0 引言

    隨著航母艦載機裝備部隊，艦載機將在保衛(wèi)我海洋國土安全方面發(fā)揮著越來越重要的作用。由于我國海域遼闊，總體位于北太平洋的西部邊緣，南起赤道附近，北至渤海遼東灣，跨越溫帶、亞熱帶和熱帶3 種氣溫帶，這種溫暖潮濕的環(huán)境為霉菌的繁殖蔓延創(chuàng)造了良好的環(huán)境。艦載機長期處于海洋環(huán)境中，容易受到霉菌的侵蝕，而且艦載機液壓系統(tǒng)大多處于機體的內部，進一步為霉菌提供了更為適合的環(huán)境。霉菌的生長會對液壓系統(tǒng)造成各種危害， 甚至誘發(fā)事故。美國空軍的C-130、KC135、B-52 機翼內部曾受過芽枝霉和銅綠色極毛桿菌的嚴重腐蝕。20 世紀70 年代，我國某飛機系統(tǒng)附件霉變受損，而誘發(fā)了飛行事故。因此，深入分析霉菌的特點，研究對液壓系統(tǒng)的影響機理和失效模式，尋找防止霉菌危害的措施，對保證艦載機液壓系統(tǒng)可靠性和安全性是十分必要的。

    1 霉菌的種類及特點

    自然界中霉菌種類有大約十萬種， 侵襲工業(yè)材料的就有4 萬多種，而且分布極廣。在環(huán)境條件達到適宜它們生長的溫度和濕度（一般溫度24℃～31℃，濕度超過70%），并且提供了足夠的營養(yǎng)物質（碳源、氮源和無機鹽）時，霉菌的孢子就會開始萌芽和生長。而這些條件，艦載機正常工作的環(huán)境都能夠提供。

    1.1 霉菌的種類

    根據霉菌的特點來區(qū)分各種霉菌。這些分類的依據是：

    （1）按形狀與外觀可分為：弧菌（Vibrio）：“逗號”狀細胞；桿菌（Bacillus）：桿狀細胞；球菌（Coccus）：圓球形細胞；絲狀真菌樣細胞的菌絲（Myces）。

    （2）按適于生長的溫度可分為：嗜溫菌（Mesophile）：最適宜在20℃ ～35℃ 溫度下生的細菌； 嗜熱菌（Thermophile）：高于40℃的溫度下依然有活性的細菌。

    （3）按消耗氧的情況可以分為：絕對或專性厭氧菌（anaerobes）， 有氧時這樣的細菌不起作用； 需氧菌（Aerobes）： 它們的新陳代謝需要氧； 兼性厭氧菌（Facultative anaerobes），無論有無氧，這樣的細菌都起作用；微嗜氧菌（Micro-aerophiles），耗氧量很低的細菌；耐氧菌（Aero-tolerants），屬于厭氧菌，但是有氧時不受影響。

    （4）按照能源、碳源和電化學反應物的細菌分類如表1 所示。

    分布在我國沿海地區(qū)的霉菌主要菌群有根霉屬、毛霉屬、梨頭屬、曲霉屬、青霉屬、木霉屬、紫紅曲霉、白地霉和鐮刨霉屬等。對產品影響比較大的霉菌有米根霉、華根霉、苷薯根霉、魯氏毛霉、總狀毛霉、黑曲霉、米曲霉、黃曲霉、棲土霉菌、產黃青霉、桔青霉等，其中對

    艦載機液壓系統(tǒng)影響較大的有黑曲霉、黃曲霉、雜色曲霉、繩狀青霉、球毛殼霉等。

    1.2 霉菌的特點

    （1）霉菌具有體積小、吸收多的特點。霉菌體積微小， 從外界環(huán)境中吸取營養(yǎng)和排泄廢物是通過整個細胞表面進行的，具有極大的表面與體積比。極大的表面積使真菌在短時間內吸收大量養(yǎng)料和排出大量代謝廢物，為大量生長繁殖提供了物質基礎，因此，也具有強大的吸收能力。

    （2）霉菌具有代謝旺、繁殖快的特點。霉菌具有驚人的轉化速度和代謝能力，在條件合適時，霉菌一晝夜合成的產物可達本身原來重量的30～40 倍。霉菌的代謝越旺，則破壞的物質越多，造成的損失越大。霉菌的繁殖速度快，它們在短期內產生很多后代，使工業(yè)制品迅速腐蝕、腐敗和霉變。

    （3）霉菌具有適應強、易變異的特點。霉菌由于體積小、數量多、繁殖快以及與外界的接觸更為直接等原因，使得它們比較容易適應外界不良的環(huán)境。如果環(huán)境條件發(fā)生劇烈變化，群體中的大多數個體會死亡，其中個別個體會發(fā)生變異而適應新的環(huán)境。

    2 霉菌腐蝕的作用機理

    2.1 金屬材料失效機理

    艦載機液壓系統(tǒng)的附件大多由鋁合金、不銹鋼等金屬材料組成。金屬材料一般不具備霉菌生長所需的營養(yǎng)， 霉菌不可能通過其組成成分而直接損壞金屬本身， 而往往是霉菌生長誘發(fā)的電化學效應引起金屬材料的損壞， 腐蝕反應是通過構成該系統(tǒng)的三個組成部分：金屬、溶液和霉菌的相互作用實現的。霉菌對金屬材料的腐蝕作用機理如下：

    （1）霉菌生長代謝過程中分泌出腐蝕性物質，如各種酶、酸。這些物質引起鋼、銅、鋁和其他金屬的腐蝕。

    （2）霉菌生長改變金屬表面狀態(tài)，使金屬表面化學勢能變化，形成一個半滲透性和半導電性的薄膜，這個薄膜起到電解液的作用， 從而在金屬表面構成腐蝕電池，引起金屬腐蝕。生物膜模型如圖1 所示，生物膜帶負電，在生物膜下面的開放結構里能夠發(fā)生局部腐蝕。

    （3）霉菌去極化作用引起腐蝕。當電化學腐蝕原電池的一個電極上形成了電絕緣層或極化層時， 原電池腐蝕作用中斷，霉菌能消耗積聚在被腐蝕電極（如鐵）上的硝酸鹽和硫，也能消耗在這一電極上形成的氫氣、氧氣等氣態(tài)產物，從而使停止的腐蝕過程得以繼續(xù)。其反應過程如圖2 所示。

    材料腐蝕到一定程度會使機載設備產生故障。不潔物體在不抗霉材料與抗霉材料連接處， 不抗霉材料上的霉菌使抗霉材料易受間接腐蝕， 從而加快霉菌對設備的腐蝕過程。對于艦載機來說，由于其結構和零部件應用的材料各式各樣，且相互鄰接，而且在制造貯存和使用過程中，難免在其表面積聚灰塵、油脂和各種污物，從而使抗霉材料的表面易長霉，由此所造成的破壞必然是各種失效機理組合和綜合作用的結果。

    2.2 非金屬材料失效機理

    天然材料和合成材料等非金屬材料往往由碳氫化合物組成。霉菌生長后通過有機酸的水解作用，逐漸將材料分解成為碳分子和二氧化碳而被破壞， 碳分子被轉化為其細胞組分， 因此碳氫化合物很容易被細菌利用作為碳源和能源。有些情況下，碳氫化合物的分子可以局部地被降解或稍稍改變。

    1）一般塑料

    塑料中一般含有填料和增塑劑， 填料可分為有機填料和無機填料。有機填料大多能提供霉菌的營養(yǎng)并增加材料的吸濕程度，因而其耐霉性不如無機填料。塑料中的增塑劑是獲得塑性的主要成分， 增塑劑處于大分子中間的空隙處。由于大多數增塑劑是半抗霉的和不抗霉的，它們不斷被霉菌所利用。如果材料表面的增塑劑被消耗，則里面的增塑劑會向表面遷移，塑性變差且更易老化，因此，塑料中的有機填料和增塑劑是其被霉菌腐蝕損壞的主要根源。

    2）天然橡膠和普通合成橡膠

    天然橡膠和普通合成橡膠系高分子碳氫化合物。霉菌對橡膠的侵襲主要是使碳鏈斷裂， 其物理與機械性能因此變壞；其次，加入的添加劑如為硬脂酸、陶土等，可成為霉菌的食物。某些橡膠在氧化硫桿菌的作用下，能將橡膠中的硫轉化為硫酸，而使橡膠受到破壞。

    3）漆膜

    漆膜的破壞主要是由霉菌生長所產生的有機酸性物質所引起。有機酸性物質的長期作用會將漆的脂鏈打開或者把碳鏈氧化，再經水解，漆膜的高分子結構變成低分子結構。如霉菌生長嚴重，會逐漸將漆膜穿透。絕緣漆長霉以后， 絕緣電阻特性將顯著下降或發(fā)生泄電現象。

    3 霉菌綜合環(huán)境試驗

    3.1 試驗方案

    本試驗方案是根據國軍標GJB 1 50.10A -2009《軍用裝備實驗室環(huán)境試驗方法第10 部分霉菌試驗》，并根據實際情況裁剪后制定的。為了更好地反映海洋環(huán)境下霉菌的破壞作用， 將霉菌試驗安排在八個循環(huán)的高低溫、濕熱和鹽霧試驗之后進行，以檢驗環(huán)境綜合因素對液壓系統(tǒng)的影響。霉菌綜合環(huán)境試驗方案如圖3所示。

    3.2 試驗技術要求

    （1）霉菌試驗箱工作空間的各點溫度在29℃～31℃之間， 相對濕度在90%～95%之間， 指標點溫度（30±1）℃，相對濕度在（95±5）%。  圖3 液壓系統(tǒng)環(huán)境試驗方案

    （2）試驗附件經過超強紫外線照射24h 后，將試驗附件放入霉菌生化培養(yǎng)箱，并植入試驗霉菌，附件霉菌試驗。

    （3）試驗周期28 天，在試驗期間，定期對試件進行調整和移位，以保證各種霉菌的作用發(fā)揮。

    3.3 試驗結果及分析

    1）霉菌生長情況

    以7 天為一個周期， 對液壓系統(tǒng)附件的霉菌生長情況進行檢查，情況如下：

    （1）在采樣的液壓附件表面上，表1 中列出的各菌種皆有生長發(fā)展；

    （2）液壓系統(tǒng)附件材料屬于Ⅰ-級；

    （3）寄生在絕緣材料、塑料、皮革、橡膠纖維素等物質上并進行霉變損壞，間接寄生并加速腐蝕金屬；

    （4）木霉屬占所有菌種的46%，是首要菌種，其他菌種均在10%以內。其中，木霉屬每年有一個繁衍高峰期：立秋的前7 天到后8 天之間；在繁衍高峰期時，刺激動物的眼睛及皮膚；

    （5）霉菌生長區(qū)的PH=5.3～6.9。

    2）液壓附件的腐蝕情況

    經過霉菌試驗后， 液壓系統(tǒng)附件的金屬表面大多保持完好，但有些表面局部滋生霉菌，并使金屬腐蝕加劇。特別是減速板作動器和安全活門的表面有大面積的霉菌滋生， 附件表面金屬的腐蝕速度也遠大于單一的濕熱試驗或鹽霧試驗。滋生的霉菌與金屬表面結合強度較大，去除困難。表層的腐蝕產物通過機械方法去除以后，發(fā)現表層金屬的點蝕明顯增多，而且腐蝕坑占據的面積較大。其主要特點如下：

    （1）不銹鋼或鋁合金等金屬的光滑表面不容易銹蝕及滋生霉菌。

    如圖4 所示， 液壓系統(tǒng)附件的光滑表面大多無銹蝕、無霉菌滋生。

    （2）附件較為粗糙的表面易于滋生霉菌，并產生較大面積的腐蝕。

    阻力板作動器的鑄鋼材料表面大量滋生綠色木霉等多種霉菌（如圖5、圖6），霉菌對金屬表面有較為嚴重的腐蝕作用，金屬表面出現明顯可見的，較為密集的腐蝕坑，腐蝕面積較大，霉菌與金屬表面的結合較為緊密，需通過機械方法進行去除。造成金屬表面的損傷降低了該附件的結構強度，應在評定損傷等級后，再修復使用。

    （3）皮革不易受到腐蝕，對氟塑軟管有較好的保護作用。

    通過有皮革防護的氟塑軟管和無皮革防護的氟塑軟管對比試驗發(fā)現，有皮革保護的氟塑軟管（如圖7 所示），鋼絲編織層基本無斷絲、無銹蝕現象，而且皮革無破損，但皮革的張緊拉線有老化現象。無皮革防護的氟塑軟管（如圖8 所示），鋼絲編織層有明顯的斷絲銹蝕現象。

    4 霉菌的防護

    艦載機液壓系統(tǒng)的防霉特性很大程度上取決于材料的選取，選擇本身耐腐蝕、抗菌的材料，能夠從根本上提高液壓系統(tǒng)的防霉水平。采用有效的材料表面防護涂層也是提高抗霉能力的重要方面。除此之外，在艦載機的使用維護中還應做到以下幾點：

    （1）為了防止艦載機液壓系統(tǒng)在使用過程中長霉，可以進行通風、除濕；

    （2）在維護和使用中注意避免手汗、污物等污染裝備光面；

    （3）有外殼的裝備，使用中應定期進行清理，以去除可供霉菌生長的營養(yǎng)物質（如灰塵和污垢）；

    （4）部分密封的外殼內放置干燥劑并定期更換或進行加熱，以保持殼內的溫度較低，避免長霉；

    （5）如材料和裝備允許時，可用紫外線或臭氧進行滅菌處理。

    5 結論

    要提高艦載機液壓系統(tǒng)的抗霉能力， 在選材上首先應選擇耐霉性能較好的材料，當不能滿足要求時，應用抗霉涂料等防護措施進行保護；另一方面，應從結構設計的角度考慮，以避免有利于霉菌生長的溫、濕度條件， 在使用中采用必要的維護和環(huán)境控制措施抑制霉菌生長。霉菌試驗是評價材料和裝備抗霉特性的重要手段，在材料和裝備研制、設計定型以及使用階段均應開展相應的霉菌試驗，以獲取有關信息，為改進設計和評價耐霉能力提供信息支持。

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責任編輯：王元

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