航母選材設(shè)計(jì)及腐蝕控制對(duì)策
航母作為人類有史以來(lái)最大的軍事裝備,是一項(xiàng)復(fù)雜的巨系統(tǒng)工程,所使用的材料種類繁多,工作環(huán)境復(fù)雜。航母用材料既包括金屬材料,也包含大量的非金屬材料,從使用功能上分為船體結(jié)構(gòu)材料、管系材料、覆蓋覆層及涂層材料、阻尼及減震降噪材料等。航母用材種類多、品種規(guī)格復(fù)雜,不同種類和規(guī)格的金屬材料、非金屬材料總計(jì)達(dá)幾千種。材料的性能水平高低很大程度上影響各個(gè)系統(tǒng)的功能,進(jìn)而決定了航母的性能水平。作為最重要的基礎(chǔ)平臺(tái),各種材料能否在超過(guò) 40 年的服役期內(nèi)保持優(yōu)良的性能,決定了航母的生命力以及技戰(zhàn)術(shù)水平,因此在航母設(shè)計(jì)時(shí),選材極為重要。選材既要保證材料的安全可靠,滿足航母各部位使用要求,又要綜合考慮材料經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、維修性、耐久性等眾多因素。
在諸多影響材料長(zhǎng)期性能的因素中,腐蝕對(duì)材料的耐久性影響最大。對(duì)于航母來(lái)說(shuō),腐蝕控制是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程。為解決這一問(wèn)題,必須立足于航母的總體設(shè)計(jì)要求和規(guī)劃,從系統(tǒng)設(shè)計(jì)、設(shè)備設(shè)計(jì)和制造、施工建造等各方面進(jìn)行充分考慮,嚴(yán)格控制制造、建造全過(guò)程中的施工工藝,同時(shí)在后續(xù)使用、維修和管理等方面嚴(yán)格規(guī)范,才能較好地解決腐蝕的防護(hù)和控制問(wèn)題。
一、航母服役環(huán)境特點(diǎn)
航母要在多種苛刻環(huán)境下工作,其環(huán)境特點(diǎn)如下:
風(fēng)高浪大,海況險(xiǎn)惡
航母要在全球無(wú)限海區(qū)航行,須適應(yīng)高海況環(huán)境。以 9 級(jí)海況為例,風(fēng)速超過(guò)32 m/s,浪高超過(guò)14 m。在此環(huán)境下,船體結(jié)構(gòu)承受大的應(yīng)力,對(duì)船體材料(包括焊縫)的綜合性能要求甚高。
海洋環(huán)境溫差大、高濕、干濕交替、高鹽霧
航母工作在高溫(或高寒)、高濕、高鹽霧環(huán)境中,其中正常工作溫度低至 - 30 ℃,高至 70 ℃,濕度最大可達(dá)100% ,同時(shí)還有包括強(qiáng)太陽(yáng)輻射、霉菌、鹽霧、浸漬、干濕交替等環(huán)境因素作用,這些因素加速了材料(尤其是非金屬材料)的老化、腐蝕進(jìn)程。
腐蝕介質(zhì)種類多,水、液、氣、海生物共同作用
船體外部腐蝕介質(zhì)包括海浪飛濺沖擊、海水沖刷、泥沙、油污; 船體內(nèi)部腐蝕介質(zhì)包括壓載海水、污水、燃油、潤(rùn)滑油、液壓油、污油、蒸汽、高溫?zé)煔?、高壓空氣、氮?dú)狻⒀鯕?、酸、堿、輻照等。同時(shí),海水的電化學(xué)腐蝕和海洋生物的附著污損,一直是危及艦船安全性的兩大因素,船艦受不同介質(zhì)腐蝕的照片見圖 1。
沖擊振動(dòng)環(huán)境,多種載荷共同作用
包括海浪砰擊、艦載機(jī)作業(yè)產(chǎn)生的瞬態(tài)沖擊、以及各種機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)產(chǎn)生長(zhǎng)期交變載荷等對(duì)航母造成的各種沖擊。
二、航母材料腐蝕防護(hù)及控制特點(diǎn)
航母巨系統(tǒng)工程所使用的各種材料(包括金屬和非金屬材料)的腐蝕防護(hù)和控制,因航母結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性而導(dǎo)致其工藝技術(shù)的高難度。
腐蝕環(huán)境多樣,防護(hù)要求高,防腐設(shè)計(jì)難度大
航母在全球范圍航行,各海域腐蝕介質(zhì)多樣,環(huán)境作用苛刻; 船體內(nèi)部腐蝕介質(zhì)復(fù)雜。航母使用壽命長(zhǎng)達(dá) 40 ~50 年,為保證其安全使用,對(duì)腐蝕防護(hù)提出了更高的要求,艦船上許多材料傳統(tǒng)可實(shí)施的腐蝕防護(hù)技術(shù)面臨瓶頸。
系統(tǒng)組成復(fù)雜,設(shè)備數(shù)量多,腐蝕故障影響大
航母由船體結(jié)構(gòu)、船舶裝置、動(dòng)力、電力、船舶保障、航空保障、作戰(zhàn)等多個(gè)一級(jí)系統(tǒng)和幾十個(gè)二級(jí)系統(tǒng)組成,設(shè)備數(shù)量達(dá)數(shù)十萬(wàn)件。腐蝕嚴(yán)重的海水管系就有主機(jī)海水冷卻系統(tǒng)管系、電站海水冷卻系統(tǒng)管系、水滅火系統(tǒng)管系、日用海水冷卻系統(tǒng)管系、艙底疏水系統(tǒng)管系等。
我國(guó)水面艦船裝備故障大部分是由腐蝕引起,而航母由于系統(tǒng)組成復(fù)雜,多個(gè)系統(tǒng)中的電子電氣設(shè)備可能因腐蝕環(huán)境惡劣而降低可靠性,一個(gè)系統(tǒng)的腐蝕故障有可能影響作戰(zhàn)使用甚至波及全艦功能的發(fā)揮,后果影響重大。
艙室結(jié)構(gòu)復(fù)雜,防腐施工空間小,修理難度大
因航母結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜致使腐蝕防護(hù)與控制異常繁雜和困難,這是因?yàn)椋?
①航母主甲板下有十幾層,幾千個(gè)艙室,由于各種系統(tǒng)交錯(cuò)布置,底部艙室結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜,施工空間狹??;
②由于系統(tǒng)復(fù)雜,大量設(shè)備要在分段合攏后安裝,分段上涂裝的涂料需要在后期進(jìn)行大量的修補(bǔ),嚴(yán)重影響涂料的防護(hù)效果;
③機(jī)艙、電站、冷站、泵艙的艙底部位腐蝕環(huán)境苛刻,但由于設(shè)備管路布置緊湊,且在底部區(qū)域施工困難,一旦出現(xiàn)腐蝕,修理難度大。
三、航母材料腐蝕防護(hù)與控制的建議及對(duì)策
美國(guó)擁有最先進(jìn)的航母腐蝕控制技術(shù),我國(guó)在這方面剛剛起步。為我國(guó)航母事業(yè)的建設(shè)和實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展,提出以下建議和對(duì)策。
對(duì)航母腐蝕控制工藝技術(shù)進(jìn)行深入研究
①結(jié)合航母內(nèi)、外部腐蝕環(huán)境和各系統(tǒng)材料特性和運(yùn)行條件,對(duì)重點(diǎn)部位誘發(fā)腐蝕的內(nèi)因、外因進(jìn)行全面分析和必要的試驗(yàn),掌握主要腐蝕因素及其變化規(guī)律;
②加強(qiáng)材料在使用環(huán)境下的腐蝕特性研究,結(jié)合前期水面艦船的腐蝕情況,檢查和清理出現(xiàn)的新問(wèn)題,重點(diǎn)開展多因素環(huán)境條件下的材料腐蝕規(guī)律研究、多材料耦合條件下的異種金屬電化學(xué)腐蝕行為研究、航母海水管系污損及腐蝕機(jī)理研究。
開展防腐技術(shù)頂層規(guī)劃
①立足于航母特點(diǎn),從使用需求出發(fā),進(jìn)行頂層規(guī)劃,構(gòu)建航母腐蝕防護(hù)控制體系。
②按解決當(dāng)前急需、突破型號(hào)研制瓶頸、形成未來(lái)技術(shù)儲(chǔ)備進(jìn)行分類,分階段從總體設(shè)計(jì)、施工控制、仿真計(jì)算、試驗(yàn)驗(yàn)證、監(jiān)測(cè)與評(píng)估、材料研制等方面全方位進(jìn)行防腐專項(xiàng)技術(shù)規(guī)劃,全面提高腐蝕控制技術(shù)水平。
開展航母腐蝕控制技術(shù)方案研究
①根據(jù)航母壽命剖面及使用需求,研究并提出腐蝕防護(hù)設(shè)計(jì)、建造、管理的定量和定性要求;
②根據(jù)航母材料腐蝕環(huán)境和特性,研究各種腐蝕控制技術(shù)的適用性及效果,明確從設(shè)計(jì)到修理各階段的腐蝕控制應(yīng)對(duì)措施。
編制航母材料腐蝕控制指南及相關(guān)管理文件
①編制航母腐蝕控制設(shè)計(jì)、建造、維護(hù)修理指南,以及艦載設(shè)備腐蝕控制指南,指導(dǎo)各系統(tǒng)設(shè)計(jì)師、制造工程師、維修工程師、艦員開展腐蝕控制工作;
②編制并下發(fā)相關(guān)管理文件,落實(shí)航母材料腐蝕控制指南的實(shí)施、驗(yàn)收和檢查。
四、結(jié)語(yǔ)
我國(guó)目前材料腐蝕控制技術(shù)體系還不完善,主要體現(xiàn)在:
①相關(guān)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)不夠,頂層定性規(guī)定較多,在執(zhí)行時(shí)存在一定的隨意性;
②基礎(chǔ)研究不足,信息跟蹤、收集、發(fā)布機(jī)制不夠健全,缺少足夠的腐蝕控制數(shù)據(jù);
③缺乏完備的腐蝕控制組織機(jī)構(gòu)來(lái)統(tǒng)籌防腐研究工作,構(gòu)建完善的腐蝕控制技術(shù)體系。
當(dāng)前,腐蝕控制設(shè)計(jì)主要按照規(guī)范以經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)為主 ,缺乏定量的評(píng)估和檢驗(yàn)方法; 陰極保護(hù)設(shè)計(jì)缺少定量仿真。對(duì)腐蝕控制設(shè)計(jì)的效果評(píng)審缺少系統(tǒng)、定量的評(píng)估。必須盡快實(shí)現(xiàn)從經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)、經(jīng)驗(yàn)管理到仿真計(jì)算、試驗(yàn)驗(yàn)證、在線監(jiān)測(cè)、定量評(píng)估、科學(xué)管理的轉(zhuǎn)變。雖然我國(guó)研制了多種型號(hào)的艦船結(jié)構(gòu)鋼、管路合金材料、密封材料、防腐涂料,但整體有效服役壽命與航母的要求還有較大差距。因此,要加大新材料的研發(fā)力度,提高結(jié)構(gòu)材料、管路材料的防腐性能; 研發(fā)長(zhǎng)效防腐防污涂料、高性能飛行甲板涂料; 加強(qiáng)海水系統(tǒng)腐蝕、污損規(guī)律及控制技術(shù)研究; 全面提高材料腐蝕、老化機(jī)制評(píng)價(jià)手段及匹配設(shè)計(jì)技術(shù)。
五、夢(mèng)能服務(wù)與支持
1、免費(fèi)樣品
如果您對(duì)我公司的工業(yè)重防腐油漆產(chǎn)品有需要或者申請(qǐng)樣品試用,請(qǐng)與我們的客服人員取得聯(lián)系。400-878-0506
油漆樣品適用范圍:
用于新建項(xiàng)目:驗(yàn)證油漆配套的可行性、檢驗(yàn)附著力、效果圖與實(shí)際顏色的色差。
用于維修項(xiàng)目:驗(yàn)證與舊涂層的兼容性。
用于日常修補(bǔ):提供少量樣品用于修補(bǔ)破損處。
申請(qǐng)用量:在1KG以內(nèi)免費(fèi)送貨上門。
2、免費(fèi)打樣
如果您想看到工業(yè)重防腐油漆在產(chǎn)品上的實(shí)際應(yīng)用、外觀、性能測(cè)試,請(qǐng)與我們客服人員聯(lián)系,將樣板寄往夢(mèng)能科技營(yíng)銷部,由專業(yè)噴涂人員為樣板提供油漆打樣。
3、服務(wù)團(tuán)隊(duì)
夢(mèng)能對(duì)技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)始終進(jìn)行一系列的標(biāo)準(zhǔn)化管理,從專業(yè)培訓(xùn)到日常報(bào)告的管理都有一整套完善的體系。夢(mèng)能公司每年都會(huì)對(duì)技術(shù)服務(wù)人員進(jìn)行定期的技術(shù)培訓(xùn)和能力審計(jì),以使每一位技術(shù)服務(wù)人員保持高水準(zhǔn)的專業(yè)素質(zhì),每一位技術(shù)服務(wù)人員都配備先進(jìn)的涂裝檢驗(yàn)儀器,儀器設(shè)備均按規(guī)定的時(shí)間期限進(jìn)行定期校驗(yàn),以保證每套儀器設(shè)備工作狀況良好。
4、購(gòu)買通道
零售:購(gòu)買50kg以內(nèi),線上購(gòu)買,抖店直接下單購(gòu)買。
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