民用航空器鋁合金包鋁層狀態(tài)的標(biāo)準(zhǔn)檢查工藝

■ 呂國華 張星鶴/北京飛機(jī)維修工程有限公司

1 民航飛機(jī)包鋁情況

民航客機(jī)機(jī)身蒙皮、安定面前緣等結(jié)構(gòu)一般為2000 系列的包鋁合金，包鋁為單側(cè)一層或雙側(cè)兩層純鋁，通過機(jī)械軋制方式與鋁合金本體成為整體蒙皮。純鋁為活潑金屬，在空氣中能形成一層致密的氧化薄膜，可以為內(nèi)部鋁合金提供優(yōu)良的防腐蝕保護(hù)。根據(jù)基體厚度的不同，一般包鋁層的厚度為材料總厚度的1.5%～10%不等。

在新飛機(jī)制造、褪噴漆和飛機(jī)維護(hù)過程中，經(jīng)常會對包鋁層造成一些意外損傷，如圖1 所示。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，包鋁層不計(jì)入結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，一般不將未穿透包鋁層的損傷界定為結(jié)構(gòu)損傷。對包鋁層狀態(tài)的正確判斷可以減少不必要的結(jié)構(gòu)損傷評估工作，如打磨損傷、測量材料厚度等，從而達(dá)到降低維修成本的目的。然而，大部分航空公司和維修站因?yàn)橘Y料來源或者危險(xiǎn)化工品的限制，從概念上忽略了包鋁層狀態(tài)的簡單檢查方法，加之在實(shí)際操作中缺乏經(jīng)驗(yàn)，導(dǎo)致產(chǎn)生了很多過度維護(hù)和資源浪費(fèi)情況。針對這種情況，本文將對包鋁層狀態(tài)的檢查工藝作詳細(xì)介紹。

2 檢查方法與工藝

對于包鋁層損傷程度的判定，通常使用以下兩種方法。

2.1 目視檢查&觸覺檢查方法

完好包鋁層的微觀形態(tài)為規(guī)則的光滑表面，宏觀上會形成金屬光澤不明顯的鏡面。如果包鋁層出現(xiàn)輕微損傷，微觀表面狀態(tài)會被破壞，形成漫反射效應(yīng)，宏觀上表現(xiàn)為銀白色的形態(tài)，用指甲觸摸損傷表面會有阻滯或者不平整的感覺，如果未出現(xiàn)包鋁邊界明顯破損，則可以判定為包鋁層沒有穿透，如圖2 所示。

圖1 常見機(jī)體包鋁層損傷形態(tài)

2.2 化學(xué)試劑檢查方法

如果被檢查的情況比較復(fù)雜，無法通過視覺和觸覺來確定包鋁層是否穿透，則需要借助化學(xué)試劑來檢測。使用硝酸鉀、氫氧化鈉和清水配制的溶液，滴至懷疑有損傷或者損傷最深的部位，通過觀察顏色變化來判斷包鋁層的損傷程度。

1）配置包鋁測試溶液

實(shí)際工作中可以按以下比例增加或減少用量：硝酸鉀（KNO3），200g；氫氧化鈉（NaOH），100g；蒸餾水（H?O），1L。

使用玻璃容器盛放蒸餾水，將硝酸鉀和氫氧化鈉溶解在蒸餾水中，攪拌均勻，靜置2 ～3min。

2）測試的時(shí)間要求

測試液本身具有腐蝕性，為了盡可能地減少測試對包鋁層和結(jié)構(gòu)本體的腐蝕，實(shí)際工作中要求測試液在受試區(qū)域的停留時(shí)間不超過3min。

3）測試過程及觀察要點(diǎn)

通過設(shè)置對照組來觀察包鋁層在不同程度損傷情況下與測試溶液反應(yīng)的顏色變化。其中，A 組為沒有損傷，B 組為包鋁層損傷但未穿透的對照組，C 組為損傷穿透了的包鋁層。測試所用鋁合金為0.056in 厚的2024-T3 包鋁鋁板。使用牙簽蘸取盡可能少的測試溶液滴至受試區(qū)域（為突出顯示效果，本文的試驗(yàn)中增加了溶液用量）。經(jīng)過一段時(shí)間的反應(yīng)，三組區(qū)域的金屬表面變化如圖3 所示。

圖3 不同狀態(tài)的包鋁層與測試溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的顏色變化

觀察發(fā)現(xiàn)，A、B 受試區(qū)域沒有變黑，可以判定結(jié)構(gòu)本體未損傷。C 受試區(qū)明顯變黑，表明損傷穿透了包鋁層，測試溶液與鋁合金發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成了黑色沉淀物，結(jié)構(gòu)本體已損傷。在實(shí)際維護(hù)工作中，C 區(qū)的情況需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)損傷評估。

4）測試后的清潔工作

完成包鋁層狀態(tài)測試后需要清潔受試區(qū)域。使用干布擦去殘留的溶液，然后使用濕布擦拭三遍以上。完成清潔后，使用PH 試紙檢查表面，確定測試區(qū)域PH 值為中性。

在目視和觸覺無法確定損傷程度的情況下，采用化學(xué)試劑檢測包鋁層狀態(tài)，能夠準(zhǔn)確地判定損傷是否穿透包鋁層。但是檢測使用的化學(xué)試劑本身具有一定的腐蝕性，在測試過程中會降低包鋁層的厚度或者對合金本體造成進(jìn)一步的腐蝕，造成人為損傷。

3 結(jié)束語

在民用航空器結(jié)構(gòu)維護(hù)工作中，包鋁層狀態(tài)檢查是一種快速高效的輔助手段，可以減少人力、物力的消耗，運(yùn)用得當(dāng)能起到事半功倍的效果。在檢查判斷的過程中應(yīng)優(yōu)先采用目視檢查和觸覺檢查的方法，如果確有需要使用化學(xué)試劑進(jìn)行評估，應(yīng)嚴(yán)格按照要求執(zhí)行檢查步驟，并在測試完成之后做好清潔工作，將人為損傷降至最低。