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飞机均匀腐蚀全方位解析

2017-11-16 09:54:14
作者:本网整理
来源:腐蚀与防护

在飞机生产和维护中,腐蚀可能造成灾难性后果的区域非常之少。大量的飞机事故和故障都是人为失误造成的,但也有一部分是由各种结构缺陷引起的,腐蚀损伤便是失效机理之一。

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    导读:


    使用多种防护涂层和采取其他抗腐蚀性措施可以大大提高飞机的使用寿命。


    飞机上的腐蚀:单独作用小,联动危害大


    在飞机生产和维护中,腐蚀可能造成灾难性后果的区域非常之少。大量的飞机事故和故障都是人为失误造成的,但也有一部分是由各种结构缺陷引起的,腐蚀损伤便是失效机理之一。


    仅由腐蚀引起的事故数量很少,但与其他损伤机制相结合时,腐蚀将会进一步加快结构的失效。特别是腐蚀疲劳和应力腐蚀开裂这两类损伤机制,经年累月,引起了相当数量的飞机故障事件。


    目前形势导致的压力


    不断变化的经济形势也给军用和民用飞机机队带来了压力——所有飞机的使用寿命比以往任何时候都要长。然而飞机上的零件暴露时间越长,就会受到越多磨损,也就越容易引发飞机腐蚀及潜在的致命故障。


    所以,飞机的所有部位都应当在构造、维修防护和腐蚀防护这三个方面进行加强。


    飞机上的均匀腐蚀


    1 产生均匀腐蚀的条件


    均匀腐蚀是一种电化学腐蚀的类型,这类腐蚀会深深浅浅地均匀分布在飞机部件的整个面或者飞机机身的表面。虽然均匀腐蚀通常会在暴露的材料与氧气接触时发生,但不应将它与氧化反应混淆,因为这种腐蚀的发生仍然需要电解质的存在。


    在电解质存在的情况下,两种材料之间还必须要有电势差才能发生电化学腐蚀。建造飞机时,若将两个不同材质的金属结合在一起,或者飞机上的部件暴露在环境中和流体中时,就会发生这种电化学腐蚀现象。在焊接过程中,不同焊缝区域间的电流差也会引起局部腐蚀。


    2 均匀腐蚀可能导致的后果


    由于均匀腐蚀是发生在整个表面的,故而会导致材料在受影响区域变色(在铁和非不锈钢的部分,它会产生明显的红色锈蚀),表面变得粗糙,并失去金属光泽。


    均匀腐蚀是飞机中较为不太危险的类型之一,这种腐蚀很容易被发现,一开始的腐蚀速度也很慢,很容易处理,而且一般情况下航空材料是不容易腐蚀的。


    但如果无人看管或未被发现到腐蚀部件,被腐蚀部分的横截面则会严重增加,从而极大地影响飞机结构的完整性。此外,如果该类型的腐蚀发生在飞机的关节部位,则锈蚀颗粒会阻碍关节的运动,导致关节凸起或分离,所有这些腐蚀现象都会对飞机的性能和安全性产生非常严重的负面影响。


    3 均匀腐蚀常见区域


    在飞机上,均匀腐蚀通常发生在被损坏的保护涂层区域或保护涂层完全被破坏的区域。虽然提到飞机上易受腐蚀的区域,人们往往会第一时间想到飞机表面,但实际上在燃烧室中经常可以发现镀镉钢的部分发生腐蚀现象,在被腐蚀的部分的阳极涂层已经完全磨损了。


    快速流动的流体可以进一步增加潜在的损害,造成侵蚀现象。在高温、沙漠或热带气候地域的空气中,存在由沙子、盐和其他微粒含量组成的一种极其粗糙的介质。这些粒子在飞机高速飞行时,很容易刮掉暴露在外表面的涂层。


    均匀腐蚀也会出现在老化飞机的电气和航空电子设备上,虽然这些部件通常有良好的耐腐蚀性。


    4 飞机上的“隐藏杀手”


    储存在飞机上的其他液体也可成为潜在的腐蚀源。例如,1971年英国欧洲航空公司(British European Airways)的706航班失事,造成63名乘客和机组人员全部遇难,是由于后部压力舱壁的腐蚀造成的,而这种腐蚀可能来自厕所的液体污染。


    另一种储存在飞机上的腐蚀剂可能是不同类型的灭火剂。虽然这听起来是极不可能发生的,但已经证明碳酸氢钠,或其他能产生碳酸氢盐、碳酸盐或氢氧化钠的灭火剂可以导致在飞机建造中经常使用的铝合金的腐蚀。


    幸运的是,随着管理制度的改革,这些问题不太可能出现在现代飞机上,但在设计、维修和检测飞机时,检查更新仍然是一个很好的做法。


    5 维护和防止均匀腐蚀


    电化学腐蚀发生的条件之一,就是两极的电势必须不同(例如相连接的不同的材料,或者相同材料的区域有稍微不同的成分),以及存在不同浓度的电解质。如果腐蚀发生,那么必定有一个阳极,一个阴极以及电解液的存在。


    在飞机建设中,消除和限制这些腐蚀因素在很大程度上受到了经济和效益两方面的其他先决条件的制约。由于这些问题不容易解决,只有通过保护材料的表面、脆弱的关节和连接,才可以大大减少腐蚀的威胁。


    飞机上腐蚀的防护措施


    1 表面处理


    表面处理可以使用镀锌的方式,这就相当于涂上了一层保护色。如果重量和条件允许的情况下,使用保护镀层的方法是可取的。


    由于飞机在飞行时,水和湿度是不可避免的,所以必须建立密封剂、排水道、排泄孔和缓蚀途径,以尽可能减少负面影响。


    2 铝合金包层


    铝合金由于具有优异的强度与重量比,它的高强度的特性主要用于制造机身,而一层薄薄的纯铝层通常被应用于涂层,以提高这些合金的耐腐蚀性能。


    由于铝拥有上述这些优点,包铝常被用于机身防护。即便如此,性能更好的合金的发展也导致了较旧的材料的更换,因为这些较旧材料的耐腐蚀性较差。例如,波音飞机上的7150 - t651铝板已被7055 - t7751板所取代。


    3 其他防腐蚀方法


    牺牲阳极的阴极保护法可以增加铝氧化膜的厚度。如果材料没有表现出良好的天然防腐蚀性能时,可以使用其他几种方法:


    1、化学转化涂层


    2、密封剂


    3、油漆


    化学薄膜和铬酸盐转换涂层可与金属表面发生化学反应,从而形成耐腐蚀膜。不同的涂料应用于不同的金属,这些涂层也会增加其他涂料的附着力。


    在飞机上密封胶的主要目的是隔离受压区,防止水、湿气、灰尘、盐和飞机的液体进入可能引起腐蚀的区域。密封剂应用于窗户、燃料罐、防火墙和接触环境的接头上。


    聚密封剂和硅酮密封剂这两种类型的密封剂可应用于飞机。其中聚硫醚和聚氨酯两组分化合物都是在混合碱和固化剂混合形成橡胶固体。硅酮密封剂有一个成分,当暴露在空气中的水分时,它们会凝固。


    飞机漆也是一种两成分的涂层,两种涂层都可以涂上好几层。其中底漆可以增加粘附和抑制腐蚀,而另外一件“高级外套”增加了油漆的耐久性,明显增加了天气和化学抵抗力。


    结论


    当涉及到飞机的安全性和功能性时,腐蚀是一个很重要的问题,虽然飞机本身的均匀腐蚀并不是一个巨大的威胁。然而,即使是面对这样一个明显而简单的腐蚀损害机制,我们也应该及时并专业的检查和维护飞机构件。此外,还要经常更新部件和注意涂层防护和其他防锈措施来大大提高飞机的使用寿命。

 

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责任编辑:王元


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标签: 飞机, 腐蚀, 腐蚀损伤, 腐蚀防护

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