大口徑焊接鋼藥筒 真正的中國創造

蔡寅生

強軍夢是中國夢的重要組成，現代化的武器裝備則是強軍的必要條件。只有中國由武器裝備的制造大國變成了制造強國，強軍夢與中國夢才能得以實現。所謂制造強國，就是有許多中國創造的武器裝備出現于世界舞臺。下面我將介紹的大口徑焊接鋼藥筒就是地道的中國創造。

從中越邊境自衛反擊戰說起

1979年中越邊境自衛反擊戰打響了，兵器工業立即投入了緊急戰備生產，全力支援前線。一個月的反擊戰，以中國人民解放軍的勝利而告終。

在這一個月中，最緊張的就是大口徑彈藥的生產，特別是130、152毫米口徑的炮彈。由于庫存有限，打到后來，大口徑彈藥成了緊缺資源，打一發130或152炮彈都得報“前指”批準。為此，國防工辦經常開會，布置與檢查大口徑炮彈的緊急生產任務，我跟隨來金烈部長多次出席這類會議。時任工辦主任的洪學智將軍坐鎮海運倉總參招待所，他最關心的就是大彈，立下了軍令狀，要求兵器工業部限時完成大彈生產任務，支援前方。

其實，戰爭就是拼彈藥、拼消耗、拼資源，歷次戰爭彈藥能否充足供應都是戰爭勝負的關鍵。二戰末期的1944年，蘇美德三國共生產炮彈近9億發，造成了銅材極其短缺，彈藥供應十分緊張。

大彈動員的瓶頸

和平時期，軍工動員工作的主要任務，一是建立健全動員工作的法制建設；二是建設動員工作的隊伍；三是組織與武器裝備生產有關的戰略資源的調查，摸清家底；四是制訂動員預案，進行動員演練。

1988～1990年，我在機電部軍工司負責動員工作，其間編制了一個動員預案。因為戰時消耗最大的就是彈藥，所以，動員預案就從這個最大的難題——大口徑炮彈動員預案開始。

大彈預案選在以沈陽為中心的遼寧地區進行。總裝廠選在兵器工業的大彈廠，而彈體、引信、底火等配套產品分別安排在沈陽、鞍山等地的許多民用工廠，一切順利，唯有引伸藥筒找不到合適的工廠，成了預案工作的令人頭疼的攔路虎，致使預案無法深入下去。

藥筒制造的難點

藥筒是一個長徑比有些大的容器，槍彈殼與炮彈殼出現后，一直都是用銅材引伸工藝制造的，生產工藝大致是這樣：銅熔煉后制成銅餅，沖盂，經過若干次引伸、熱處理與表面處理，最后一次引伸前進行打凹，在半成品藥筒上形成底火臺的雛形，最終一次引伸后進行齊口、壓底，收口前先進行口部退火與表面處理，收口是使藥筒毛坯口部尺寸達到規定的要求，然后第二次口部退火，消除殘余應力，最后機加出成品，有的還要進行表面鈍化處理。每引伸一次，就要加熱一次，退火一次，酸洗一次，藥筒越長，引伸次數越多。

引伸銅藥筒的生產有以下幾大難點。

1 需要消耗大量優質銅材，而銅材是稀缺的戰略資源。我國銅產量較低，依靠大量進口。供應緊張時，為了保證軍工生產，國家頒布了部分民品禁用銅材的規定，就這樣兵工廠有時還是停工待料。為此，彈藥供應上采取了一筒配三彈的措施，即一個藥筒要重復使用三次?？姑涝陂g，工廠就曾經增加了一項任務，將使用過的藥筒回收進行修整后再次裝藥發往部隊。

2 前前后后幾十道工序，周期很長。

3 需要復雜的大型設備。熔銅需要熔銅爐，沖盂需要千噸級壓力機，引伸需要400噸水壓機，壓底需要4000噸精壓機或5000噸級水壓機，還有相應的酸洗池、加熱爐高壓氣站和水泵房等。藥筒口徑越大，需要的設備噸位越高，相應的工具模具消耗也越大。建設藥筒廠投資很大、周期很長。

4 耗能大，排放量大。熔銅需要耗電，引伸、壓底、打凹都需要加熱，而退火、酸洗、表面處理等工序也大量地耗能耗汽?？趶皆酱?，引伸的次數越多，耗能耗汽越大，相應的廢水廢氣排放也多。

正是上述特點，嚴重制約了引伸銅藥筒尤其是大口徑藥筒產能的擴大。

取代銅材的探索

金屬藥筒問世已經140～150年歷史，一直是銅藥筒的天下。面對資源的匱乏，五六十年前國外就開始了尋找代用材料取代銅藥筒。我國也加入了這一行列。其途徑可分為兩類，非金屬藥筒與引伸鋼藥筒。

非金屬藥筒又有三種途徑，即可燃藥筒、可消失藥筒與塑料藥筒。可燃藥筒是由含能材料做成，發射時筒體參與燃燒做功?？上幫舶l射時完全汽化而消失，但不能增加炮口動能。帶金屬筒底的稱半可燃與半可消失藥筒，沒有金屬筒底的則稱為全可燃與全可消失藥筒。至于塑料藥筒，只是用塑料取代了銅材，功能與金屬藥筒無大差別。

引伸鋼（個別為鋁）藥筒是用深沖鋼取代銅材，生產過程與引伸銅藥筒大同小異，但鋼的延展性比銅差，所以工藝更加復雜、引伸設備的噸位更高。除此之外，還有一種辦法就是取消藥筒，改用藥包式裝藥。但是，藥包式裝藥大大影響裝填與發射速度，降低了火炮威力，所以只在155毫米以上口徑炮彈采用。

經過幾十年的大浪淘沙，可燃與可消失等非金屬藥筒，雖也有個別成功，但是都沒有得到廣泛采用。我國上世紀七八十年代曾有幾個工廠進行過探索，可燃藥筒與可消失藥筒都有過定型產品，但大都作為技術儲備，只有少數半可燃藥筒在坦克炮上得到了應用。唯有以鋼代銅的工作取得了重大進展，槍彈殼早已被覆銅鋼彈殼與深沖圓鋼彈殼所取代，在中小口徑炮彈上引伸鋼藥筒也基本上取代了銅藥筒。但大口徑的引伸鋼藥筒技術沒有完全過關。即使已經過關的，除了節約了銅材之外，引伸工藝存在的故有缺陷并沒克服，相反制造難度有所增加。況且，引伸用的鋼材也是一種特種鋼，生產能力也有一定限制。因此，目前還有一些炮上繼續使用銅藥筒。

中國登頂世界高峰

早在上世紀四十年代，美國就率先研究焊接鋼藥筒，并在105毫米無坐力炮彈上研制成功。法國與蘇聯也試過焊接鋼藥筒，但是，都沒有在高膛壓的后膛炮上獲得成功。美國冶金師邁庫斯在總結這一段歷史時說：“根據現有的資料來看，藥筒焊接工藝是既不適用，也沒有發展前途。”他接著說：實際上因為鋼的深引伸技術得到圓滿的解決，使得人們也就不再堅持這方面的研究工作了[引自《鋼藥筒》鄧嵩生譯]。這說明，他們不是不想搞，而是沒搞成，引伸鋼藥筒技術的成熟只不過是他們放棄焊接藥筒的借口。

在中國，從1952年開始，也先后搞成了75毫米與105毫米無坐力炮的焊接鋼藥筒。1961年6月，國家計委國防局主持召開的彈藥技術動員準備會議上就提出了用鋼質材料代替銅材，用卷制法生產鋼質藥筒即焊接藥筒的提議。1966年五機部在王立副部長的領導下，開始探索在后膛炮上采用焊接鋼藥筒的路子，并在五個藥筒廠安排了五種不同品種焊接鋼藥筒的研制，五機部的文件中明確指出：“發展焊接鋼藥筒是一項具有十分重要的經濟意義和戰略意義的工作?！?966年4月，第一發手工焊接的85加鋼藥筒在利民廠打響，1970年通過國家鑒定，中國乃至世界上第一個后膛炮所用的焊接鋼藥筒宣告誕生。1978年12月，世界上第一條焊接鋼藥筒生產線建成。1991年第一條軍民兩用的焊接藥筒動員線建成。半個世紀以來，我國先后研制了85加農炮、85坦克炮、72式85毫米高炮、100毫米高炮、100毫米坦克炮、122毫米榴彈炮、76毫米艦炮、100毫米艦炮、100毫米炮射導彈、100毫米坦克炮炮射導彈、152加榴炮、新152加農炮以及國產155毫米自行加榴炮的焊接鋼藥筒。口徑從76毫米到155毫米，覆蓋了加農炮、榴彈炮、坦克炮、高射炮和艦炮用彈。2013年又在國外建成了一條焊接藥筒生產線。

新152加農炮是中國自行設計的射程最遠的火炮，三下四上，研制周期長達27年，其中難題之一就是這個中國最長、容積最大、膛壓最高的藥筒難產，引伸工藝生產出的銅藥筒達不到技術要求，而藥包裝藥也遇上了困難。在系統總體論證會上，和平機械廠總師周燕生專門邀請利民廠總工程師劉純郴出席，并與其探討焊接鋼藥筒運用于新152加的可能性。對于利民廠來說，已經有了85加與新85高等焊接藥筒研制成功的經驗，正在躍躍欲試地尋找新目標時，新152加可是難得的機會。但他留有余地地說，應該有可能，但抽殼力要大些。于是，兩個老總一拍即合，世界上前所未有的在如此大口徑火炮上采用焊接藥筒的決定就這樣定下來了。最后，炮廠與利民廠密切配合，攻克了退殼率超標的難關，新152加于1983年外貿設計定型、大批量出口。1986年國內設計定型，榮獲國家科技進步一等獎。焊接鋼藥筒在152加上的應用，使世界上最長的（961毫米）焊接鋼藥筒得以誕生。有了新152加焊接藥筒的成功，當國產PLZ05型155自行加榴炮研制時，便放棄了引進155加榴炮藥包裝藥的成熟技術，而用上了焊接鋼藥筒，使自行炮實現了任意角裝填和拋殼自動化，縮短了裝填時間，大大提高了戰斗射速，并改寫了世界上155毫米以上口徑火炮不使用藥筒的歷史（迄今為止，國外的155毫米火炮都使用發射藥包）。該藥筒膛壓高達450MPa（銅球測壓），屬世界焊接鋼藥筒的最高水平。此外該廠又為引進法國的100毫米艦炮和引進俄羅斯的76毫米艦炮，用焊接鋼藥筒取代了原來的引伸鋼藥筒。他們還為100毫米炮射導彈配上了焊接鋼藥筒……

大口徑焊接鋼藥筒是土生土長的中國創造，具有完全的自主知識產權。至今，世界上能夠設計與制造焊接鋼藥筒的國家只此一家，別無分店。它表明中國已經登上了世界藥筒技術的最高峰。這是中國人對世界藥筒制造技術發展所做出的重大貢獻。

焊接鋼藥筒的優點

焊接鋼藥筒的突出優點是：

一，材料使用普通的中低碳鋼，不但取代了銅材，而且取代深沖鋼，成本更低廉，一般鋼廠都能生產。

二，生產工藝簡單，只需模鍛筒底后進行機加和熱處理，板材下料卷焊成筒，切成標準筒長，再與筒底環焊、機加即成，最后進行表面處理和包裝，工藝線路與生產周期大大縮短，功效大大提高。

三，需要的設備是3噸模鍛錘、正火爐、剪板機、直縫焊機與環逢焊機、中頻加熱設備、普通車床等。無特殊重大設備。工藝設備投資和廠房面積僅為引伸工藝的幾分之一。建設周期短，焊接技術又是民用企業大量采用的技術，戰時動員起來相當方便。

四，低耗能、低排放、低成本。它的電耗、煤耗、油耗、汽耗、工模具消耗都比引伸工藝大大降低。人力也相應減少很多，成本大大降低。

五，生產線柔性強，既適合大批量生產，又適合多品種小批量生產，既能生產軍品，又能生產民品。是典型的軍民深度融合，真正的寓軍于民。

綜上所述，焊接鋼藥筒是一種資源節約型、能源低耗型、低碳環保型、軍民融合型的綠色技術。容易實施平戰轉換，迅速地形成新的生產能力，具有重大的戰略意義。

總結幾十年的生產與使用實踐，焊接鋼藥筒與引伸藥筒包括引伸銅藥筒和引伸鋼藥筒相比，在使用方面概括起來有以下幾個明顯的優點。

1，焊接藥筒的壁厚只決定于鋼板的厚度公差，與模具磨損無關，因此，藥室容積公差小，內彈道性能一致性強于引伸藥筒。

2，焊接鋼藥筒沒有引伸藥筒引伸時產生的那么多殘余應力，不會有應力自裂現象。

3，焊接鋼藥筒分成兩截后，增加了設計退殼性能的可調節因素，更容易實現引伸藥筒難以做到的強度分區，加上采取中頻感應熱處理后，可以做到正間隙退殼，從而使原來法定的不退殼率≤5%的指標大大突破，有望實現不退殼率為零的目標。因此，焊接鋼藥筒的退殼性能明顯強于引伸藥筒，可以提高火炮的持續作戰能力。

4，防腐包裝性能符合軍標要求。他們曾經將一批儲存在土窯洞長達20年，已經廢棄的85高炮的藥筒，進行了一次射擊試驗。這批藥筒外包裝木籠已經破損，藥筒的包裝紙也已腐爛，但其射擊結果出人意料，百分之百發火，發發順利退殼，且無一發在儲存中出現開裂。后來他們采用了新的防腐措施，儲存15年后藥筒外觀完好無損。

由此可見，焊接鋼藥筒不但在制造與成本方面有明顯的優勢，而且使用性能也大有提高。

藥筒動員中心的建立

當大彈動員預案工作遇到了難題，無法深入時，才想起了焊接鋼藥筒。我們與彈藥局的同事們一起到利民廠調研，如獲至寶，為發現了焊接鋼藥筒技術，找到了解決藥筒動員的途徑而興奮不已。1989年，機電部軍工司專門組織了一次焊接鋼藥筒技術匯報會，邀請計委、國防科工委、總參、總后、海軍、炮兵、裝甲兵、兵器工業總公司等有關單位參加，計委國防司曹世新司長、陳德弟副司長，中國兵器工業總公司張俊九副總經理親臨會議。

會上，利民廠劉純彬總工程師（焊接鋼藥筒的總設計師）和王保東副廠長詳細介紹了焊接鋼藥筒在艦炮、坦克炮、高炮、加農炮、加榴炮上使用的成果，特別介紹了85高炮鋼藥筒洞庫儲存20年后射擊試驗100%發火的結果。使人們大開眼界，對焊接鋼藥筒的諸多疑慮得以解除，與會者一致認為：焊接鋼藥筒可以替代引伸鋼藥筒和銅藥筒。曹司長當場表態，列入下一年度的國家動員計劃，撥款1500萬，建設一條軍民通用的焊接鋼藥筒動員試制線。這為解決大口徑炮彈戰時動員找到了一條新路。第二年，利民廠的焊接藥筒生產線開始建設，這條軍民結合的生產線，既能生產焊接鋼藥筒，又能生產摩托車消音器。生產線的建成，不但使新技術轉化成了實際的生產力，取得了很好的經濟效益和國防效益，而且使焊接藥筒技術進一步完善和發展，邁上了新臺階。

1998年12月經國家批準，利民廠成立了我國第一個國家工業動員示范中心即焊接鋼藥筒動員中心。兵器工業總公司的領導王德臣、曹德生，計委國防司領導曹世新與陳德弟等出席了動員中心成立大會。1999年10月31日，國家計委和國家經濟動員辦公室在該動員中心完成了中國首次工業動員演練。

焊接藥筒技術的墻外開花

1997年，我隨中國兵器工業總公司張俊九總經理出訪俄羅斯。那時，我國正與俄羅斯合作開發300毫米遠程火箭“旋風”，有機會看到了該火箭炮的實物。當時，我們都對這7米長、300毫米粗、帶兩根螺旋導向槽的發射管（即定向器）感興趣，但誰也琢磨不出它是怎么加工成型的。后來俄方不轉讓火箭炮武器系統的制造技術，給我們出了個大難題，國內有關鋼管廠和炮廠為此花了上千萬試制費，技術總不過關。劉純郴同志參加過一次火箭炮系統方案審查會，看到了發射管的實物，了解了它的參數，看出了其中的門道。他明白了其中的技術關鍵在于薄壁管件的焊接與保證高質量焊縫的中頻回火技術、焊縫的輥壓技術、螺旋槽的成型技術、成品管的校直技術以及異型管的校圓技術。焊接藥筒實際上也就是類似的薄壁焊接管件，老劉他們已經在長期研制過程中積累了豐富經驗，對完成火箭炮發射管任務充滿了信心。利民廠再次跨界出擊，主動請纓，只要了100萬元試制費，就成功制造出性能優于俄羅斯的發射管毛坯，既解決了遠程火箭炮的燃眉之急，也拓寬了焊接技術的應用范圍，還為利民廠開辟了另一條謀生之路。有了“遠火”發射管的成功經驗，他們又承攬了航天工業的A100遠程火箭項目發射管組的總體任務，成套地為他們提供了火箭發射管組件。他們發明創造的導向槽成型技術、焊接異型管的校圓校直技術等，獲得了發明專利，技術領先于世界。利民廠為我國遠程火箭武器的發展和出口再立新功。

這是藥筒焊接技術在墻外綻開出的一朵絢麗的紅花。為火箭炮發射管制造開辟了一條更加經濟的道路。

利民廠金蟬脫殼的奧秘

說了半天利民廠與焊接藥筒，人們不禁要問，利民廠究竟原來是干什么的廠子？為什么世界上沒有搞成的焊接鋼藥筒，唯有他們搞成了而且搞得如此紅紅火火？他們成功的秘笈何在？

其實利民廠并不是藥筒生產廠，而是一個不生產藥筒的炮彈與火箭彈的總裝廠，相當于從一個炮彈火箭彈廠分離出來的總裝車間。這個專業化分工，是一個極不穩定的經濟結構?？傃b廠靠著他人的技術吃飯，本身的工業增加值不多，這正是利民廠的危機所在。盡管當初五機部安排的焊接藥筒五個研制點中并沒有利民廠，但是，他們在四清工作隊領導、太原地區總代表胥金城的建議下，1966年自籌資金搞起了焊接藥筒，并參加了為王立副部長表演的打靶試驗，得到了王部長的首肯，終于成了焊接藥筒研制隊伍中的“5+1”?？烧l也沒有想到，他們竟后來居上，成了焊接藥筒的老大。當他們率先研制成功85加焊接藥筒時，王立副部長感嘆地說：藥筒廠沒有搞成，總裝廠卻搞成了，很奇怪。后來的實踐證明，該廠的這一決策十分正確及時。果然，在軍品能力調整時，他們的總裝任務被全部撤銷。如果利民廠當初沒有占領焊接藥筒這塊陣地的話，那么，他們今天在軍品領域里也許就無立足之地了。危機意識、為生存而戰，動力無比，這就是利民廠成功的第一秘笈。

第二個秘笈是他們有一支特別能戰斗的科技隊伍，這支隊伍熱愛兵工，熱愛藥筒專業，視廠如命，把一生無私地奉獻給藥筒事業。在這個隊伍中有像劉純郴這樣的學術帶頭人和復合型人才。他們既懂得藥筒又熟悉焊接和金相熱處理，既會動腦又能動手，既會設計產品，又會設計工藝設備和工裝。焊接藥筒是一項多學科、綜合性的應用技術，沒有這樣的復合型人才，很難取得如此重大的成就。

第三，他們敢于走前人沒有走過的路，敢闖禁區，敢于挑戰別人認為不可能的事。他們既有嚴謹的科學態度，又有科學的工作方法。他們善于總結經驗教訓，把經驗上升為理論?？炭嚆@研出了一整套新的與引伸藥筒不一樣的設計原理與方法，摸索出了一套行之有效的制造工藝。他們創建了藥筒的力學模型，建立了退殼性能判據和重要參數的計算公式，在設計階段他們就能預估射擊后退殼時炮膛與藥筒之間的間隙。為了建立一個公式，他們自學計算機、自編程序，計算機晝夜不停地處理數據，足足花了一年多時間。這套設計方法的建立，使藥筒設計從過去的“畫加打”，主要憑經驗設計、靠打炮驗證的自然王國，慢慢上升到主要靠理論指導、靠設計計算，加上抽殼力測定器（他們自己發明的）測試，輔以打炮驗證的自由王國階段。設計成功率大大提高、彈藥消耗大大減少。如果說過去藥筒是打炮打出來的話，那么現在可以說主要是設計出來的。這套設計理論與方法，深化了人們對藥筒設計的認識，把世界的藥筒設計理論推上了新水平。

在制造技術方面他們也有突破，突破了低碳鋼不能進行熱處理強化、管型焊件不能熱處理的框框，他們的中頻快速、連續加熱、連續冷卻、淬火自回火、回火屈氏體強化新工藝，能夠把低碳鋼焊件處理到抗拉強度1400MPa、伸長率8%以上的高水平。

在這套設計方法與制造工藝的指導下，他們廠基本上每年能定型一種焊接藥筒，且多數是一次成功。1987年，當兄弟廠外貿生產的D30-122榴彈炮引伸鋼藥筒退殼性能出現問題時，他們勇挑重擔，主動請纓，實現了“六當年”的奇跡，即當年設計研制、當年工廠鑒定、當年設計定型、當年生產技術準備、當年生產定型和當年批量生產3萬發外貿產品。其中所有試驗均一次成功（含產品要求復裝射擊兩次不裂退殼）。這不但證明了他們的設計方法的科學性與可行性，也充分體現出焊接藥筒設計周期短、研制周期短、生產技術準備快，生產效率高的突出優點。這樣的高速度高效率令引伸藥筒難望塵莫及。

如今的利民廠已完全撤銷了炮彈、火箭彈的總裝任務，搖身一變為全國品種最多、產量最大的藥筒廠，世界上唯一的焊接藥筒廠，成為火箭炮發射管和集發射、包裝、運輸為一體的箱式發射架的生產基地。一個很可能從保軍名單中除名的企業，如今變成了保軍的重點企業，全國為數不多的軍民融合型的工業動員示范中心。

是藥筒焊接技術改寫了利民廠的歷史，改變了利民廠的命運，成就了利民廠的輝煌。

人們的殷切期盼

銅藥筒在槍炮彈藥的發展史上曾經做出過巨大貢獻，功不可沒。但是，也消耗了大量不可再生的稀缺資源。在產業轉型、淘汰落后產能大潮洶涌澎湃的今天，在藥筒領域淘汰高耗能、高耗汽、高排放的落后的引伸工藝，應該提上日程了，把銅藥筒請進歷史博物館也應該是時候了，讓資源友好、環境友好的“綠色”藥筒——焊接鋼藥筒全面取代大口徑銅藥筒和引伸鋼藥筒的時機也已經基本成熟。完成這項最后沖刺的歷史任務，非中國莫屬。

為了實現強軍夢，為了落實軍民融合的方針，為了準備打仗，做好戰時藥筒生產能力的儲備，為了讓中國獨創的世界領先的高新技術繼續發揚光大，把焊接鋼藥筒及其相關的焊接技術做大做強，應該是一項重要的戰略選項。

在博物館里見吧！銅藥筒！我們期盼著這一天早日到來。

[編輯/林儒生]