防腐蝕設計在軍工產品結構設計中的分析

王鴻萍

摘? ? 要：伴隨社會快速發展，改革開放進程的不斷深入，我國經濟建設方面得到了迅猛發展。軍工產品的防腐蝕結構設計是多種特性的綜合，即通過產品防腐蝕設計形成有效的、最可靠的和經濟的方法，進行產品的制造并能符合產品的技術要求、環境使用要求和質量要求。在產品的全壽命周期中均體現了軍工產品的防腐蝕結構設計，良好的設計應該是具有適當技能的操作者，通過合理、經濟的方法，采用經濟和易獲得的材料，在較短的時間內，制造出滿足技術要求的產品。

關鍵詞：防腐蝕;設計;軍工產品結構;設計

1? 引言

隨著我國軍工技術的突飛猛進，軍工產品向小型化輕量化方向發展，其產品的功能、尺寸、重量越來越符合現代軍事作戰的特點，新材料、新工藝、新設備的投入應用，使產品的構造趨向模塊化、集成化，在保證產品性能、質量要求的前提下，縮短產品的研制生產周期，確保研制產品的可制造性，是加快部隊裝備的關鍵。同時軍工產品應該經受得起嚴酷環境的考驗，必須對其進行防護，而且防護必須從產品的機構開始，貫穿到產品的全過程。所以防腐蝕設計是軍工產品設計工作中的一項重要因素，它直接決定了產品的保障性、安全性和環境適應性。因此，軍工產品設計中選用合理的防腐蝕設計工藝、合適的材料，在設計伊始提高產品的設計工藝性，對保證產品的質量和可靠性、提高研制水平、增強產品生產能力和有效控制成本有著重要的現實意義。

2? 防腐蝕設計概述

所謂的防腐蝕設計包括耐腐蝕材料的選擇（主體設備、零部件、覆層材料），在結構設計和強度校核中考慮腐蝕控制的要求，在準備采購的防護技術（如覆蓋層）提供必要的實施條件，對加工制造技術提出指示性意見等。

3? 腐蝕性環境因素及防護

凡是能夠作為腐蝕介質引起材料腐蝕的環境因素都可稱之為腐蝕性環境因素，主要有溫度、濕度、腐蝕性氣體、鹽霧、沙和灰塵、太陽輻射、微生物和動物等。針對我國氣候條件及電子設備使用環境，主要考慮濕度、霉菌、鹽霧三項因素。針對此三項多依據GJB150.9A—2009《軍用設備環境試驗方法溫度濕度試驗》、GJB150.10A—2009《軍用設備環境試驗方法霉菌試驗》以及GJB150.11A—2009《軍用設備環境試驗方法鹽霧試驗》。對于濕度因素，是根據其失效機理，從結構設計、元器件、材料選擇及實施工藝等方面采取適當的措施。在結構設計中常采用，密封機殼，機殼內放置干燥劑，或采用充以干燥空氣的密封循環系統以及在密封結構中采用加熱裝置;機箱的所有鋁件按MIL—C—5541鍍鉻;機箱外表面兩種涂覆：按FEO—STD—595進行無光澤黑化和按MIL—E—5556涂上油漆。對于霉菌因素，在結構防護設計中，元器件或設備采用密封結構，充以干燥清潔空氣或惰性氣體，密封結構內放置干燥劑，使內部相對濕度低于65%，以阻止霉菌生長;避免使用潤滑油和其他有助于霉菌生長的材料。通常防霉菌設計應當與濕熱環境及其他環境因素綜合考慮。對于鹽霧因素，在結構設計中采用密封機殼，機罩等，使設備與鹽霧環境相隔離，對金屬材料必須進行表面處理。

4? 軍工產品防腐蝕結構設計的規則及措施

4.1? 軍工產品防腐蝕設計中應著重注意以下規則

（1）結構件的形狀應盡可能簡單合理。形狀簡單的構件易于采取防蝕措施，便于排除故障，易于檢查和維修。死角、縫隙處容易使腐蝕介質聚集和濃縮，從而引起腐蝕，應設法避免。可能情況下，特別是對易損壞的部件，設計成可拆式結構，有利于檢修及更換。（2）盡量避免應力集中，減少或消除殘余應力，以減少或避免應力腐蝕破裂等危險。（3）防止電偶腐蝕。避免異種金屬接觸及電解液在表面的形成，防止與能吸收水分的材料接觸等均是重要措施。（4）避免縫隙，以防止縫隙腐蝕。用焊接代替鉚接，焊接時盡可能采用對焊、連續焊而不采用搭接焊、點焊、間接焊以及選擇堅實、有彈性、不吸水的密封墊片材料等均有利于避免縫隙。（5）防止湍流、渦流等造成的沖刷腐蝕。應用流體力學理論指導部件設計以避免這種流動方式。（6）防止溫度差、通氣差、溶液濃度差等導致的電位差引起的腐蝕。在防腐蝕結構設計時，還需考慮合適的防腐蝕措施及其實施的可能性和便利性，如電化學保護系統的安置，涂層的選擇及施工，緩蝕劑加注及補充系統等。為了確保軍工產品的安全，可靠和延長使用壽命，設計師必須了解軍工產品的常用防腐結構設計，遵循其設計原則和結構形式，確保設計結構簡單、美觀、合理，防止設備組件有積水和積塵。

4.2? 防腐蝕措施

（1）需要熱浸鍍的軍工產品結構，其重量和橫截面不要設計得過大，也不能有密封腔體，是為了預防變形和翹曲，必要時候應給以增強或加支撐。（2）需要進行金屬熱噴的軍工產品的結構件，其幾何結構應該滿足進行全面有效的噴砂清理和必要的噴涂空間。（3）軍工產品有兩種有電位差的材料連接在一起，接觸面要做好隔離處理，兩種材料螺接或鉚接在一起要采用小陰極大陽極結構，如實際應用中可以用不銹鋼螺釘、螺栓、鉚釘緊固鋁合金零件，但絕不能用鋁合金螺栓、螺釘、鉚釘緊固不銹鋼件。（4）需要進行酸洗、電鍍的機構件，應避免不易鍍涂和縫隙清洗。（5）軍工產品的機構焊接必須完整，均勻和適當修平，在表面處理前必須清除焊劑、金屬飛濺物、焊接殘留物、焊瘤以及其他焊接殘缺。

4.3? 工藝防護措施

軍用電子設備采取密封結構，可以使設備內部零件免遭腐蝕性介質的侵蝕，是一種提高設備防腐蝕的長期有效方法，但密封外殼較多為金屬材料，表面需經過防護處理以達到更好的防腐蝕能力。目前結構上常采用的工藝防護措施是表面保護性涂層，即在金屬表面施加覆蓋層，使金屬與周圍腐蝕介質隔離開來，免遭腐蝕。

4.4? 防腐監控設計

溫度、濕度、接地電位、電阻值4組采集數據經SM331模擬輸入模塊傳入S7-300的CPU，觸摸屏與PLC本體通信可以通過USB電纜，將系統所用到的模擬量和數字量，設置對應的變量地址，然后將觸摸屏上的地址與PLC本體內設置變量對應一致，在觸摸屏上進行組態，觸摸屏上可顯示系統狀態，保護電壓、保護電流、土壤溫度和土壤濕度。

5? 結束語

軍工產品防腐蝕結構設計是設計人員進行產品設計時必須考慮的重要因素之一，設計人員在產品設計開始，不但要考慮軍工產品六性的要求，還要考慮產品使用壽命和可靠性的問題。在采用新技術、新材料、新設備的同時，對產品的防腐設計進行優化，在滿足產品性能的要求，也滿足產品的質量和使用壽命。軍工產品結構設計的關鍵是把防腐蝕設計貫穿到產品的設計中，而不是在產品的完成后，不重視軍工產品的防腐蝕設計只是單純強調工藝防護，必然是不足的。

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