日本人的水管能當炮管用嗎
來源：世建通 發布時間：2012-8-16 瀏覽次數：5356 次
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去年某日，公司舉行管理知識培訓，主講者為余世維先生。余先生的課講得妙趣橫生，精彩絕倫，但顯然我已經忘了課程的內容（沒辦法，我天生對這些管理理論不感興趣），而其中一個案例卻引起了我的注意，時至今日仍未能忘懷，我覺得很有必要將這個案例澄清一下，否則大家被某些專家騙了都不知道。
這個案例其實20年前就流行了，說的是日本人極具危機感，為了應付日后可能發生的戰爭，生產自來水管時將其口徑與火炮口徑統一，戰時，將水管拆下來就能當迫擊炮使用。
回想起來，當年正是改革開放之初，估計是一批鼓吹全盤西化的精英過度崇洋媚外而編造的若干神話之一，沒想到以訛傳訛，20年后仍有人提起。20年前，我尚幼小，信以為真，但今天要我相信這個鬼話，打死我也不愿意。
為什么呢？為了讓大家對火炮的身管（即我們常說的“炮管”）有一個理性的認識，我先對火炮的身管作一個簡單的介紹。
相信大部分人都是從電影或電視中看到火炮的，但要提起火炮的結構沒幾個人懂。火炮結構從大的方面說分為炮身和炮架，自行火炮還包括底盤部分。在復雜的火炮結構中，炮身是重要的組成部分。炮身又由身管、炮尾、炮閂等部件組成，其中身管是重中之重。可以說，身管賦予了火炮最重要的戰斗性能——殺傷力，是火炮戰斗力的主體。
火炮射擊時，身管的工作環境極為惡劣。火藥燃氣讓這里的溫度高達3000℃以上，高溫不僅會嚴重燒蝕身管，而且可能引起身管變形；高膛壓火炮炮膛內壁的壓強高達500～700Mpa，身管必須要有足夠的強度和韌性，否則會發生脹膛或膛炸等危險事故；為了充分利用火藥燃氣的推力，賦予彈丸足夠的速度，炮彈必須和身管緊密接觸，彈丸前進過程中和身管緊密接觸，彈丸前進過程中和身管的直接摩擦在所難免，但過大的摩擦不僅會影響彈丸的初速，而且還會造成彈丸飛行不穩定；在火炮進行連續速射時，以上的問題更為嚴重。由此可見，高溫、高壓、摩擦、腐蝕是火炮身管生產必須直面的四大難題。
既然火炮發射時內膛的溫度、壓強這么高，普通鋼材就勉為其難了，為了使身管材料達到超乎尋常的耐高溫性能、卓越的強度和優良的韌性，同時也要充分考慮火炮大量生產的成本因素，現代火炮身管材料都采用合金鋼，常以中碳鎳鉻鉬系合金鋼為主，也有增加少量的釩作改性鋼。由于俺們中國缺少鎳，研制了一系列用稀土或釩元素代替鎳元素的炮鋼，在世界上獨樹一幟。
在談及炮鋼材料時，還必須提到電渣重熔技術。因為像坦克炮一類的高膛壓火炮對內膛的耐燒蝕性能、強度和韌性有極高的要求，這就對鋼材的精煉提出超乎尋常的要求。電渣重熔就是為了滿足炮鋼的精煉要求而誕生的一種精煉工藝，精煉過的特種鋼再經過電渣重熔可以去掉鋼材中殘留的少量硫、磷等對火炮強度和韌性有害的元素，使鋼的純度更高，滿足火炮身管的生產要求。
談了材料，再談工藝。
在普通人看來，火炮身管只是一個能發射彈丸的部件；但對于炮廠工人來說，炮管則被視為一根最難加工的“長管”，尤其是身管內膛的成型過程。身管膛孔的加工方法是用一種配用超長鉆頭的大型鉆孔鉆出一個孔，接著到鏜床上將這個孔逐步鏜削成型。
機械加工中一般將長徑比大于10以上的孔加工稱為深孔加工。火炮的身管必須經過深孔加工。由于身管的內膛加工質量與整門火炮的射擊精度、壽命、安全等密切相關，因此對加工后的尺寸公差、彎曲度、粗糙度等方面要求極高，可以說深孔加工是火炮制造工藝方面有別于普通機械制造的突出特點。引人注意的是，執行深孔加工的機床無一例外都是體形龐大、價格昂貴的專用機床。
為提高炮管強度，同時降低火炮重量，高膛壓火炮大多采用自緊身管，自緊工藝是在膛孔直徑基本達到要求，即在內膛半精加工的過程中進行。身管自緊是在普通單筒身管內通過特殊工藝使炮管由內向外產生一定的塑性變形，這樣身管外層對內層產生壓力，在射擊時，這種壓力就像在身管外又增加了無數層薄筒，使身管的承壓能力增大，可以有效減少身管厚度，降低火炮重量。
自緊工藝完成后，接下來要對內膛進行拋光等精加工工藝。如果是線膛炮，還要拉制膛線。拉制膛線就是要在身管膛壁上拉出符合設計要求的曲線溝槽。拉制時拉刀順著與身管軸線平行的方向前進，而炮管則繞軸線作旋轉運動，這樣拉出的膛線就是旋轉膛線。
對于現代火炮，內膛的加工成型并不是加工過程的終結，為了提高火炮的耐磨性和抗腐蝕性，火炮身管內膛還要進行鍍鉻工藝處理，這樣可以有效增加身管的使用壽命。由于身管外將來還要加熱護套、炮口裝置，尾部要連接炮尾等，在機加工過程中要加工相應的連接螺紋和排氣孔等。炮管的加工過程完成后，還要進行印制編號和涂裝等工序。到此為止，一根炮管就加工完成了。
火炮生產并裝配完成后，任何一門火炮在交付部隊前都要經過工程的常規實彈試驗，檢驗火炮的機構動作是否正常，射擊精確度是否滿足設計要求，有無故障發生，自動機工作是否正常，拋殼動作是否流暢，閉氣是否嚴密，火炮壽命是否符合設計要求，行動系統工作是否正常等。順利通過試驗的產品在軍方代表對試驗結果認可后，方可出廠。
好，現在，讓我們來看看日本人的水管能不能直接變成炮管。
首先，材料。前面已經說過，現代火炮身管材料都采用合金鋼，而這些合金的組成元素通常是稀有元素。地球人都知道，日本是個缺乏資源的國家。鎳、鉻、鉬、釩等元素在火炮身管上一個都不能少，而這些東西日本卻一個都沒有，進口昂貴的礦產資源用于國民經濟已經耗了日本大量的金錢，我們知道，一個大城市其水管（自來水管、污水管、排水管等）總長度就有可能超過一千甚至一萬公里，特別是在日本關東地區高度密集的城市群，各種水管總長度可能超過十萬公里，如此巨大的數目，需要進口多少資源，需要耗多少金錢，相信算出來大家頭都大了。據日本通產省資源廳數據，日本有儲量的礦種只有12種。除石灰巖、葉蠟石、硅砂這三種極普通礦產的儲量較大外（日本煤炭儲量較大，但開采成本極高，不具經濟利用價值），其他重要礦產的儲量均極少。特別是油氣、黑色和有色金屬等，幾乎全靠進口。日本對石油的進口依賴程度為99.7%，煤92.7%，多種有色金屬平均在95%以上。許多重要礦產，日本均是世界第一或第二大的進口國，包括煤、液化天然氣、石油、鐵礦石、錳礦石、鎳、銅、鉛、鋅、鉻鐵礦、貴金屬、稀土、鈦鐵礦和金紅石、鈷、鋁、鎘、鎵、鋯、金剛石、螢石、鉀鹽、磷等。據日本財政部門統計，1997年共進口價值717 億美元的礦產品（其中燃料礦產628 億美元，金屬礦產72 億美元，非金屬礦產17 億美元）和484億美元的礦產加工材料（與礦產有關的肥料和化學品216 億美元，金屬及制品174 億美元，寶石類及貴金屬64 億美元，石材等30億美元），合計1201 億美元，占日本總進口的35.5%。這還是平時，若是戰時，日本能否進口到所需的礦產資源還是問題呢。
其次，腐蝕。一個不可忽視的因素：水管的腐蝕，這會直接造成耐壓性能降低。水管的使用不是三五年的事，在漫長的使用過程中，水管不可避免受到水中各種有害雜質的侵蝕，各種污垢都會附著在管壁上，從而使其各性能參數逐步降低。很難想象，一根使用過的水管直接拆下來就去發射炮彈，能不能承受巨大的膛壓，大概只有火星人才敢使用這樣的炮。據查，日本東京的自來水供水管道經歷了鍍鋅管──塑料管（以硬質聚氯乙烯為代表）和復合鋼管──薄壁不銹鋼的發展歷程，1955年以前，普遍使用的是鍍鋅管，1955-1980年間，塑料管和不同材料的復合鋼管廣泛應用于建筑物內的水管和部分室外水管，但不論是鍍鋅管還是塑料管，各種復合管，在長期的使用過程中，由于其材料耐腐蝕性不佳而受到腐蝕、因外力作用（如熱脹冷縮、施工破壞等）造成的漏水現象十分普遍。為此，東京供水局經過10多年的調查研究后決定，從1980年5月份開始，凡50毫米以下直徑的供水管道、管接頭、水龍頭全部采用不銹鋼材質，從而從根本上解決了漏水問題。可見，即使日本在采用不銹鋼管以前，腐蝕問題就沒能解決。現在，在日本，所有的住宅區全都安裝了薄壁不銹鋼管道。很顯然，即使是不銹鋼也是薄壁的，這種材料不可能滿足炮管的要求。
第三，成本。大方一點，材料的成本咱就不計了。現在我們假設日本處于戰時狀態，為了湊齊所需炮管數目，把東京的自來水管都拆了，這時會發生什么情況呢？東京地區是日本經濟的命脈所在，人口在一千萬以上，為了解決這一千萬人的生活、工作問題以維持戰爭，必須把所有拆掉了自來水管的地方再裝上自來水管。暈！不說了，這年頭白癡越來越多了！假設我們不是白癡，我們用PVC管或者UPVC管等非鋼管代替自來水管，此路不通，因為口徑不一樣。為了解決這個問題，必須把所有閥門、接口、水表等全部換一遍……，等等，我沒錢了。就連新加坡這樣的小國，也是歷時20年耗資70億新元才完成了對給水管的更換工作，而新加坡的人口只有600萬。
第四，工藝及結構。火炮的身管工藝流程大體為：深孔加工——身管自緊——內鏜拋光、拉制膛線——內鏜鍍鉻。用火炮的工藝加工自來水管，可能嗎？火炮的身管要預留好各種連接螺紋和排氣孔等，而自來水管需要的接口結構與火炮的完全不一樣。
拋開上述因素不提，假設材料沒有進口的限制，不怕腐蝕，成本不計，結構相同，現在我們拆下一根自來水管，裝到炮架上，馬上要開炮了……等等，先測一下膛壓！毫無疑問，口徑越小，膛壓越低。迫擊炮是低膛壓的火炮，據公開資料顯示，中國PP89式60mm迫擊炮膛壓≤29.4Mpa，W1987式81mm迫擊炮膛壓≤66.7Mpa，以60mm迫擊炮為例，保守一點，假設膛壓20Mpa左右。那么，水管的耐壓能力如何呢？按照中國的實測數據，0.6毫米薄壁的水管能夠承受2.45Mpa的壓力，不妙，我們的迫擊炮爆炸了！
