飛機的腐蝕與防護(hù)

顧仁碗，張宏志

（中國飛行試驗研究院，陜西 西安 710089）

1 概述

飛機腐蝕是不可避免的問題，長久以來因腐蝕問題引發(fā)的飛行事故屢屢發(fā)生，不僅直接影響飛行安全，還給飛機機務(wù)維護(hù)維修工作造成了巨大的負(fù)擔(dān)，并直接導(dǎo)致飛機維修費用的增加和飛機壽命的縮短。在飛機維修活動中，越早發(fā)現(xiàn)腐蝕問題越好，這是重要且必要的——越早發(fā)現(xiàn)腐蝕，就能在需要進(jìn)行昂貴的修理或替換部件前采取有效的補救措施。腐蝕類型是基于腐蝕損傷的外觀或者形成機理分類的，通常情況下，會同時出現(xiàn)多種類型的腐蝕，因而難以確定導(dǎo)致腐蝕的具體原因。

2 常見腐蝕的介紹

2.1 表面腐蝕

表面腐蝕是由化學(xué)劑直接侵蝕金屬引起的在金屬表面上發(fā)生的均勻腐蝕。表面腐蝕先使金屬表面發(fā)暗或蝕刻，隨著時間的推移，金屬表面會變得粗糙，并可能出現(xiàn)白色或灰色粉末。暴露在高溫下所引起的金屬變色或失光不屬于均勻的表面腐蝕。

2.2 電偶腐蝕

電偶腐蝕，是指2種或2種以上具有不同電位的金屬相互接觸時造成的腐蝕。當(dāng)發(fā)生電偶腐蝕時，通常在金屬間的連接處會出現(xiàn)腐蝕現(xiàn)象。例如，當(dāng)飛機結(jié)構(gòu)的鋁蒙皮與不銹鋼加強墊板鉚接在一起時，如果存在濕氣和污染就會形成電偶對，從而發(fā)生電偶腐蝕。

2.3 點狀腐蝕

點狀腐蝕簡稱“點蝕”，是鋁合金最常出現(xiàn)的腐蝕情況之一，其主要特征是在金屬上產(chǎn)生針狀、點狀、小孔狀的現(xiàn)象。起初金屬表面會出現(xiàn)白色或灰色的粉狀顆粒，類似于灰塵的斑點。當(dāng)粉狀顆粒被清除，會在表面發(fā)現(xiàn)微小的凹坑或小洞。點蝕也可能在其他金屬上發(fā)生。

2.4 絲狀腐蝕

絲狀腐蝕發(fā)生在涂覆有機涂層的金屬表面，它是氧濃差電池腐蝕或縫隙腐蝕的特殊形式。當(dāng)發(fā)生絲狀腐蝕時，涂層下會出現(xiàn)蠕蟲狀的腐蝕痕跡。當(dāng)空氣的相對濕度介于65%～90%之間以及表面呈輕微酸性時會發(fā)生絲狀腐蝕。由于空氣中的水蒸氣和氧氣會沿涂層擴散，所以，會使涂層出現(xiàn)破裂，緊固件和接縫周圍出現(xiàn)裂痕和裂縫，并延伸至下面的涂層。絲狀腐蝕能侵蝕鋼、鋁表面，并可能導(dǎo)致更嚴(yán)重的局部腐蝕。

2.5 應(yīng)力腐蝕開裂

應(yīng)力腐蝕開裂是在持續(xù)的拉伸應(yīng)力和腐蝕的共同作用下所引起的金屬開裂，影響因素主要有合金、拉應(yīng)力、腐蝕介質(zhì)，而壓應(yīng)力可以抑制應(yīng)力腐蝕。由于應(yīng)力腐蝕產(chǎn)生的腐蝕物覆蓋了裂紋，所以很難被發(fā)現(xiàn)。一般出現(xiàn)在承受大載荷的飛機結(jié)構(gòu)部位，比如龍骨梁、桁條和機翼前后翼梁等位置。

2.6 摩擦腐蝕

所謂“摩擦腐蝕”，就是2個零件表面相互接觸，在滑動、振動和環(huán)境的共同作用下產(chǎn)生的腐蝕。腐蝕產(chǎn)生的氧化物顆粒加快了表面的磨損，使更多裸露在外的金屬表面發(fā)生腐蝕。腐蝕和磨損共同的損傷程度比單一的腐蝕大得多。摩擦腐蝕在金屬表面只呈現(xiàn)擦傷，但在金屬內(nèi)部已出現(xiàn)開裂，并在開裂或粗糙凹坑處發(fā)生腐蝕。摩擦腐蝕常發(fā)生在承受大靜載的連接處，它們受振動不能密封，無法防止?jié)駳膺M(jìn)入。例如，起落架的安裝和操縱系統(tǒng)活動面連接軸等，耳片和襯套為輕度壓配合或滑動配合，螺栓與襯套為緊配合，容易發(fā)生摩擦腐蝕。另外，機翼根部的口蓋或機翼到機身整流罩區(qū)域也容易出現(xiàn)摩擦腐蝕，因為該區(qū)域通常得不到有效的保護(hù)，無法密封接合表面。

2.7 晶間腐蝕

通常情況下，晶間腐蝕是沿金屬晶粒邊界發(fā)生的選擇性腐蝕，它是由大量的單個晶粒組成，每個晶粒都有明確的邊界，不同金屬內(nèi)的晶粒也不同。晶界相對于晶粒中心具有更強的化學(xué)活性，呈陽極性，易發(fā)生腐蝕，當(dāng)其與電解質(zhì)接觸時，會迅速在晶界發(fā)生腐蝕。晶間腐蝕會引起合金破裂，損失強度，造成嚴(yán)重事故。

2.8 剝離腐蝕

剝離腐蝕是晶間腐蝕的一種特殊形式。

2.9 微生物腐蝕

通常由環(huán)境促使霉菌繁殖所產(chǎn)生的分泌物進(jìn)而對結(jié)構(gòu)產(chǎn)生腐蝕的稱為微生物腐蝕。粘菌、霉菌、真菌和其他生物（微觀）可生長在潮濕表面，它們一旦附著于金屬表面，表面會趨于潮濕，進(jìn)而增加了腐蝕的可能性。一般情況下，飛機燃油箱微生物繁殖的主要原因是燃油、水、霉菌孢子和濕度的共同作用。

霉菌通常會在飛機燃油箱中燃油和水的分界面上繁殖，微生物交織在一起形成像網(wǎng)狀或球狀物，看上去很黏，顏色呈褐色或黑色。微生物的存在可能導(dǎo)致它們占據(jù)的區(qū)域存在不同的氧氣和電解質(zhì)濃度。此外，它們分泌的有腐蝕性的污物會破壞燃油箱鋁合金結(jié)構(gòu)保護(hù)層和密封膠，進(jìn)而腐蝕破壞燃油箱鋁合金結(jié)構(gòu)。

3 試驗機腐蝕的去除

在科研試飛工作中，試驗機防腐工作的原則是“有腐必除、除腐必盡”。所以，如果在日常機務(wù)維修活動中發(fā)現(xiàn)腐蝕，就應(yīng)立即采取措施去除，而且必須去除徹底，以防殘余腐蝕物再次成為新的腐蝕源繼續(xù)對結(jié)構(gòu)造成腐蝕。一般情況下，去除腐蝕的方法有機械法除腐和化學(xué)法除腐。在執(zhí)行除腐工作時要小心，先要徹底把腐蝕去除，但不能在除腐時對飛機蒙皮或結(jié)構(gòu)等造成傷害。如果緊固件周圍區(qū)域發(fā)生腐蝕，必須拆除緊固件，并檢查緊固件釘頭下和釘孔中是否有腐蝕。清除緊固件周圍區(qū)域的腐蝕時，需將緊固件拆除，否則無法阻止緊固件釘頭下的腐蝕。

4 維護(hù)預(yù)防措施

在日常工作中，試驗機型號多，各種老舊機型多，給日常機務(wù)維修中腐蝕的預(yù)防和控制工作帶來了一定的壓力。下面針對試驗機科研試飛的特點，按照腐蝕環(huán)境或腐蝕介質(zhì)重點講述幾種腐蝕的預(yù)防。

4.1 大氣腐蝕

潮濕空氣是造成飛機結(jié)構(gòu)腐蝕的重要因素之一。當(dāng)空氣的相對濕度高于某個臨界值時，空氣中的水蒸氣會在試驗機的金屬表面凝結(jié)成一薄層吸附水膜，這種水膜都溶解有一定量的電解質(zhì)和氧，為腐蝕的形成提供了條件。當(dāng)前國內(nèi)西北地區(qū)空氣污染較為嚴(yán)重，大氣中含有大量工業(yè)排放的腐蝕性氣體，而二氧化硫氣體正是造成試驗機發(fā)生腐蝕的最大危害物之一。當(dāng)空氣中有超過體積分?jǐn)?shù)為1%的二氧化硫氣體時，長期露天停放的試驗機發(fā)生腐蝕就會加劇，特別是相對濕度超過76%時腐蝕會急劇加速，同時，對鍍鋅、鍍鉻層也有相對嚴(yán)重的腐蝕。這些腐蝕物黏附在試驗機機身外表面，就會對蒙皮表面造成腐蝕。

針對大氣腐蝕，所采取的預(yù)防措施是：①定期清洗。定期清洗試驗機外表是預(yù)防試驗機表面腐蝕的最好方法，不僅要洗掉試驗機表面的污染物，還要發(fā)現(xiàn)輕微的腐蝕和其他可能存在的損傷。此外，水上飛機（比如蛟龍600）執(zhí)行水面試飛科目，應(yīng)定期按照規(guī)定清洗機體和發(fā)動機。②定期排水。在試驗機使用過程中，通水孔和排水閥可能被密封劑、污染物阻塞，會導(dǎo)致飛機機翼、機身底部結(jié)構(gòu)局部大量積水，造成嚴(yán)重的腐蝕。因此，要定期檢查排水通道和排水閥是否處于良好狀態(tài)。以ARJ21-700飛機為例，機身下部排水閥共計15個，在日常維護(hù)工作中，應(yīng)按照飛機維修手冊的要求定期進(jìn)行飛機排水工作。③通風(fēng)晾曬。要做好飛機防潮工作，特別是在雨、雪天氣后，應(yīng)按照機務(wù)管理文件的規(guī)定對飛機進(jìn)行通風(fēng)晾曬，有效去除各艙內(nèi)積水，同時，應(yīng)打開各艙門、口蓋通風(fēng)，使飛機內(nèi)部的濕氣散發(fā)干凈。在機務(wù)維修活動中，要盡可能地改善飛機的總體環(huán)境和局部環(huán)境，保護(hù)防腐涂層在壽命周期內(nèi)完整有效。在雨雪天氣后，應(yīng)及時進(jìn)行通風(fēng)晾曬工作，防止?jié)駳?、水分或其他腐蝕性介質(zhì)與機體結(jié)構(gòu)長期接觸，有效防止或減緩腐蝕的發(fā)生。④使用防腐劑?？刂苹蚓徑饪p隙腐蝕的有效辦法是使用防腐劑，它能排除水分，并阻止水分再進(jìn)入縫隙中。

4.2 沿海氣候腐蝕

試驗機經(jīng)常在沿海地區(qū)執(zhí)行試飛任務(wù)，而沿海地區(qū)海洋性大氣中存在高濃度的鹽霧，霉菌容易繁殖，對金屬結(jié)構(gòu)，特別是對鋁合金結(jié)構(gòu)有非常嚴(yán)重的腐蝕威脅。當(dāng)試驗機停放在地面時，飄浮于空氣中的鹽霧可通過氣流直接進(jìn)入試驗機內(nèi)部，或通過沉降于試驗機外表面的霧液而流入機內(nèi)，對機體和機內(nèi)設(shè)備產(chǎn)生較多影響，比如腐蝕影響、電氣影響（由于鹽沉積引起電子設(shè)備的損壞、導(dǎo)電層的產(chǎn)生、絕緣材料和金屬的腐蝕）、物理影響（機械部件和組件的活動部分的阻塞或黏結(jié)）等。

針對沿海氣候腐蝕，所采取的預(yù)防措施是：①改善試驗機的停放環(huán)境。試驗機在沿海地區(qū)長期停放，如果有條件應(yīng)停放在機庫內(nèi)。②根據(jù)實際情況，對試驗機機體、機載設(shè)備以及容易發(fā)生鹽霧腐蝕的材料和部位等進(jìn)行噴涂保養(yǎng)，對蒙皮、常卸口蓋、緊固件、起落架艙等存在縫隙和連接的部位加強密封，并使用緩蝕劑等提高試驗機抗鹽霧腐蝕性能。③及時進(jìn)行試驗機關(guān)鍵部位的清潔保養(yǎng)，及時為容易受潮的設(shè)備涂抹潤滑脂，同時，加強對試驗機關(guān)鍵部位保護(hù)層的維護(hù)，保持其完好。④編制沿海地區(qū)試驗機維護(hù)專項防腐維護(hù)檢查卡，有針對性地對試驗機進(jìn)行維護(hù)檢查。

4.3 化工介質(zhì)腐蝕

飛機各種油料，航空蓄電池內(nèi)酸、堿溶液，液冷設(shè)備內(nèi)的冷卻液等液體灑在飛機金屬機件或保護(hù)層會產(chǎn)生腐蝕；油漆層遇到各種油料等液體會被溶解脫落，從而導(dǎo)致該部位發(fā)生腐蝕。針對化工介質(zhì)腐蝕，所采取的預(yù)防措施是：①試驗機維護(hù)時，應(yīng)及時清除干凈各種灑在飛機上的油料，特別像民機使用的磷酸酯液壓油LD-4。該油液具有一定的腐蝕性，如果漏到試驗機內(nèi)部會造成防腐漆層氣泡脫落，從而對試驗機結(jié)構(gòu)造成腐蝕。②拆、裝航空蓄電池前應(yīng)檢查其是否密封良好，防止酸堿溶液溢出，同時，要加強對航空蓄電池托架的檢查清潔工作。③進(jìn)行液冷設(shè)備維護(hù)時，應(yīng)盡量不讓冷卻液漏到飛機內(nèi)部。液冷設(shè)備工作滲漏應(yīng)及時清理干凈，防止殘余物對飛機結(jié)構(gòu)造成腐蝕。液冷設(shè)備內(nèi)冷卻液滲漏不可避免，所以，應(yīng)提高全員意識，認(rèn)識到冷卻液對試驗機腐蝕的危害，一旦漏到試驗機上應(yīng)及時清除干凈。

4.4 微生物腐蝕

當(dāng)燃油箱內(nèi)條件適宜時，細(xì)菌會在油液內(nèi)大量滋生。燃油中的水為細(xì)菌滋生提供了合適的環(huán)境，而合適的溫度會加快細(xì)菌的繁殖速度。微生物在燃油內(nèi)的滋生會導(dǎo)致燃油品質(zhì)下降，在燃油中形成的暗色泥狀沉淀物會對燃油系統(tǒng)造成較大的影響，比如燃油供油系統(tǒng)故障、油箱結(jié)構(gòu)腐蝕等。為了消除微生物污染對燃油系統(tǒng)的影響和對油箱的腐蝕，必須破壞細(xì)菌滋生環(huán)境，盡量減少燃油中的水分是控制細(xì)菌滋生速度的最有效辦法之一。

針對微生物腐蝕，所采取的預(yù)防措施是：①燃油箱內(nèi)設(shè)置除水系統(tǒng)。ARJ21-700飛機在左右兩側(cè)油箱各安裝2臺引射泵，除了保證飛機在正常機動飛行時集油箱燃油的供應(yīng)，燃油箱底部含水的燃油通過引射泵抽吸送至燃油泵吸油口處，不斷送入發(fā)動機燃燒，從而減少水分在油箱底部的積累。②燃油箱定期放沉淀排水。飛機燃油系統(tǒng)各放沉淀閥均安裝在油箱的最低點，所以，在機務(wù)維護(hù)時，應(yīng)按該型飛機維修手冊、大綱要求定期放沉淀排水。飛機燃油中水分的下沉速度大約為0.3 m/h，為了有效排盡油箱內(nèi)雜質(zhì)、水分，機組應(yīng)根據(jù)實際情況進(jìn)行燃油放沉淀工作，并確認(rèn)最終排盡油箱內(nèi)的雜質(zhì)和水分。③微生物檢測。長期停放的飛機更容易發(fā)生微生物腐蝕的問題，所以，《ARJ21-700飛機維修手冊》中對長期停放程序做了相關(guān)規(guī)定，即停放大于14 d進(jìn)行燃油系統(tǒng)微生物檢測，定期對燃油系統(tǒng)排水。同時，根據(jù)微生物檢測報告所顯示的污染等級，確定是否需要執(zhí)行殺滅微生物或去除微生物顆粒的任務(wù)。④使用微生物殺菌劑?！禔RJ21-700飛機維修手冊》中長期停放程序規(guī)定，飛機停放時間超過30 d，可以加注預(yù)混過微生物殺菌劑（牌號BIOBORJFZPM5356或KATHON FP1.5）的燃油進(jìn)行預(yù)防或去除微生物。

5 結(jié)束語

飛機結(jié)構(gòu)腐蝕的防護(hù)和控制對試驗機科研試飛安全起著至關(guān)重要的作用。在試驗機日常維護(hù)過程中，應(yīng)及時發(fā)現(xiàn)腐蝕并消除腐蝕產(chǎn)物，積極采取防護(hù)措施避免腐蝕加劇。隨著老齡化飛機的增多，各型機應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行維修大綱制定的腐蝕預(yù)防和控制措施，將腐蝕破壞的速率降到最低，從而確?？蒲性囷w的安全。

［1］任艷萍.飛機金屬材料腐蝕防護(hù)與控制技術(shù)［M］.西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2016.

［2］汪定江.軍用飛機的腐蝕與防護(hù)［M］.北京：航空工業(yè)出版社，2006.