本文从美国海军战略转变对海军装备维护和腐蚀控制需求的影响角度出发，阐述了美国海军舰船腐蚀控制战略的形成，航母维护及腐蚀控制理念、体制与技术的发展历程，以期对国内腐蚀控制爱好者能有所启示。

 

　　文| 方志刚 海军装备研究院

 

　　美国是世界上舰船腐蚀控制技术最发达的国家，更是大型舰船如航母技术最为成熟和完善的国家，迄今已建造了70 余艘航母，目前已发展第三代核动力航母-福特级。作为保证大型舰船战斗力和快速反应能力的关键所在，耗费巨大的维护保障和腐蚀控制工作也一直是美国海军面对的重大问题，并在其近百年发展史上积累了大量的经验教训。我们简要分析美国舰船维护保障体制、腐蚀控制技术等的发展历程以及改革创新，期望能对国内腐蚀控制爱好者能有所启示。

 

　　美国海军舰船腐蚀控制发展战略

 

　　美国海军腐蚀控制战略思想始于冷战结束、成熟于21世纪初

 

　　（1） 长时间的“重建造、轻维护”.二战以后，美国海军在领先全球战略方针的引导下，一直积极发展新型、大型战略及战术武器系统。然而，对其遍布全球的庞大舰队的维护保障工作，尤其是腐蚀预防与控制， 长期以来却一直没有引起足够重视。首先， 没有统一的顶层规划及指导方针，舰队维护保障监管机构分散，层次不清，体制流程不尽合理；其次，投入不够，腐蚀防护技术研发和应用相对滞后于装备和材料的发展；第三，装备维护和腐蚀控制评估制度不完善， 缺乏维护和过度维护并存。

 

　　（2） 高在航率、长维修间隔等需求越来越迫切。冷战结束后，美军战略重心向亚太和中东地区转移，军费预算和海外基地、驻军大幅缩减。这就要求海军舰队必须具备快速反应能力以应对区域突发危机， 从而使舰队部署周期逐渐缩短，装备维护保障工作量日益增加。海湾战争的考验， 使原有装备维护保障体制的两方面弊端逐渐凸显。一方面，繁杂而效率不高的舰队维护保障工作使维护费用逐年大幅增加； 另一方面，维修周期不合理致使维护失误、延误较多，致使装备安全、舰队战备部署和反应能力受到严重影响。多方面因素促使美国海军逐步将装备维护保障和腐蚀预防与控制体制改革列入日程。

 

　　（3） 腐蚀是装备维护成本增加的首要因素。阿富汗战争和伊拉克战争之后，国防部推动的系列调研结果表明：首先，除人员费用以外，腐蚀是造成军用装备及基础设施维护成本增加的首要因素；另外， 腐蚀是军用装备及基础设施全寿命周期内始终存在的普遍问题，腐蚀预防与控制必须作为一项长期战略而统一实施。

 

　　（4） 腐蚀控制上升到国家战略高度。进入到新世纪，腐蚀预防与控制开始受到美国国家高层的高度关注。自2003 年底开始，美国国会相继颁布了一系列公共法案， 将国防装备特别是HM 的腐蚀预防与控制提升至国家战略高度，在体制、政策和技术多方面进行统筹考虑。2004 年，美国国防部公布了面向全国武装力量的《腐蚀预防与减缓战略规划》，其宗旨在于：将腐蚀预防与控制贯穿于从装备采购到维护的全寿命周期，以降低维护成本，减小腐蚀对于军用装备安全和战备的影响。

 

　　美国海军舰船腐蚀控制依靠体制保障

 

　　（1） 国防部牵头装备腐蚀控制的顶层设计。为实施腐蚀预防与减缓战略规划， 美国国防部首先确立了以国防部腐蚀政策与监督办公室（DoD CPO）为首的腐蚀预防与控制顶层机构-国防部腐蚀预防与控制集成开发团队（DoD CPCIPT），负责起草腐蚀预防与控制实施纲要-《腐蚀预防与控制计划指导书》。该文件详细描述了装备和基础设施全寿命周期内的腐蚀预防与控制定义、指导方针、操作流程和实施规范。

 

　　（2） 三军协作进行装备腐蚀控制工作联动。国防部指定隶属于腐蚀预防与控制的陆军、海军、空军腐蚀执行官全面负责各腐蚀预防与控制跨部门协作团队建设， 并制定腐蚀预防与控制长期规划。

 

　　（3） 海军实施腐蚀预防与控制长期规划。美国海军部实行了制度层面、管理层面、技术层面三方面的改革举措，以期实现全海军装备的腐蚀预防与控制。

 

　　航母是美国海军装备腐蚀控制战略的核心

 

　　海湾战争以前，美国航母维护保养工作没有统一的顶层过程控制文件，缺乏共同的目标准则。整个维修工作流程是由各部门独立制定的指导文件来进行控制。由于技术要求不统一而导致航母维护保养经常出现延误甚至失误，从而使美军航母在海湾战争中的快速部署能力受到严重制约。

 

　　此后，美国海军部逐步确立了层次清晰的航母维护保障机制，并制定了详细的过程控制文件和执行规范。目前，美军航母维修保障机制的框架结构为：组织机构-CT1 工作组，主要职责是监督、审查和改进维修工作流程；执行监管-航母项目执行官，逐步确立了以受助理海军部长和海上系统司令部双重领导的项目执行官为核心的项目管理体制；基层实施-修造船厂。整个管理体系职责分明、工作流程顺畅、各阶段任务明确， 为保障航母的战备状态和舰队快速反应能力提供了必要的体制保障。

 

　　依靠关键技术发展来实施腐蚀控制战略工程

 

　　进入本世纪以来，美国海军研发并运用了一系列具有可减免维护、长效服役寿命、环境友好、高性价比等优良综合性能的新型腐蚀防护及腐蚀监检测新技术，以满足新形式下大型舰船全寿命服役期内的安全可靠运行和降低维护成本需求。主要包括如下关键技术：

 

　　舱室涂层

 

　　1999 年，美国海军开始将UHS ER 超高固体份快速固化环氧涂料分别应用于包括HM 在内的舰艇舱室维护，取得了理想效果：UHS ER 涂层全部施工时间仅需35h, 可节省40% 的维护工时以及35% 左右的维护成本，1999 年至今仍不需维护，而材料成本等同于传统涂层体系。

 

　　干舷涂层

 

　　2008 年以来，美军逐步在水面舰艇干舷和上层建筑上推广应用单一快速固化聚硅氧烷涂料，也初步取得了预期效果。根据美国航母项目办公室研究结论，提出了在舱室/干舷维护中使用服役寿命可达15~20 年的新型涂层的要求。另外，美国海军研究局（ONR）主导的“未来海军战力”（FNC） 中长期研究计划中，早在2004 年就对未来舱室涂层提出了服役寿命达到40 年的更高要求。2008 年开始实施的一项FNC 子项目提出将干舷涂层寿命提高3 倍的目标。

 

　　防污涂层

 

　　目前，美军HM 采用可满足12 年服役寿命的含铜自抛光和污损释放型的防污涂层体系，从而节省了大量维护费用。1997 年，海上系统司令部系统工程分部最早提出了大型水面舰艇入坞间隔延长至12 年的概念，并要求压载舱涂层和水下船体涂层均需达到12 年服役寿命。

 

　　飞行甲板防滑涂层

 

　　从2009 年开始，海军研究实验室已就20 多种体系的F-35 B 和MV-22 舰载机用飞行甲板防滑涂层展开筛选，主要包括热喷涂涂层、激光熔覆涂层和非晶合金涂层等金属基涂层，以及聚硅氧烷、聚硅氮烷、聚磷腈等聚合物涂层。目前，已获得10 种高耐久性涂层和7 种抗高温涂层，并在惠德贝岛级船坞登陆舰飞行甲板上展开实船验证。

 

　　腐蚀监检测技术

 

　　由于大型舰船上有大量的舱室和干舷面积需要维护，近年来美国海军采取了诸多腐蚀检测新技术和方法来减免维护舰船舱室和干舷维护工作量，提高维护质量和工作效率，如压载舱/ 燃油舱舱室腐蚀监测系统、内舱腐蚀远程监控系统、干舷涂层维护评估系统等。

 

　　腐蚀监控共享网络系统

 

　　2005 年以来，美国海军通过基于网络共享的“腐蚀控制信息管理系统”（CCIMS）， 以用来对所有HM 的舱室进行维护监管， 使2005~2011 年间HM 的腐蚀状态未知舱室数量由原来的45% 降低至2.3%,累计节省维护费用超过1000 万美元。

 

　　新型涂层维护技术

 

　　2007 年以来，美国海军为提高涂层去除的效率并降低成本，在舰船干舷、舱室和甲板涂层维护中逐步推广感应加热去除涂层技术。2009 年以后，又推出了效率更高的激光去除涂层技术。

 

　　舰船腐蚀控制必须从战略到战术、技术多个层面引起重视

 

　　从美国舰船维护保障和腐蚀预防与控制的发展历程可以看出，作为确保舰船全寿命周期内有效运行和降低维护保障费用的关键所在。

 

　　一是要开展舰船腐蚀控制战略需求研究。需要开展海军装备腐蚀控制战略研究、战略管理与组织实施，需要将腐蚀预防与控制工程置于装备技术发展的重要位置，需要开展腐蚀控制技术发展对舰船战斗力的影响研究，需要开展舰船腐蚀经济学研究。

 

　　二是要开展腐蚀控制系统工程理论和方法需求研究。需要开展舰船腐蚀预防与控制的顶层设计，寻求系统控制的方法和途径； 需要研究腐蚀控制系统工程的管理程序；需要研究腐蚀预防与控制系统控制设计方法、建造方法，减缓腐蚀发生的使用方法和措施， 腐蚀预防与控制的修理方法。

 

　　三是要研究腐蚀控制先进技术/ 材料/ 工艺。进行概念探索，研发材料、表面改性、加工工艺、监检测等领域的腐蚀科学与技术，以满足舰船未来的设计需求；采用减少腐蚀和维护的先进技术，扩展原始设计寿命之后的舰船服役寿命，削减舰船设计、建造、服役全寿命周期内的总体成本。具体包括：

 

　　（1） 基础研究。着重探索新型多功能结构材料，集中研发纳米、生物材料及海军专用合金体系；研究基于科学的腐蚀机制及过程，研究可指导减缓腐蚀技术发展的材料腐蚀发生/ 发展机制；利用表面强化、新型涂层、缓蚀剂或选择性合金技术，开发可实现优良钝化的超可靠材料；研究包括微生物影响在内的导致腐蚀发生/ 发展的海水环境及因素，以及相关腐蚀控制技术。

 

　　（2） 优良综合性能防腐蚀材料研究。研究新型多功能涂层技术，开发具有本征优良性能的新型树脂；开发低VOC、环境友好及性能改良的有机涂层；开发可等同甚至优于现有材料性能的无机涂层；开发可延长使役寿命的新型涂层材料及工艺。

 

　　（3） 先进腐蚀模型、腐蚀/ 涂层数据库开发及预测研究。开发多尺度腐蚀模型， 通过对材料、环境和力学性能数据的分析、物理效应关联与综合，进行基于腐蚀的材料设计及选择；开发基于知识共享领域的先进腐蚀预测技术。