飞机腐蚀与防护基础知识
2016-11-17 13:52:16
作者：本网整理 来源：网络
分享至：
腐蚀：工程材料受环境介质的化学、电化学和物理作用产生的损坏或变质现象。
金属腐蚀的定义：金属在周围介质的作用下发生化学作用或电化学作用而引起的破坏。化学腐蚀：金属和非电解质（如酒精、石油）或干燥的气体相互作用产生的腐蚀，特点是化学作用过程中没有腐蚀电流产生。
电化学腐蚀：金属在导电的液体（电解质溶液）中由于电化学作用而导致的腐蚀。特点是在腐蚀过程中有腐蚀电流产生。
电极电位：金属中总是含有一定数量的金属阳离子和自由电子，当把一种较活泼的金属，如镍，浸入镍盐水溶液中时，由于镍离子（2价）在溶液中的能级比在金属晶体中的能级低，因此金属镍中的镍离子将从金属转入溶液中，电子仍留在金属上，该过程称为金属镍的水化溶解（氧化）过程。另一方面，与镍离子不断脱离金属表面进入溶液的同时，溶液中的镍离子也有可能再沉积到金属表面上，该过程称为沉积结晶（还原）过程。两过程是同时进行的。随着时间的推移，两过程速度相等，这时，金属表面附近溶液中维持着一定数量的镍离子，带正电，而金属表面上则保留着相应数量的自由电子，带负电，两种相反电荷构成的整体就叫做双电层，它在宏观上能反映出一个稳定的电位差，这个电位差就叫做金属镍的电极电位。
电化学反应阴极的两种腐蚀：析氢腐蚀、吸氧腐蚀
造成电化学腐蚀的三个充要条件：不同金属之间要存在电位差，具有不同电位的金属要相互接触，相互接触的金属共存于电解液中。
飞机常见腐蚀介质：酸碱性物质，盐，大气，水。
电偶序中位置相距越近的不同金属相互接触，发生电偶腐蚀的倾向性越小。
军用飞机的腐蚀环境：飞机在高速飞行中遭到的恶劣的气候条件，盐雾，工业污染，大气相对湿度，温度，飞行高度，航程，跑道状况，燃料、液压油、冷却剂、密封剂以及油类氧化产物和燃烧产物，电池液、材料经化学处理后没有及时清理干净的残留酸或碱等，非金属材料（含油漆）挥发出的气氛。
军用飞机腐蚀分类：
均匀腐蚀（表现：表面呈无光泽的灰色或条纹，表面粗糙；防护：选择合适的材料，保护性涂层，缓蚀剂，及时去除腐蚀产物）
电偶腐蚀（给氧面积原理：双金属电偶中，保持阳极面积一定，腐蚀程度与阴极面积成正比；防护：防止接触，缓蚀剂）
牺牲性腐蚀（机理：利用阳极镀层使基体金属免于腐蚀；特点：一定保护范围有效，镀层越厚保护作用越强）
缝隙腐蚀（机理：渗进缝隙的氧含量不同产生的浓差电池腐蚀；易钝化的金属如不锈钢、铝合金和钛合金对缝隙腐蚀最敏感；发生条件：一定宽度的缝隙、缝内液体静滞；缝外还原缝内氧化；防护：排除狭缝结构；排除排除液体滞留区的沉积物；采用含有缓蚀剂的密封剂进行密封；填补缝隙，避免潮气进入；驱水防腐剂）
小孔腐蚀（特点：局部出现腐蚀小孔并向纵深发展，通常与其他形式的腐蚀同时发生，钢铁、铝及铝合金、铜、铅、镁等易发，特别是不锈钢、耐热合金，危害极大！油箱、地板梁、机翼蒙皮，修理困难）
丝状腐蚀（特殊的缝隙腐蚀；发生在钢、镁和铝的镀层、磷化层和涂覆的漆膜下；最重要影响因素：大气湿度；钢铁的磷化处理和含铬酸盐的底漆层可限制，无法彻底预防）
剥蚀（晶间腐蚀+内应力；局部腐蚀；经锻压或轧制的铝合金；机翼箱体结构（整体油箱）；点蚀→晶间腐蚀→开裂→剥蚀）
应力开裂腐蚀（特点：腐蚀介质+拉应力；晶间腐蚀；高强钢、铝合金、钛合金、铜合金和镁合金；滚轧、挤压或锻造制成的零件；飞机腐蚀最主要的破坏形式。
影响因素：
⑴ 应力数值的影响：应力强度门限值；
⑵ 电化学腐蚀：阳极溶解控制的活性通道腐蚀型应力腐蚀，阴极产物（氢）控制的氢脆型应力腐蚀；
⑶ 环境的影响；⑷冶金因素。应力腐蚀开裂控制途径：减小材料承受的拉伸应力和应力集中，机械法减小残余应力，改善环境因素，除氢，正确选材，覆盖层）
微生物腐蚀（微生物的新陈代谢产物导致腐蚀，飞机油箱）
磨蚀（特点：大气环境，重载荷，相互接触，相对振动和滑动，零件表面出现麻点和沟纹。防护：减缓振动，润滑，表面强化）
冲蚀（特点：腐蚀性流体与金属表面，相互运动，加速腐蚀。防护：耐冲蚀涂层或镀层，过滤固体颗粒）
水银腐蚀（特点：水银和铝生成汞齐；防护：清除水银）。
飞机腐蚀一般规律：沿海使用的比内地严重；在多雨水、多盐雾或空气湿度大、温度高的地区腐蚀严重；服役时间长的；连续停放时间长的比经常使用和维护的严重。
腐蚀迹象：碎物或污染物的聚集，涂层剥落、碎裂、突起或起泡，表面破裂、不光滑，蒙皮凹凸不平，紧固件顶部变形或脱落，褪色、斑纹，变形、裂纹或斑点。
重点检查部位：搭接和连接结构，易积水区，厕所、厨房，外蒙皮（紧固件周围和蒙皮边缘），外露的接头，蓄电池周围，整流罩和整流罩下的表面，龙骨梁区域，导轨，吸湿材料，铰链，整体油箱，操纵钢索和控制电缆。
腐蚀检查方法，无损检测法：涡流法，X射线，磁粉探伤，超声波，渗透法。
涡流法：优点：无损检测或现场原位检测；可检测材质、测厚、探伤；不接触工件，无需耦合剂→高速自动化；适用于高温下的导电材料；实时得到检测结果。
缺点：只限于导电材料；趋肤效应；无法检测平行于表面的层状裂纹；难以判断缺陷的种类和形状；对强磁性钢结构材料，精度差；需要特殊的抗干扰信号处理。
可用于某些材料（管、棒、线）的验收检验，也可用于产品的工艺检验，成品、半成品的检验。对疲劳裂纹、腐蚀裂纹等缺陷比较敏感。
射线探测法，操作：定距→X射线照射→冲洗胶片→缺陷判断；广泛用于金属和非金属的无损探伤，对气孔、夹渣、铸造空洞等缺陷检测效果最好。
磁粉检测法：只能：铁磁性材料（铁、钴、镍及其合金），尤其是锻钢件、铸钢件以及焊接质量的检查，不能：非铁磁性材料，包括非金属、有色金属及奥氏体不锈钢等。检验方式：连续法、剩磁法。
超声波检测法：注意事项：入射方向，检测面，仪器，探头，耦合剂，对比试块；探伤种类：脉冲反射法：垂直探伤法、斜射探伤法，穿透法，驻波法，共振法；应用：测厚，测裂纹。
渗透检测法：除表面粗糙、多孔材料外，几乎对各种金属、非金属、磁性、非磁性材料及工件都可进行渗透检测。但对于埋藏在材料或工件表层下的缺陷无能为力。方法：水洗型荧光、着色渗透探伤法，后乳化型荧光、着色渗透探伤法，溶剂去除型荧光、着色渗透探伤法。步骤：渗透，清洗，显像，观察。
碳钢与低合金结构钢
抗蚀性能：加有铬、镍、铜等合金元素的低合金结构钢优于普通碳钢
合金元素对抗蚀性能的影响：⑴含碳量：酸性溶液：c%↑→腐蚀面积↑ ;氧化性酸： c%↑→先升后降；大气，淡水，海水： 影响不大⑵其他合金元素①加入铬，提高：大气、海水、CO2、H2S;无效：碱、盐酸、硝酸盐②加入镍，提高：酸、碱、海水、腐蚀疲劳③加入铜（+磷），提高：大气、海水、淡水④加入硅，提高：应力腐蚀。
不锈钢
耐蚀性： ?提高含铬量可以在不同环境中钝化；?不抗氯离子的侵蚀作用，产生点蚀？表面细小裂纹狭缝在电解质溶液中缝隙腐蚀④含碳量不大于0.03%的铬镍不锈钢晶界腐蚀⑤奥氏体不锈钢应力腐蚀开裂
措施：晶界腐蚀的控制？降低含碳量0.03%以下，保持铬含量？固溶处理，提高抗蚀性？稳定化处理④去应力处理 ⑤避免在敏化温度范围受热和缓慢冷却⑥选用正确的焊接方法；应力腐蚀的控制①根据不同条件选择相应的钢材②控制钢中P、N等杂质含量③选用正确的热处理、表面处理、冷变形量及合理使用应力等。
铝及铝合金
铝：密度小，比强度大，耐蚀性好 铝合金：力学性能好，抗蚀性好
耐蚀性：?干燥大气中形成氧化膜，具有很好的耐蚀性？在工业污染及海洋性大气中不耐蚀？在碱中不耐蚀④氧化性浓酸耐蚀，其他酸腐蚀⑤在中性盐溶液中的腐蚀行为与溶液中的阴阳离子性质有关
腐蚀类型：点蚀，晶间腐蚀，剥蚀，应力腐蚀开裂
措施：?控制淬火温度，转移时间，减少材料断面尺寸？减少与腐蚀介质接触，消除张应力，喷丸处理，加入合金元素？细化晶粒，合理选择和控制生产工艺及热处理
钛及钛合金
钛及钛合金：比强度高，中温性能好，耐腐蚀
耐蚀性： ①与氧形成高稳定性氧化膜，在还原性酸和氧化性介质中遭到破坏②在卤素及其化合物中中耐腐蚀（除氟）③海水中有良好的抗蚀性④在硝酸中耐蚀，盐酸硫酸中有一定腐蚀性，温度升高，腐蚀程度加大，氢氟酸中不耐蚀⑤在碱中耐蚀性较好⑥易吸氢发生氢脆
腐蚀类型：燃烧与爆炸（红烟硝酸爆炸，发烟硝酸燃烧，干氯气燃烧，氧气自燃），缝隙腐蚀，氢脆，电偶腐蚀
铜及铜合金
耐蚀性：大气、淡水、海水或中性盐类水溶液中由于氧化膜出现钝态而耐蚀，含锌量高的会出现脱锌腐蚀，与其他金属接触时会产生接触腐蚀。
措施：①低温退火以消除应力②加入锡铝锰等元素。
复合材料腐蚀特性：环境介质的腐蚀（树脂基体的腐蚀，增强材料的服饰，界面的腐蚀，应力腐蚀及腐蚀疲劳），生物腐蚀，雨蚀，复合材料与金属的电偶腐蚀
选择时的考虑因素：强度，刚度，结构可靠性
防护要求：材料应满足飞机结构温度，湿度，紫外线和大气等腐蚀环境要求；应优先选与之相容的钛合金等；匹配时，应在结合界面设置不吸湿，不腐蚀性和不导电的隔离层；在易受雨蚀的部位，应采用有效的防雨蚀涂料进行表面防护。
限用要求：结构环境要求，与金属材料的相容性，雨蚀，生物腐蚀，紧固件，防护涂层，导电要求。
高温腐蚀定义：广义：金属在高温下与气氛中的氧硫氮碳等元素发生化学反应，导致金属的变质或破坏过程；狭义：金属与氧反应形成各种氧化物的过程。
高温腐蚀影响因素：温度、环境介质、燃气成分（取决于燃油纯净度、空气组成、燃烧状态
高温氧化腐蚀：高温氧化是高温腐蚀的最基本形式，是氧化膜的不断形成与不断破坏的周而复始的循环过程。
金属氧化的动力学规律：直线规律（钙镁）、抛物线规律（铁铜镍钛）、对数规律（铝铬锆）、立方规律（介于抛物线与对数间）
高温热腐蚀定义：在金属表面上，由于沉积物参与作用而发生的高温腐蚀；类型：钠硫腐蚀、钒蚀、碳蚀。防护措施： 合理选材，研制新的高温合金；采用净化措施：净化空气，减少腐蚀介质；高温涂层技术（扩散型涂层、覆盖型涂层、覆盖、扩散型复合涂层、热障涂层）。
军用飞机电子设备腐蚀的环境条件：潮湿，温度，压力，化学侵蚀，沙砾和尘埃，微生物侵蚀，太阳辐射，人为的侵蚀环境。
电子设备腐蚀的控制与防护：选材：金属材料：不锈钢、镍、锡、钛、蒙乃尔合金；非金属材料：不霉、低吸湿、耐臭氧；防护：采用更加耐腐蚀的材料和技术，保护材料不受环境影响，降低环境严酷程度，周期性检查和维护。
飞机防腐蚀对涂料的要求：工艺性能：适于喷涂，干燥后漆膜平整、光滑、均匀、坚硬；干燥：能常温固化；黏度：易于稀释喷涂；固体含量；活性期。
防腐蚀涂料的主要品种：铝蒙皮：底漆 、面漆；复合材料：底漆、腻子、面漆；雷达罩：底漆、面漆；镁合金：封闭漆、底漆、面漆；内部金属零件：底漆面漆（不同的金属，涂料种类不同）
涂层的去除和返修：化学脱漆：（有机：二氯乙烷，无机：强碱强氧化性酸（不适宜））；机械脱漆：干剥落技术；雷达罩涂层：①清除污垢，②用适当道具划破涂层而不能损伤基体，③在整个涂层上刷涂脱漆剂，④打磨除净且不得使纤维裸露，⑤处理表面至水膜连续，经烘干方可按要求喷新漆；蒙皮涂层脱漆：飞机准备，脱漆剂准备，脱漆，清洗。
军用飞机腐蚀的外场维护：定期冲洗去除飞机表面的污染物；确保飞机排水、防潮和通风良好；保持飞机涂层和密封剂的完整性；加强润滑；保持飞机表面光洁；去除整体油箱中微生物沉积物
腐蚀损伤的修复：
修复要求：机体内外表面洁净和防护涂层完好；不残留腐蚀产物；不引起二次腐蚀。
修复准则和要求：等强度准则；静强度要求；耐久性要求；损伤容限要求；广布损伤（容限）要求。
腐蚀损伤分类：可允许损伤；需补强损伤；换件修复损伤。
腐蚀损伤修复设计：
⑴ 修复设计应考虑的基本因素：
综合考虑各种影响因素，准确分析飞机结构腐蚀损伤原因，制定合理的修复技术方案2.外表面修复满足气动力性能要求
满族静强度、刚度、耐久性和损伤容限要求
满足腐蚀防护与控制要求
腐蚀损伤修复后应不破坏原结构的可检性
要考虑施工程序和可达性要求
根据修复现场的条件和修理人员的技术水平与经验，考虑可生产型
在满足上述要求的基础上，应充分考虑重量、成本、周期，采用修复周期短、经费少的方案。
⑵修复设计的主要步骤：
确认修复部位的载荷环境和使用环境
评估损伤，确定修复设计思想、要求和技术方案
合理优选材料，应尽量使用原材料
计算补件或更换件几何尺寸
确定紧固件形式、大小、分布和数量，加强件要足够长
重要结构细节的耐久性、损伤容限分析
结构细节腐蚀防护与控制设计
绘制修理图
损伤修复一般工作程序：腐蚀区域修复前的准备；清洁被处理区域；估计腐蚀破坏状况；机械法和化学法去除腐蚀产物；修整区域的光顺和融合；修整测量；确认损伤是否彻底清除；进行喷丸强化或冷加工紧固件孔；制件表面抛光、清洁、干燥；恢复原有表面涂镀层
免责声明：本网站所转载的文字、图片与视频资料版权归原创作者所有，如果涉及侵权，请第一时间联系本网删除。
相关文章
无相关信息
官方微信
《中国腐蚀与防护网电子期刊》征订启事
- 投稿联系：编辑部
- 电话：010-62316606-806
- 邮箱：fsfhzy666@163.com
- 中国腐蚀与防护网官方QQ群：140808414
点击排行
PPT新闻
“海洋金属”——钛合金在舰船的
点击数：8125
腐蚀与“海上丝绸之路”
点击数：6461