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飛機(jī)腐蝕與防護(hù)基礎(chǔ)知識(shí)

2016-11-17 13:52:16 作者：本網(wǎng)整理來源：網(wǎng)絡(luò) 分享至：

腐蝕：工程材料受環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)、電化學(xué)和物理作用產(chǎn)生的損壞或變質(zhì)現(xiàn)象。

金屬腐蝕的定義：金屬在周圍介質(zhì)的作用下發(fā)生化學(xué)作用或電化學(xué)作用而引起的破壞。化學(xué)腐蝕：金屬和非電解質(zhì)（如酒精、石油）或干燥的氣體相互作用產(chǎn)生的腐蝕，特點(diǎn)是化學(xué)作用過程中沒有腐蝕電流產(chǎn)生。

電化學(xué)腐蝕：金屬在導(dǎo)電的液體（電解質(zhì)溶液）中由于電化學(xué)作用而導(dǎo)致的腐蝕。特點(diǎn)是在腐蝕過程中有腐蝕電流產(chǎn)生。

電極電位：金屬中總是含有一定數(shù)量的金屬陽離子和自由電子，當(dāng)把一種較活潑的金屬，如鎳，浸入鎳鹽水溶液中時(shí)，由于鎳離子（2價(jià)）在溶液中的能級(jí)比在金屬晶體中的能級(jí)低，因此金屬鎳中的鎳離子將從金屬轉(zhuǎn)入溶液中，電子仍留在金屬上，該過程稱為金屬鎳的水化溶解（氧化）過程。另一方面，與鎳離子不斷脫離金屬表面進(jìn)入溶液的同時(shí)，溶液中的鎳離子也有可能再沉積到金屬表面上，該過程稱為沉積結(jié)晶（還原）過程。兩過程是同時(shí)進(jìn)行的。隨著時(shí)間的推移，兩過程速度相等，這時(shí)，金屬表面附近溶液中維持著一定數(shù)量的鎳離子，帶正電，而金屬表面上則保留著相應(yīng)數(shù)量的自由電子，帶負(fù)電，兩種相反電荷構(gòu)成的整體就叫做雙電層，它在宏觀上能反映出一個(gè)穩(wěn)定的電位差，這個(gè)電位差就叫做金屬鎳的電極電位。

電化學(xué)反應(yīng)陰極的兩種腐蝕：析氫腐蝕、吸氧腐蝕

造成電化學(xué)腐蝕的三個(gè)充要條件：不同金屬之間要存在電位差，具有不同電位的金屬要相互接觸，相互接觸的金屬共存于電解液中。

飛機(jī)常見腐蝕介質(zhì)：酸堿性物質(zhì)，鹽，大氣，水。

電偶序中位置相距越近的不同金屬相互接觸，發(fā)生電偶腐蝕的傾向性越小。

軍用飛機(jī)的腐蝕環(huán)境：飛機(jī)在高速飛行中遭到的惡劣的氣候條件，鹽霧，工業(yè)污染，大氣相對(duì)濕度，溫度，飛行高度，航程，跑道狀況，燃料、液壓油、冷卻劑、密封劑以及油類氧化產(chǎn)物和燃燒產(chǎn)物，電池液、材料經(jīng)化學(xué)處理后沒有及時(shí)清理干凈的殘留酸或堿等，非金屬材料（含油漆）揮發(fā)出的氣氛。

軍用飛機(jī)腐蝕分類：

均勻腐蝕（表現(xiàn)：表面呈無光澤的灰色或條紋，表面粗糙；防護(hù)：選擇合適的材料，保護(hù)性涂層，緩蝕劑，及時(shí)去除腐蝕產(chǎn)物）

電偶腐蝕（給氧面積原理：雙金屬電偶中，保持陽極面積一定，腐蝕程度與陰極面積成正比；防護(hù)：防止接觸，緩蝕劑）

犧牲性腐蝕（機(jī)理：利用陽極鍍層使基體金屬免于腐蝕；特點(diǎn)：一定保護(hù)范圍有效，鍍層越厚保護(hù)作用越強(qiáng)）

縫隙腐蝕（機(jī)理：滲進(jìn)縫隙的氧含量不同產(chǎn)生的濃差電池腐蝕；易鈍化的金屬如不銹鋼、鋁合金和鈦合金對(duì)縫隙腐蝕最敏感；發(fā)生條件：一定寬度的縫隙、縫內(nèi)液體靜滯；縫外還原縫內(nèi)氧化；防護(hù)：排除狹縫結(jié)構(gòu)；排除排除液體滯留區(qū)的沉積物；采用含有緩蝕劑的密封劑進(jìn)行密封；填補(bǔ)縫隙，避免潮氣進(jìn)入；驅(qū)水防腐劑）

小孔腐蝕（特點(diǎn)：局部出現(xiàn)腐蝕小孔并向縱深發(fā)展，通常與其他形式的腐蝕同時(shí)發(fā)生，鋼鐵、鋁及鋁合金、銅、鉛、鎂等易發(fā)，特別是不銹鋼、耐熱合金，危害極大！油箱、地板梁、機(jī)翼蒙皮，修理困難）

絲狀腐蝕（特殊的縫隙腐蝕；發(fā)生在鋼、鎂和鋁的鍍層、磷化層和涂覆的漆膜下；最重要影響因素：大氣濕度；鋼鐵的磷化處理和含鉻酸鹽的底漆層可限制，無法徹底預(yù)防）

剝蝕（晶間腐蝕+內(nèi)應(yīng)力；局部腐蝕；經(jīng)鍛壓或軋制的鋁合金；機(jī)翼箱體結(jié)構(gòu)（整體油箱）；點(diǎn)蝕→晶間腐蝕→開裂→剝蝕）

應(yīng)力開裂腐蝕（特點(diǎn)：腐蝕介質(zhì)+拉應(yīng)力；晶間腐蝕；高強(qiáng)鋼、鋁合金、鈦合金、銅合金和鎂合金；滾軋、擠壓或鍛造制成的零件；飛機(jī)腐蝕最主要的破壞形式。

影響因素：

⑴ 應(yīng)力數(shù)值的影響：應(yīng)力強(qiáng)度門限值；

⑵ 電化學(xué)腐蝕：陽極溶解控制的活性通道腐蝕型應(yīng)力腐蝕，陰極產(chǎn)物（氫）控制的氫脆型應(yīng)力腐蝕；

⑶ 環(huán)境的影響；⑷冶金因素。應(yīng)力腐蝕開裂控制途徑：減小材料承受的拉伸應(yīng)力和應(yīng)力集中，機(jī)械法減小殘余應(yīng)力，改善環(huán)境因素，除氫，正確選材，覆蓋層）

微生物腐蝕（微生物的新陳代謝產(chǎn)物導(dǎo)致腐蝕，飛機(jī)油箱）

磨蝕（特點(diǎn)：大氣環(huán)境，重載荷，相互接觸，相對(duì)振動(dòng)和滑動(dòng)，零件表面出現(xiàn)麻點(diǎn)和溝紋。防護(hù)：減緩振動(dòng)，潤滑，表面強(qiáng)化）

沖蝕（特點(diǎn)：腐蝕性流體與金屬表面，相互運(yùn)動(dòng)，加速腐蝕。防護(hù)：耐沖蝕涂層或鍍層，過濾固體顆粒）

水銀腐蝕（特點(diǎn)：水銀和鋁生成汞齊；防護(hù)：清除水銀）。

飛機(jī)腐蝕一般規(guī)律：沿海使用的比內(nèi)地嚴(yán)重；在多雨水、多鹽霧或空氣濕度大、溫度高的地區(qū)腐蝕嚴(yán)重；服役時(shí)間長的；連續(xù)停放時(shí)間長的比經(jīng)常使用和維護(hù)的嚴(yán)重。

腐蝕跡象：碎物或污染物的聚集，涂層剝落、碎裂、突起或起泡，表面破裂、不光滑，蒙皮凹凸不平，緊固件頂部變形或脫落，褪色、斑紋，變形、裂紋或斑點(diǎn)。

重點(diǎn)檢查部位：搭接和連接結(jié)構(gòu)，易積水區(qū)，廁所、廚房，外蒙皮（緊固件周圍和蒙皮邊緣），外露的接頭，蓄電池周圍，整流罩和整流罩下的表面，龍骨梁區(qū)域，導(dǎo)軌，吸濕材料，鉸鏈，整體油箱，操縱鋼索和控制電纜。

腐蝕檢查方法，無損檢測法：渦流法，X射線，磁粉探傷，超聲波，滲透法。

渦流法：優(yōu)點(diǎn)：無損檢測或現(xiàn)場原位檢測；可檢測材質(zhì)、測厚、探傷；不接觸工件，無需耦合劑→高速自動(dòng)化；適用于高溫下的導(dǎo)電材料；實(shí)時(shí)得到檢測結(jié)果。

缺點(diǎn)：只限于導(dǎo)電材料；趨膚效應(yīng)；無法檢測平行于表面的層狀裂紋；難以判斷缺陷的種類和形狀；對(duì)強(qiáng)磁性鋼結(jié)構(gòu)材料，精度差；需要特殊的抗干擾信號(hào)處理。

可用于某些材料（管、棒、線）的驗(yàn)收檢驗(yàn)，也可用于產(chǎn)品的工藝檢驗(yàn)，成品、半成品的檢驗(yàn)。對(duì)疲勞裂紋、腐蝕裂紋等缺陷比較敏感。

射線探測法，操作：定距→X射線照射→沖洗膠片→缺陷判斷；廣泛用于金屬和非金屬的無損探傷，對(duì)氣孔、夾渣、鑄造空洞等缺陷檢測效果最好。

磁粉檢測法：只能：鐵磁性材料（鐵、鈷、鎳及其合金），尤其是鍛鋼件、鑄鋼件以及焊接質(zhì)量的檢查，不能：非鐵磁性材料，包括非金屬、有色金屬及奧氏體不銹鋼等。檢驗(yàn)方式：連續(xù)法、剩磁法。

超聲波檢測法：注意事項(xiàng)：入射方向，檢測面，儀器，探頭，耦合劑，對(duì)比試塊；探傷種類：脈沖反射法：垂直探傷法、斜射探傷法，穿透法，駐波法，共振法；應(yīng)用：測厚，測裂紋。

滲透檢測法：除表面粗糙、多孔材料外，幾乎對(duì)各種金屬、非金屬、磁性、非磁性材料及工件都可進(jìn)行滲透檢測。但對(duì)于埋藏在材料或工件表層下的缺陷無能為力。方法：水洗型熒光、著色滲透探傷法，后乳化型熒光、著色滲透探傷法，溶劑去除型熒光、著色滲透探傷法。步驟：滲透，清洗，顯像，觀察。

碳鋼與低合金結(jié)構(gòu)鋼

抗蝕性能：加有鉻、鎳、銅等合金元素的低合金結(jié)構(gòu)鋼優(yōu)于普通碳鋼

合金元素對(duì)抗蝕性能的影響：⑴含碳量：酸性溶液：c%↑→腐蝕面積↑ ;氧化性酸： c%↑→先升后降；大氣，淡水，海水：影響不大⑵其他合金元素①加入鉻，提高：大氣、海水、CO2、H2S;無效：堿、鹽酸、硝酸鹽②加入鎳，提高：酸、堿、海水、腐蝕疲勞③加入銅（+磷），提高：大氣、海水、淡水④加入硅，提高：應(yīng)力腐蝕。

不銹鋼

耐蝕性： ?提高含鉻量可以在不同環(huán)境中鈍化；?不抗氯離子的侵蝕作用，產(chǎn)生點(diǎn)蝕？表面細(xì)小裂紋狹縫在電解質(zhì)溶液中縫隙腐蝕④含碳量不大于0.03%的鉻鎳不銹鋼晶界腐蝕⑤奧氏體不銹鋼應(yīng)力腐蝕開裂

措施：晶界腐蝕的控制？降低含碳量0.03%以下，保持鉻含量？固溶處理，提高抗蝕性？穩(wěn)定化處理④去應(yīng)力處理 ⑤避免在敏化溫度范圍受熱和緩慢冷卻⑥選用正確的焊接方法；應(yīng)力腐蝕的控制①根據(jù)不同條件選擇相應(yīng)的鋼材②控制鋼中P、N等雜質(zhì)含量③選用正確的熱處理、表面處理、冷變形量及合理使用應(yīng)力等。

鋁及鋁合金

鋁：密度小，比強(qiáng)度大，耐蝕性好鋁合金：力學(xué)性能好，抗蝕性好

耐蝕性：?干燥大氣中形成氧化膜，具有很好的耐蝕性？在工業(yè)污染及海洋性大氣中不耐蝕？在堿中不耐蝕④氧化性濃酸耐蝕，其他酸腐蝕⑤在中性鹽溶液中的腐蝕行為與溶液中的陰陽離子性質(zhì)有關(guān)

腐蝕類型：點(diǎn)蝕，晶間腐蝕，剝蝕，應(yīng)力腐蝕開裂

措施：?控制淬火溫度，轉(zhuǎn)移時(shí)間，減少材料斷面尺寸？減少與腐蝕介質(zhì)接觸，消除張應(yīng)力，噴丸處理，加入合金元素？細(xì)化晶粒，合理選擇和控制生產(chǎn)工藝及熱處理

鈦及鈦合金

鈦及鈦合金：比強(qiáng)度高，中溫性能好，耐腐蝕

耐蝕性： ①與氧形成高穩(wěn)定性氧化膜，在還原性酸和氧化性介質(zhì)中遭到破壞②在鹵素及其化合物中中耐腐蝕（除氟）③海水中有良好的抗蝕性④在硝酸中耐蝕，鹽酸硫酸中有一定腐蝕性，溫度升高，腐蝕程度加大，氫氟酸中不耐蝕⑤在堿中耐蝕性較好⑥易吸氫發(fā)生氫脆

腐蝕類型：燃燒與爆炸（紅煙硝酸爆炸，發(fā)煙硝酸燃燒，干氯氣燃燒，氧氣自燃），縫隙腐蝕，氫脆，電偶腐蝕

銅及銅合金

耐蝕性：大氣、淡水、海水或中性鹽類水溶液中由于氧化膜出現(xiàn)鈍態(tài)而耐蝕，含鋅量高的會(huì)出現(xiàn)脫鋅腐蝕，與其他金屬接觸時(shí)會(huì)產(chǎn)生接觸腐蝕。

措施：①低溫退火以消除應(yīng)力②加入錫鋁錳等元素。

復(fù)合材料腐蝕特性：環(huán)境介質(zhì)的腐蝕（樹脂基體的腐蝕，增強(qiáng)材料的服飾，界面的腐蝕，應(yīng)力腐蝕及腐蝕疲勞），生物腐蝕，雨蝕，復(fù)合材料與金屬的電偶腐蝕

選擇時(shí)的考慮因素：強(qiáng)度，剛度，結(jié)構(gòu)可靠性

防護(hù)要求：材料應(yīng)滿足飛機(jī)結(jié)構(gòu)溫度，濕度，紫外線和大氣等腐蝕環(huán)境要求；應(yīng)優(yōu)先選與之相容的鈦合金等；匹配時(shí)，應(yīng)在結(jié)合界面設(shè)置不吸濕，不腐蝕性和不導(dǎo)電的隔離層；在易受雨蝕的部位，應(yīng)采用有效的防雨蝕涂料進(jìn)行表面防護(hù)。

限用要求：結(jié)構(gòu)環(huán)境要求，與金屬材料的相容性，雨蝕，生物腐蝕，緊固件，防護(hù)涂層，導(dǎo)電要求。

高溫腐蝕定義：廣義：金屬在高溫下與氣氛中的氧硫氮碳等元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致金屬的變質(zhì)或破壞過程；狹義：金屬與氧反應(yīng)形成各種氧化物的過程。

高溫腐蝕影響因素：溫度、環(huán)境介質(zhì)、燃?xì)獬煞郑ㄈQ于燃油純凈度、空氣組成、燃燒狀態(tài)

高溫氧化腐蝕：高溫氧化是高溫腐蝕的最基本形式，是氧化膜的不斷形成與不斷破壞的周而復(fù)始的循環(huán)過程。

金屬氧化的動(dòng)力學(xué)規(guī)律：直線規(guī)律（鈣鎂）、拋物線規(guī)律（鐵銅鎳鈦）、對(duì)數(shù)規(guī)律（鋁鉻鋯）、立方規(guī)律（介于拋物線與對(duì)數(shù)間）

高溫?zé)岣g定義：在金屬表面上，由于沉積物參與作用而發(fā)生的高溫腐蝕；類型：鈉硫腐蝕、釩蝕、碳蝕。防護(hù)措施：合理選材，研制新的高溫合金；采用凈化措施：凈化空氣，減少腐蝕介質(zhì)；高溫涂層技術(shù)（擴(kuò)散型涂層、覆蓋型涂層、覆蓋、擴(kuò)散型復(fù)合涂層、熱障涂層）。

軍用飛機(jī)電子設(shè)備腐蝕的環(huán)境條件：潮濕，溫度，壓力，化學(xué)侵蝕，沙礫和塵埃，微生物侵蝕，太陽輻射，人為的侵蝕環(huán)境。

電子設(shè)備腐蝕的控制與防護(hù)：選材：金屬材料：不銹鋼、鎳、錫、鈦、蒙乃爾合金；非金屬材料：不霉、低吸濕、耐臭氧；防護(hù)：采用更加耐腐蝕的材料和技術(shù)，保護(hù)材料不受環(huán)境影響，降低環(huán)境嚴(yán)酷程度，周期性檢查和維護(hù)。

飛機(jī)防腐蝕對(duì)涂料的要求：工藝性能：適于噴涂，干燥后漆膜平整、光滑、均勻、堅(jiān)硬；干燥：能常溫固化；黏度：易于稀釋噴涂；固體含量；活性期。

防腐蝕涂料的主要品種：鋁蒙皮：底漆、面漆；復(fù)合材料：底漆、膩?zhàn)印⒚嫫幔焕走_(dá)罩：底漆、面漆；鎂合金：封閉漆、底漆、面漆；內(nèi)部金屬零件：底漆面漆（不同的金屬，涂料種類不同）

涂層的去除和返修：化學(xué)脫漆：（有機(jī)：二氯乙烷，無機(jī)：強(qiáng)堿強(qiáng)氧化性酸（不適宜））；機(jī)械脫漆：干剝落技術(shù)；雷達(dá)罩涂層：①清除污垢，②用適當(dāng)?shù)谰邉澠仆繉佣荒軗p傷基體，③在整個(gè)涂層上刷涂脫漆劑，④打磨除凈且不得使纖維裸露，⑤處理表面至水膜連續(xù)，經(jīng)烘干方可按要求噴新漆；蒙皮涂層脫漆：飛機(jī)準(zhǔn)備，脫漆劑準(zhǔn)備，脫漆，清洗。

軍用飛機(jī)腐蝕的外場維護(hù)：定期沖洗去除飛機(jī)表面的污染物；確保飛機(jī)排水、防潮和通風(fēng)良好；保持飛機(jī)涂層和密封劑的完整性；加強(qiáng)潤滑；保持飛機(jī)表面光潔；去除整體油箱中微生物沉積物

腐蝕損傷的修復(fù)：

修復(fù)要求：機(jī)體內(nèi)外表面潔凈和防護(hù)涂層完好；不殘留腐蝕產(chǎn)物；不引起二次腐蝕。

修復(fù)準(zhǔn)則和要求：等強(qiáng)度準(zhǔn)則；靜強(qiáng)度要求；耐久性要求；損傷容限要求；廣布損傷（容限）要求。

腐蝕損傷分類：可允許損傷；需補(bǔ)強(qiáng)損傷；換件修復(fù)損傷。

腐蝕損傷修復(fù)設(shè)計(jì)：

⑴ 修復(fù)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的基本因素：

綜合考慮各種影響因素，準(zhǔn)確分析飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕損傷原因，制定合理的修復(fù)技術(shù)方案2.外表面修復(fù)滿足氣動(dòng)力性能要求

滿族靜強(qiáng)度、剛度、耐久性和損傷容限要求

滿足腐蝕防護(hù)與控制要求

腐蝕損傷修復(fù)后應(yīng)不破壞原結(jié)構(gòu)的可檢性

要考慮施工程序和可達(dá)性要求

根據(jù)修復(fù)現(xiàn)場的條件和修理人員的技術(shù)水平與經(jīng)驗(yàn)，考慮可生產(chǎn)型

在滿足上述要求的基礎(chǔ)上，應(yīng)充分考慮重量、成本、周期，采用修復(fù)周期短、經(jīng)費(fèi)少的方案。

⑵修復(fù)設(shè)計(jì)的主要步驟：

確認(rèn)修復(fù)部位的載荷環(huán)境和使用環(huán)境

評(píng)估損傷，確定修復(fù)設(shè)計(jì)思想、要求和技術(shù)方案

合理優(yōu)選材料，應(yīng)盡量使用原材料

計(jì)算補(bǔ)件或更換件幾何尺寸

確定緊固件形式、大小、分布和數(shù)量，加強(qiáng)件要足夠長

重要結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)的耐久性、損傷容限分析

結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)腐蝕防護(hù)與控制設(shè)計(jì)

繪制修理圖

損傷修復(fù)一般工作程序：腐蝕區(qū)域修復(fù)前的準(zhǔn)備；清潔被處理區(qū)域；估計(jì)腐蝕破壞狀況；機(jī)械法和化學(xué)法去除腐蝕產(chǎn)物；修整區(qū)域的光順和融合；修整測量；確認(rèn)損傷是否徹底清除；進(jìn)行噴丸強(qiáng)化或冷加工緊固件孔；制件表面拋光、清潔、干燥；恢復(fù)原有表面涂鍍層

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責(zé)任編輯：汪玉玲

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