機載導(dǎo)彈和發(fā)射裝置鋼結(jié)構(gòu)件的適海性試驗

肖軍　李棟　黃帥軍　魏仲委　劉寧寧　李偉

摘要：? ? ? 鋼結(jié)構(gòu)件強度/剛度高、 硬度大、 耐磨、 熱/表處理和加工技術(shù)成熟， 是機載導(dǎo)彈和發(fā)射裝置結(jié)構(gòu)組成中一類重要的金屬結(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， 在海南開展海洋大氣暴露試驗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與分析， 討論了試驗與裝備海洋環(huán)境使用維護之間的關(guān)聯(lián)， 為相關(guān)腐蝕防護工程應(yīng)用提供借鑒。

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

中圖分類號：? ? ? TJ760.1文獻標(biāo)識碼：? ? A文章編號：? ? ?1673-5048（2020）02-0084-08

0引言

機載導(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。 為實現(xiàn)減重、 增程， 結(jié)構(gòu)設(shè)計通常選用比強度、 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)動機殼體等結(jié)構(gòu)， 多采用高強和超高強結(jié)構(gòu)鋼、 高強不銹鋼。 鋼結(jié)構(gòu)件對實現(xiàn)導(dǎo)彈和發(fā)射裝置結(jié)構(gòu)完整性、 整體強度/剛度，以及可靠性和維修性等設(shè)計目標(biāo)十分重要[1]。 服役期內(nèi)振動、 沖擊、 過載等應(yīng)力因素， 以及海洋環(huán)境中高溫、 高濕、 鹽霧、 強紫外線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。 為滿足海洋和島礁環(huán)境中腐蝕防護需要， 有必要開展裝備的適海性試驗研究[3]。 文章簡要論述了機載導(dǎo)彈和發(fā)射裝置鋼結(jié)構(gòu)件在真實海洋環(huán)境中的適海性試驗與分析， 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

在對海南某地機載導(dǎo)彈和發(fā)射裝置檢查時發(fā)現(xiàn)， 暴露于海洋環(huán)境中半年左右的鋼結(jié)構(gòu)件銹蝕嚴重。 發(fā)藍鋼螺釘、 楔塊、 安裝座、 固定座嚴重銹蝕， 部分楔塊出現(xiàn)嚴重銹蝕、 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， 局部銹蝕螺釘斷裂、 彈簧斷裂等故障還會影響導(dǎo)彈和發(fā)射裝置的正常使用、 維修保障作業(yè)。 此外， 銹蝕故障也會造成結(jié)構(gòu)承載能力下降， 在多次掛飛巡航過程的振動、 沖擊和過載條件下可能出現(xiàn)松動、 脫落、 卡滯、 斷裂、 解體的風(fēng)險， 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、 超高強度鋼、 不銹鋼及高強度不銹鋼等， 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、 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。 為滿足產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性和腐蝕防護要求， 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、 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)件可以通過規(guī)定的濕熱和鹽霧試驗， 但在熱帶和亞熱帶海洋濕熱、 鹽霧、 紫外線和霉菌等環(huán)境因素的綜合作用下仍會出現(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”特性是相對的， 海洋鹽霧中含有NaCl、 MgCl2、 MgSO4、 K2SO4和溴、 碘化合物等多種鹽份， 對鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕比實驗室中性NaCl更嚴酷。 海洋高濕環(huán)境容易在金屬表面形成難以察覺的水膜（≤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促進陽極金屬腐蝕， 破壞不銹鋼的“不銹”特性。

（3） 超高強度鋼銹蝕

導(dǎo)彈發(fā)動機殼體和吊掛、 固體座、 安裝座所用的超高強度鋼是一種在FeNi基體中加入Co、 Ti、 Mo等元素強化， 經(jīng)回火或時效處理析出合金化合物的馬氏體沉淀硬化高強、 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， 其晶粒周圍貧鉻區(qū)易被“敏化”而發(fā)生晶間腐蝕， 如圖2所示。

（4） 表面防護失效

機載導(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、 維修過程[3-4]的多次拆裝， 機械嚙合過程的摩擦磨損， 容易造成鋼結(jié)構(gòu)局部表面原有的鈍化、 電鍍、 覆層和涂層等防護膜因擠壓、 磕碰、 磨損、 劃傷出現(xiàn)破損， 進而失去防護作用。

此外，局部表面原有的缺陷、 外場臨時維修過程清潔度不足等因素也會降低局部表面防護層的結(jié)合力與防護性能。

（5） 結(jié)構(gòu)、 環(huán)境與使用

機載導(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。 即使采用鈦合金仍難免腐蝕。 如鈦合金、 不銹鋼分開試驗的腐蝕率分別為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， 與常見箱式/筒式貯運-發(fā)射戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈不同， 機載導(dǎo)彈、 發(fā)射裝置掛飛巡航過程[3-5]持續(xù)振動、 沖擊、 過載的動態(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、 形變和微動磨損， 加劇結(jié)構(gòu)連接部位的毛細滲漏、 海鹽結(jié)晶， 導(dǎo)致松動、 防護層破損， 加速腐蝕。

針對上述故障風(fēng)險， 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新技術(shù)、 優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計等改進措施。 如加厚鍍層、 鍍鉻鈦等， 其有效性需要通過適海性試驗得以認知和改進。

2適海性試驗與討論

2.1待試品

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

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

將金屬結(jié)構(gòu)的異種材料結(jié)合部位設(shè)計成電偶腐蝕試驗件， 有利于通過試驗了解產(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行試驗， 有助于全面、 真實地反映其鋼結(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， 是適海性試驗集成度最高、 最全面的試驗件。

2.2試驗方法及條件

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

（1） 中性鹽霧試驗

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

鑒于長期以來有大量試驗數(shù)據(jù)積累便于對比分析， 中性鹽霧試驗?zāi)壳叭允歉g防護常用試驗方法。

（2） 酸性鹽霧與酸性大氣試驗

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

（3） 海洋大氣暴露試驗

含多種鹽成份的海洋濕熱空氣和鹽霧的腐蝕作用比試驗室中性、 單一NaCl鹽霧更為復(fù)雜、 嚴酷（如海洋鹽霧中MgCl2對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)境中真實防護狀況， 最有效的途徑是海洋大氣暴露試驗。 待試品和試驗方案設(shè)計要充分表征結(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、 太陽輻射強的“三高一強”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160天， 年降水量2 044 mm， 年均大氣鹽霧濃度0.13 mg/m3， 太陽輻射總量約4 664 MJ/m2。 海南三亞試驗場年平均氣溫為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， 太陽輻射總量5 917 MJ/m2， 鹽沉積量（Cl-含量）0.032～0.132 3 g/m2·d， 萬寧海洋試驗場的濕度、 降雨和鹽沉降量條件更為嚴酷。 本試驗選擇三亞、 萬寧等地試驗場的海洋飛濺區(qū)開展試驗， 如圖3所示。

（4） 試驗結(jié)果評估

試驗結(jié)果評估以外觀檢查、 產(chǎn)品性能檢測為主， 要求滿足結(jié)構(gòu)完整性和產(chǎn)品正常使用相關(guān)規(guī)定。 其中， 外觀檢查以不出現(xiàn)目視可見腐蝕為優(yōu)， 不得有顯著腐蝕（超過GB/T6461-2002標(biāo)準規(guī)定的E級腐蝕）; 表面防護層不得出現(xiàn)起皮、 脫粘、 開裂現(xiàn)象而需要返修; 轉(zhuǎn)動和傳動等部件不得出現(xiàn)卡滯、 摩擦系數(shù)過大、 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試驗與討論

采用本文2.1節(jié)所述各種待試品， 在三亞和萬寧等地開展了一年以上的海洋大氣暴露試驗。

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件， 在1至數(shù)日內(nèi)陸續(xù)出現(xiàn)銹蝕（18Ni、 65Mn試驗件1～3天發(fā)現(xiàn)銹蝕， 2Cr13、 1Cr17Ni2試驗件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)。 通常認為金屬腐蝕與機加表面粗糙度相關(guān)。 試驗發(fā)現(xiàn)， 試驗件在Ra0.8～Ra3.2范圍內(nèi)的海洋環(huán)境腐蝕未見顯著差異， 而在粗銑Ra6.3及以上銹蝕顯著（見表2）， 試片正面（向上）的銹蝕嚴重。

觀察和分析認為， 表面粗糙度增大會增加灰塵、 鹽結(jié)晶的殘留和吸潮作用， 進而加重待試品金屬表面腐蝕， 在達到一定程度時銹蝕差異明顯。

2.3.2發(fā)藍與鈍化表面處理

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

通常認為， 不銹鋼表面鈍化可提高耐鹽霧性5～20倍且工藝簡便， 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等試驗件在3～8天陸續(xù)銹蝕， 其中， 2Cr13和3Cr13銹蝕最為嚴重， 1Cr18Ni9和1Cr17Ni2次之; 1Cr18Ni9Ti、 155PH、 174PH的耐蝕性相近。 試驗結(jié)果見表3。

表3數(shù)據(jù)表明， 僅采用發(fā)藍、 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)境試驗中銹蝕嚴重。

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極保護層， 進而提升腐蝕防護性能。 試驗表明， 鍍鋅鍍鎘等試驗件優(yōu)于裸金屬試驗件; 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試驗件有差異： 鍍鎘鈦試驗件表面僅表現(xiàn)為顏色變暗， 鍍鋅鎳試驗件出現(xiàn)黑色斑點。 30CrMnSiA（鍍鎘/12～18 μm; 鍍鎘鈦/5～8 μm）2個多月后顏色變暗， 有局部點蝕; 70C彈簧鋼絲（Ep.Cd5.c2C）耐腐蝕效果好。

新材料工藝TiAlN和CrAlN的PVD陶瓷防護層[6]優(yōu)于傳統(tǒng)TiN、 CrN防護層。 是部分鋼試驗件出現(xiàn)銹蝕的時間為6～40天， 借助顯微分析技術(shù)發(fā)現(xiàn)， PVD陶瓷層的微觀結(jié)構(gòu)存在非致密處， 部分試驗件受海洋環(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)合鍍層防護超高強度鋼試驗件的耐蝕性優(yōu)于普通電鍍試驗件。 試驗結(jié)果見表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防護涂層

采用涂層對鋼結(jié)構(gòu)進行腐蝕防護是國際公認的有效手段之一。 防護鋼結(jié)構(gòu)用三防漆（底漆、 面漆）[5]、 熱防護涂層、 達克羅涂層及二硫化鉬潤滑干膜等涂層試驗件的適海性試驗結(jié)果見表5。

海洋環(huán)境試驗表明： 三防漆具有良好的施工、 防護性能。 在短期內(nèi)未發(fā)現(xiàn)丙烯酸-聚氨酯、 有機硅、 氟碳涂料的顯著差異。 少數(shù)防熱涂層、 三防漆試驗件在不到1個月時間里出現(xiàn)水泡、 脫粘和銹蝕現(xiàn)象， 而另一些同種材料的試驗件完好。 經(jīng)解剖、 檢測發(fā)現(xiàn)， 上述故障與防護層厚度不足、 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-聚氨酯或氟碳類飛機蒙皮漆涂覆的鋼試驗件在一年以上海洋大氣暴露試驗中未見銹蝕。 此外， 試驗中也出現(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)出比無涂層保護部位更為嚴重的銹蝕現(xiàn)象， 見圖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中仍出現(xiàn)銹蝕， 有時還會出現(xiàn)拆卸過程緊固件斷裂難以拆卸的情況。

為了解多次拆裝過程表面防護層磨損后是否更容易腐蝕的問題， 模擬產(chǎn)品裝配狀態(tài)進行海洋大氣暴露試驗， 見圖5。

對海洋大氣暴露1年的鍍鋅碳素鋼和鈍化不銹鋼螺釘分組進行力學(xué)性能測試， 另將多次重復(fù)使用螺釘與新零件分別進行試驗室鹽霧試驗。 試驗發(fā)現(xiàn)， 力學(xué)性能測試數(shù)據(jù)分散性大， 碳素鋼、 不銹鋼海洋環(huán)境暴露試驗均出現(xiàn)強度衰減達50%的個體。 實驗室中性鹽霧試驗表現(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行實驗室鹽霧試驗以及海洋環(huán)境（1年）試驗后的力學(xué)性能測試。 試驗發(fā)現(xiàn)， 力學(xué)性能測試數(shù)據(jù)分散性大。 海洋環(huán)境多次重復(fù)拆裝試驗件中出現(xiàn)強度衰減達50%的個體。 實驗室中性鹽霧試驗表現(xiàn)出試驗件重復(fù)多次拆裝表面磨損后腐蝕加重現(xiàn)象。分析認為，試驗結(jié)果分散與拆裝過程應(yīng)力和磨損差異、 腐蝕進程變化有關(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。 部分試驗結(jié)果見表6。

表6數(shù)據(jù)可見， 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。? 機載導(dǎo)彈和發(fā)射裝置在海洋環(huán)境中掛飛巡航過程振動、 沖擊、 過載等應(yīng)力因素帶來的結(jié)構(gòu)縫隙腐蝕問題不容忽視。 為此， 采用經(jīng)過實驗室溫度、 濕度等大氣環(huán)境試驗和經(jīng)過振動、 沖擊等動力學(xué)環(huán)境試驗的待試產(chǎn)品投入海洋環(huán)境試驗有助于獲得更加全面、 準確的試驗數(shù)據(jù)。

試驗對比了鋼結(jié)構(gòu)涂抹硅橡膠、 三防漆封閉等措施經(jīng)海洋大氣暴露試驗的防護效果。 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期間未見銹蝕。 65Mn楔塊連接件外露部位腐蝕嚴重。 觀察和分析認為， 安裝和重復(fù)拆裝造成的機械磨損， 以及螺釘頭部清洗不到位、 殘留油脂會造成三防漆或硅橡膠結(jié)合強度降低， 潮氣、 鹽霧滲透后產(chǎn)生腐蝕。 試驗結(jié)果表明， 結(jié)構(gòu)密封、 隔離是提升鋼結(jié)構(gòu)適海性的一項有效措施。

（3） 材料及表面防護改進

金屬鈦的標(biāo)準電極電位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鋼試驗件在海洋環(huán)境中， 鋼件嚴重銹蝕而鈦合金部分未見腐蝕。 鈦合金新螺釘以及裝配10次的鈦合金試驗件暴露在海洋環(huán)境中數(shù)月也未見銹蝕， 表明鈦合金緊固件良好的海洋防護性能。 此外， 經(jīng)達克羅工藝處理的碳素鋼和不銹鋼緊固件在海洋環(huán)境試驗中明顯優(yōu)于表面發(fā)藍、 鈍化處理的試驗件。

2.3.7試驗結(jié)果的差異

對比實驗室中性鹽霧與海南大氣暴露試驗， 發(fā)現(xiàn)兩者試驗結(jié)果存在差異。 通過中性鹽霧試驗（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)品的試驗結(jié)果也存在差異， 這與鋼結(jié)構(gòu)件在真實產(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信息， 從不同角度為設(shè)計改進提供依據(jù)。

3合理化建議

以上試驗表明， 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)難以滿足產(chǎn)品長期服役適海性設(shè)計要求[3，7-8]， 有必要制訂可行的已列裝產(chǎn)品海洋環(huán)境防護方案; 針對新研、 在研型號， 及時完善導(dǎo)彈和發(fā)射裝置鋼結(jié)構(gòu)選材、 表面處理和防護方案。 試驗數(shù)據(jù)可用于充實結(jié)構(gòu)腐蝕仿真分析數(shù)據(jù)庫， 進一步完善結(jié)構(gòu)設(shè)計和實驗室適海性相關(guān)試驗。

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防腐潤滑干膜或采用耐蝕合金覆層、 復(fù)合鍍層防護， 控制連接部位異種材料接觸電位差， 是機載導(dǎo)彈和發(fā)射裝置海洋環(huán)境防護的有效措施。 對易銹蝕和應(yīng)力腐蝕部位鋼結(jié)構(gòu)件， 建議： ①表面達克羅工藝處理; ②對承載應(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， 應(yīng)采取防范措施。 建議采用達克羅工藝（涂層、? 覆層、 密封）或其他措施避免電偶腐蝕導(dǎo)致的故障。 對有腐蝕風(fēng)險的外露鋼結(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)計優(yōu)先選用經(jīng)適海性試驗驗證有效的材料和表面防護措施。

4結(jié)束語

試驗表明， 實驗室中性鹽霧試驗、 濕熱試驗與真實的海洋大氣暴露試驗存在差異， 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數(shù)據(jù)也存在差異。 適海性試驗改變了對機載導(dǎo)彈和發(fā)射裝置鋼結(jié)構(gòu)件耐蝕性長期以來的認知， 推動了產(chǎn)品相關(guān)試驗與應(yīng)用研究， 有助于改進設(shè)計、 提升產(chǎn)品綜合性能。

參考文獻：

[1] 樊會濤， 呂長起， 林忠賢， 等. 空空導(dǎo)彈系統(tǒng)總體設(shè)計[M]. 北京： 國防工業(yè)出版社， 2007： 3-4， 148-211.

Fan Huitao， Lü Changqi， Lin Zhongxian， et al. AirtoAir Missile Systems Overall Design [M]. Beijing： National Defense Industry Press， 2007： 3-4， 148-211.（in Chinese）

[2] 廖志忠， 徐日州， 吳繼海， 等. 空空導(dǎo)彈發(fā)控系統(tǒng)設(shè)計[M]. 北京： 國防工業(yè)出版社， 2007： 3-12， 93-114， 124-130， 131-137， 140-142， 164-174.

Liao Zhizhong， Xu Rizhou， Wu Jihai， et al. AirtoAir Missile Launcher System Design[M]. Beijing： National Defense Industry Press，? 2007： 3-12， 93-114， 124-130， 131-137， 140-142， 164-174.（in? Chinese）

[3] 肖軍， 廖志忠， 吳連峰. 空空導(dǎo)彈彈體結(jié)構(gòu)海洋環(huán)境腐蝕防護[J]. 航空兵器， 2019， 26（6）： 86-92.

Xiao Jun， Liao Zhizhong， Wu Lianfeng. Study on Corrosion Protection on Structure of AirtoAir Missiles in Marine Environment [J]. Aero Weaponry， 2019， 26（6）： 86-92.（in Chinese）

[4] 樊來恩， 李樂怡. 空空導(dǎo)彈上艦維修體制探討研究[J]. 航空兵器， 2017（4）： 3-7.

Fan Laien， Li Leyi. Research and Discussion of the Maintenance for AirtoAir Missile on the Aircraft Carriers [J]. Aero Weaponry， 2017（4）： 3-7.（in Chinese）

[5] 肖軍， 張勝利， 楊慶賀. 海航飛機和裝備的防腐蝕涂層[J]. 航空兵器， 2002（4）： 42-44， 46.

Xiao Jun， Zhang Shengli， Yang Qinghe. AntiCorrosive Coatings for Navy Warplanes and Equipments [J]. Aero Weaponry， 2002（4）： 42-44， 46.（in Chinese）

[6] 韓士萍， 許紹勝. 65Mn 鋼表面濺射TiAlN和CrAlN 復(fù)合膜制備及性能研究[J]. 熱加工工藝， 2015， 44 （24）： 153-156.

Han Shiping， Xu Shaosheng. Investigation of Preparation Technologies and Properties of TiAlN and CrAlN Composite Films on 65Mn Steel Substrate [J]. Hot Working Technology， 2015，44（24） ： 153-156.（in Chinese）

[7] 陳群志， 鞠明， 余文波， 等. 嚴酷環(huán)境下飛機外場腐蝕防護對策與措施[J]. 裝備環(huán)境工程， 2017， 14（3）： 1-7.

Chen Qunzhi， Ju Ming， Yu Wenbo， et al. Countermeasures for Aircraft Field Corrosion Protection under the Severe Environment Condition [J]. Equipment Environment Engineering， 2017，14（3）： 1-7.（in Chinese）

[8] 張則敏， 遇宏. 導(dǎo)彈裝備在沿海地區(qū)防腐蝕措施[J]. 裝備環(huán)境工程， 2004， 1（5）： 81-85.

Zhang Zemin， Yu Hong. AntiCorrosion Measures of Missile Equipment in Coastal Area [J]. Equipment Environment Engineering， 2004， 1（5）： 81-85. （in Chinese）

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