有关飞机结构腐蚀的研究
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摘要：本文从飞机结构腐蚀的危害性、定义、机理、原因、常见部位、一般性修理原则等几个方面，全面论述了飞机结构腐蚀与维护的有关问题，同时对未来飞机腐蚀的控制提出了一些建议。
飞机结构的腐蚀实质上是结构元件在使用环境下 ,通过化学或电化学作 用 所发生的积累性化学 损伤和破坏。飞机腐蚀的 严重程度与使用年限密切 相关,并随着使用年限的增长迅速加快。飞机结构在制造过程中均 已采取了一定的表面防腐措施。但是,当飞机使用 一定年限后,特别是在沿海、沿湖、多雨、潮湿、高温地区 使用 的飞机,其构件表面防腐涂层会逐渐变质,失去与基体表面的结合力而脱落,于是 ,构件就发 生腐蚀。构件的局部位置一旦 发生腐蚀,由于腐蚀产物的体积效应,腐蚀介质更 易吸附,进人基体而难以排除,从而加速构件腐蚀。如不及时地实施有效的腐蚀修理与控制,已腐蚀部位将加剧腐蚀,原来没发生腐蚀的部位,也可能出现新的腐蚀[1]。
1、飞机结构上 不同的部位所产生的腐蚀形式
1.1均匀腐蚀
均匀腐蚀是以金属表面的剥落为特征的 ,化学或电化学反应在 金属表面均匀进行,结果使金属表面均匀变薄,直 至破坏,一 般来说,均匀腐蚀对机体结构危害性小,易发现,易 于修理。
1.2电化腐蚀
在电解液存在的 前提下,两种不 同电位的金属或金属与非金属导体电化联接所引起 的腐蚀,又称接触腐蚀。这种腐蚀形式在飞机结构上最为普遍。
1.3缝隙腐蚀
处于腐蚀介质中的金属结构,由于金属结构件之间形成缝隙 ,腐蚀介质就会进人并留在缝隙内,从而使缝隙 内部腐蚀加速。在飞机结构 中,不锈钢、铝合金 、钦合金对缝隙腐蚀最为敏感[2]。
1.4孔蚀( 点蚀或坑蚀)
金属表面在拉应力或化学物质作用下 ,保护层遭到破坏,使金属直接暴露在腐蚀环境 中,形成局部腐蚀 小孔并向深入 发 展的一种破坏形式。其腐蚀部位常被腐蚀产物所覆盖,不易发现,易产生应力集 中,成为腐蚀疲劳的裂纹源。孔蚀危害性极大,有可能导致飞机结构的 突发性事故。
1.5晶间腐蚀
沿着晶体的晶粒边界或晶界附近发生的腐蚀,其结果使晶粒间的结合力遭到破坏,从而使金属的强度和塑性大大降低。在飞机结构中,用 来制造承力构件的机翼梁缘条、长析等铝合金构件易产生晶间腐蚀。
1.6应力腐蚀开裂
简称为应力腐蚀,是指金属材料在拉应力和特定的腐蚀介质共 同作用下引起的开裂。这是一种危险性最大的 腐蚀形态,往往引起结构 件的突然断裂,造成灾难性事故。
1.7腐蚀疲劳
是腐蚀介质和交变应力共同作用 下引起的材料或构件的疲劳破坏,也是飞机结构中出现比较多的,且危险性大的一种破坏形式,直接影响着飞机结构的使用寿命。
2.腐蚀发生的原因
2.1设计和制造原因
从飞机设计和制造来看，飞机设计师尽量采用重量轻、强度大的高效材料，如高强度铝合金、钛合金、复合材料、超高强度合金钢等材料。其中，高强度铝合金本身由多种金属熔炼而成，不同金属元素之间存在较高的电位差，如遇到电解质溶液，极易发生电化学腐蚀。不同的金属相接时，造成不同金属之间的电位差和导电通路。而各个部件组装在一起时，缝隙会存水和赃物形成电解质。有些结构处于高应力状态形成应力腐蚀的根源。在制造过程中，由于生产工艺不当，操作失误等原因，保护性涂层质量不高，缺乏腐蚀控制措施等原因，都可能造成腐蚀[3]。
2.2环境原因
在飞机使用过程中，由于环境恶劣，如雨、雪、雾、沙尘天气较多，空气潮湿、盐雾、工业大气等原因，容易造成飞机表面涂层损坏，进而发生化学、电化学腐蚀、应力腐蚀。当大气中的相对湿度大于65%时，物体表面会附着一层0.001微米厚的水膜，相对湿度较大，水膜越厚。当相对湿度为100%时，物体表面会产生冷凝水。这些导电的水溶液便是引起结构件腐蚀的最主要、最普遍的环境介质。
2.3装载原因
野蛮装卸会造成货舱地板、侧壁板、顶板的损伤，由于渗漏或冷凝水，加上结构缝隙中残留的污垢，容易形成腐蚀液或电解质溶液而产生腐蚀。
2.4维护原因
由于维护不当，没有实施正确的腐蚀防护，也会造成腐蚀。
常见腐蚀部位：客舱座椅安装轨道；靠近厨房、厕所附近的地板梁及货舱地板梁的腐蚀；活体动物、鸟类货物的饲料及排泄物的污染等；机翼大梁的前后结合面。机翼大梁与腹板结合面，机身蒙皮与桁条结合面发生的腐蚀，一般是隐蔽性腐蚀。
3、腐蚀的维护
（1）加强对维护人员的防腐教育和培训，高度重视并自觉做好防腐工作。
（2）经常性、定期疏通漏排水孔和漏排水通道；客舱、货舱、厕所等区域，要经常通风，以排除水蒸气。
（3）定期清洁容易污染的区域，并重新喷涂防腐蚀抑制剂；在每个短停时，先清扫货舱地板，擦干水分后再装货。
（4）经常性地检查易腐蚀环境结构件，彻底清除腐蚀产物、恢复防腐涂层和进行规范的结构修理。
（5）确保厨房、厕所及货舱地板接缝处的密封。
（6）建议在货舱地板梁和插片螺母之间用聚乙烯胶带隔离/绝缘；安装螺钉时，建议沾密封胶湿安装。
（7）加强对运输活牲畜、活海鲜、果菜的管理，防止腐蚀性污物的泄露。
（8）加强对货物装卸过程的管理，杜绝因野蛮装卸造成的飞机货舱地板、侧壁板损坏，避免腐蚀介质渗入到构件中。
（9）在雨季、高温、潮湿季节中，缩短检查周期，加强防腐蚀措施。
（10）汞、强酸、强碱泼溅后，要按照有关手册规定彻底清除干净。
（11）除确保油箱排水畅通外，还应在飞机油箱内加入生物杀虫剂，以减少细菌的生长。
4、结束语
腐蚀带来了昂贵的维护问题，并将产生严重后果。随着飞机的老龄化，以及运行环境的变化，腐蚀问题将成为飞机维护的重要问题。腐蚀是一个自然现象，最好的办法是采取完善的腐蚀防护与控制措施，将腐蚀破坏的速率降低到最小，使飞机实际寿命达到或超过设计寿命，确保飞机安全与经济运行。
参考文献：
［1］苏云洪,刘秀娟,胡铁玉.飞机结构腐蚀检查方法与预防对策研究［J］..工程与试验,2009,(02):44-46.
［2］宋慧志.飞机腐蚀与防护［J］.飞机设计,2006,(01):24-26.
［3］陈磊,周惠文,冯振宇.飞机整体油箱的微生物腐蚀及维护［J］.航空维修与工程,2009,(03):39-41.