民機整體油箱的防腐蝕設計及維護措施

摘要：對民機整體油箱腐蝕的產(chǎn)生原因進行分析，并以此為基礎，從結構設計階段的防腐蝕設計和維護階段的防腐蝕措施兩個方面對民機整體油箱的防腐蝕控制進行說明。

關鍵詞：整體油箱 微生物腐蝕 防腐蝕設計 防腐蝕維護

中圖分類號：V212 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2012）09（c）-0039-02

整體油箱已普遍應用到民機設計中，而整體油箱的局部環(huán)境導致整體油箱的腐蝕成了影響飛機安全性和可靠性的重要隱患，每年航空公司都會花大量的費用在整體油箱腐蝕相關的維護和修理上。整體油箱的腐蝕問題已嚴重影響到飛機的安全性和經(jīng)濟性，也引起民機制造業(yè)、民航總局以及航空公司的重視。

整體油箱的腐蝕控制涉及到設計、制造、使用及維護、維修多個環(huán)節(jié)。其中設計是整體油箱腐蝕控制的最關鍵因素，是腐蝕控制的源頭，影響著飛機制造過程、使用、維護及維修等環(huán)節(jié)。大量實驗和實踐也證明，腐蝕問題從繪圖板上就可以開始解決，經(jīng)過周密的防腐蝕設計來減少和避免。

另外，在日常的維護工作中，采取適當措施來進行腐蝕控制，可以通過較少數(shù)額的費用和較短時間，來達到整體油箱結構的安全性和可靠性。

本文從整體油箱的防腐蝕設計和防腐蝕維護角度出發(fā)，對如何進行整體油箱防腐蝕控制進行詳述。

本文中使用的專用名詞解釋如下。

微生物腐蝕（Microbiological Corrosion）—由環(huán)境促使霉菌等微生物繁殖所產(chǎn)生的分泌物對結構件的腐蝕稱為微生物腐蝕。

緩蝕劑—少量添加到介質(zhì)中能減緩或抑制金屬腐蝕的物質(zhì)。

1 整體油箱腐蝕原因分析

現(xiàn)代飛機普遍采用機翼結構整體油箱設計。整體油箱是經(jīng)過密封處理，利用機體內(nèi)部空間直接作為燃油的容積的結構空間。采用整體油箱可以合理布置結構，充分發(fā)揮結構材料的效率，改善飛機性能，是減輕結構重量的一項有效措施。

整體油箱利用密閉的機翼盒段作為儲油空間，因此在飛機停放時，易積留潮氣。在起飛著陸時，活動面打開，翼梁暴露在近地面的空氣中，跑道上的污物、塵埃等易進入機翼盒段結構。同時，油箱中積聚水分，促進微生物在油箱中滋生，造成較嚴重的腐蝕環(huán)境。

微生物腐蝕作為飛機整體油箱最為嚴重且最為普遍的問題之一，指由微生物生命活動參與下所發(fā)生的腐蝕過程。飛機鋁合金整體油箱的微生物腐蝕，是微生物新陳代謝過程中分解了烴類物質(zhì)，產(chǎn)生有機酸腐蝕金屬材料的結果（見圖1）。

燃油在生產(chǎn)和運輸過程的任一環(huán)節(jié)都可能被霉菌、真菌、酵母菌等微生物污染，而燃油是這些微生物的主要培養(yǎng)物。當被污染的燃油進入飛機油箱時，飛機油箱中的油和水的分界面處是微生物繁殖的主要地方，合適的溫度則是霉菌生長的必要條件（最理想的繁殖溫度為25～35℃）。油箱內(nèi)的水主要來自燃油自身所含的水分子析出和空氣中的水分的凝結，水的比重大于油，因此易于沉在油箱底部；同時，燃油箱壁板多為高強度鋁合金，飛機飛行中機翼表面因與空氣摩擦，氣動加熱提高了油箱中的環(huán)境溫度。二者共同作用，為這些微生物在燃油和水的分界面上的順利繁殖提供了便利條件，同時引起油箱的腐蝕。

微生物腐蝕分泌物能破壞鋁合金結構的表面保護涂層和密封膠，導致局部區(qū)域形成突然穿孔使油箱滲漏，并且隨著微生物滯留時間的增長，會造成油箱內(nèi)部大面積腐蝕，且大量微生物、其分泌物及腐蝕產(chǎn)物凝結成黏稠的團狀或絮狀物會堵塞油濾、油泵、燃油調(diào)節(jié)器和燃油系統(tǒng)其它附件，對飛機整體油箱的設施的使用性和安全性構成威脅。

2 整體油箱的防腐蝕設計

飛機結構的防腐蝕設計，是飛機結構的腐蝕控制中最重要的環(huán)節(jié)。對于一般的飛機結構防腐蝕設計，應從材料、結構設計、應力腐蝕、表面涂層和維修性等幾個方面進行考慮。對于整體油箱結構，因其特殊的功能要求，在設計時還需考慮以下細節(jié)：

（1）油箱內(nèi)結構布置應合理，有利于密封，防止水汽進入油箱內(nèi)部；油箱內(nèi)應設計合適的排水系統(tǒng)，以便于油箱內(nèi)的積水能匯流至放油口，防止燃油中水分在整體油箱“死油區(qū)”沉積；油箱必須有檢查口蓋，口蓋必須有密封措施；

（2）油箱結構零部件的材料，應選擇抗晶間腐蝕、抗應力腐蝕等性能都較好的國內(nèi)外機型使用的成熟材料；整體油箱內(nèi)表面，與燃油相接觸的零部件應噴涂防腐蝕涂料，并在表面噴涂防腐蝕涂料和密封后采用緩蝕劑；這些耐微生物腐蝕的專用防腐蝕涂料對金屬和密封膠進行保護，有效地控制微生物生長，減輕結構重量；

（3）整體油箱結構布置時應充分考慮飛機交付后日常維護和修理的方便，即做到整體油箱結構的可檢查性和可達性：

可檢查性：為了檢查和跟蹤油箱的滲漏情況，整體油箱外部的所有連接縫都應盡可能通過口蓋和艙門進行觀察，敷設在油箱外部密封面上的管路和設備不應遮蓋連接縫，否則應可拆卸。

可達性：對需要維修的部位應具有良好的通路。應避免需要維修人員從一個密封艙到達另一個密封艙，每個密封艙都應有口蓋。油箱艙內(nèi)的系統(tǒng)和設備應盡可能不影響密封的維修，否則應易于拆卸。

3 整體油箱的防腐蝕維護

做好日常維護工作能夠有效防止整體油箱的微生物腐蝕。因此針對整體油箱的腐蝕特點，在日常維護工作應做到以下方面：嚴格控制燃油質(zhì)量，減少燃油中的水分、雜質(zhì)和微生物的污染；按規(guī)定清潔油箱，排放油箱中的沉淀，定期檢查油箱微生物腐蝕情況；按規(guī)定使用生物殺菌劑等。

（1）嚴格控制燃油質(zhì)量

水是微生物生長的必要條件，因此保燃油潔凈，使水分含量不超標，能夠有效的防止微生物腐蝕?？刂迫加唾|(zhì)量，首先就要做好燃油的儲存工作，使儲油罐的自由水盡可能少；加強燃油輸送系統(tǒng)的管理，使含水量控制在手冊規(guī)定的指標內(nèi)；定期對儲油罐進行徹底清洗，避免儲油罐內(nèi)可能存在的微生物再次污染燃油；盡量減少水分進入燃油的機會，儲存時可采用浮頂罐，最大限度地減少燃油上面的空氣層；盡量推遲放油時間，加油過程中或剛剛加完油時不可以進行放油工作；進行定期排水，把儲油罐的積水及時排走，減少微生物污染的機會。

（2）清潔油箱

清潔油箱可以根除油箱內(nèi)的微生物污染，防止死去的真菌殘余物堵塞油濾，避免死去的真菌成為營養(yǎng)源。如果油箱中受污染區(qū)域不大，可采用人工清潔油箱的方式。如果受污染區(qū)域較大，或受污染區(qū)域無法接近，則可以使用壓力清潔的方式對油箱進行清潔。

（3）油箱殺菌

控制整體油箱微生物腐蝕的方法當中，最有效的方法便是使用生物殺菌劑。雖然殺菌劑的種類很多，但真正適用于航空燃油的卻不多。因為對用于航空燃油的殺菌劑有著相當高的要求，包括：能充分溶于油中，并能遷移到水相；對航空燃油本身性能無影響；燃燒時對發(fā)動機性能無影響；毒性必須使人能夠接受，且不污染環(huán)境，等等。

油箱中使用的生物殺菌劑的最大濃度可以在飛機維護手冊中獲得，這個最大濃度值是根據(jù)生物殺菌劑的有效性、發(fā)動機及輔助動力裝置（Auxiliary Power Unit，簡稱APU）廠家所規(guī)定的最大濃度制定的，這個濃度保證經(jīng)生物殺菌劑處理過的燃油能夠被發(fā)動機和APU使用。如果油箱中的微生物腐蝕很嚴重，這些生物殺菌劑可能僅會殺滅附著在油箱表面的微生物，而位于內(nèi)層的微生物由于外層微生物的阻擋而無法被殺滅，因此在這種情況下應先對油箱內(nèi)部可見的污染物痕跡進行清理。

4 結語

飛機整體油箱的防腐蝕與微生物控制，是貫穿于飛機全生命周期的工作，包括結構設計、制造、使用維護及維修等諸多環(huán)節(jié)的系統(tǒng)工程性問題。本文針對對飛機整體油箱的防腐蝕有關鍵影響的結構設計和維護兩個環(huán)節(jié)所采用的防腐蝕措施進行說明。在防腐蝕設計環(huán)節(jié)，應在充分考慮材料、應力腐蝕、表面涂層和維修性等等基本因素的前提下，結合整體油箱的特殊功能性要求，在飛機全生命周期內(nèi)，從細節(jié)到整體對整體油箱設計進行完整的考慮。在防腐蝕維護環(huán)節(jié)，應從燃油質(zhì)量、油箱清潔、油箱殺菌三個方面嚴格控制，確保整體油箱的安全性和經(jīng)濟性。

參考文獻

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