航母作為人類有史以來最大的軍事裝備，是一項復雜的巨系統工程，所使用的材料種類繁多，工作環境復雜。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構材料、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、品種規格復雜，不同種類和規格的金屬材料、非金屬材料總計達幾千種。材料的性能水平高低很大程度上影響各個系統的功能，進而決定了航母的性能水平。作為最重要的基礎平臺，各種材料能否在超過 40 年的服役期內保持優良的性能，決定了航母的生命力以及技戰術水平，因此在航母設計時，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濟性、穩定性、維修性、耐久性等眾多因素。

    在諸多影響材料長期性能的因素中，腐蝕對材料的耐久性影響最大。對于航母來說，腐蝕控制是一個復雜的系統工程。為解決這一問題，必須立足于航母的總體設計要求和規劃，從系統設計、設備設計和制造、施工建造等各方面進行充分考慮，嚴格控制制造、建造全過程中的施工工藝，同時在后續使用、維修和管理等方面嚴格規范，才能較好地解決腐蝕的防護和控制問題。

    航母服役環境特點

    航母要在多種苛刻環境下工作，其環境特點如下：

    風高浪大，海況險惡 航母要在全球無限海區航行，須適應高海況環境。以 9 級海況為例，風速超過32 m/s，浪高超過14 m。在此環境下，船體結構承受大的應力，對船體材料（包括焊縫）的綜合性能要求甚高。

    海洋環境溫差大、高濕、干濕交替、高鹽霧 航母工作在高溫（或高寒）、高濕、高鹽霧環境中，其中正常工作溫度低至 － 30 ℃，高至 70 ℃，濕度最大可達100% ，同時還有包括強太陽輻射、霉菌、鹽霧、浸漬、干濕交替等環境因素作用，這些因素加速了材料（尤其是非金屬材料）的老化、腐蝕進程。

    腐蝕介質種類多，水、液、氣、海生物共同作用船體外部腐蝕介質包括海浪飛濺沖擊、海水沖刷、泥沙、油污； 船體內部腐蝕介質包括壓載海水、污水、燃油、潤滑油、液壓油、污油、蒸汽、高溫煙氣、高壓空氣、氮氣、氧氣、酸、堿、輻照等。同時，海水的電化學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，船艦受不同介質腐蝕的照片見圖 1。

圖 1 船艦受不同介質腐蝕的宏觀照片: (a)海水腐蝕，(b)電化學腐蝕，(c)海洋生物附著污損

    沖擊振動環境，多種載荷共同作用 包括海浪砰擊、艦載機作業產生的瞬態沖擊、以及各種機械設備運轉產生長期交變載荷等對航母造成的各種沖擊。

    航母材料腐蝕防護及控制特點

    航母巨系統工程所使用的各種材料（包括金屬和非金屬材料）的腐蝕防護和控制，因航母結構的復雜性而導致其工藝技術的高難度。

    腐蝕環境多樣，防護要求高，防腐設計難度大

    航母在全球范圍航行，各海域腐蝕介質多樣，環境作用苛刻； 船體內部腐蝕介質復雜［11 －14 ］ 。航母使用壽命長達 40 ～50 a，為保證其安全使用，對腐蝕防護提出了更高的要求，艦船上許多材料傳統可實施的腐蝕防護技術面臨瓶頸。

    系統組成復雜，設備數量多，腐蝕故障影響大

    航母由船體結構、船舶裝置、動力、電力、船舶保障、航空保障、作戰等多個一級系統和幾十個二級系統組成，設備數量達數十萬件。腐蝕嚴重的海水管系就有主機海水冷卻系統管系、電站海水冷卻系統管系、水滅火系統管系、日用海水冷卻系統管系、艙底疏水系統管系等。

    我國水面艦船裝備故障大部分是由腐蝕引起，而航母由于系統組成復雜，多個系統中的電子電氣設備可能因腐蝕環境惡劣而降低可靠性，一個系統的腐蝕故障有可能影響作戰使用甚至波及全艦功能的發揮，后果影響重大。

    艙室結構復雜，防腐施工空間小，修理難度大

    因航母結構極其復雜致使腐蝕防護與控制異常繁雜和困難，這是因為： ①航母主甲板下有十幾層，幾千個艙室，由于各種系統交錯布置，底部艙室結構異常復雜，施工空間狹小； ②由于系統復雜，大量設備要在分段合攏后安裝，分段上涂裝的涂料需要在后期進行大量的修補，嚴重影響涂料的防護效果； ③機艙、電站、冷站、泵艙的艙底部位腐蝕環境苛刻，但由于設備管路布置緊湊，且在底部區域施工困難，一旦出現腐蝕，修理難度大。

    航母材料腐蝕防護與控制的建議及對策

    美國擁有最先進的航母腐蝕控制技術，我國在這方面剛剛起步。為我國航母事業的建設和實現跨越式發展，提出以下建議和對策。

    對航母腐蝕控制工藝技術進行深入研究 ①結合航母內、外部腐蝕環境和各系統材料特性和運行條件，對重點部位誘發腐蝕的內因、外因進行全面分析和必要的試驗，掌握主要腐蝕因素及其變化規律； ②加強材料在使用環境下的腐蝕特性研究，結合前期水面艦船的腐蝕情況，檢查和清理出現的新問題，重點開展多因素環境條件下的材料腐蝕規律研究、多材料耦合條件下的異種金屬電化學腐蝕行為研究、航母海水管系污損及腐蝕機理研究。

    開展防腐技術頂層規劃 ①立足于航母特點，從使用需求出發，進行頂層規劃，構建航母腐蝕防護控制體系。②按解決當前急需、突破型號研制瓶頸、形成未來技術儲備進行分類，分階段從總體設計、施工控制、仿真計算、試驗驗證、監測與評估、材料研制等方面全方位進行防腐專項技術規劃，全面提高腐蝕控制技術水平。

    開展航母腐蝕控制技術方案研究 ①根據航母壽命剖面及使用需求，研究并提出腐蝕防護設計、建造、管理的定量和定性要求； ②根據航母材料腐蝕環境和特性，研究各種腐蝕控制技術的適用性及效果，明確從設計到修理各階段的腐蝕控制應對措施。

    編制航母材料腐蝕控制指南及相關管理文件 ①編制航母腐蝕控制設計、建造、維護修理指南，以及艦載設備腐蝕控制指南，指導各系統設計師、制造工程師、維修工程師、艦員開展腐蝕控制工作； ②編制并下發相關管理文件，落實航母材料腐蝕控制指南的實施、驗收和檢查。

    結 語

    我國目前材料腐蝕控制技術體系還不完善，主要體現在： ①相關規范和標準不夠，頂層定性規定較多，在執行時存在一定的隨意性； ②基礎研究不足，信息跟蹤、收集、發布機制不夠健全，缺少足夠的腐蝕控制數據； ③缺乏完備的腐蝕控制組織機構來統籌防腐研究工作，構建完善的腐蝕控制技術體系。

    當前，腐蝕控制設計主要按照規范以經驗設計為主 ，缺乏定量的評估和檢驗方法； 陰極保護設計缺少定量仿真。對腐蝕控制設計的效果評審缺少系統、定量的評估。必須盡快實現從經驗設計、經驗管理到仿真計算、試驗驗證、在線監測、定量評估、科學管理的轉變。

    雖然我國研制了多種型號的艦船結構鋼、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力度，提高結構材料、管路材料的防腐性能； 研發長效防腐防污涂料、高性能飛行甲板涂料； 加強海水系統腐蝕、污損規律及控制技術研究； 全面提高材料腐蝕、老化機制評價手段及匹配設計技術。

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