工健康有影响。例如，某发动机制造企业曾发生多名职工体检血液中同一化学元素超标问题，给职工健康带来了严重的伤害，给企业形象带来不良影响。对自然环境的破坏和对职工健康的危害应该引起我们足够的重视，必须尽快改善。

提高企业环保标准化水平是国家的号召，也是国防企业的战略问题，是企业自身发展的需要，必须引起企业管理者高度重视。企业要正确处理好经济效益与绿色发展之间的关系，选择高标准的绿色发展战略。短期来看，企业要进行部分设备改造及工艺创新方面的投入，这对经济效益会有短期影响。而从长远来看，企业战略目标不仅仅是经济效益，还有社会效益，加强环保建设是企业应尽的社会责任，环保方面的投入必将产生良好的社会效益。同时，将营造企业与地方政府、群众的友好关系，为企业发展创造良好条件。

3 实施固体火箭发动机环保标准化的措施

3.1 转变观念，梳理相关标准，在标准体系建设中体现环保要求

在固体火箭发动机标准化工作中，企业要转变观念，确立环保优先，强制与指导、引进与自研、创新与发展相结合，完善体系，创一流的固体火箭发动机环保标准化的指导思想。

● 转变观念，环保优先就是要求各级领导，在企业转型期，更要高度重视环保标准化工作，加强顶层设计，将环保标准化与型号研制工作同规划、同建设、同检查，将其作为企业核心竞争力来建设。当环保标准化工作与生产、经济发生矛盾时，坚持环保优先原则，绝不能以任务重、成本高为借口，轻视环保标准化工作。

● 对现行的环保标准进行梳理，将较成熟的企业环保标准上升为行业内强制性标准，严格管理强制性标准的实施。对指导性的环保标准要定期实施评价、补充和升级。

● 企业标准化管理人员在标准体系建设中，要对化工行业以及其他相近行业的先进环保标准进行研究，有些行业成熟的环保标准可直接引进来，而禁用的标准一定要淘汰，不能以固体火箭发动机产品特殊性为由，继续使用国家和行业禁用的标准与工艺。同时，每年要根据企业自身情况，开展环保标准课题研究和技术攻关，已经完成了有关环保的技术攻关课题的要及时形成标准和规范。固体火箭发动机企业在现有的标准体系中，环保标准还是薄弱环节，要将环保标准化作为重点加以建设，结合固体火箭发动机产品及工艺过程实际充实其内容，行业已淘汰的以及不符合环保要求的工艺必须淘汰，尽快完善一批急需的环保标准。

3.2 加强型号环保标准化工作，完善型号环保标准化工作机制

在型号研制队伍中设立专职标准化员，明确其环保标准化职责，在型号研发与生产的各转阶段，把好环保关，要最大限度地限制有害原材料及有害工艺的采用，禁止采用国家环保部门已明确禁用的原材料及工艺，优先选用先进环保原材料及工艺规范。

型号研制标准化大纲中要注重环保标准化问题，将环保标准化工作作为一项重要内容进行安排和实施。

3.3 加大环保技术研究力度，建立环保的设计和选用规范，清理不符合国家环保要求的标准

固体火箭发动机生产、试验企业要加大对环保先进技术研究力度，采用先进工艺，形成规范或企业标准，提高生产过程环保标准化水平。

a）完善发动机内绝热层体外预成型技术、机械人自动贴发动机绝热层技术，大大减少贴片工人在发动机壳体内工作时间，改善工人工作环境，同时编制典型工艺规范。

b）发动机金属壳体复杂空间曲面焊接中，利用密闭或机械人焊接系统取代手工钨极氩弧焊，改善员工工作环境，减少电弧燃烧含重金属气体挥发对员工身体健康的影响，并尽快形成规范。

c）发动机外表面具有防热防静电等要求，需喷涂涂料，现涂料中仍含有一定量的二甲苯、环己烷等有毒溶剂，要用环保的溶剂取代之。

d）在发动机装药混合工艺中，对细氧化剂加料可采用机械人或密闭加料技术，减少细氧化剂粉尘对工人身体健康的损害。

e）在发动机热试车过程中，废气处理要尽快形成标准。发动机意外爆炸对环境有一定影响，在爆炸学理论的基础上，以机理分析、计算和数值仿真为手段，开展爆炸场中的污染物、冲击波、热、碎片、地震波和噪声对环境影响研究，建立各种破坏因素的有效评定方法。通过冲击波、热、碎片、地震波和噪声综合表征发动机爆炸环保危害性，在此基础上，结合发动机在各种刺激下的反应过程及剧烈程度研究，设计发动机爆炸环保防控方法，并通过分析与试验，确定防控技术的有效性，形成环保防控技术规范。

f）尽快形成发动机固体废物处理企业标准。

g）在发动机固体推进剂配方研制中，建立优先选用环保的组分明细表，并形成规范，供发动机设计人员选用。如，固体火箭发动机连接用30CrMnSiNi2超高强度钢紧固件，现广泛采用镀铬表面保护工艺和标准，由于镀铬溶液含有六价铬不环保，应改用环保部推广的镍钨合金镀层，化工部已编制了标准 HT/T 4318-2012《镍钨合金电镀液》和HG/T 4319-2012《铁镍钨合金电镀液》，固体火箭发动机领域可以借鉴，或者在设计上选用同等强度的不锈钢取代30CrMnSiNi2。再如，固体火箭发动机铝合金零件表面进行阳极化处理，现设计规定采用重铬酸钾方法，其溶液也含六价铬不环保。而民用行业已广泛采用环保的封闭剂处理铝合金表面，这在产品设计时要坚持环保理念。

同时，要积极将环保的先进技术，技术攻关成果尽快形成标准。现已完成的技术攻关，要尽快形成企业标准在行业里推广应用，解决固体火箭发动机环保标准化一些难点问题。

“十八大”报告提出经济建设转型要求，在建设生态文明方针指导下，国家 “十三五”发展规划中明确提出绿色发展理念，绿色发展成为转型期主旋律。航天科技集团公司航天标准化工程中明确提出绿色发展要求，可以说绿色发展是时代的必然要求，牺牲环境搞国防已成为过去式，绿色发展是国防工业企业发展的必由之路。

［1］杨育中．标准化专业工程师手册 ［M］.企业管理出版社，1997.

［2］沈爱华．关于航天电镀及转化膜标准的思考［J］.航天标准化，2014 （3）.

［3］于鲁平．市场化转型中航天企业标准化的探索与创新［J］.航天标准化，2014（3）.

［4］刘海涛．航天节能与环保标准化工作初探［J］.航天标准化，2009 （4）.

张立武 （1957年—）， 男， 院标准化总师，研究员级高级工程师，现从事固体火箭发动机制造工艺及标准化管理工作。