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浅论兵器产品防腐工程的构建
撰稿:易伟力 郝进锋 李京 (中国兵器工业标准化研究所)
 
 

摘要:本文针对兵器产品的腐蚀现状,结合兵器产品的防腐需求,论述了构建兵器产品防腐工程的必要性和开展此项工作的可行性。并对兵器产品防腐工程的主要内容进行了较为详细的论述。对促进兵器产品防腐工程的应用,加快防腐标准化工作的开展,具有重要的指导意义,起到积极的推动作用。

关键词:兵器产品  防腐工程

一、我国兵器产品腐蚀现状

我国兵器产品品种多,数量大,储备期长,贮存和使用环境复杂,这些特点使得兵器产品在贮存和使用环境中不同程度的受到腐蚀和侵害。兵器产品的使用环境大多为恶劣环境,特别是在高温、高湿、高盐雾的海洋性气候条件下,对装备的腐蚀更为严重,主要表现在对表面涂覆层的龟裂、变质、脱落;基体金属部分的氧化、腐蚀和生锈;电子元器件老化、击穿、变质;光学器材的起雾、发霉、失效。近几年,在华东、华南地区的军事演习中,暴露出产品的锈蚀现象十分普遍。其中坦克装甲车辆、火炮、光电器材、沿海部队的通用装备受到的腐蚀情况尤为严重。

坦克装甲车辆的腐蚀主要表现为受自然环境影响,出现车体表面漆膜大面积脱落,车体、传动部件、行走部分、炮塔表面、炮塔座圈及相当数量的紧固件严重锈蚀,影响运动,拆卸困难,机动性差,故障率高,影响车辆的正常操作和可靠使用。电器部分由于腐蚀造成断路或短路,通讯失灵或战斗系统失效等等。如某战车的原理样车和初样车战斗部在海洋环境试验时,出现闩体和炮尾触点锈蚀,造成火炮不能击发;高低机齿弧锈死、炮膛锈蚀;火炮的输弹机制动器制动销锈蚀,运动不灵活,输弹不到位等等。

弹箭产品的腐蚀主要表现为在贮存过程中由于环境湿度高,造成产品表面涂层鼓泡,局部生锈,镀锌层出现白色腐蚀产物,除铜剂粉化;铜制药筒产生季裂,电子引信失灵等。例如沿海、海岛部队军械弹药由于受潮、腐蚀,弹药成批报废;某火炮炮弹在23年内曾发生过近lO00t的弹药报废,造成巨大的经济损失;在湿热沿海条件下,贮存的某导弹30发,4年后只有7发能使用。

电子元件和光学仪器的腐蚀主要表现为受到濒海地区高温、高湿的共同作用,造成仪器的非金属材料密封件老化失效。如某制导电子仪器28台,在坑道贮存两年多,有9台失效。
   
轻武器的腐蚀主要表现为在高温、高湿、海洋环境下,造成氧化件腐蚀。如某型枪在射击后未及时进行清洗,造成复进簧锈蚀断裂,使整支枪不能使用。

凡此种种,都严重影响兵器产品的使用寿命和作战能力,影响装备的安全性、可靠性,并在很大程度上导致了使用及维护费用的巨大开支。

由于腐蚀对兵器产品造成的危害具有长期性和隐蔽性的特点,因此,无论是在军事方面还是在经济方面都将产生很大的影响,其损失是惊人的。在库存装备大检查中查明腐蚀失效比例占173.

陆军装备腐蚀的控制与保养工作量大,占用的时间和人力多,总兵力80% 以上的人员参与了防腐保养工作,用于防腐方面的人力消耗占全部维护保养工作人力的90% 以上。防腐蚀费用占全部维护保养费用的70% 以上,如战车的采购费占20% ~30% ,而使用维修费占7O% ~80 % 。

另外,随着军事科学技术飞速发展,使得许多新材料、新技术在装备中得到了广泛的应用,也随之出现了许多新的腐蚀问题。

其实,不止是兵器产品,各行各业都存在各种各样的腐蚀问题,也都出现过程度不同、危害轻重的腐蚀事故。例如飞机因应力腐蚀引发空中爆破;航天飞机由于密封胶圈老化引起燃料泄漏,引发的空中燃爆;潜艇水下由于应力腐蚀引发的海底灾难;钢结构大桥,使用不到1O年出现应力腐蚀引发的突然倒塌,以及石油、化工系统也曾出现过到处可见的“跑、冒、滴、漏”,天然气管道硫化氢腐蚀引发的管道泄漏,突发大火,这些事实都说明了腐蚀存在的普遍性。

二、建立兵器产品防腐工程

随着我军新时期战略重点的转移,武器装备的作战使用环境发生了重大变化,要求装备在高温、高湿、高盐雾和高日照环境条件下的东南及沿海地域必须具有良好的防腐蚀性能,从而对武器装备的战技性能及设备的防腐性能要求更为严格。同时,在型号产品的研制中都涉及产品防腐性能的要求,而科学技术的突飞猛进,产品复杂程度越来越高,使用环境日益严酷,产品研制和使用费用不断增长,都促使人们认真探索、研究防腐问题。

如果深入研究,可以发现腐蚀共存的规律,表现出集中性,也就是腐蚀往往集中在防腐设计不合理、密封不当、受环境侵蚀最频繁、施工不妥当、装备易积水、易凝露的部位;制造过程破坏了材料固有的耐蚀性的零件;不易排出积液的部位;选材不合理或涂层不佳、涂层破损的地方。大量事实说明,如果所进行的设计是合理的,材料选择是恰当的,防护层的选用是得当的,制造工艺是正确的,制造过程符合科学性,以及加工、装配、使用、维护都合理的话,许多腐蚀诱发的事故是可以避免的。也就是说控制腐蚀要从科学的技术管理人手,从产品的设计人手,通过制造、加工、装配、贮运、使用、维护、维修全过程,全面系统地进行。同时,进行经济核算,从产品整体需求性(主要是性能和寿命)、先进性、科学性、实用性和经济性全面综合分析,确定合理的技术和工艺,才能真正控制腐蚀。这样就把控制腐蚀作为一个系统工程来考虑了。

换句话说,在产品的研制特别是兵器装备型号研制过程中要树立“工程化” 的概念,即把防腐从设计开始到研制、生产乃至使用的全过程,当作一项系统工程,以“集装箱” 的形式把他们整合在一起来通盘考虑。将各种科学技术和工程实践用于减缓各种环境对兵器产品效能影响或提高兵器产品耐腐蚀能力。兵器产品的防腐问题要从源头抓起,首先应从总体设计上把关,防腐的各项工作从设计开始就要介入,要有防腐专家及标准化人员的参与,加强腐蚀控制的监督与管理,并贯穿始终。现代武器装备的发展,迫切要求建立完善的防腐标准体系,而建立这个体系首先需要做好其顶层的设计,建立“工程化”概念,将防腐标准化作为系统工程加以研究,提出兵器产品防腐工程的通用要求。

总之,构建兵器产品防腐工程是武器装备发展的需要,是提高产品防腐质量的需要,是开展防腐工程的基本法规,也是作为订购方提出防腐要求和承制方制定防腐大纲,指导防腐工作的基本依据。该工程的建立和实施将为兵器产品防腐技术领域的发展指明方向,将使兵器产品的防护技术走向规范化,加快防腐技术工程化应用的进程,推动产品研制各个阶段防腐工程活动的开展,改善产品的防腐状态,提高任务成功能力,为兵器产品的防腐质量提供可靠的技术管理保障。

三、防腐工程的主要内容

防腐工程的主要内容应规定在兵器产品全寿命周期的各个阶段,各方(订购方、研制方、承制方、实验与评价机构)应开展的防腐工作项目、工作重点等,用来指导各方将防腐要求贯穿于产品研制、生产、使用全过程,应包括产品研制与生产阶段的防腐工程管理、腐蚀分析、防腐设计和防腐试验与评价等方面的工作项目和通用要求,适用于各类有防腐工程要求的兵器产品的论证、研制、生产和使用维护等阶段。其具体内容有以下几个方面。

1.基本要点

兵器产品应在全寿命周期内开展防腐工程工作,以确保兵器产品满足规定的各项防腐要求。产品全寿命周期内防腐工程工作基本要点:

(1)防腐应从设计开始,坚持预防为主的原则;

(2)根据产品的防腐要求,制定防腐大纲,确定防腐的准则;

(3)制定的防腐计划,应明确全寿命期中各阶段防腐工作的内容和具体措施;

(4)防腐设计应与可靠性、维修性、环境适应性和电磁兼容性设计相融合,并考虑经济性和环保性;

(5)做好防腐实施工作,重点应做好盐雾、湿热、霉菌、积水、积露所造成的腐蚀损伤的控制工作;

(6)加强防腐基础科研工作,及时推广防腐新技术、新工艺、新材料、新设备的应用;

(7)对兵器产品使用过程中发生的重大腐蚀问题,应及时分析研究和解决;

(8)加强设计、工艺、生产、使用维护人员防腐理论知识和技术、技能的教育和培训;

(9)做好防腐信息的收集、整理、分析、交流和利用工作。

另外,还可根据需要成立防腐工程专家组,开展防腐工程工作。

2.防腐工程管理

在兵器产品的全寿命期内,应对兵器产品防腐工程的各项工作实施全面的管理。制定兵器产品防腐工程管理计划,并纳入产品研制计划。防腐工程管理计划主要内容包括:

(1)合同或相应文件中规定的防腐要求;

(2)组织机构及其职责;

(3)工作项目及其内容要求、实施范围、进度要求、质量要求、完成形式和完成结果的检查评价方式。

同时对防腐信息进行收集和管理,主要包括兵器产品所承受的各种腐蚀环境、进行的腐蚀试验、出现的腐蚀现象、原因分析及采取的防腐措施等信息。

3.腐蚀分析

应对兵器产品进行腐蚀分析,以确定兵器产品在各种环境下腐蚀的行为、程度、现象和规律及腐蚀对产品性能产生的影响等。兵器产品进行腐蚀分析时应考虑的内容:

(1)在寿命周期预计的状态;

(2)可能遇到的环境;

(3)所处的安装、贮存和运输状况;

(4)与邻近装备的接口情况;

(5)每个阶段预期出现的腐蚀状况;

(6)相似兵器产品的腐蚀情况。应依据腐蚀分析,确定兵器产品的全寿命期的耐腐蚀性要求,并在相关技术文件中予以明确。在兵器产品研制和使用过程中发生重大腐蚀问题时也应进行腐蚀分析。

4.防腐设计

首先应制定防腐大纲。防腐大纲应将防腐方面的要求与兵器产品的研制和工程管理相结合,确定腐蚀控制工作的原则。根据防腐大纲的要求,进行防腐设计,并在产品图样或相关的技术文件中予以明确。防腐设计应按阶段进行设计评审。防腐设计中应考虑以下因素:

(1)设计选用耐腐蚀能力强的结构;

(2)选用耐腐蚀性强的材料、元器件;

(3)采取合理有效的防腐工艺。

5.防腐实施

根据防腐大纲和防腐设计要求,确定防腐工艺流程,优化工艺参数,编制工艺规程(或作业指导书),检验规程等工艺文件。实施中应进行批量的考核,验证防腐措施的稳定性与可靠性,并对防腐工艺进行必要的改进和完善。产品在制造、包装、运输、贮存、使用过程中发现有腐蚀现象时,应及时进行防腐补救。

6.腐蚀试验与评价

首先应制定腐蚀试验计划,腐蚀试验计划的主要内容包括:

(1)试验目的;

(2)试验时机;

(3)试验内容及试验条件;

(4)试验的各种类型及其顺序;

(5)需提交的资料项目及其要求;

(6)试验结果与评价。

在方案和工程研制阶段,应进行防腐验证试验,为改进设计提供信息;定型阶段,应进行防腐鉴定试验,为定型(鉴定)提供依据;生产阶段,应进行防腐例行试验,为批生产产品验收提供依据;使用维护阶段,必要时可进行防腐使用验证试验,评价兵器产品的防腐效果。

7.各个阶段的防腐工作

在防腐工程中还应明确各个阶段的防腐工作。

(1)方案阶段。应对兵器产品预期使用环境的腐蚀因素和腐蚀损伤进行危害程度的腐蚀分析。制定防腐大纲,选用和剪裁适用的标准。收集腐蚀及防腐蚀数据。必要时编制腐蚀控制的指

导性文件。提出兵器产品组成部分的相关防腐要求。

(2)工程研制阶段。应在产品设计的同时进行防腐设计,确定产品关键件、重要件的防腐要求,根据产品结构、材质等特点,按其使用环境、寿命,选择不同的防腐方法。并在设计图样和相关技术文件上落实防腐设计要求。完成防腐设计工艺并实施。防腐设计应与工程研制试验紧密结合,并对典型零件进行专门的防腐试验。综合分析兵器产品整体防腐性能,进行防腐效能评估。改进和完善防腐设计和防腐工艺设计。

(3)定型阶段。必要时,应制定产品的防腐试验大纲,根据具体产品的试验大纲制定防腐试验程序。必要时,应在定型阶段进行防腐鉴定试验,以验证兵器产品防腐设计是否达到了规定的要求。审查防腐文件的完整性、正确性、规范性和可操作性。必要时,定型文件中应有防腐鉴定的内容。

(4)生产阶段。严格按照工艺文件中防腐的要求进行生产,并加强检验。制定防腐培训细则,按细则对生产操作人员和质量保证人员进行腐蚀控制教育和岗位培训。监督工艺检测、装配操作过程,保证零部件的耐腐蚀性能免受损伤。对原材料、元器件、零部件承制方供货资质进行评审,并进行人厂验收。生产中承制方采用新工艺、新材料、新技术在更换时,承制方应对由此而引起腐蚀控制方面的变化情况向订购方做出书面报告。进行防腐例行试验,作为产品出厂交验的组成部分。

(5)使用维护阶段。制定防腐维护手册,制定防腐修理指南。根据防腐培训细则、防腐维护手册、防腐修理指南的要求对使用和维修人员进行培训。全面贯彻执行防腐维护手册、防腐修理指南。承制方应及时收集使用维护过程中发现的腐蚀问题和相关信息。

四、可行性分析

标准化工作与武器装备产品的研制紧密结合是加速兵器产品发展、保证产品质量和加速标准化自身发展的有效措施和方法。目前,武器装备型号产品研制工作已逐渐深人和发展。更好地有针对性地开展产品标准化工作,制定必要的和切实可行的标准,提高其在型号产品研制中的有效性,充分发挥标准化的指导和保障作用已经成为各部门的共识并已引起各有关方面的高度重视。

面对兵器产品的腐蚀现状和新时期我军战略重点的转移,如何适应形势的需要,保证装备作战使用效能,提高兵器产品的防腐质量,更好地为国防安全和国防建设服务,结合国内武器装备的研制制定切实有效的兵器防腐标准,加快防腐标准化是摆在我们面前的一项紧迫而艰巨的任务。

随着武器装备的高速发展和技术含量的增加,产品复杂程度越来越高,使用环境日益严酷,装备研制和使用费用不断增长,从而对武器装备的战技性能及设备的防腐性能要求更为严格,对产品防腐性能的要求已经越来越受到关注。为保证装备作战使用效能,提高兵器产品的质量,大力加强系统工程研究工作,建立标准体系,有效指导武器装备研制和其整体质量水平,已经成为当前标准化工作的主要任务之一。在经历了众多兵器装备的研制,防腐工程的理念也和其他事业一样,得到较快的发展,各有关工业部门、军兵种越来越重视防腐工程及实施的标准化管理。某工程在这方面已经做了大量的工作,如成立了防腐专项组,制定了防腐蚀密封基本规则等相关文件,指导防腐的设计与研制等。这些都为防腐工程标准化工作的开展,为防腐标准的制定创造了条件,起到了积极的推动作用。目前已开展了这方面的工作,并已着手制定相关的标准,希望能在不久的将来问世。

在全面落实装备全寿命标准化工作的进程中,防腐标准化工作也必将受到更加广泛的关注和支持,兵器产品防腐工程的建立和实施将成为推动装备全寿命标准化工作的深入开展、为装备提供更加直接更为有力的支持和服务的有效措施。

                                                                                                                      (摘自《国防技术基础》)

 
 
 
 
 
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