導讀:
使用多種防護涂層和采取其他抗腐蝕性措施可以大大提高飛機的使用壽命。
飛機上的腐蝕:單獨作用小,聯動危害大
在飛機生產和維護中,腐蝕可能造成災難性后果的區域非常之少。大量的飛機事故和故障都是人為失誤造成的,但也有一部分是由各種結構缺陷引起的,腐蝕損傷便是失效機理之一。
僅由腐蝕引起的事故數量很少,但與其他損傷機制相結合時,腐蝕將會進一步加快結構的失效。特別是腐蝕疲勞和應力腐蝕開裂這兩類損傷機制,經年累月,引起了相當數量的飛機故障事件。
目前形勢導致的壓力
不斷變化的經濟形勢也給軍用和民用飛機機隊帶來了壓力——所有飛機的使用壽命比以往任何時候都要長。然而飛機上的零件暴露時間越長,就會受到越多磨損,也就越容易引發飛機腐蝕及潛在的致命故障。
所以,飛機的所有部位都應當在構造、維修防護和腐蝕防護這三個方面進行加強。
飛機上的均勻腐蝕
1 產生均勻腐蝕的條件
均勻腐蝕是一種電化學腐蝕的類型,這類腐蝕會深深淺淺地均勻分布在飛機部件的整個面或者飛機機身的表面。雖然均勻腐蝕通常會在暴露的材料與氧氣接觸時發生,但不應將它與氧化反應混淆,因為這種腐蝕的發生仍然需要電解質的存在。
在電解質存在的情況下,兩種材料之間還必須要有電勢差才能發生電化學腐蝕。建造飛機時,若將兩個不同材質的金屬結合在一起,或者飛機上的部件暴露在環境中和流體中時,就會發生這種電化學腐蝕現象。在焊接過程中,不同焊縫區域間的電流差也會引起局部腐蝕。
2 均勻腐蝕可能導致的后果
由于均勻腐蝕是發生在整個表面的,故而會導致材料在受影響區域變色(在鐵和非不銹鋼的部分,它會產生明顯的紅色銹蝕),表面變得粗糙,并失去金屬光澤。
均勻腐蝕是飛機中較為不太危險的類型之一,這種腐蝕很容易被發現,一開始的腐蝕速度也很慢,很容易處理,而且一般情況下航空材料是不容易腐蝕的。
但如果無人看管或未被發現到腐蝕部件,被腐蝕部分的橫截面則會嚴重增加,從而極大地影響飛機結構的完整性。此外,如果該類型的腐蝕發生在飛機的關節部位,則銹蝕顆粒會阻礙關節的運動,導致關節凸起或分離,所有這些腐蝕現象都會對飛機的性能和安全性產生非常嚴重的負面影響。
3 均勻腐蝕常見區域
在飛機上,均勻腐蝕通常發生在被損壞的保護涂層區域或保護涂層完全被破壞的區域。雖然提到飛機上易受腐蝕的區域,人們往往會第一時間想到飛機表面,但實際上在燃燒室中經常可以發現鍍鎘鋼的部分發生腐蝕現象,在被腐蝕的部分的陽極涂層已經完全磨損了。
快速流動的流體可以進一步增加潛在的損害,造成侵蝕現象。在高溫、沙漠或熱帶氣候地域的空氣中,存在由沙子、鹽和其他微粒含量組成的一種極其粗糙的介質。這些粒子在飛機高速飛行時,很容易刮掉暴露在外表面的涂層。
均勻腐蝕也會出現在老化飛機的電氣和航空電子設備上,雖然這些部件通常有良好的耐腐蝕性。
4 飛機上的“隱藏殺手”
儲存在飛機上的其他液體也可成為潛在的腐蝕源。例如,1971年英國歐洲航空公司(British European Airways)的706航班失事,造成63名乘客和機組人員全部遇難,是由于后部壓力艙壁的腐蝕造成的,而這種腐蝕可能來自廁所的液體污染。
另一種儲存在飛機上的腐蝕劑可能是不同類型的滅火劑。雖然這聽起來是極不可能發生的,但已經證明碳酸氫鈉,或其他能產生碳酸氫鹽、碳酸鹽或氫氧化鈉的滅火劑可以導致在飛機建造中經常使用的鋁合金的腐蝕。
幸運的是,隨著管理制度的改革,這些問題不太可能出現在現代飛機上,但在設計、維修和檢測飛機時,檢查更新仍然是一個很好的做法。
5 維護和防止均勻腐蝕
電化學腐蝕發生的條件之一,就是兩極的電勢必須不同(例如相連接的不同的材料,或者相同材料的區域有稍微不同的成分),以及存在不同濃度的電解質。如果腐蝕發生,那么必定有一個陽極,一個陰極以及電解液的存在。
在飛機建設中,消除和限制這些腐蝕因素在很大程度上受到了經濟和效益兩方面的其他先決條件的制約。由于這些問題不容易解決,只有通過保護材料的表面、脆弱的關節和連接,才可以大大減少腐蝕的威脅。
飛機上腐蝕的防護措施
1 表面處理
表面處理可以使用鍍鋅的方式,這就相當于涂上了一層保護色。如果重量和條件允許的情況下,使用保護鍍層的方法是可取的。
由于飛機在飛行時,水和濕度是不可避免的,所以必須建立密封劑、排水道、排泄孔和緩蝕途徑,以盡可能減少負面影響。
2 鋁合金包層
鋁合金由于具有優異的強度與重量比,它的高強度的特性主要用于制造機身,而一層薄薄的純鋁層通常被應用于涂層,以提高這些合金的耐腐蝕性能。
由于鋁擁有上述這些優點,包鋁常被用于機身防護。即便如此,性能更好的合金的發展也導致了較舊的材料的更換,因為這些較舊材料的耐腐蝕性較差。例如,波音飛機上的7150 - t651鋁板已被7055 - t7751板所取代。
3 其他防腐蝕方法
犧牲陽極的陰極保護法可以增加鋁氧化膜的厚度。如果材料沒有表現出良好的天然防腐蝕性能時,可以使用其他幾種方法:
1、化學轉化涂層
2、密封劑
3、油漆
化學薄膜和鉻酸鹽轉換涂層可與金屬表面發生化學反應,從而形成耐腐蝕膜。不同的涂料應用于不同的金屬,這些涂層也會增加其他涂料的附著力。
在飛機上密封膠的主要目的是隔離受壓區,防止水、濕氣、灰塵、鹽和飛機的液體進入可能引起腐蝕的區域。密封劑應用于窗戶、燃料罐、防火墻和接觸環境的接頭上。
聚密封劑和硅酮密封劑這兩種類型的密封劑可應用于飛機。其中聚硫醚和聚氨酯兩組分化合物都是在混合堿和固化劑混合形成橡膠固體。硅酮密封劑有一個成分,當暴露在空氣中的水分時,它們會凝固。
飛機漆也是一種兩成分的涂層,兩種涂層都可以涂上好幾層。其中底漆可以增加粘附和抑制腐蝕,而另外一件“高級外套”增加了油漆的耐久性,明顯增加了天氣和化學抵抗力。
結論
當涉及到飛機的安全性和功能性時,腐蝕是一個很重要的問題,雖然飛機本身的均勻腐蝕并不是一個巨大的威脅。然而,即使是面對這樣一個明顯而簡單的腐蝕損害機制,我們也應該及時并專業的檢查和維護飛機構件。此外,還要經常更新部件和注意涂層防護和其他防銹措施來大大提高飛機的使用壽命。
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