导弹与航天运载技术
MISSILES AND SPACE VEHICLES
1999年 第5期 No.5 1999



用1Cr18Ni9Ti不锈钢软管加注绿色四氧化二氮(MON-3)可行性探讨
符锡理
　　摘要　分析了1Cr18Ni9Ti与MON-3液体推进剂相容性的机理，对用1Cr18Ni9Ti软管加注MON-3液体推进剂的可行性进行了探讨。
　　主题词　液体火箭推进剂，＋MON-3推进剂，推进剂相容性。
A Probe on Practicability of Using 1Cr18Ni9Ti Hose for Loading Liquid Propellant MON-3
Fu Xili
(China Academy of Launch Technology, Beijing, 100076)
　　Abstract　The mechanism of compatibility of 1Cr18Ni9Ti with liquid propellant MON-3 is analysed. A probe on practicability of using 1Cr18Ni9Ti hose for loading liquid propellant MON-3 is conducted.
　　Key Words　Liquid propellant, ＋　MON-3 propellant, Propellant compatibility.
1　前　言
　　绿色四氧化二氮(MON-3)是在常规推进剂N2O4中加入2.5%～3% NO的一种新型推进剂。作为火箭推进剂，MON-3/UDMH(偏二甲肼)和N2O4/UDMH的比冲性能基本相同，二者的差异不大于0.5%。在N2O4中加入NO的主要目的，一是提高N2O4在火箭贮箱中长期封存的稳定性；二是改善N2O4对钛合金贮箱的腐蚀。因此，MON-3通常作为推进剂(氧化剂)取代N2O4，用于预先加入火箭钛合金贮箱中并长期封存的使用场合。
2　采用钛合金软管加注存在的问题
　　按火箭总体设计要求，MON-3推进剂加注设备及管路应选用钛合金材料制作，个别情况是仅在加注、泄出过程中与推进剂接触的零部件允许用不锈钢代用，但这些不锈钢材料零件应经试验确认其与MON-3相容，可以满足使用要求。
　　 MON-3与N2O4一样，它对不锈钢的腐蚀是极微的，腐蚀速率约为2.5×10－7 mm/年数量级，显然，对设备来说这么小的腐蚀是允许的。限制MON-3与不锈钢1Cr18Ni9Ti接触的主要考虑是其腐蚀产物中的Fe＋离子会以颗粒状或凝胶状形态存在，有可能堵塞火箭推进剂贮箱中的表面张力筛网或发动机喷孔。为此要求在加注设备上尽量采用钛合金而不用不锈钢。但是，对于某些部件，例如金属软管，要研制钛合金软管，无论在技术、时间、经费等方面在短期内均难以落实，因此应考虑其他解决途径。
　　经过文献检索与调研表明：
　　a) 到目前为止尚未见国内外有生产或使用钛合金软管的报道。制造金属软管的材料应具有相当好的可塑性、可成形性、耐疲劳性和可焊接性。与1Cr18Ni9Ti不锈钢对比，钛合金的上述性能均较差。不锈钢的δ%=40%，可塑性最好的TAI钛合金，其δ%=25%～40%，其次，TAI的可焊接性也比不上1Cr18Ni9Ti，可以预见制造钛合金软管的难度会比1Cr18Ni9Ti不锈钢软管大。研制和制造出的钛合金软管在长期使用时会发生什么问题(例如使用寿命等)都很难预料。总之，研制钛合金软管在技术上是否一定可行，目前尚难以作出结论。
　　b) 研制钛合金软管要用δ0.2 mm的薄壁管；按目前国家标准d=10 mm钛合金管的最小壁厚为δ=0.3 mm。如要研制软管，需要向冶金部门提出轧制δ0.2 mm管坯的任务。目前尚不知道轧制如此薄的钛合金管在技术上有无问题。
　　c) 从研制费用上考虑，从制造管坯到做成钛合金软管都属于首次研制，费用相当可观。考虑到技术上存在不少难点，可以预料其研制周期也是短不了的。
　　综上所述，研制钛合金软管在技术上把握性不大，难题多，费用大，周期长，而且目前的用量少。因而，目前是否需要研制尚难以决策。
3　采用不锈钢软管加注的可行性
　　为了满足某型号导弹末修级加注MON-3推进剂的需要(加注用软管的需要)，应寻求其他解决途径：一是探讨研制聚四氟乙烯软管，这也是新课题，需要进一步调研、论证；二是用常规的1Cr18Ni9Ti不锈钢软管代用。采用不锈钢软管无论在论证或文献调研等方面均可作出切实可行的结论，详述如下：
　　a) 首先，限制使用不锈钢是出于防止腐蚀产物中的Fe＋离子含量太多。MON-3推进剂技术规格中规定，Fe＋离子含量不大于0.75 mg/L。不锈钢与MON-3接触产生腐蚀产物需要一定时间。加注软管只在加注的短时间内与MON-3接触，加注后立即清洗、吹干。软管与MON-3的接触时间短，因而可以有条件使用。
　　b) 其次，限制腐蚀产物Fe＋离子的目的是防止堵塞火箭推进剂贮箱中表面张力筛网的网孔和发动机喷咀。在加注设备的加泄连接器中已设有10 μ级的过滤器，可以有效防止颗粒状或胶状腐蚀产物进入火箭推进剂贮箱。
　　c) 在MON-3推进剂贮箱中应用不锈钢材料的已有先例。例如贮箱加注活门中应用1Cr18Ni9Ti不锈钢弹簧，贮箱中表面张力筛网(235×2 300目)用的是国外进口的不锈钢丝网。据了解，其材质为00Cr18Ni13，该材料与1Cr18Ni9Ti同属于Ni-Cr系列不锈钢。
　　d) 据文献［1］报道，镍铬不锈钢与MON-3相容性试验表明，不锈钢与MON-3短期接触(数天)未见Fe＋离子含量增加。试验同时也表明，采用钝化工艺可以进一步改善不锈钢与MON-3的相容性。
　　综上所述，1Cr18Ni9Ti不锈钢软管加注MON-3推进剂是可行的。
作者单位：(中国运载火箭技术研究院，北京，100076)
参考文献
　1　Астронаьптпка　п　Ракетоэпнампка. 1991，20.
收稿日期：1999-03-02
