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邹洪庆:做好防腐关键 推进特种产品事业发展

2018-01-26 14:40:56
作者:王元
来源:《腐蚀防护之友》

特种产品是军事科学技术的物化,是世界各个民族争夺未来的物质手段。当前特种产品发展已经同科学技术不可分割地捆绑在一起,科学技术的发展推动特种产品跨越式发展。随着世界军事科技的快速发展,特种产品在严酷使用环境中的腐蚀问题也日益凸显,腐蚀不仅仅会造成特种产品的停运甚至报废,给国民经济造成巨大损失,还会对人们的安全、健康和生活质量造成重大影响。

    特种产品是军事科学技术的物化,是世界各个民族争夺未来的物质手段。当前特种产品发展已经同科学技术不可分割地捆绑在一起,科学技术的发展推动特种产品跨越式发展。随着世界军事科技的快速发展,特种产品在严酷使用环境中的腐蚀问题也日益凸显,腐蚀不仅仅会造成特种产品的停运甚至报废,给国民经济造成巨大损失,还会对人们的安全、健康和生活质量造成重大影响。因此对产生腐蚀的原因进行了归类分析并提出了预防与补救措施;并根据特种产品的制造、使用与储存特点提出了其腐蚀控制设计、选材及措施的选择原则,对提高特种产品的战斗性能延长其使用寿命具有重要意义。为此,记者特邀请到西南技术工程研究所邹洪庆研究员做相关方面的精彩解读。

 

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邹洪庆 西南技术工程研究所研究员


  
  记者:请您谈谈腐蚀与防护学科在特种产品防护中的重要性?


    邹研究员:
这个问题首先得从特种产品的腐蚀情况说起。2000 年以前,部分特种产品的腐蚀危害情况还是相对比较严重的,出现过因腐蚀造成的停机故障,近年来,相关部门对特种产品的腐蚀危害极为重视,采取了许多有效管理措施和方法,取得了很好的效果,特种产品的环境适应能力大幅提升,许多特种产品服役状态良好。2010 年前我们对服役于内陆亚热带湿热、东南沿海高温高湿高盐雾、高原低气压、东北寒冷、西北戈壁沙漠等典型环境地域的一些特种产品进行过实地调查,均存在不同形式的腐蚀危害,这也是预料中之事,因为没有不腐蚀的材料或产品。归结起来,特种产品的主要腐蚀情况有:


    (1)特种产品的防护薄弱部位腐蚀严重。特种产品腐蚀防护的制造质量与国外产品相比有差距,如焊接、连接、搭接等部位制造工艺较粗糙,其表面涂层鼓泡、起层、开裂严重,造成基材腐蚀,防护能力不足,有的未及时进行修复处理,腐蚀蔓延严重,有的则产生了电化学腐蚀危害。


    (2)铝合金材料腐蚀严重。存在均匀腐蚀、电偶腐蚀掉块、晶间腐蚀粉化起层及剥落等腐蚀现象。一是,材料选用不当,如在海洋环境条件下使用的特种产品构件选用了晶间腐蚀严重的高强铝合金和铸造铝合金等材料;二是防护措施不当,多数构件仅选用了防护能力较差的化学氧化、阳极氧化等处理,甚至部分构件未做涂装前处理,防护能力弱满足不了使用要求;三是铸铝合金材料在海洋环境条件下腐蚀严重。特别是作为基座材料使用时,因多属大型构件,问题较多,腐蚀严重。一方面是因构件太大无适合的表面处理措施,另一方面是未解决好连接部位的密封问题或密封材料易老化,接触面易进水或腐蚀介质,进而产生电化学等腐蚀危害,出现粉化;第三方面是紧固部位因应力集中受长期摇摆振动影响导致开裂或腐蚀开裂;第四方面是材料组织缺陷、成分偏折和过烧等造成腐蚀鼓包并产生应力,出现严重腐蚀危害。


    (3)防护涂层问题较多。一是金属构件涂装前未做可靠、有效的转化膜底层,涂层结合力差,容易受底层金属的点蚀、均匀腐蚀、缝隙腐蚀、应力腐蚀等而造成涂层起层、起皮、鼓包脱落等腐蚀现象;二是涂层匹配性不好层间结合力差,造成起层脱落;三是涂层材料抗光老化能力差,日照或紫外光辐射导致表面开裂而产生腐蚀缺陷,导致基底材料腐蚀产生危害;四是维修二次危害,如采用了不耐蚀的涂料、不匹配的涂料及维修方法失当等引起的危害。


    (4)铸铁件腐蚀严重。铸铁件孔隙率高,材料组织有缺陷,成分的均匀性差,易留存腐蚀介质、水分且不易清除,产生微电池腐蚀,导致点蚀或孔蚀,进而发展成为基体局部腐蚀、涂层起泡脱落等。


    (5)紧固螺钉锈蚀严重。多为选材或工艺不当,如未采用耐蚀材料、未采用湿装配涂装技术或密封锁固技术,防护能力较弱,部分则是因紧固时损伤防护层未修复造成。


    (6)高分子材料老化开裂或长霉严重。如电缆、轴套等;外购器材防护能力普遍较差,锈蚀严重,如空调外壳、机车底盘等,技术和管理方面均存在薄弱环节。


    (7)特种产品的维护保养工作存在不规范的现象。缺乏维护保养指导书,随意补漆、涂前二次污染等现象时有存在,有的不但没有起到保护作用,反而加速了装备的腐蚀。


    个人认为,腐蚀与防护学科知识在搞好特种产品的选材、针对性的环境防护设计、环境适应能力评估与验证、提高特种产品防护的制造质量、进行专业的后期维护保养等方面具有重要作用。


    记者:近年来,特种产品防腐方面取得了哪些进展?面临着哪些挑战?


    邹研究员:
近年来,相关部门在特种产品防腐方面做了大量工作,取得了较好的成效。一是相关部门高度重视特种产品的腐蚀防护问题,重视特种产品研制阶段的防护方案设计与验证。在设计过程中,有的根据服役维修时间要求计算了服役地区的特征环境因素累积损伤量,然后有针对性地对设计的防护体系或技术开展加速试验评价,查找薄弱环节并加以解决,取得了较好效果,特种产品在恶劣环境中服役展现了良好的腐蚀防护能力;二是在更加重视特种产品选材和重防腐技术的采用,提升特种产品防护能力;三是特种产品防护的制造质量得到充分的重视,克服特种产品制造傻大粗的现象,特种产品表面防护制造质量得到较大提升,确保了设计目的的体现;四是针对重要特种产品的关重构件或装置控制微环境或小环境的温湿度等环境参数,降低其腐蚀危害性,取得了不错的效果,对特种产品的效能发挥是十分有用的举措。


    我认为特种产品的发展主要面临两个方面的挑战:


    (1)宏观层面的挑战。一是缺乏高品质、耐蚀性好的特种产品制造材料;部分材料成份均匀性差或偏折严重、织结不均匀、状态不相符等现象还时有存在,带来严重的腐蚀隐患;二是“特种产品防护需要进行设计的概念”在研制过程中未能得到良好的体现,防护能力的提升仍任重道远;三是海洋环境条件下特种产品的耐蚀材料和耐蚀技术仍较缺乏,减重材料中除钛合金外,其余轻质合金的防护仍是一个重大难题;四是受制造水平的限制,防护薄弱环节的腐蚀损伤危害无有效解决办法,如焊接、螺接、异金属连接、密封等部位引起的问题;五是虽然特种产品的环境适应性已成为其重要特性之一,对特种产品研制也提了环境特性要求,但特种产品环境效应的评价在研制中的重视还需要一个过程,并且目前的评价技术还不能准确回答实验室评价与特种产品户外适应能力的相关性难题。


    (2)技术层面的挑战。主要是特种产品结构、材料及制造技术的发展对其腐蚀防护产生了深刻的影响,特种产品结构的发展导致的环境腐蚀防护设计与制造越来越难。新技术、新材料和新工艺不断被采用,其设计、制造、维护是一个系统工程,特种产品结构材料品种多、成份复杂增加了防护设计的难度,特种产品的结构设计产生了全新的变化,同时新材料、新工艺和新结构的环境适应性评价需要一个过程,可能带来一系列的腐蚀隐患;高温高湿高盐雾的海洋环境使用的特种产品需要进行防水、防潮、防结露、防盐雾、防霉、防老化等防腐,难度很大。


    记者:您的主研领域很广,包括环境效应控制及评价、表面工程等等,请您谈谈特种产品防腐关键是什么?应该怎么做?


    邹研究员:
这方面只能结合自己的工作来谈谈看法,不一定准确。个人认为特种产品防腐的关键仍是针对特种产品特定的服役环境进行有目的的综合防护设计,并且按专业的方法评价设计的有效性与制造质量,才能把特种产品防腐的事情做好。可能有人会认为这理想化了些,实际工作中不容易做到,但任何事情有了起步才会有进步。实践证明,光有先进的防腐蚀技术并不能解决特种产品的防护问题,每年特种产品及国民经济因腐蚀问题损失巨大,权威报告的数据显示,我国每年为腐蚀支付的直接费用高达5000 亿,约占国民经济总值的5%,这是一个惊人的数字。因此,现在特种产品的腐蚀问题受到了高度重视,防腐技术研究取得了诸多的研究成果,但单一技术再好也不能有效解决特种产品全地域、全空域的腐蚀防护问题,只有通过有效的综合整体防护设计实现设计目的才能有效提升特种产品的防护能力,这就需要顶层的专业化管理、专业的防腐设计、有效的评价方法和标杆样品支撑。


    归结起来,我认为特种产品腐蚀危害的决定性因素是环境因素,如高温高湿高盐环境下特种产品腐蚀危害严重,设计缺陷是造成特种产品腐蚀的重要因素,工艺水平、施工质量严重影响特种产品的防护能力,后期维修、维护能力不足是特种产品加速腐蚀的重要原因。因此,具体应重视并做好以下几项工作:


    (1)重视先进防腐技术的应用,加强特种产品研制过程中的防腐蚀设计与有效性验证。防腐蚀设计是特种产品耐腐蚀性能提高的重要保证,特种产品研制时材料及技术的采用应充分考虑其可能遇到的腐蚀问题,开展充分必要的环境试验验证,把大部分腐蚀问题消除在设计中,改变“事后把关”的现象。


    (2)重视选材,特别是恶劣服役环境特种产品的选材。一是尽可能选用耐蚀性好或高品质的先进材料;二是不选用晶间腐蚀严重的高强度铝合金和剥蚀严重的铝合金材料,慎选铸铝合金材料;三是优先选用耐蚀不锈钢材料;四是非金属及高分子复合材料的选用应尽可能遵循使用寿命与抗光老化能力相匹配的原则。


    (3)重视结构设计。一是对腐蚀的薄弱点或薄弱环节进行规范性设计,积尘、缝隙等腐蚀危害隐患的存在或可能的结果;二是避免可能的电偶结构设计,且连接、螺接、搭接等尽可能采用湿装配、密封锁固和物理隔离等技术;三是重视电子线路组件的密封或散热设计,防止凝露危害等。


    (4)加强制造过程管理与质量监制。强力把控特种产品表面防护制造的交验关,禁止品质低劣的特种产品进入使用环节。


    (5)强化使用部门的使用维护与保养。提高特种产品的使用和维护人员的专业技能,避免腐蚀问题日积月累,减轻特种产品在服役环境的腐蚀。


    
记者:请简要地介绍一下您的科研单位、您的科研团队,请谈谈您的科研团队在特种产品防腐领域里取得了哪些成果或进展,这些成果或进展的应用状况如何?


    邹研究员:
我的工作单位是西南技术工程研究所,是特种产品环境试验与评价技术、腐蚀防护材料及技术、先进制造技术等方面的专业研究所,长期致力于先进工艺与材料的相关研究,是特种产品环境适应性与可靠性等试验评价的国家队之一。我所在的科研团队长期从事材料腐蚀与控制及表面工程技术研究,先后承担国家及省部级科研项目16项,持续开展了金属表面功能性协合改性技术研究,取得的发明专利成果“系列氟聚合物协合改性技术”填补了国内空白,改性涂层构件效果见图1;团队在特种产品环境效应控制与评价技术研究方面也开展了大量工作,承担了多项基础科研、技术基础等国防科研项目,开展了典型铝合金材料在海洋和亚热湿热环境下的腐蚀及失效机理研究,并对特种产品典型铝合金防护体系的防护性能进行了全面的评价;团队解决了某出口飞机腐蚀失效的难题,较系统地实现了我国多型特种产品腐蚀控制材料及工艺的环境试验评估与验证。团队申请国家发明专利5 项,获授权4 项;研究成果获工信部国防科技进步二等奖1 项、兵装集团技术发明二等奖和科技进步二等奖各1 项,“氟聚合物协合改性技术”获重庆市高新技术产品称号。研究成果和专利推广应用成效显著,采用氟聚合物协合改性等技术解决了多型特种产品关重对偶构件、航空器电子模块、光电仪器的走位机构等的关键性防护难题,产生了较显著的效益,已累计创利2000万元以上。

 

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图1 氟聚合物协合改性涂层构件效果


    记者:请您展望一下特种产品防腐材料或技术未来的发展方向?


    邹研究员:
我主要从事表面工程技术或防腐技术的应用研究,从应用和科研工作角度讲,可以重点关注以下技术研究:


    (1)典型材料及腐蚀防护工艺的环境腐蚀损伤模式与机理研究;(2)先进防腐材料与工艺在特种产品上的集成应用设计;(3)先进防护工艺或材料环境效应的评价技术和标杆样品研究;(4)材料加速腐蚀试验效应与自然环境试验效应的相关性研究;(5)海洋或岛礁环境条件下特种产品的防腐材料及工艺技术研究等。


  
  后记:广大仁人志士和科技工作者们,行动起来,为保障国防军事安全,始终坚持创新引领,围绕国家战略发挥自身优势,凝聚各方力量形成合力,发展先进科学技术,做好特种产品防腐、防护工作,推进军事科技事业快速发展!


    人物简介

 

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    邹洪庆,西南技术工程研究所研究员级高级工程师,硕士生导师,中国科学技术咨询服务中心腐蚀与防护专家组专家、北大《中文核心期刊要目总览》遴选专家、中文核心期刊《表面技术》审稿专家、重庆市经信委综合评标专家,长期从事材料腐蚀与控制及表面工程技术研究,是“国防科技创新团队”主要成员。先后主持或参与国家及省部级科研项目16 项,主持研究的氟聚合物协合改性技术填补了国内空白,采用该技术解决了多型装备的重大防护技术难题并实现工程应用,产品批量装备用户单位;解决了某外贸飞机腐蚀失效的难题;主持了某特种产品表面精饰推荐方案的设计与验证工作;系统实现了我国某飞行器材料工艺的环境试验验证,对装备研制提供了技术支持;共同组织完成了某雷达电子装备及某陆战队装备腐蚀状况调查工作,为相关决策提供了依据;产品推广应用成效显著,已累计创利2000余万元;撰写编制重要技术报告及标准等100 余份,撰写学术论文18 篇,SCI 等收录4 篇。获工信部国防科技进步二等奖1 项、兵装集团技术发明二等奖和科技进步二等奖各1 项、国家发明专利4 项、重庆市高新技术产品称号1 项。

标签: 邹洪庆, 腐蚀, 西南技术工程研究所, 军事

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