李東帆,陳躍良,花海城
(1.中國人民解放軍第4724 工廠技術(shù)中心,上海 200436;2.海軍航空大學(xué) 青島校區(qū),
山東 青島 266000;3.92913 部隊,海南 臨高 571233)
海軍某型飛機首次大修時,發(fā)現(xiàn)機體結(jié)構(gòu)及成附件普遍存在腐蝕,個別區(qū)域還很嚴(yán)重。該飛機在某海島執(zhí)行任務(wù)也就幾個月時間,腐蝕的嚴(yán)重程度已影響到該飛機正常任務(wù)的執(zhí)行,要想長期在這種高溫高濕高鹽環(huán)境中服役,腐蝕問題必須解決。成附件及接插件的腐蝕,造成各系統(tǒng)故障成倍增加,存在事故隱患[1]。因此,在該型飛機大修時,必須制定有效的腐蝕修理與防護(hù)措施來解決腐蝕這一難題。
綜合該型飛機大修檢查情況,總結(jié)以下腐蝕典型部位。
1)全機補償頭鉚釘頭部及其相鄰區(qū)域腐蝕。大修中發(fā)現(xiàn),全機補償頭鉚釘(HB8065)頭部及相鄰區(qū)域普遍存在腐蝕現(xiàn)象(見圖1),其中進(jìn)氣道區(qū)域最普遍。原因分析:進(jìn)氣道裝配過程中,鉚釘沒有采取濕裝配,蒙皮鉆孔后孔壁沒有保護(hù)措施。鉚接完成后,對鉚釘頭部進(jìn)行銑平,鉚釘陽極化層受到破壞,制造廠沒有恢復(fù)鉚釘原有涂層體系就直接進(jìn)入下道工序。飛機正常使用時,進(jìn)氣道部位振動強烈,漆層易脫落。當(dāng)漆層出現(xiàn)破損時,鉚釘頭部金屬直接裸露在空氣中,產(chǎn)生腐蝕[2]。
2)緊固件周圍腐蝕。飛機外表面緊固件(螺栓螺釘抽釘鉚釘快卸鎖等)周圍普遍存在漆層開裂脫落,并伴有不同程度的腐蝕現(xiàn)象(見圖2)。原因分析:飛機正常使用時,振動劇烈的部位緊固件易松動,造成漆層脫落,空氣與緊固件接觸,在緊固件頭部縫隙部位形成濃差原電池[3-4],再加上緊固件本身未采取濕裝配,防腐能力差,容易產(chǎn)生腐蝕。該腐蝕在前緣迎風(fēng)面異種金屬接觸部位最明顯。還有一些維護(hù)口蓋,經(jīng)常拆裝,緊固件周邊涂層體系容易脫落,金屬直接與空氣接觸產(chǎn)生腐蝕。
圖1 補償頭鉚釘頭部及相鄰區(qū)域腐蝕
圖2 緊固件孔周邊腐蝕
3)蒙皮對縫處腐蝕。蒙皮對縫處普遍存在腐蝕現(xiàn)象,漆層脫落并伴有腐蝕產(chǎn)物(見圖3)。原因分析:飛機制造時,蒙皮安裝前都會根據(jù)實際情況對接縫處進(jìn)行修銼,在未對銼修部位恢復(fù)原涂層體系的情況下進(jìn)行了裝配,存在腐蝕隱患。蒙皮安裝完成后,對縫處未進(jìn)行處理,直接進(jìn)行了漆層噴涂。飛機使用時,對縫中的漆層容易脫落,特別是存在蒙皮對縫階差的部位,漆層受氣流沖刷更容易脫落。漆層脫落后,金屬直接與空氣接觸,再加上對縫處會形成濃差原電池,極易造成蒙皮對縫腐蝕[5,10]。
圖3 蒙皮對縫腐蝕
4)迎風(fēng)面前緣侵蝕。飛機進(jìn)廠故檢時,發(fā)現(xiàn)前緣迎風(fēng)面多處存在腐蝕,非金屬制件前緣多處老化。原因分析:飛機在正常使用時,前緣迎風(fēng)面受沖刷影響最大,漆層很容易脫落,零件鍍層也會有不同程度的損壞,金屬直接與大氣接觸,產(chǎn)生腐蝕(見圖4)。天線罩垂尾前緣等非金屬在大氣砂粒的長期沖刷下,發(fā)生破損老化。
圖4 前緣迎風(fēng)面腐蝕
5)異種金屬接觸部位腐蝕。飛機分解后檢查發(fā)現(xiàn),很多與不銹鋼接觸的鋁合金零件和復(fù)材零件都有不同程度的腐蝕和老化,進(jìn)氣道特型型材最為典型。原因分析:異種金屬接觸產(chǎn)生的電化學(xué)腐蝕是目前飛機腐蝕最常見的形式。該型飛機制造時,未采取必要的腐蝕防護(hù)措施,不同金屬零件安裝時直接接觸,由于不同金屬存在電位差,當(dāng)金屬間存在電解液時,兩種金屬之間便形成了微電池,發(fā)生氧化還原反應(yīng),造成金屬的電化學(xué)腐蝕[6-7]。
圖5 異種金屬接觸部位腐蝕
6)復(fù)材制件對縫邊緣噴鋁層腐蝕。復(fù)材制件與金屬接觸部位的對縫處存在老化現(xiàn)象,面漆底漆脫落嚴(yán)重,個別部位的噴鋁層還存在腐蝕(見圖6)。原因分析:復(fù)材制件對縫邊緣老化,噴鋁層腐蝕是對縫腐蝕和異種金屬接觸腐蝕共同作用的結(jié)果[8-9]。復(fù)材的磨損老化,會極速降低材料性能,噴鋁層腐蝕,會影響飛機的防雷擊能力,嚴(yán)重時會影響飛機的正常使用。
圖6 復(fù)材噴鋁層腐蝕
7)難以維護(hù)的與大氣接觸部位腐蝕。大修中發(fā)現(xiàn),很多腐蝕都是分解后發(fā)現(xiàn)的,正常使用中難以發(fā)現(xiàn),如進(jìn)氣道特型型材腐蝕(見圖5);防護(hù)裝置拉緊桿和限動塊腐蝕(見圖7圖8);平尾邊肋腐蝕等(見圖9)。原因分析:飛機制造出廠時,個別零件防腐措施不是很到位,比如防護(hù)裝置拉緊桿,表面處理只有磷化,沒有涂漆防護(hù);限動塊表面處理只做了硬質(zhì)陽極化,也沒有涂漆防護(hù)。這些零件裝配時,沒有采取濕裝配,裝配后也沒有補充防護(hù),本身就易腐蝕[1,10]。再加上這些部位在使用過程中又難以維護(hù),像防護(hù)裝置調(diào)節(jié)板平尾邊肋等,只有分解后才能檢查維護(hù),鹽霧水汽會在這些部位長期存在,無法清除,造成這些部位腐蝕。
圖7 防護(hù)裝置拉緊桿腐蝕
圖8 防護(hù)裝置限動塊腐蝕
8)漏水孔相關(guān)腐蝕。大修中發(fā)現(xiàn),漏水孔周圍普遍存在輕微腐蝕現(xiàn)象,漆層脫落,并伴有腐蝕產(chǎn)物。還有部分非密封艙因為沒有漏水孔,容易積水,進(jìn)而造成機體結(jié)構(gòu)腐蝕,如風(fēng)擋骨架安裝螺栓銹蝕(見圖10)。原因分析:飛機制造時,對積水嚴(yán)重程度及危害把控不足,漏水孔排水槽漏水管等排水措施制定不足,導(dǎo)致個別部位極易積水,造成零件腐蝕。配搭漏水孔的部位,鉆孔后對孔壁沒有采取進(jìn)一步防護(hù),金屬長期與水和大氣直接接觸,產(chǎn)生腐蝕[5]。
圖9 平尾邊肋腐蝕
9)成附件接插安裝部位腐蝕。成附件接插部位插頭安裝部位等,腐蝕也很普遍(見圖11),還有一些附件的安裝部位及緊固件發(fā)生腐蝕(見圖12)。原因分析:成品廠在附件設(shè)計制造時,腐蝕防護(hù)措施制定上考慮不足,接插件及插頭安裝部位沒有采取必要的防腐措施,安裝完成后制造廠也沒有進(jìn)行補充防護(hù),再加上工作環(huán)境惡劣,造成這些腐蝕的產(chǎn)生。
圖10 風(fēng)擋骨架及壓板安裝螺栓銹蝕
圖11 電纜接插件腐蝕
圖12 成附件安裝緊固件腐蝕
腐蝕是材料受環(huán)境介質(zhì)的化學(xué)電化學(xué)作用或物理作用而引起的逐漸的變質(zhì)和破壞,其中也包括化學(xué)-力學(xué)因素交互作用造成的變質(zhì)和破壞。非金屬材料(如復(fù)合材料有機涂料聚氨酯泡沫)的老化降解等,也屬于腐蝕現(xiàn)象。該型飛機設(shè)計時,在機體結(jié)構(gòu)設(shè)計零部件設(shè)計零件表面處理及表面防護(hù)整體防護(hù)等方面的三防控制措施考慮不足,又加上該型飛機長期在高溫高濕高鹽的環(huán)境中服役,這是該型機腐蝕多發(fā)的根本原因[1,7]。針對該問題,在該型機大修時,制定了如下總體方案:
1)改善表面防護(hù)涂層。駕駛艙設(shè)備艙等內(nèi)部封閉區(qū)域,大修后用2 層底漆+1 層面漆進(jìn)行防護(hù),腐蝕環(huán)境惡劣部位補充一層YTF-3 緩蝕劑進(jìn)行防護(hù);發(fā)動機熱影響區(qū)等內(nèi)部半封閉區(qū)域,大修后用2 層底漆+1 層面漆進(jìn)行防護(hù);飛機外表面起落架艙等敞開/外露區(qū)域,大修后用2 層底漆+1 層面漆進(jìn)行防護(hù)。
2)改進(jìn)密封排水能力。根據(jù)飛機材料特點結(jié)構(gòu)環(huán)境特點實施“上封下排”措施,重點區(qū)域?qū)嵤┓栏g密封措施,尤其針對飛機典型結(jié)構(gòu)結(jié)合面接頭緊固件等部位,提升機體結(jié)構(gòu)的氣密油密和腐蝕防護(hù)性能。根據(jù)飛機機身機翼和尾翼結(jié)構(gòu)布局,以及部隊發(fā)現(xiàn)排水不暢故障,在保證結(jié)構(gòu)強度剛度及穩(wěn)定性的前提下,增設(shè)排水通道排水孔或排水閥,改善機體結(jié)構(gòu)內(nèi)部局部環(huán)境。
3)增加濕裝配工藝。安裝緊固件時,采用TB06-9底漆(或H06-076 底漆或HM109 密封劑CHS-2000防腐蝕軟膏潤滑脂等)進(jìn)行濕態(tài)裝配,防止電偶腐蝕。連接鋁合金結(jié)構(gòu)的緊固件采用TB06-9 底漆濕態(tài)裝配;連接結(jié)構(gòu)鋼的緊固件采用H06-076 底漆濕態(tài)裝配;連接鈦合金結(jié)構(gòu)的緊固件采用TB06-9 底漆濕態(tài)裝配;燃油區(qū)緊固件采用S06-0215 底漆濕態(tài)裝配。通過緊固件濕態(tài)裝配,對裝配連接孔起到密封隔離和保護(hù)的作用,降低和延緩緊固件連接部位腐蝕的發(fā)生。
4)加強修理過程防護(hù)。嚴(yán)格控制修理過程,避免出現(xiàn)氧化膜涂層的二次損傷。鋁合金零件打磨后,在打磨部位涂抹阿洛丁1200S 氧化后,再補涂打磨部位原使用的漆層。如打磨部位無漆層,則在打磨部位涂抹阿洛丁1200S 氧化后,刷涂兩層TB06-9 底漆。鋼制零件打磨后,補涂打磨部位原使用漆層。如打磨部位無漆層,則在打磨區(qū)刷涂兩層H06-076 底漆,進(jìn)行補充防護(hù)。油箱區(qū)零件表面打磨后,如打磨部位原涂有S06-0215 底漆,則打磨部位補涂兩層S06-0215底漆。如原打磨表面無涂層保護(hù),則打磨后不再補涂涂層。
5)裝配過程中和裝配后內(nèi)部結(jié)構(gòu)的防護(hù)。根據(jù)機體分解程度,對于能夠?qū)嵤﹪娖崾┕さ牟课唬ㄈ缭O(shè)備艙機頭錐雷達(dá)艙左右邊條起落架艙等部位),在安裝成品前,補充噴涂相應(yīng)顏色的TS70-60 磁漆;對于難以實施噴漆的部位,可采用刷涂的方式對緊固件頭(包括鉚釘頭鐓頭螺栓頭螺母墊片及露出螺母的螺紋部分)進(jìn)行補充防護(hù)。為進(jìn)一步提高結(jié)構(gòu)抗腐蝕能力,對于在服役中不需維護(hù)且能夠?qū)嵤﹪娡渴┕さ牟课唬谄釋颖砻嫜a充噴涂YTF-3 硬膜緩蝕劑(活動部位除外)。
6)改進(jìn)電纜及電連接器密封防腐性能。對導(dǎo)線接頭接插件電氣接觸器采用DJB-823 固體薄膜保護(hù)劑進(jìn)行處理??傃b完成后,在導(dǎo)線接頭接插件電氣接觸器等電器盒閥件油管接頭等處可采用刷噴TF001 封存液的方式,在常溫固化形成強度較好有彈性的膠膜。
7)機械附件防腐要求。主機部附件經(jīng)過修理后,鋁合金殼體經(jīng)過陽極化后噴涂TB06-9 底漆+TS70-60面漆;結(jié)構(gòu)殼體經(jīng)過磷化處理后噴涂H06-1011H 底漆+TS70-60 面漆。部附件安裝時,緊固件應(yīng)涂H06-076底漆進(jìn)行濕裝配,并在緊固件頭部進(jìn)行涂漆防護(hù)。
結(jié)合防腐總體方案及各部位具體腐蝕情況,制定如下修理措施。
1)全機補償頭鉚釘頭部及其相鄰區(qū)域腐蝕。飛機大修時,對腐蝕嚴(yán)重的鉚釘進(jìn)行換新。鉚釘分解時,避免鉆大原釘孔;鉚釘安裝前,打磨清洗有腐蝕的鉚釘孔邊,并用阿洛丁1200S 氧化;鉚釘鉚接時,沾TB06-9 底漆濕裝配;鉚釘安裝完畢后,對頭部銑平處用阿洛丁1200S 氧化后涂TB06-9 底漆防護(hù)。腐蝕輕微的鉚釘,打磨腐蝕清洗后,用阿洛丁1200S 氧化,涂TB06-9 底漆防護(hù)。無腐蝕的鉚釘,清洗后用阿洛丁1200S 氧化,涂TB06-9 底漆防護(hù)。
2)緊固件周圍腐蝕。緊固件周邊腐蝕時,先檢查該部位緊固件的完好情況,是否存在緊固件松動,緊固件安裝區(qū)域是否存在結(jié)構(gòu)變形等缺陷。根據(jù)實際情況對緊固件進(jìn)行換新或重新安裝,對使用中因結(jié)構(gòu)剛性不足而振動變形的部位,大修時采取加強修理。緊固件周邊腐蝕嚴(yán)重的部位,大修時分解該部位的緊固件,進(jìn)行打磨防腐(分解后的緊固件須檢查腐蝕及其他損傷情況,有腐蝕的換新,無腐蝕的檢修后繼續(xù)使用),視打磨情況對零件進(jìn)行換新或必要的加強,打磨后鋁合金部位涂阿洛丁1200S 氧化,刷涂兩層TB06-9 底漆防護(hù)。鋼制零件刷涂兩層H06-076 底漆防護(hù)?;謴?fù)緊固件安裝時,采取濕裝配。腐蝕不嚴(yán)重的部位,可不分解緊固件,采取打磨防腐修理。
3)蒙皮對縫處腐蝕。對發(fā)生對縫腐蝕的部位,完全去除腐蝕,清洗干凈后,用阿洛丁1200S 氧化,涂TB06-9 底漆防護(hù);未發(fā)生腐蝕的對縫處,清洗干凈后涂TB06-9 底漆防護(hù)。對飛機上表面蒙皮對縫,在涂底漆防護(hù)后,再采用HM109-1 密封劑(高溫區(qū)采用HM301 密封劑)進(jìn)行補充密封處理。對飛機下表面電位差相差較大的對縫,在涂底漆防護(hù)后,采用HM109 密封劑(高溫區(qū)采用HM301 密封劑)進(jìn)行補充密封處理。。
4)迎風(fēng)面前緣侵蝕。對出現(xiàn)腐蝕的金屬部位打磨補充防護(hù),對出現(xiàn)損傷老化的非金屬部位用與原構(gòu)件相同的鋪層粘貼修理。為防止飛機使用中迎風(fēng)面前緣侵蝕的再次發(fā)生,可把這些部位的漆層更換為附著力更好耐沖刷沖擊能力更強韌性更高的漆層,或者采用3M 透明膠帶新工藝補充防護(hù)。該技術(shù)在國外飛機雷達(dá)罩天線罩迎風(fēng)面前緣直升機旋翼及起落架等部位應(yīng)用,抗雨蝕風(fēng)砂侵蝕能力和壽命得到顯著提高。
5)異種金屬接觸部位腐蝕。分解發(fā)生異種金屬接觸腐蝕的零件,腐蝕嚴(yán)重的進(jìn)行換新,腐蝕不嚴(yán)重的進(jìn)行打磨補充防護(hù)。對于電位差相差較大的連接部位(如鈦合金零件與鋁合金零件連接碳纖維復(fù)合材料與鋁合金零件連接鋼件與鋁合金零件連接),根據(jù)機體結(jié)構(gòu)的特點和連接形式,在連接面涂HM109密封劑或WH-1152 絕緣底漆,或者采用6617 防腐蝕膠布進(jìn)行隔離裝配。對于電位差相差較大的外部連接縫隙,采用HM109 密封劑(高溫區(qū)采用HM301 密封劑)密封。所有零件恢復(fù)安裝時,均采用濕裝配。
6)復(fù)材制件對縫邊緣噴鋁層腐蝕。復(fù)材嚴(yán)重腐蝕時,進(jìn)行換新或挖補修理。復(fù)材對縫漆層鼓包脫落,噴鋁層未腐蝕時,打磨損傷部位,不能損傷復(fù)材纖維,清理縫隙后涂H01-101H 清漆及H06-1012H 底漆防護(hù)。噴鋁層腐蝕時,完全打磨掉腐蝕的噴鋁層,按要求進(jìn)行補噴鋁層后,涂 H01-101H 清漆及H06-1012H 底漆防護(hù)。對未發(fā)生腐蝕的復(fù)材對縫,應(yīng)清理干凈后涂漆防護(hù)。所有復(fù)材對縫區(qū)域,涂漆防護(hù)后,縫隙內(nèi)涂HM109-1 密封劑進(jìn)行補充防護(hù)。
7)難以維護(hù)的與大氣接觸部位腐蝕。結(jié)合大修時機,整機分解后,對腐蝕嚴(yán)重的零件進(jìn)行換新或打磨,加強修理;對腐蝕不嚴(yán)重的部位,完全打磨掉腐蝕后,根據(jù)零件材料做好補充防護(hù)。零件恢復(fù)安裝時采取濕裝配。未發(fā)生腐蝕的部位進(jìn)行補充防護(hù),根據(jù)零件材料補涂相應(yīng)的底漆,鋁合金零件涂2 層TB06-9底漆防護(hù);鋼制零件涂2 層H06-076 底漆防護(hù)。檢修完成后,按總體方案對這些部位在裝配過程中和裝配后進(jìn)行補充防護(hù)。
8)漏水孔相關(guān)腐蝕。大修時對所有漏水孔進(jìn)行排查,保證漏水孔排水暢通。對已發(fā)生腐蝕的漏水孔,打磨腐蝕后用阿洛丁1200S 氧化,涂TB06-9 底漆防護(hù);未發(fā)生腐蝕的漏水孔,清洗干凈后用阿洛丁1200S氧化,涂TB06-9 底漆防護(hù)。對于容易積水的區(qū)域,用HM109 密封劑提升該區(qū)域的整體防水能力,同時,對該區(qū)域內(nèi)的零件用HM109 密封劑補充防護(hù)。在保證結(jié)構(gòu)強度剛度及穩(wěn)定性的前提下,在易積水的區(qū)域增設(shè)排水通道排水孔或排水閥,改善機體結(jié)構(gòu)內(nèi)部局部環(huán)境。
9)成附件接插安裝部位腐蝕。
a)電(子)器成附件腐蝕防護(hù)。對于電纜連接器安裝后的接合部位,根據(jù)具體情況,采用聚氯乙烯膠帶對連接器進(jìn)行保護(hù);或采用先涂抹硅橡膠,然后采用熱縮管熱縮,最后對外露金屬部位再涂硅橡膠的方式進(jìn)行密封防護(hù)。機載設(shè)備的插拔件(板),可使用DJ-1 清洗劑清洗掉電接點部位的灰塵油污,如接點部位有銹蝕,采取除銹措施。插拔件恢復(fù)安裝時,用DJB-823 固體薄膜保護(hù)劑對電接點部位進(jìn)行噴涂保護(hù)。對于電器設(shè)備,將其陰陽級接線拆下,如接點部位有銹蝕,用砂紙打磨,將腐蝕產(chǎn)物清除干凈后,用DJB-823 固體薄膜保護(hù)劑噴涂接頭,晾干后接上連接線。如果因為性能需求無法進(jìn)行密封涂漆等防護(hù)手段時,通過對電連接器及緊固件的縫隙密封整體噴涂三防清漆等,改善周圍的環(huán)境。
b)機械附件腐蝕防護(hù)。機械附件修理完時,若原附件殼體有防護(hù)層的,按要求恢復(fù)原涂層體系。若原附件殼體沒有防護(hù)層的,鋁合金殼體經(jīng)過陽極化后噴涂TB06-9 底漆+TS70-60 面漆;鋼結(jié)構(gòu)殼體經(jīng)過磷化處理后噴涂H06-1011H 底漆+TS70-60 面漆。附件恢復(fù)安裝時,用密封膠或絕緣膠與相鄰結(jié)構(gòu)進(jìn)行隔離,緊固件采取濕裝配,并在緊固件頭部進(jìn)行涂漆補充防護(hù)。
文中主要結(jié)合該型飛機進(jìn)廠大修深度分解檢查修理的時機,針對腐蝕發(fā)生的主要部位,從機體結(jié)構(gòu)的密封排水及改進(jìn)防護(hù)體系,電器設(shè)備和連接器的密封處理及接插件的防腐蝕措施等方面,開展有效的腐蝕修理與防護(hù)工作,解決了該型機的腐蝕問題,并提升該型飛機的整體防腐能力。對于海軍飛機來說,腐蝕修理與防護(hù)是一項長期而艱巨的工作,貫穿整個飛機的全壽命周期。預(yù)防為主,防治結(jié)合,才能保證飛機在壽命周期內(nèi)的有效使用,確保使命任務(wù)的順利完成。結(jié)合該型飛機大修的實際情況,提出幾點建議。
1)部隊人員在日常維護(hù)時,應(yīng)加強飛機腐蝕的檢查和控制。飛機盡量在通風(fēng)干燥的機庫內(nèi)停放,盡量避免暴曬雨淋。飛機執(zhí)行任務(wù)后,應(yīng)及時用清水清洗飛機表面,并用干燥的熱風(fēng)吹干。定期對設(shè)備艙進(jìn)氣道等難以維護(hù)的艙段通風(fēng)除濕。日常維護(hù)時,盡量不要破壞零件涂層,發(fā)現(xiàn)涂層破壞或有疑似腐蝕時,及時修理防護(hù)。提升日常維護(hù)的便捷性和有效性,比如配置噴涂型硬膜或軟膜緩蝕劑,定期對飛機非密封部位進(jìn)行噴涂,提升防腐性能。
2)飛機大修廠應(yīng)統(tǒng)計每架機的腐蝕情況,詳細(xì)記錄每個腐蝕的位置和腐蝕程度,并拍照存檔。統(tǒng)計出該型飛機經(jīng)常發(fā)生腐蝕的部位,在大修時采取固定修理防護(hù)措施,杜絕腐蝕的產(chǎn)生和發(fā)展。部隊維護(hù)人員根據(jù)大修廠統(tǒng)計的腐蝕信息,日常維護(hù)中加強這些部位的檢查,發(fā)現(xiàn)腐蝕立即處理。
3)設(shè)計單位根據(jù)大修廠統(tǒng)計的腐蝕信息,制定出行之有效的防腐措施,在日常維護(hù)和大修過程中予以貫徹。同時,在新型飛機設(shè)計時,可改善防腐設(shè)計,提升海軍飛機的整體防腐水平。