肖軍　李棟　黃帥軍　魏仲委　劉寧寧　李偉

摘要：? ? ? 鋼結(jié)構(gòu)件強(qiáng)度/剛度高、 硬度大、 耐磨、 熱/表處理和加工技術(shù)成熟， 是機(jī)載導(dǎo)彈和發(fā)射裝置結(jié)構(gòu)組成中一類(lèi)重要的金屬結(jié)構(gòu)件， 其適海性關(guān)系到導(dǎo)彈和發(fā)射裝置在海洋和島礁服役環(huán)境中的可靠性和維修性。 文章論述了機(jī)載導(dǎo)彈和發(fā)射裝置鋼結(jié)構(gòu)件海洋環(huán)境銹蝕故障與風(fēng)險(xiǎn)， 在海南開(kāi)展海洋大氣暴露試驗(yàn)中常用金屬材料及表面處理、 鍍層、 覆層、 涂層和密封材料的試驗(yàn)與分析， 討論了試驗(yàn)與裝備海洋環(huán)境使用維護(hù)之間的關(guān)聯(lián)， 為相關(guān)腐蝕防護(hù)工程應(yīng)用提供借鑒。

關(guān)鍵詞：? ? ? 鋼結(jié)構(gòu)件; 適海性; 腐蝕防護(hù); 機(jī)載導(dǎo)彈; 發(fā)射裝置

中圖分類(lèi)號(hào)：? ? ? TJ760.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：? ? A文章編號(hào)：? ? ?1673-5048（2020）02-0084-08

0引言

機(jī)載導(dǎo)彈[1]和發(fā)射裝置[2]的結(jié)構(gòu)由不同形狀、 性能各異的構(gòu)件連接而成。 為實(shí)現(xiàn)減重、 增程， 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)通常選用比強(qiáng)度、 比剛度高的鋁合金、 鎂合金、 鈦合金等金屬材料或非金屬材料， 但承載大， 起連接、 固定、 傳遞載荷等作用的結(jié)構(gòu)件（如楔塊、 緊固件、 連桿、 軸、 支架、 固定座等）以及發(fā)動(dòng)機(jī)殼體等結(jié)構(gòu)， 多采用高強(qiáng)和超高強(qiáng)結(jié)構(gòu)鋼、 高強(qiáng)不銹鋼。 鋼結(jié)構(gòu)件對(duì)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)彈和發(fā)射裝置結(jié)構(gòu)完整性、 整體強(qiáng)度/剛度，以及可靠性和維修性等設(shè)計(jì)目標(biāo)十分重要[1]。 服役期內(nèi)振動(dòng)、 沖擊、 過(guò)載等應(yīng)力因素， 以及海洋環(huán)境中高溫、 高濕、 鹽霧、 強(qiáng)紫外線(xiàn)和微生物等因素綜合作用， 容易造成應(yīng)力集中部位鋼結(jié)構(gòu)件的銹蝕和應(yīng)力腐蝕， 產(chǎn)生各種故障。 為滿(mǎn)足海洋和島礁環(huán)境中腐蝕防護(hù)需要， 有必要開(kāi)展裝備的適海性試驗(yàn)研究[3]。 文章簡(jiǎn)要論述了機(jī)載導(dǎo)彈和發(fā)射裝置鋼結(jié)構(gòu)件在真實(shí)海洋環(huán)境中的適海性試驗(yàn)與分析， 為相關(guān)工程應(yīng)用提供有益的借鑒。

1適海性分析

1.1銹蝕故障及風(fēng)險(xiǎn)

在對(duì)海南某地機(jī)載導(dǎo)彈和發(fā)射裝置檢查時(shí)發(fā)現(xiàn)， 暴露于海洋環(huán)境中半年左右的鋼結(jié)構(gòu)件銹蝕嚴(yán)重。 發(fā)藍(lán)鋼螺釘、 楔塊、 安裝座、 固定座嚴(yán)重銹蝕， 部分楔塊出現(xiàn)嚴(yán)重銹蝕、 剝離、 起皮現(xiàn)象， 備用鍍鋅楔塊、 鍍鋅新螺釘有銹斑; 拆裝后重復(fù)使用的螺釘銹斑多， 個(gè)別螺釘斷裂難以拆卸， 備用不銹鋼鈍化緊固件也多有銹斑， 如圖1所示。

銹蝕故障有損外觀(guān)， 局部銹蝕螺釘斷裂、 彈簧斷裂等故障還會(huì)影響導(dǎo)彈和發(fā)射裝置的正常使用、 維修保障作業(yè)。 此外， 銹蝕故障也會(huì)造成結(jié)構(gòu)承載能力下降， 在多次掛飛巡航過(guò)程的振動(dòng)、 沖擊和過(guò)載條件下可能出現(xiàn)松動(dòng)、 脫落、 卡滯、 斷裂、 解體的風(fēng)險(xiǎn)， 產(chǎn)生結(jié)構(gòu)完整性和任務(wù)可靠度、 壽命方面的隱患。

1.2材料及表面處理

機(jī)載導(dǎo)彈和發(fā)射裝置鋼結(jié)構(gòu)件主要有各種規(guī)格的螺釘、 螺母和墊圈、 彈簧、 楔塊， 連桿、 軸、 耳片、 安裝座、 固定座、 支架、 殼體等。 常用材料有碳素鋼、 超高強(qiáng)度鋼、 不銹鋼及高強(qiáng)度不銹鋼等， 如表1所示。

表1中， 65Mn彈簧鋼（GB/T1222）綜合力學(xué)性能優(yōu)于碳素鋼， 主要用于制作彈簧和楔形連接件。 1Cr17Ni2是一種常用高強(qiáng)、 耐腐蝕馬氏體不銹鋼， 是航標(biāo)緊固件和零組件常用材料。 此外， 還有C3-80不銹鋼螺釘和174PH、 0Cr18Ni10Ti等鋼結(jié)構(gòu)件。 為滿(mǎn)足產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性和腐蝕防護(hù)要求， 不銹鋼結(jié)構(gòu)件表面鈍化處理， 碳鋼、 合金鋼結(jié)構(gòu)件多采用發(fā)藍(lán)、 鍍鋅/鎳/鎘等表面處理，? 以及表面噴涂三防漆處理， 以獲得良好的日常防護(hù)性能。

1.3海洋環(huán)境與銹蝕

雖然表1所列鋼結(jié)構(gòu)件可以通過(guò)規(guī)定的濕熱和鹽霧試驗(yàn)， 但在熱帶和亞熱帶海洋濕熱、 鹽霧、 紫外線(xiàn)和霉菌等環(huán)境因素的綜合作用下仍會(huì)出現(xiàn)銹蝕故障。

（2） 不銹鋼銹蝕

不銹鋼通常是含鉻量大于10.5%、 表面可自發(fā)生成一層富鉻鈍化層而具有不生銹特性的鋼鐵材料。 然而， 這種“不銹”特性是相對(duì)的， 海洋鹽霧中含有NaCl、 MgCl2、 MgSO4、 K2SO4和溴、 碘化合物等多種鹽份， 對(duì)鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕比實(shí)驗(yàn)室中性NaCl更嚴(yán)酷。 海洋高濕環(huán)境容易在金屬表面形成難以察覺(jué)的水膜（≤1 μm）， 鹽霧中大量氯離子可吸附、 穿透金屬表面氧化層或不銹鋼鈍化膜進(jìn)入金屬基體， 形成可溶性氯化物而產(chǎn)生銹蝕， 海洋鹽霧溶氧去極化作用會(huì)促進(jìn)陽(yáng)極金屬腐蝕， 破壞不銹鋼的“不銹”特性。

（3） 超高強(qiáng)度鋼銹蝕

導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)殼體和吊掛、 固體座、 安裝座所用的超高強(qiáng)度鋼是一種在FeNi基體中加入Co、 Ti、 Mo等元素強(qiáng)化， 經(jīng)回火或時(shí)效處理析出合金化合物的馬氏體沉淀硬化高強(qiáng)、 高韌性鋼。 不銹鋼的抗蝕性源于其表面有一層不易反應(yīng)的富鉻鈍化膜， 當(dāng)鋼的金相組織貧鉻時(shí)， 其晶粒周?chē)氥t區(qū)易被“敏化”而發(fā)生晶間腐蝕， 如圖2所示。

（4） 表面防護(hù)失效

機(jī)載導(dǎo)彈和發(fā)射裝置鋼結(jié)構(gòu)在壽命期內(nèi)面臨生產(chǎn)、 檢測(cè)、 維修過(guò)程[3-4]的多次拆裝， 機(jī)械嚙合過(guò)程的摩擦磨損， 容易造成鋼結(jié)構(gòu)局部表面原有的鈍化、 電鍍、 覆層和涂層等防護(hù)膜因擠壓、 磕碰、 磨損、 劃傷出現(xiàn)破損， 進(jìn)而失去防護(hù)作用。

此外，局部表面原有的缺陷、 外場(chǎng)臨時(shí)維修過(guò)程清潔度不足等因素也會(huì)降低局部表面防護(hù)層的結(jié)合力與防護(hù)性能。

（5） 結(jié)構(gòu)、 環(huán)境與使用

機(jī)載導(dǎo)彈和發(fā)射裝置的主體結(jié)構(gòu)多采用鋁合金、 鎂合金、 鈦合金、 超高強(qiáng)度鋼以及非金屬等材料的結(jié)構(gòu)件。 連接部位不同金屬的電位存在差異， 在海洋潮濕、 鹽霧環(huán)境中可構(gòu)成腐蝕微電池， 連接、 固定這些材料的鋼結(jié)構(gòu)件面臨電偶腐蝕風(fēng)險(xiǎn)。 即使采用鈦合金仍難免腐蝕。 如鈦合金、 不銹鋼分開(kāi)試驗(yàn)的腐蝕率分別為0和0.014 mm/年， 組合結(jié)構(gòu)的腐蝕率可達(dá)前者的6倍; 尤其是鈦合金殼體連接用鋼螺釘， 屬于容易腐蝕的“大陰極-小陽(yáng)極”結(jié)構(gòu)。

導(dǎo)彈和發(fā)射裝置上的連接件和緊固件帶有安裝應(yīng)力（如M4/M5螺釘裝配力矩為2～4 N·m）， 裝配部位可能存在毛細(xì)縫隙， 在海洋潮濕、 鹽霧環(huán)境中容易出現(xiàn)縫隙腐蝕、 濃差腐蝕和應(yīng)力腐蝕， 常見(jiàn)于翼肋、 固定座、 安裝座與鈦合金殼體、 不銹鋼螺釘連接處的銹蝕。 此外， 與常見(jiàn)箱式/筒式貯運(yùn)-發(fā)射戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈不同， 機(jī)載導(dǎo)彈、 發(fā)射裝置掛飛巡航過(guò)程[3-5]持續(xù)振動(dòng)、 沖擊、 過(guò)載的動(dòng)態(tài)應(yīng)力、 磨損環(huán)境容易造成緊固件、 連接件承受交變應(yīng)力、 形變和微動(dòng)磨損， 加劇結(jié)構(gòu)連接部位的毛細(xì)滲漏、 海鹽結(jié)晶， 導(dǎo)致松動(dòng)、 防護(hù)層破損， 加速腐蝕。

針對(duì)上述故障風(fēng)險(xiǎn)， 有必要審視和完善已有材料、 表面處理， 采用新材料以及表面防護(hù)新技術(shù)、 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等改進(jìn)措施。 如加厚鍍層、 鍍鉻鈦等， 其有效性需要通過(guò)適海性試驗(yàn)得以認(rèn)知和改進(jìn)。

2適海性試驗(yàn)與討論

2.1待試品

待試品的設(shè)計(jì)和制作， 關(guān)系到試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和代表性。 本文所述適海性試驗(yàn)采用了掛片試樣、 典型結(jié)構(gòu)試驗(yàn)件、 異種材料連接試驗(yàn)件和真實(shí)產(chǎn)品試驗(yàn)件等待試品。

掛片試樣采用平板試樣容易加工， 有利于放大局部待試表面（50×100，100×100，100×200，mm）， 若將表面劃分成100等份， 便于觀(guān)察、 比較和分析， 得到量化或半量化數(shù)據(jù)。 要求統(tǒng)一規(guī)格， 使用平板（或旋壓筒體）試樣， 材料、 熱處理、 表面處理、 表面粗糙度與待試鋼結(jié)構(gòu)相同。 此外， 性能測(cè)試（如拉伸、 沖擊韌性等）按規(guī)范要求制備試樣。

采用典型結(jié)構(gòu)、 真實(shí)鋼結(jié)構(gòu)件試驗(yàn)， 可獲知形狀、 尺寸、 熱/表面處理等因素受海洋環(huán)境綜合影響的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

將金屬結(jié)構(gòu)的異種材料結(jié)合部位設(shè)計(jì)成電偶腐蝕試驗(yàn)件， 有利于通過(guò)試驗(yàn)了解產(chǎn)品上異種金屬連接部位在海洋環(huán)境中電化學(xué)腐蝕狀況， 以便分析、 改進(jìn)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、 連接和加工方式。

采用全尺寸的導(dǎo)彈和發(fā)射裝置作為待試品進(jìn)行試驗(yàn)， 有助于全面、 真實(shí)地反映其鋼結(jié)構(gòu)的材料、 加工、 熱/表面處理、 以及形狀、 尺寸、 安裝應(yīng)力、 連接方式等因素受海洋環(huán)境的影響， 是適海性試驗(yàn)集成度最高、 最全面的試驗(yàn)件。

2.2試驗(yàn)方法及條件

腐蝕防護(hù)試驗(yàn)與分析是結(jié)構(gòu)適海性設(shè)計(jì)的主要工作， 有實(shí)驗(yàn)室與真實(shí)海洋環(huán)境試驗(yàn)、 自然條件與加速模擬試驗(yàn)等形式。 試驗(yàn)方法、 周期和條件應(yīng)與產(chǎn)品所處環(huán)境、 使用維護(hù)相吻合， 常用的試驗(yàn)方法有：

（1） 中性鹽霧試驗(yàn)

中性鹽霧（GJB150.11，35℃/5%NaCl/pH6.5～7.2）， 適合在實(shí)驗(yàn)室、 可控環(huán)境條件下評(píng)估產(chǎn)品金屬結(jié)構(gòu)的環(huán)境適應(yīng)性及腐蝕防護(hù)性能。 由于鹽濃度、 組成與產(chǎn)品所處海洋環(huán)境之間的差異， 試驗(yàn)所獲結(jié)果與鋼結(jié)構(gòu)在真實(shí)海洋環(huán)境中的表現(xiàn)和設(shè)計(jì)要求的適海性存在差異。 通常采用符合要求的鹽霧試驗(yàn)箱（如YWX150等）進(jìn)行試驗(yàn)。

鑒于長(zhǎng)期以來(lái)有大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)積累便于對(duì)比分析， 中性鹽霧試驗(yàn)?zāi)壳叭允歉g防護(hù)常用試驗(yàn)方法。

（2） 酸性鹽霧與酸性大氣試驗(yàn)

考慮到大型艦船排放柴油機(jī)煙氣和艦載機(jī)尾氣局部酸性鹽霧環(huán)境的實(shí)際狀況， GJB150.11A和GJB 150.28等規(guī)范已作為海航裝備常用試驗(yàn)方法： 參照GJB150.11A進(jìn)行酸性鹽霧試驗(yàn)（將5%的NaCl溶液pH值調(diào)至3.5）; 參照GJB150.28進(jìn)行酸性大氣加速試驗(yàn)（pH值調(diào)至4.2， 3.5）， 縮短腐蝕試驗(yàn)時(shí)間。 可采用適宜的鹽霧試驗(yàn)箱在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)。

（3） 海洋大氣暴露試驗(yàn)

含多種鹽成份的海洋濕熱空氣和鹽霧的腐蝕作用比試驗(yàn)室中性、 單一NaCl鹽霧更為復(fù)雜、 嚴(yán)酷（如海洋鹽霧中MgCl2對(duì)不銹鋼的腐蝕速率比NaCl快）。 了解產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、 材料和表面處理等在海洋環(huán)境中真實(shí)防護(hù)狀況， 最有效的途徑是海洋大氣暴露試驗(yàn)。 待試品和試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)要充分表征結(jié)構(gòu)、 材料、 熱/表處理、 連接方式等技術(shù)狀態(tài); 試驗(yàn)周期涵蓋產(chǎn)品服役海域的環(huán)境、 典型氣候。 南海地區(qū)具有高溫、 高濕、 高鹽霧、 太陽(yáng)輻射強(qiáng)的“三高一強(qiáng)”特征[3]， 年平均氣溫為24 ℃（南海島礁27.3 ℃），? 高于30 ℃的天數(shù)超過(guò)160天， 年降水量2 044 mm， 年均大氣鹽霧濃度0.13 mg/m3， 太陽(yáng)輻射總量約4 664 MJ/m2。 海南三亞試驗(yàn)場(chǎng)年平均氣溫為26.3 ℃（11.0～35.2 ℃）、 年均濕度79%RH（27%～99%RH）， 年均風(fēng)速2.0 m/s、 年降水量1 337 mm， 太陽(yáng)輻射總量5 917 MJ/m2， 鹽沉積量（Cl-含量）0.032～0.132 3 g/m2·d， 萬(wàn)寧海洋試驗(yàn)場(chǎng)的濕度、 降雨和鹽沉降量條件更為嚴(yán)酷。 本試驗(yàn)選擇三亞、 萬(wàn)寧等地試驗(yàn)場(chǎng)的海洋飛濺區(qū)開(kāi)展試驗(yàn)， 如圖3所示。

（4） 試驗(yàn)結(jié)果評(píng)估

試驗(yàn)結(jié)果評(píng)估以外觀(guān)檢查、 產(chǎn)品性能檢測(cè)為主， 要求滿(mǎn)足結(jié)構(gòu)完整性和產(chǎn)品正常使用相關(guān)規(guī)定。 其中， 外觀(guān)檢查以不出現(xiàn)目視可見(jiàn)腐蝕為優(yōu)， 不得有顯著腐蝕（超過(guò)GB/T6461-2002標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的E級(jí)腐蝕）; 表面防護(hù)層不得出現(xiàn)起皮、 脫粘、 開(kāi)裂現(xiàn)象而需要返修; 轉(zhuǎn)動(dòng)和傳動(dòng)等部件不得出現(xiàn)卡滯、 摩擦系數(shù)過(guò)大、 因銹蝕或承載下降而影響使用; 不得出現(xiàn)緊固件難以拆卸、 斷裂等影響使用、 維修保障的異常情況。

2.3試驗(yàn)與討論

采用本文2.1節(jié)所述各種待試品， 在三亞和萬(wàn)寧等地開(kāi)展了一年以上的海洋大氣暴露試驗(yàn)。

2.3.1材料和加工因素

不論是碳鋼、 合金鋼還是不銹鋼試驗(yàn)件， 在1至數(shù)日內(nèi)陸續(xù)出現(xiàn)銹蝕（18Ni、 65Mn試驗(yàn)件1～3天發(fā)現(xiàn)銹蝕， 2Cr13、 1Cr17Ni2試驗(yàn)件3～7天銹蝕）; 155PH和174PH在3～8天銹蝕， 少數(shù)抗蝕特種不銹鋼（如280#、 465#）記錄的初見(jiàn)銹蝕現(xiàn)象在40天左右。

金屬結(jié)構(gòu)件表面粗糙度與加工方法、 設(shè)備、 成本和周期有關(guān)。 通常認(rèn)為金屬腐蝕與機(jī)加表面粗糙度相關(guān)。 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， 試驗(yàn)件在Ra0.8～Ra3.2范圍內(nèi)的海洋環(huán)境腐蝕未見(jiàn)顯著差異， 而在粗銑Ra6.3及以上銹蝕顯著（見(jiàn)表2）， 試片正面（向上）的銹蝕嚴(yán)重。

觀(guān)察和分析認(rèn)為， 表面粗糙度增大會(huì)增加灰塵、 鹽結(jié)晶的殘留和吸潮作用， 進(jìn)而加重待試品金屬表面腐蝕， 在達(dá)到一定程度時(shí)銹蝕差異明顯。

2.3.2發(fā)藍(lán)與鈍化表面處理

發(fā)藍(lán)處理可以在鋼鐵表面生成一層氧化鐵Fe3O4來(lái)提高耐蝕性， 是機(jī)載導(dǎo)彈和發(fā)射裝置鋼結(jié)構(gòu)常用工藝。 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， 發(fā)藍(lán)螺栓螺釘、 試片在海洋環(huán)境試驗(yàn)中耐蝕性不足， 18Ni超高強(qiáng)度鋼發(fā)藍(lán)試驗(yàn)件2～4天銹蝕， 65Mn發(fā)藍(lán)試驗(yàn)件1～2天銹蝕， 表面物化和鈍化處理的試驗(yàn)件也大面積銹蝕， 鐵銹層松軟、 易于脫落， 與裸金屬試驗(yàn)件的耐蝕性試驗(yàn)結(jié)果相近。

通常認(rèn)為， 不銹鋼表面鈍化可提高耐鹽霧性5～20倍且工藝簡(jiǎn)便， 為眾多不銹鋼緊固件、 結(jié)構(gòu)件所采用， 但海洋環(huán)境試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， 除316L等耐蝕不銹鋼外， 多數(shù)鈍化處理的不銹鋼試驗(yàn)件在短期內(nèi)出現(xiàn)程度不同的銹蝕現(xiàn)象。 鈍化155PH、 174PH、 1Cr17Ni2、 2Cr13、 3Cr13、 1Cr18Ni9等試驗(yàn)件在3～8天陸續(xù)銹蝕， 其中， 2Cr13和3Cr13銹蝕最為嚴(yán)重， 1Cr18Ni9和1Cr17Ni2次之; 1Cr18Ni9Ti、 155PH、 174PH的耐蝕性相近。 試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3數(shù)據(jù)表明， 僅采用發(fā)藍(lán)、 鈍化表面處理的鋼結(jié)構(gòu)件難以抵御海洋環(huán)境腐蝕。 155PH不銹鋼的發(fā)射裝置局部導(dǎo)軌經(jīng)物化處理改變了材料表層抗腐蝕元素成分， 在海洋環(huán)境試驗(yàn)中銹蝕嚴(yán)重。

2.3.3鍍層及覆層

鍍鋅可在鋼結(jié)構(gòu)件表面形成金屬犧牲陽(yáng)極保護(hù)層， 進(jìn)而提升腐蝕防護(hù)性能。 試驗(yàn)表明， 鍍鋅鍍鎘等試驗(yàn)件優(yōu)于裸金屬試驗(yàn)件; 結(jié)果的差異與材質(zhì)、 鍍層厚度、 致密性和工藝有關(guān)。 對(duì)比碳鋼鍍鋅螺釘與鈍化1Cr17Ni2不銹鋼與174PH不銹鋼HB206沉頭、 扁圓頭螺釘， 碳鋼鍍鋅螺釘出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象較晚。 不同表面處理174PH試驗(yàn)件有差異： 鍍鎘鈦試驗(yàn)件表面僅表現(xiàn)為顏色變暗， 鍍鋅鎳試驗(yàn)件出現(xiàn)黑色斑點(diǎn)。 30CrMnSiA（鍍鎘/12～18 μm; 鍍鎘鈦/5～8 μm）2個(gè)多月后顏色變暗， 有局部點(diǎn)蝕; 70C彈簧鋼絲（Ep.Cd5.c2C）耐腐蝕效果好。

新材料工藝TiAlN和CrAlN的PVD陶瓷防護(hù)層[6]優(yōu)于傳統(tǒng)TiN、 CrN防護(hù)層。 是部分鋼試驗(yàn)件出現(xiàn)銹蝕的時(shí)間為6～40天， 借助顯微分析技術(shù)發(fā)現(xiàn)， PVD陶瓷層的微觀(guān)結(jié)構(gòu)存在非致密處， 部分試驗(yàn)件受海洋環(huán)境潮氣、 鹽霧腐蝕生銹的主要原因。 此外， 耐蝕合金覆層、 復(fù)合鍍層防護(hù)超高強(qiáng)度鋼試驗(yàn)件的耐蝕性?xún)?yōu)于普通電鍍?cè)囼?yàn)件。 試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4數(shù)據(jù)表明， 選擇合適鍍層或覆層（如鍍鋅、 耐蝕合金覆層、 復(fù)合鍍層）， 優(yōu)化鋼結(jié)構(gòu)表面處理工藝， 可顯著提升金屬結(jié)構(gòu)的適海性。

2.3.4防護(hù)涂層

采用涂層對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行腐蝕防護(hù)是國(guó)際公認(rèn)的有效手段之一。 防護(hù)鋼結(jié)構(gòu)用三防漆（底漆、 面漆）[5]、 熱防護(hù)涂層、 達(dá)克羅涂層及二硫化鉬潤(rùn)滑干膜等涂層試驗(yàn)件的適海性試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

海洋環(huán)境試驗(yàn)表明： 三防漆具有良好的施工、 防護(hù)性能。 在短期內(nèi)未發(fā)現(xiàn)丙烯酸-聚氨酯、 有機(jī)硅、 氟碳涂料的顯著差異。 少數(shù)防熱涂層、 三防漆試驗(yàn)件在不到1個(gè)月時(shí)間里出現(xiàn)水泡、 脫粘和銹蝕現(xiàn)象， 而另一些同種材料的試驗(yàn)件完好。 經(jīng)解剖、 檢測(cè)發(fā)現(xiàn)， 上述故障與防護(hù)層厚度不足、 涂裝前局部處理不到位有關(guān)。

除少數(shù)因施工原因而出現(xiàn)銹蝕外， 丙烯酸-聚氨酯或氟碳類(lèi)飛機(jī)蒙皮漆涂覆的鋼試驗(yàn)件在一年以上海洋大氣暴露試驗(yàn)中未見(jiàn)銹蝕。 此外， 試驗(yàn)中也出現(xiàn)產(chǎn)品局部表面鋼螺釘銹蝕、 邊緣部位涂層剝蝕、 鼓包現(xiàn)象。 涂層破損處外露的金屬呈現(xiàn)出比無(wú)涂層保護(hù)部位更為嚴(yán)重的銹蝕現(xiàn)象， 見(jiàn)圖4。

2.3.5金屬結(jié)構(gòu)重復(fù)拆裝

為避免碳素鋼或合金鋼緊固件銹蝕， 通常采用不銹鋼或鍍鋅緊固件。 然而， 航標(biāo)1Cr17Ni2、 15-5PH等不銹鋼緊固件待試品在海南的試驗(yàn)中仍出現(xiàn)銹蝕， 有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)拆卸過(guò)程緊固件斷裂難以拆卸的情況。

為了解多次拆裝過(guò)程表面防護(hù)層磨損后是否更容易腐蝕的問(wèn)題， 模擬產(chǎn)品裝配狀態(tài)進(jìn)行海洋大氣暴露試驗(yàn)， 見(jiàn)圖5。

對(duì)海洋大氣暴露1年的鍍鋅碳素鋼和鈍化不銹鋼螺釘分組進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試， 另將多次重復(fù)使用螺釘與新零件分別進(jìn)行試驗(yàn)室鹽霧試驗(yàn)。 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， 力學(xué)性能測(cè)試數(shù)據(jù)分散性大， 碳素鋼、 不銹鋼海洋環(huán)境暴露試驗(yàn)均出現(xiàn)強(qiáng)度衰減達(dá)50%的個(gè)體。 實(shí)驗(yàn)室中性鹽霧試驗(yàn)表現(xiàn)出重復(fù)多次拆裝使用表面損傷后腐蝕加重的現(xiàn)象。 將多次拆裝的碳素鋼和不銹鋼緊固件與新緊固件分別進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室鹽霧試驗(yàn)以及海洋環(huán)境（1年）試驗(yàn)后的力學(xué)性能測(cè)試。 試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， 力學(xué)性能測(cè)試數(shù)據(jù)分散性大。 海洋環(huán)境多次重復(fù)拆裝試驗(yàn)件中出現(xiàn)強(qiáng)度衰減達(dá)50%的個(gè)體。 實(shí)驗(yàn)室中性鹽霧試驗(yàn)表現(xiàn)出試驗(yàn)件重復(fù)多次拆裝表面磨損后腐蝕加重現(xiàn)象。分析認(rèn)為，試驗(yàn)結(jié)果分散與拆裝過(guò)程應(yīng)力和磨損差異、 腐蝕進(jìn)程變化有關(guān); 多次拆裝緊固件比新零件提前出現(xiàn)銹蝕的現(xiàn)象， 與產(chǎn)品局部緊固件提前失效現(xiàn)象吻合。

鋼質(zhì)緊固件銹蝕是結(jié)構(gòu)適海性的薄弱環(huán)節(jié)之一， 需采取綜合防護(hù)措施， 提升維修保障水平。

2.3.6結(jié)構(gòu)兼容性因素

（1） 電偶腐蝕

采用模擬試驗(yàn)件表征產(chǎn)品局部結(jié)構(gòu)中異種材料連接、 裝配應(yīng)力、 表面處理在海洋環(huán)境中出現(xiàn)電偶腐蝕的狀況。 部分試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表6。

表6數(shù)據(jù)可見(jiàn)， 異種金屬連接部位在海洋環(huán)境中因電位差而容易出現(xiàn)腐蝕， 與鋼結(jié)構(gòu)在實(shí)際服役環(huán)境中出現(xiàn)的銹蝕故障相似， 如發(fā)射裝置的不銹鋼155PH鋼推桿與超硬鋁合金7A09導(dǎo)軌涂層破損處在海洋環(huán)境中出現(xiàn)電偶腐蝕、 剝蝕的現(xiàn)象。

（2） 結(jié)構(gòu)密封

不銹鋼、 鋁合金和鈦合金等易鈍化金屬對(duì)縫隙腐蝕敏感， 鹽霧滲入縫隙可破壞鈍化膜而產(chǎn)生腐蝕。? 機(jī)載導(dǎo)彈和發(fā)射裝置在海洋環(huán)境中掛飛巡航過(guò)程振動(dòng)、 沖擊、 過(guò)載等應(yīng)力因素帶來(lái)的結(jié)構(gòu)縫隙腐蝕問(wèn)題不容忽視。 為此， 采用經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)室溫度、 濕度等大氣環(huán)境試驗(yàn)和經(jīng)過(guò)振動(dòng)、 沖擊等動(dòng)力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)的待試產(chǎn)品投入海洋環(huán)境試驗(yàn)有助于獲得更加全面、 準(zhǔn)確的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

試驗(yàn)對(duì)比了鋼結(jié)構(gòu)涂抹硅橡膠、 三防漆封閉等措施經(jīng)海洋大氣暴露試驗(yàn)的防護(hù)效果。 除少數(shù)試樣彈體局部出現(xiàn)銹蝕外， 多數(shù)涂抹硅橡膠或三防漆密封的螺釘部位試驗(yàn)期間未見(jiàn)銹蝕。 65Mn楔塊連接件外露部位腐蝕嚴(yán)重。 觀(guān)察和分析認(rèn)為， 安裝和重復(fù)拆裝造成的機(jī)械磨損， 以及螺釘頭部清洗不到位、 殘留油脂會(huì)造成三防漆或硅橡膠結(jié)合強(qiáng)度降低， 潮氣、 鹽霧滲透后產(chǎn)生腐蝕。 試驗(yàn)結(jié)果表明， 結(jié)構(gòu)密封、 隔離是提升鋼結(jié)構(gòu)適海性的一項(xiàng)有效措施。

（3） 材料及表面防護(hù)改進(jìn)

金屬鈦的標(biāo)準(zhǔn)電極電位Ti/Ti2+為-1.63 V， 但鈦合金可在大氣和海水中迅速生成致密氧化膜而具有優(yōu)良的耐蝕性。 Ti合金/65Mn或Ti合金/18Ni鋼試驗(yàn)件在海洋環(huán)境中， 鋼件嚴(yán)重銹蝕而鈦合金部分未見(jiàn)腐蝕。 鈦合金新螺釘以及裝配10次的鈦合金試驗(yàn)件暴露在海洋環(huán)境中數(shù)月也未見(jiàn)銹蝕， 表明鈦合金緊固件良好的海洋防護(hù)性能。 此外， 經(jīng)達(dá)克羅工藝處理的碳素鋼和不銹鋼緊固件在海洋環(huán)境試驗(yàn)中明顯優(yōu)于表面發(fā)藍(lán)、 鈍化處理的試驗(yàn)件。

2.3.7試驗(yàn)結(jié)果的差異

對(duì)比實(shí)驗(yàn)室中性鹽霧與海南大氣暴露試驗(yàn)， 發(fā)現(xiàn)兩者試驗(yàn)結(jié)果存在差異。 通過(guò)中性鹽霧試驗(yàn)（GJB150.11，96h）的鋼結(jié)構(gòu)件并不代表耐海洋環(huán)境腐蝕。 試片、 鋼結(jié)構(gòu)件與產(chǎn)品的試驗(yàn)結(jié)果也存在差異， 這與鋼結(jié)構(gòu)件在真實(shí)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)中異種材料接觸電位差、 結(jié)構(gòu)形狀和所受應(yīng)力等因素有關(guān)。 不同待試品給出了不同的試驗(yàn)信息， 從不同角度為設(shè)計(jì)改進(jìn)提供依據(jù)。

3合理化建議

以上試驗(yàn)表明， 現(xiàn)有碳素鋼、 合金鋼、 不銹鋼結(jié)構(gòu)件及其表面處理技術(shù)難以滿(mǎn)足產(chǎn)品長(zhǎng)期服役適海性設(shè)計(jì)要求[3，7-8]， 有必要制訂可行的已列裝產(chǎn)品海洋環(huán)境防護(hù)方案; 針對(duì)新研、 在研型號(hào)， 及時(shí)完善導(dǎo)彈和發(fā)射裝置鋼結(jié)構(gòu)選材、 表面處理和防護(hù)方案。 試驗(yàn)數(shù)據(jù)可用于充實(shí)結(jié)構(gòu)腐蝕仿真分析數(shù)據(jù)庫(kù)， 進(jìn)一步完善結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和實(shí)驗(yàn)室適海性相關(guān)試驗(yàn)。

鋼結(jié)構(gòu)表面噴涂三防漆， 轉(zhuǎn)軸、 吊掛等摩擦磨損表面涂覆MoS2防腐潤(rùn)滑干膜或采用耐蝕合金覆層、 復(fù)合鍍層防護(hù)， 控制連接部位異種材料接觸電位差， 是機(jī)載導(dǎo)彈和發(fā)射裝置海洋環(huán)境防護(hù)的有效措施。 對(duì)易銹蝕和應(yīng)力腐蝕部位鋼結(jié)構(gòu)件， 建議： ①表面達(dá)克羅工藝處理; ②對(duì)承載應(yīng)力大、 拆/裝頻繁部位的緊固件定期更換新備件; ③表面防護(hù)層易受損的外露鋼結(jié)構(gòu)件改用鈦合金件; ④易腐蝕的結(jié)合部位采取封閉、 隔離措施。

馬氏體不銹鋼1Cr17Ni2的抗蝕性低于奧氏體和沉淀硬化不銹鋼， 有晶間腐蝕、 應(yīng)力腐蝕傾向， 承載應(yīng)力大的部位存在發(fā)生斷裂的風(fēng)險(xiǎn)， 應(yīng)采取防范措施。 建議采用達(dá)克羅工藝（涂層、? 覆層、 密封）或其他措施避免電偶腐蝕導(dǎo)致的故障。 對(duì)有腐蝕風(fēng)險(xiǎn)的外露鋼結(jié)構(gòu)， 宜選用海洋裝備常用316L不銹鋼（022Cr17Ni12Mo2、 0Cr17Ni14Mo2）， 或采用鈦合金和雙相不銹鋼。 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)優(yōu)先選用經(jīng)適海性試驗(yàn)驗(yàn)證有效的材料和表面防護(hù)措施。

4結(jié)束語(yǔ)

試驗(yàn)表明， 實(shí)驗(yàn)室中性鹽霧試驗(yàn)、 濕熱試驗(yàn)與真實(shí)的海洋大氣暴露試驗(yàn)存在差異， 這主要與海洋環(huán)境多因素和條件的綜合作用有關(guān)。 在不同海域、 氣候條件得到的腐蝕試驗(yàn)數(shù)據(jù)也存在差異。 適海性試驗(yàn)改變了對(duì)機(jī)載導(dǎo)彈和發(fā)射裝置鋼結(jié)構(gòu)件耐蝕性長(zhǎng)期以來(lái)的認(rèn)知， 推動(dòng)了產(chǎn)品相關(guān)試驗(yàn)與應(yīng)用研究， 有助于改進(jìn)設(shè)計(jì)、 提升產(chǎn)品綜合性能。

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Abstract： Steel parts with features of? higher strength， rigidity， hardness， wear resistance， and mature technology of? heat/surface treatments and fabrication， are important metal structural components for airborne missiles and launchers.? Their seakeeping is related to the reliability and maintainability of the missiles and launchers in severe marine environment of the sea and islands and reefs. This paper briefly discusses failures and risk of corrosion on the steel parts in marine environment， and? marine atmospheric exposure tests in Hainan of China with samples on materials， surface treatments， electroplates， coatings， sealing materials， etc. as well as associations between the? seakeeping experiments and operation and maintenance of equipments in the marine environment to provide? references for related engineering application.

Key words： steel structural parts; seakeeping; corrosion protection; airborne missile; launcher