航空熱交換器是將飛機發動機及輔助動力裝置在運行時所產生的大量熱量， 以一定的傳熱方式通過某種流體傳遞給他種流體的設備。處在海洋大氣和艦上停放環境下長期使用的航空熱交換器， 由于所處環境是腐蝕性很強的災害環境，如果不采取相應的防護與控制措施，將會造成零（部）件材料的嚴重腐蝕和變質， 從而影響產品的使用壽命乃至飛行安全。因此，在產品的設計、制造及維護維修等過程中，采取有針對性的腐蝕防護與控制，以減輕或延緩產品的腐蝕損傷非常必要。

    航空熱交換器的主要類型及其在海洋性環境的主要腐蝕類型

    航空熱交換器多為緊湊換熱器， 主要有板翅式熱交換器及列管式熱交換器，工作介質多為燃油、滑油及空氣，采用的材料為鋁、銅、鈦及它們的合金、不銹鋼及耐高溫合金等， 其基本單元均采用真空釬焊方法制成。海洋性環境下航空熱交換器將面臨的主要腐蝕形式有：電偶腐蝕、縫隙腐蝕、點蝕、應力腐蝕和腐蝕疲勞等。

    1 電偶腐蝕

    凡具有不同電極電位的材料相互接觸， 并在一定介質中所發生的電化學腐蝕稱為電偶腐蝕。由于海水含有大約3.4%的鹽，pH 值為8， 呈微堿性，是一種極好的電解質[1]，當兩種不同材料相接觸并暴露在海洋環境中時， 因不同材料在海水中的電極電位不同，從而形成原電池而導致電偶腐蝕。這種腐蝕也會由于同一金屬表面上材料局部差異產生不同電位而引起。

    2 縫隙腐蝕

    常見的為濃差電池腐蝕。由于縫隙內部的氧濃度比敞口處低，當濕氣中富含鹽分時，氯離子集中在缺氧的縫隙內部，增加了活性和酸性，加速了腐蝕。這種腐蝕是最常見的，也是非常有害的。凡依靠氧化膜或鈍化層耐蝕的金屬或合金， 特別易遭受縫隙腐蝕，如不銹鋼、鋁合金[2]，尤其是熱交換器的法蘭連接面。

    3 點蝕

    點蝕是由于分散的鹽粒或大氣污染物附著在金屬表面引起的。從金屬表面開始，向內部擴展，形成蝕坑。產生的蝕坑相當于應力集中源，導致疲勞和應力腐蝕開裂。在所有的材料中，不銹鋼對點蝕最敏感。

    4 應力腐蝕

    由拉應力與腐蝕環境共同作用形成。一般沿晶粒結構的某一單一平面內進行， 并垂直于拉應力方向，裂紋呈細狀，并快速擴展，且在破壞前沒有明顯的預兆， 是所有腐蝕類型中破壞性和危害性最大的一種。如列管式熱交換器的管子，在脹管部位的張應力、高溫和腐蝕介質共同作用下產生的開裂。

    5 腐蝕疲勞

    由循環應力和腐蝕環境共同作用形成。循環的拉壓彎曲首先造成表面保護膜和涂層的破壞， 引起點蝕，形成蝕坑，產生裂紋，裂紋尖端產生新的應力集中和腐蝕集中， 促成裂紋在應力與腐蝕的交互協同作用下加速擴展，這種腐蝕的潛在危害也很大。

    腐蝕防護與控制設計技術

    鑒于腐蝕類型及影響腐蝕因素極多， 在航空熱交換器的研制和生產階段， 應根據具體對象及可能遇到的環境條件和工作條件， 分析可能出現的腐蝕問題并采取相應的防腐措施。目前， 關于航空熱交換器的防腐措施和控制原則總體來說可歸納如下：

    1 防腐蝕設計

    （1） 應盡可能避免金屬與金屬之間、金屬與非金屬之間的敏感縫寬0.025～0.100mm； 避免凹坑、集水槽等，以防止腐蝕介質的聚集和滯留。

    （2） 應盡可能選擇在電化序中相鄰的金屬和鍍覆層相接觸[3]，若不能實現時，可用絕緣墊將金屬隔開。如果需要導電時， 則應另選一種與這兩種材料接觸腐蝕都較輕微的金屬作為鍍層或墊片。

    （3） 應盡量選擇在海洋環境條件下相對于基體金屬為陽極性的鍍覆層，如鋼基體上的鎘鍍層。

    （4） 應盡量避免“大陰極小陽極”現象的出現，如銅板上鉚鋼釘。

    （5） 為避免應力腐蝕開裂， 熱交換器的結構設計時應考慮到盡量避免產生應力集中。

    2 材料選用原則

    設計選材時既要考慮材料的力學性能、制造工藝性和相容性， 又要考慮材料及其熱處理狀態在海洋環境中的耐蝕性。如鎳鋁青銅、錳青銅、海軍黃銅、含鉬不銹鋼、蒙乃爾合金以及鈦合金等材料在海洋環境下都具有良好的抗腐蝕性能[4]，但鋁合金2A12的T4 狀態和7A04 的T6 狀態對晶間腐蝕和剝蝕非常敏感。各種金屬材料都應采取適當的防護措施，原則上不允許呈裸露狀態使用。

    3 制造過程中幾條重要的腐蝕控制原則

    （1） 在鈦合金零件制造和裝配過程中， 不允許用鍍鎘的工具、夾具、型架、定位器等。鍍鎘或鍍銀的墊圈、干涉配合襯套或干涉配合緊固件均不可與鈦合金零件一起使用，以防變脆。

    （2） 由于奧氏體不銹鋼焊接接頭中存在晶間腐蝕敏化區，所以奧氏體不銹鋼在焊接后應進行固溶熱處理。

    （3） 注意工序安排，帶有鍍鋅層、鍍鎘層等易引起基材產生熔融金屬脆斷的零件，嚴禁電鍍后焊接，確要焊接時必須在鍍前焊接或將焊接處的鍍層除掉后才可焊接。

    （4） 不能在鈦合金零件或與鈦接觸的零件上鍍鎘或鍍銀，以防變脆。

    4 耐腐蝕性能測試結果

    （1） 在Mg-3Al-1Zn-0.2Mn 鎂合金中添加Al2Ca，可細化晶粒，提高合金的高溫力學性能和耐腐蝕性能。

    （2） 未添加Al2Ca 的Mg-3Al-1Zn-0.2Mn 鎂合金由α-Mg 相和Mg17Al12 相組成，而添加了Al2Ca 的Mg-3Al-1Zn-0.2Mn 鎂合金由α-Mg 相、Mg17Al12 相和Al2Ca 組成。

    （3） 與未添加Al2Ca 的Mg-3Al-1Zn-0.2Mn 鎂合金相比， 添加Al2Ca 可使合金的高溫抗拉強度和延伸率均得到提高，其中150℃抗拉強度增加53%，450℃抗拉強度增加246%。

    （4） 與未添加Al2Ca 的Mg-3Al-1Zn-0.2Mn 鎂合金相比，添加Al2Ca 可使合金鹽霧腐蝕120 h 后的質量損失率從5.52%下降至1.11%。

    5 防護層選用原則

    （1） 綜合考慮材料的特性、熱處理狀態、使用件和部位、散熱器結構形狀和公差配合等因素選擇金屬覆蓋層（鍍層、熱噴涂、熱浸鍍、耐蝕金屬包覆等）或非金屬覆蓋層（轉化膜、涂層、塑料襯里或包覆等）；同時應根據散熱器零（部）件類型、特性、使用環境、條件及壽命確定防護層的厚度。

    （2） 選用的防護層不應給零（部）件基體帶來不良的影響（如疲勞、氫脆等），不能降低基體材料力學性能。

    （3） 低耐蝕性的金屬零（部）件應盡量選用陽極性防護層。

    （4） 有機涂層選擇應根據工作環境， 綜合考慮涂層與基體的附著力、涂層的耐蝕性能、耐大氣老化性能、三防（防濕熱、防鹽霧、防霉菌）性能以及涂層系統各層之間的配套性和工藝性等， 選擇表面涂層與厚度及施工工藝。

    6 緩蝕劑的應用

    緩蝕劑有較強的滲透性， 可進入極小的縫隙和孔內， 溶劑揮發后將結構表面的水分和鹽分置換出來，并覆蓋一層具有防腐蝕作用的膜層。緩蝕劑可用作散熱器的最后一道防護， 用以增強已有的防護體系（如鋁散熱器化學氧化后噴漆， 裝配后再噴緩蝕劑），或用于涂層損傷處的維護。根據具體情況及試驗驗證，可選用單一緩蝕劑或多種緩蝕劑組合。

    結語

    隨著國際形勢的發展變化，海軍現役飛機的飛行任務將不斷增加，對航空熱交換器的防腐要求也將相應提高，因此，研究航空熱交換器在海洋環境中的腐蝕防控，延長其檢修間隔及使用壽命十分必要。腐蝕防護與控制涉及到環境學、金屬腐蝕學、表面防護工程、產品設計、制造技術與管理科學等，是多專業、跨學科的系統工程。要真正控制腐蝕，必須由設計、制造、使用、貯運、維修人員共同配合，層層把關。用系統工程的理念，充分利用現有防腐技術，嚴格按照以上各方面相應的腐蝕控制原則進行實際工作，加快對于防腐新材料、新技術、新方法（如微弧氧化、納米防腐涂料等）的研究與應用，就有望減輕和延緩產品腐蝕。

責任編輯：王元

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