浅谈舰载机的海水腐蚀问题

2021-01-13 11:09:23 作者：本网整理来源：中国腐蚀与防护学报分享至：

1.引言

舰载机长期在海洋或沿海机场飞行与停放，高湿度、高盐分、重污染的暴露环境，使得舰载机的腐蚀问题非常严重。据资料统计，在工程上，海水腐蚀约占总腐蚀损失的30%。对于在海洋环境中工作的航母舰载机而言，腐蚀损害严重的原因不仅与暴露环境的严酷有关，也与飞机在地面或者在航母甲板时间密切相关。例如，美国海军飞机平均每天飞行4～5小时，航母舰载机静止地暴露于严酷腐蚀环境每天达19～20小时。而我军某舰载直升机的服役寿命不及陆上的20%,因为不适应海南的高温湿热环境，某型飞机出勤率低于20%,这充分说明海军航母舰载机遭受腐蚀的数量和严重性。

2.舰载机的海水腐蚀原理

海水是一种成分复杂的腐蚀性电解质溶液，海洋大气环境中以盐雾的影响最大。风和水的联合行动是产生浪花的条件，在航母舰载机和舰船处于低干舷的情况下，海水浪花常以飞沫或薄雾（即盐雾）的形式会被吹到飞行甲板和机棚甲板上，这些盐雾就可能被酸化至pH为2。在舰载机上经常发现这些薄雾冷凝，以致达到飞机表面滴落海水的程度，因此海水环境的腐蚀性很强。蒸发后残留的固体盐粒子可能积聚在飞机裂缝和接缝处。随后，由于湿气的加入（即使没有海水时），在裂缝或接缝处盐水条件就能产生和形成，换言之就是因为堆积物吸引湿气到金属表面从而形成了电解液。

海水腐蚀类似于电化学腐蚀。而电化学腐蚀反应的发生，必须有电解质存在，且有阳极溶解反应和阴极的还原反应，从而造成大多数阳极金属局部腐蚀。由于腐蚀产物多数成粉末状，又迅速吸收水分，促进新的电化学反应发生，使得海水腐蚀的发展加速。

金属材料在海水环境中，发生电化学腐蚀反应如下：

阳极：

阴极：

对飞机来说，阳极和阴极可能是铝翼梁和复合材料的外壳，电解液是来自海浪的盐水，附着在舰载机表面的含盐的水膜，是电化学反应的良导体。这些金属翼梁和复合外壳等是按照设计标准（重量、强度和性能）选择的，阻止腐蚀的普通方法是密封隔水（电解液），通常是采用涂料和密封剂来实现的。

由于舰载机长期处于腐蚀恶劣的环境，金属表面的漆膜、氧化膜就会因损伤或其它原因失去防护能力，当局部环境湿度较大时，大气中的氧溶入液膜成为阴极反应中的还原剂。当大气中的盐分较高，氯化物溶入液膜，电离出吸附力超强的氯离子取代金属表面氧化膜中的氧破坏其钝化膜，具有侵蚀性的氯离子对一些具有自钝化特征的材料，如铝合金、不锈钢等会产生严重的点蚀。尤其对铝合金的影响最大。大气中盐雾的含量越高，盐分沉积量就越大，造成的腐蚀就越严重。

3.舰载机的海水腐蚀类型：

氯化物能加速点蚀、应力腐蚀、晶间腐蚀和缝隙腐蚀等局部腐蚀，是海军飞机所受到的最严重的腐蚀介质。含氯离子的水膜是作为进一步电化学反应的良导体，造成腐蚀的恶性循环。发生在舰载机上的海水腐蚀类型主要有四种。

3.1点蚀，也就是局部腐蚀，一般起因于铝合金蒙皮上的小坑。并通过氯离子、低pH和水的参与，使得海水腐蚀的电化学反应加速。

图1点状腐蚀

3.2丝状腐蚀，该腐蚀发生的非常普遍，其特点是发生在涂漆的铝底层。丝状腐蚀多数从紧固件周围和涂覆体系已破裂的蒙皮边缘开始。高湿度、氯离子（海盐）和氧促进了丝状腐蚀生长。维修腐蚀区域的方式是采用局部打磨方法除去腐蚀。

图2 图2 丝状腐蚀

3.3晶间腐蚀，发生在某些铝合金晶粒的边界，这类腐蚀是微观的。严重的晶间腐蚀会导致铝合金的延展性损失和剥离腐蚀。晶间腐蚀也能导致飞机结构的临界载荷破裂失效。

图3晶间腐蚀

3.4应力腐蚀开裂，是最有破坏性的腐蚀类型之一。在舰载机弹离和着陆航空母舰时，飞机要经受严酷的外载荷。当有持续不变的拉应力和暴露于腐蚀环境（海盐）时，应力腐蚀开裂就会发生。像晶间腐蚀一样，也能导致飞机结构的临界载荷破裂失效。采用经过长时间时效处理、延展的和消除了应力的铝合金。

图4 应力腐蚀开裂

4.舰载机的海水腐蚀防护

4.1海水腐蚀易发生的部位

舰载机的海水腐蚀非常严重，容易发生腐蚀的部位也很多。存在结构缝隙或异种金属接触部位，如各机种的配重连接部位、钢连接件等；紧固件和紧固孔周围，不密封或密封差的部位；在制造死角、易积水或排水条件差、维护困难的部位；另外在主起落架舱区、机翼上蒙皮与配重连接区、飞机蒙皮外表面等海水盐雾容易集结的部位，都会因缺少防护或防护不当导致海水腐蚀现象的发生。

4.2避免海水腐蚀的防护措施

由上可知，舰载机上容易发生海水腐蚀的部位很多，因此要保证舰载机应有的战斗力，就必须自始至终的关注抗腐蚀能力的提高，加强从零部件到整体的防腐蚀设计。

4.2.1严格把好选材关，在舰载机构件制造时，特别是关键部位的选材，要避免选用易出现应力腐蚀和电化学腐蚀的材料，尽量采用耐腐蚀性高、耐疲劳性好的材料，从源头上杜绝海水腐蚀发生的可能性。

4.2.2严格把好设计制造关，在飞机结构设计上下功夫，保证良好的可达性和敞开性，便于通风、排除积水和及时检查清楚腐蚀部位的锈污；容易发生腐蚀损坏的结构件要设计的便于拆卸和更换；在设计时，要尽量避免应力集中，在装配加工时注意消除残余应力的影响，把应力腐蚀开裂破坏降到最低。

4.2.3严格做好防护关，要注意使用防腐蚀性能良好的油漆、缓蚀剂、防护剂、密封剂，采用新工艺、新技术提高防护层的质量，也可以采用多重防护措施，有效隔绝周围介质，特别是海水造成的含盐溶液等与金属之间的接触。

4.2.4严格做好维护关，特别注意做好舰载机的日常维护。上舰前要做好各部件的清洁、密封、涂油等工作。上舰后应严格维护手册操作，在日常维护中加强对海水腐蚀的防护工作，在每次维护中要进行腐蚀情况检查，对有怀疑的部位要进行腐蚀跟踪和预测，做到早发现、早排除。如在海上使用后，要用专用的冲洗设备和冲洗剂对机体和发动机进行冲洗；对于涂漆部件，更要及时修补脱落的部位；对没有漆层处理的机件要按期进行防锈防腐处理；对于容易发生海水腐蚀的部件要进行经常性涂防护油和防锈专用油料，提高其抗腐蚀和耐腐蚀能力。

4.2.5注重高新技术的军内推广，各种表面改性技术的迅猛发展，给海水腐蚀防护领域增添了新的活力，其中激光表面淬火技术，通过对零部件的特殊部位，如槽孔、盲孔、连接部位等容易发生海水腐蚀的部位，只要激光束能够照射到的部位均可进行处理，对于铝合金。钛合金等飞机常用材料都可进行激光表面强化处理。在国外，激光表面改性技术已经取代渗氮。渗碳等化学热处理方法，广泛应用于航空、航天领域。

总之，舰载机的海水腐蚀问题，不仅仅是纸上谈兵的空想，亚丁湾护航回来的那些舰载直升机的海水腐蚀问题就相当严重，有的飞机底部蒙皮多处脱落、连接部位的铆钉锈斑严重、就连起落架也深受腐蚀。由此可见，飞机的海水腐蚀防护将是一项具有战略意义的长期任务。

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