航母作為人類有史以來最大的軍事裝備，是一項復(fù)雜的巨系統(tǒng)工程，所使用的材料種類繁多，工作環(huán)境復(fù)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(jié)構(gòu)材料、管系材料、覆蓋覆層及涂層材料、阻尼及減震降噪材等。航母用材種類多、品種規(guī)格復(fù)雜，不同種類和規(guī)格的金屬材料、非金屬材料總計達(dá)幾千種。

    航空母艦材料性能要求

    材料的性能水平高低很大程度上影響各個系統(tǒng)的功能，進(jìn)而決定了航母的性能水平。作為最重要的基礎(chǔ)平臺，各種材料能否在超過40 年的服役期內(nèi)保持優(yōu)良的性能，決定了航母的生命力以及技戰(zhàn)術(shù)水平，因此在航母設(shè)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(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)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(fù)雜的系統(tǒng)工程。為解決這一問題，必須立足于航母的總體設(shè)計要求和規(guī)劃，從系統(tǒng)設(shè)計、設(shè)備設(shè)計和制造、施工建造等各方面進(jìn)行充分考慮，嚴(yán)格控制制造、建造全過程中的施工工藝，同時在后續(xù)使用、維修和管理等方面嚴(yán)格規(guī)范，才能較好地解決腐蝕的防護(hù)和控制問題。

    航母服役環(huán)境特點

    航母要在多種苛刻環(huán)境下工作，其環(huán)境特點如下：

    風(fēng)高浪大，海況險惡

    航母要在全球無限海區(qū)航行，須適應(yīng)高海況環(huán)境。以９級海況為例，風(fēng)速超過32m/s，浪高超過14m。在此環(huán)境下，船體結(jié)構(gòu)承受大的應(yīng)力，對船體材料（ 包括焊縫） 的綜合性能要求甚高。

    海洋環(huán)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(huán)境中，其中正常工作溫度低至-30℃，高至70℃，濕度最大可達(dá)100％，同時還有包括強太陽輻射、霉菌、鹽霧、浸漬、干濕交替等環(huán)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(jìn)程。

    腐蝕介質(zhì)種類多，水、液、氣、海生物共同作用

    船體外部腐蝕介質(zhì)包括海浪飛濺沖擊、海水沖刷、泥沙、油污；船體內(nèi)部腐蝕介質(zhì)包括壓載海水、污水、燃油、潤滑油、液壓油、污油、蒸汽、高溫?zé)煔狻⒏邏嚎諝狻⒌獨狻⒀鯕狻⑺帷A、輻照等。

    同時，海水的電化學(xué)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。

    沖擊振動環(huán)境，多種載荷共同作用

    包括海浪砰擊、艦載機(jī)作業(yè)產(chǎn)生的瞬態(tài)沖擊、以及各種機(jī)械設(shè)備運轉(zhuǎn)產(chǎn)生長期交變載荷等對航母造成的各種沖擊。

    航母設(shè)計選材原則

    航母選材時優(yōu)先選用成熟材料，通常應(yīng)遵照以下幾項基本原則：①所選材料必須符合現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)經(jīng)過定型鑒定并經(jīng)海軍訂貨部門或其委托驗收單位的批準(zhǔn)。②所選材料的力學(xué)性能、物理性能以及規(guī)格應(yīng)符合產(chǎn)品的戰(zhàn)術(shù)、技術(shù)性能要求。對有特殊要求者，除常規(guī)力學(xué)性能外，所選材料還應(yīng)滿足相應(yīng)特定的性能要求，如阻尼性能、防彈性能、防磁性能、透聲性能、吸波性能、抗輻照性能、耐光輻射性能、高溫性能、低溫性能等，并應(yīng)使結(jié)構(gòu)重量盡可能小。③所選材料必須品種規(guī)格及配套材料齊全。盡可能采用通用化程度高的材料，簡化材料的種類、牌號、品種和規(guī)格；所使用的材料必須可靠性、穩(wěn)定性、安全性、工藝性、適修性、經(jīng)濟(jì)性好。④積極推廣應(yīng)用新材料。在確保材料各項性能得到檢測驗證且滿足使用需求的前提下，選材時積極應(yīng)用新材料，提高艦船用材性能指標(biāo)。除上述通用選材原則外，幾種常用航母材料還有特殊的要求。

    船體材料選材原則

    目前，各海軍強國均建立了較完整的結(jié)構(gòu)鋼體系，并依據(jù)艦船發(fā)展需求仍在不斷研發(fā)、完善、提高。美國海軍于2007 ～ 2010 年開展了“HSLA 115 高性能鋼的評價和實施第Ⅱ階段”項目的研究，對HSLA 鋼在CVN78 航母上的用進(jìn)行驗證。復(fù)合材料等船體結(jié)構(gòu)新型材料越來越受到各海軍強國的高度重視。船體結(jié)構(gòu)材料研發(fā)、考核環(huán)節(jié)眾多，周期較長，其材料必須經(jīng)過以下3 個階段才能確定能否應(yīng)用于實際型號產(chǎn)品：①材料研制階段。根據(jù)總體設(shè)計需要的材料性能要求，開展材料成分及工藝路線設(shè)計、工業(yè)試制、綜合性能評價等，并制定生產(chǎn)技術(shù)規(guī)程。②應(yīng)用研究階段。對材料各項應(yīng)用性能進(jìn)行研究，分析材料研制中存在的問題，同時對新材料作出確切評價，為型號設(shè)計選材提供技術(shù)支撐。對用量最大的結(jié)構(gòu)用鋼材，確定鋼及配套材料的成分及工藝路線，制訂材料的供貨驗收技術(shù)條件，滿足生產(chǎn)與供貨，并制訂鋼的冷熱加工及焊接工藝。    ③模型考核階段。選取實船典型結(jié)構(gòu)進(jìn)行模擬建造及解剖實驗，并選擇在冬季等惡劣環(huán)境下施工，全方位考核材料的各項性能，考核所制定工藝的正確性與可操作性，形成完整技術(shù)文件，完成新材料性能考核及工藝驗證，從而確定其能否用于型號產(chǎn)品。航母船體結(jié)構(gòu)材料在選材時除滿足上述通用選材要求外，還應(yīng)當(dāng)要求材料具有優(yōu)良的耐腐蝕性能、焊接性能、冷／熱加工性能、低溫韌性水平、抗爆抗沖擊水平。

    管路及附件材料選材原則

    航母的動力、保障系統(tǒng)中大部分由設(shè)備和管路構(gòu)成。管路由管子、閥件和附件組成。管子、閥件及附件材料選材要根據(jù)管內(nèi)介質(zhì)的種類、性質(zhì)、壓力和溫度等使用條件，并結(jié)合管路的安裝位置、安裝環(huán)境和敷設(shè)方式等多項因素，進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析后選取，除通用選材要求外應(yīng)遵照以下幾項基本原則：①所選管子、閥件及附件材料的設(shè)計壓力、設(shè)計溫度、流體介質(zhì)特性等性能應(yīng)符合系統(tǒng)的技術(shù)性能要求；②同一系統(tǒng)的閥件和管路附件材料應(yīng)與管材相匹配，同一系統(tǒng)盡可能減少管系材料、閥件和管路附件的種類；③海水管系中閥件和管路附件材料電位高于管材（ 大陽極小陰極）。

    非金屬材料選材原則

    非金屬材料的選用主要考慮功能性，即防火、隔熱、裝飾、吸波、阻尼、吸聲等等，同時滿足各使用環(huán)境的腐蝕、高低溫、沖擊、振動、磨損及相應(yīng)的介質(zhì)條件，其次是安全性，即滿足艦船規(guī)定的毒性、煙密度、阻燃性或低播焰性等性能。另外必須兼顧配套性、可靠性、穩(wěn)定性、工藝性、適修性、經(jīng)濟(jì)性。航母飛行甲板涂料需具有好的防腐性能，摩擦系數(shù)滿足飛機(jī)作業(yè)要求，耐高溫高速氣流沖擊、耐磨損，具有較好的施工性和修補性。使用壽命不小于3a，能承受飛機(jī)起降1 萬架次輪胎沖擊。防腐防污涂料需具有良好的配套性和施工性，分別滿足各部位腐蝕環(huán)境，其防腐、防污期效滿足規(guī)定的等級修理周期要求。

    航母材料腐蝕防護(hù)及控制特點

    航母巨系統(tǒng)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(hù)和控制，因航母結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性而導(dǎo)致其工藝技術(shù)的高難度。

    腐蝕環(huán)境多樣，防護(hù)要求高，防腐設(shè)計難度大

    航母在全球范圍航行，各海域腐蝕介質(zhì)多樣，環(huán)境作用苛刻；船體內(nèi)部腐蝕介質(zhì)復(fù)雜。航母使用壽命長達(dá)40 ～ 50a，為保證其安全使用，對腐蝕防護(hù)提出了更高的要求，艦船上許多材料傳統(tǒng)可實施的腐蝕防護(hù)技術(shù)面臨瓶頸。

    系統(tǒng)組成復(fù)雜，設(shè)備數(shù)量多，腐蝕故障影響大

    航母由船體結(jié)構(gòu)、船舶裝置、動力、電力、船舶保障、航空保障、作戰(zhàn)等多個一級系統(tǒng)和幾十個二級系統(tǒng)組成，設(shè)備數(shù)量達(dá)數(shù)十萬件。腐蝕嚴(yán)重的海水管系就有主機(jī)海水冷卻系統(tǒng)管系、電站海水冷卻系統(tǒng)管系、水滅火系統(tǒng)管系、日用海水冷卻系統(tǒng)管系、艙底疏水系統(tǒng)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(tǒng)組成復(fù)雜，多個系統(tǒng)中的電子電氣設(shè)備可能因腐蝕環(huán)境惡劣而降低可靠性，一個系統(tǒng)的腐蝕故障有可能影響作戰(zhàn)使用甚至波及全艦功能的發(fā)揮，后果影響重大。

    艙室結(jié)構(gòu)復(fù)雜，防腐施工空間小，修理難度大

    因航母結(jié)構(gòu)極其復(fù)雜致使腐蝕防護(hù)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(tǒng)交錯布置，底部艙室結(jié)構(gòu)異常復(fù)雜，施工空間狹小；②由于系統(tǒng)復(fù)雜，大量設(shè)備要在分段合攏后安裝，分段上涂裝的涂料需要在后期進(jìn)行大量的修補，嚴(yán)重影響涂料的防護(hù)效果；③機(jī)艙、電站、冷站、泵艙的艙底部位腐蝕環(huán)境苛刻，但由于設(shè)備管路布置緊湊，且在底部區(qū)域施工困難，一旦出現(xiàn)腐蝕，修理難度大。

    航母材料腐蝕防護(hù)與控制的建議及對策

    美國擁有最先進(jìn)的航母腐蝕控制技術(shù)，我國在這方面剛剛起步。為我國航母事業(yè)的建設(shè)和實現(xiàn)跨越式發(fā)展，提出以下建議和對策。

    對航母腐蝕控制工藝技術(shù)進(jìn)行深入研究

    ①結(jié)合航母內(nèi)、外部腐蝕環(huán)境和各系統(tǒng)材料特性和運行條件，對重點部位誘發(fā)腐蝕的內(nèi)因、外因進(jìn)行全面分析和必要的試驗，掌握主要腐蝕因素及其變化規(guī)律；②加強材料在使用環(huán)境下的腐蝕特性研究，結(jié)合前期水面艦船的腐蝕情況，檢查和清理出現(xiàn)的新問題，重點開展多因素環(huán)境條件下的材料腐蝕規(guī)律研究、多材料耦合條件下的異種金屬電化學(xué)腐蝕行為研究、航母海水管系污損及腐蝕機(jī)理研究。

    開展防腐技術(shù)頂層規(guī)劃

    ①立足于航母特點，從使用需求出發(fā)，進(jìn)行頂層規(guī)劃，構(gòu)建航母腐蝕防護(hù)控制體系。②按解決當(dāng)前急需、突破型號研制瓶頸、形成未來技術(shù)儲備進(jìn)行分類，分階段從總體設(shè)計、施工控制、仿真計算、試驗驗證、監(jiān)測與評估、材料研制等方面全方位進(jìn)行防腐專項技術(shù)規(guī)劃，全面提高腐蝕控制技術(shù)水平。

    開展航母腐蝕控制技術(shù)方案研究

    ①根據(jù)航母壽命剖面及使用需求，研究并提出腐蝕防護(hù)設(shè)計、建造、管理的定量和定性要求；②根據(jù)航母材料腐蝕環(huán)境和特性，研究各種腐蝕控制技術(shù)的適用性及效果，明確從設(shè)計到修理各階段的腐蝕控制應(yīng)對措施。編制航母材料腐蝕控制指南及相關(guān)管理文件　①編制航母腐蝕控制設(shè)計、建造、維護(hù)修理指南，以及艦載設(shè)備腐蝕控制指南，指導(dǎo)各系統(tǒng)設(shè)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(fā)相關(guān)管理文件，落實航母材料腐蝕控制指南的實施、驗收和檢查。

    總之，雖然我國研制了多種型號的艦船結(jié)構(gòu)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(fā)力度，提高結(jié)構(gòu)材料、管路材料的防腐性能；研發(fā)長效防腐防污涂料、高性能飛行甲板涂料；加強海水系統(tǒng)腐蝕、污損規(guī)律及控制技術(shù)研究；全面提高材料腐蝕、老化機(jī)制評價手段及匹配設(shè)計技術(shù)。