飞机腐蚀

飞机腐蚀（精选8篇）

飞机腐蚀 篇1

材料的腐蚀遍及国民经济的各个部门, 给人类带来的损失是巨大的。据工业发达国家的调查, 每年因腐蚀造成的经济损失约占国民生产总值的2%~4%, 我国每年因腐蚀造成的经济损失至少也要高达200亿元人民币。腐蚀给民用航空领域带来的损失也是相当惊人的。发达国家的航空公司对飞机腐蚀问题早已相当重视, 总结出了很多经验和教训。

为了保证飞机结构的完整性、可靠性、安全性, 为了提高我国民航的经济效益、社会效益, 我们必须也腐蚀作斗争, 强化民机腐蚀的防护工作, 逐步实现这一工作的科学化、规范化、系统化, 使我国民机腐蚀的防护与控制工作尽快与世界民航接轨, 本文总结阐述了分析飞机结构腐蚀的重要性和造成飞机结构腐蚀的因素, 并提出了飞机结构防腐的方法。

1 分析飞机结构腐蚀的重要性

航空产品使用的特殊性在于要确保飞机的可靠性、安全性和经济性。平时若对飞机结构腐蚀没有了解, 弄不清腐蚀的种类及特征就不能发现腐蚀的征兆并进行及时的检查和采取积极的维修措施, “防患于未然”, 轻者返厂停工待修, 重者由于突发事故还会带来惨痛的损失甚至造成机毁人亡, 这种损失是难以用经济损失来估量的。如:

1971年一架Vang uard型飞机, 由于厕所污水外溢引起接头腐蚀损坏, 造成载有63名乘客的飞机坠毁的恶性事故。

1981年一架波音737-200飞机, 由于机身腐蚀引起结构破坏导致机毁人亡。

在我国, 随着老龄飞机的日益增多, 随着国外先进客机的不断引入, 研究飞机腐蚀的种类和行之有效的腐蚀控制技术就显得越发重要了。

2 造成飞机结构腐蚀的因素

飞机在加工 (包括冷、热加工, 防护处理等整个加工过程) 、装配、运输、飞行、停飞和修理中的任何一个环节都可能发生腐蚀。不利的因素可以加快飞机的腐蚀, 例如:选材不当、采取了不恰当的生产工艺、不恰当的保护涂层 (或涂层由于本身的老化和外界条件的侵蚀而变质) 、不恰当的装配及维修、缺乏腐蚀控制措施、运输过程中发生的腐蚀性化学制剂的偶然外溢造成的污染等, 将会给腐蚀的产生创造条件。

从设计的观点看来, 飞机制造过程中采用的材料和制造工艺对于结构件的耐久性起到重要的作用。在腐蚀的总体环境中, 有许多环节是可以通过人为因素而得到控制的, 而飞机在运营过程中 (包括在机场的起落与停放) 遇到的总体环境则不以用户的意志为转移。如处于近海位置的、充满盐雾的大气环境或处于重工业区被严重污染的大气环境都是不可改变的。空气越潮湿、大气环境污染越严重、空气中氯离子的含量越高等不可改变的自然环境, 都将加剧飞机的腐蚀。

铝合金在飞机的制造中被大量使用, 铝在工业污染的大气中、在海洋性大气中, 其耐蚀性能明显降低。表1列出了硬铝ly12在三种不同的大气条件下暴晒的结果。此表充分说明飞机在充满盐雾的大气环境或重工业区等被严重污染的大气环境中腐蚀会加剧。

钢在飞机的制造中被使用, 表1列出了钢在不同大气中暴晒的腐蚀速度。此表充分说明空气越潮湿、空气中盐份的含量越高, 钢的腐蚀越快。

表1工业和海洋大气环境ly12铝合金的腐蚀明显比污染小的农村大气环境要严重。

表2越靠近沿海, 空气越潮湿, 空气中盐份的含量越高, 钢的腐蚀也越快。

3 飞机结构的防腐

腐蚀的发生是不可避免的, 但预防腐蚀和延缓腐蚀显得尤为重要。而且对于飞机的每一个使用者都有义务参与到它的防腐工作中。比如在货物装卸过程中, 造成地板破损, 液体渗漏;在厨房间工作时, 发生饮料外溢漏洒, 卫生间溢水, 维护工作中液压油、滑油渗漏。这些, 都是产生腐蚀的重要源头。

发生结构腐蚀后, 首先应严格按照结构维修手册SRM、防腐手册CPM及维护手册AMM的有关章节的要求, 彻底清除腐蚀或更换腐蚀件, 早作处理, 将腐蚀消灭在萌芽状态。彻底清除腐蚀, 该道工序非常重要, 否则, 腐蚀将继续扩展。据观察, 有的工作者因担心清除腐蚀会造成打磨深度过大, 使金属材料去除量过多, 因此去除未达标, 造成了残留腐蚀。而残留腐蚀本身就是一种更加严重的腐蚀根源, 它会在结构内继续扩展, 维持到下一次维修间隔而平时又无法检查到。当再次发现腐蚀时所作的工作量反而更大, 时间更长。在彻底清除腐蚀后, 应按照SRM对腐蚀的结构件进行修理, 若超过了SRM的范围, 则应与飞机制造厂商取得联系, 重新制订维修方案并获适航当局的批准。

在防腐中最普遍使用的是漆层, 它主要是将金属结构与环境及腐蚀介质隔绝开。因此, 漆层质量的好坏, 直接影响防腐效果, 这一步是作好防腐工作的关键。而修理过程中若达不到要求, 这样的部件装上飞机后其防腐性就会大打折扣, 所以在清楚腐蚀时一定要认真彻底, 喷漆要严格按工艺要求执行。

正确使用和喷涂防腐剂, 是控制腐蚀的又一种方法。由于腐蚀是不可避免的, 正确使用防腐剂就显得尤为重要。在出现应力腐蚀、电化学腐蚀、缝隙腐蚀、坑点腐蚀、丝状腐蚀、摩擦腐蚀等腐蚀发生的地方和区域, 正确使用防腐剂, 可以大大地抑制腐蚀形成条件, 延缓腐蚀的发生。根据SRM手册常用的附加防腐涂层是一种新型的抗腐化合物, 即CIC (CORROSION I N H T I N G C O M P OU N D S) BM S 3-23/26/29, 其中BMS3-23适用于缝隙及不易接近区域的防腐处理。

参考文献

[1]航空航天工业部六二一、六四零研究所.《民用飞机腐蚀控制》[M].北京:航空工业出版社, 1993.

[2]中国民用航空局科技教育司.飞机结构维修指南[M].北京:北京航空航天大学出版社, 1993.

[3]李金桂, 赵闺彦.腐蚀和腐蚀控制手册[M].北京:国防工业出版社, 1988.

飞机腐蚀 篇2

一种考虑腐蚀影响的飞机结构疲劳试验方法

考虑腐蚀环境的.影响,提出了一种关于飞机结构在一般环境下的疲劳试验方法.该方法综合考虑地面停放预腐蚀和空中腐蚀疲劳对结构疲劳寿命的影响,由腐蚀环境下结构设计疲劳寿命要求和年平均飞行小时数反推出一般环境下的疲劳寿命指标,从而确定结构疲劳试验目标寿命,为结构疲劳试验提供指导,具有重要的工程实用价值.

作 者：贺小帆 刘文E 蒋冬滨 作者单位：北京航空航天大学,飞行器设计与应用力学系刊 名：北京航空航天大学学报 ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF BEIJING UNIVERSITY OF AERONAUTICS AND ASTRONAUTICS年，卷(期)：29(1)分类号：V216.3关键词：疲劳试验 腐蚀 疲劳寿命

波音飞机腐蚀防护要点分析 篇3

关键词：波音飞机,腐蚀防护,要点分析

引言

波音飞机由于长时间使用, 腐蚀现象会日益严重。因此, 机务工作者的重要任务之一是对机体结构腐蚀防护。腐蚀的预防工作不但是对波音飞机采取技术手段防治腐蚀, 而且与飞机制造厂密切相关。因此, 飞机制造厂也应当做好飞机腐蚀防护。一方面, 波音飞机腐蚀发展带来飞行安全问题, 不利于乘客安全。另一方面, 腐蚀会提升波音飞机维护成本, 造成资金浪费。本文主要对波音飞机腐蚀防护要点进行分析。

一、腐蚀原因分析

1.1潮湿的空气

潮湿的空气是造成波音飞机腐蚀的主要原因。一般来讲, 潮湿空气和地理环境具有十分密切的联系。我国的地理环境非常复杂, 并且受到季风影响明显。一般来讲, 我国大部分地区处于潮湿东南季风以及西南季风控制下。因此, 东南、西南地区降水量以及湿度比较大, 从而造成这些地区机场的波音飞机的腐蚀问题严重[1]。

1.2海洋大气腐蚀

海洋大气的主要特点是含盐量高以及湿度相对较高。海水中含有大量氯离子, 氯离子通过海洋大气接触波音飞机, 从而引起波音飞机腐蚀, 海洋大气中的氯离子对飞机具有很强的腐蚀作用。

1.3工业大气腐蚀

由于工业发展, 工业排风气体中含有腐蚀性气体。腐蚀性对金属具有很强腐蚀作用。例如工业大气中的二氧化硫气体, 一般来讲, 二氧化硫在大气中含量超过百分之一, 就能明显腐蚀金属, 因此, 工业大气能够造成对波音飞机的腐蚀[2]。

1.4飞机内部腐蚀

主要包括两点:首先, 乘客在乘坐飞机过程中会排出水分, 其次, 湿度较大时候, 波音飞机处于水分饱和状态。因此, 当波音飞机上升, 飞机内部温度下降, 从而造成水分凝结, 由于水分大量存在, 促使波音飞机结构部件等腐蚀。此外, 厕所污水流入飞机结构之上或者厨房饮料等留在飞机结构上, 同样引起波音飞机结构性的腐蚀[3]。

二、腐蚀防护要点

2.1对机务人员防护要点

作为机务人员, 波音飞机腐蚀防护要点主要包括以下几点:

第一, 腐蚀防护培训。应当加强对相关波音工作人员的培训以及教育, 促使每个工作人员重视波音飞机腐蚀防护工作, 自觉做好飞机防腐工作。只有全体工作人员对波音飞机腐蚀防护工作负起责任心, 才能保障波音飞机腐蚀防护工作顺利开展。

第二, 保障排水系统通畅波音飞机工作人员应当经常性检查飞机内部的排水管道, 从而保障排水系统通畅。此外, 波音飞机的货舱以及客舱等区域应当经常通风, 从而保障飞机内部水分排出。

第三, 定期清洁污染区域飞机工作人员应当经常性清洁飞机污染区域, 对于电解质污染区一级强腐蚀介质区域应当喷涂防腐剂。

第四, 确保地板密封性。相关工作人员应当时常检查厕所厨房的地板十分密封, 如果没有密封或者损坏, 应当采取有效措施修复地板。

第五, 加强装卸管理。波音飞机装卸货物过程中, 应当注意避免装卸货物造成飞机地板损坏或者腐蚀性物质进入地板, 避免飞机结构性腐蚀。

第六, 防止微生物滋生飞机相关人员应当防止飞机油箱的微生物蔓延, 确保油箱排水通畅, 飞机油箱内应当定期加入杀虫剂, 从而减少细菌滋生。

第七, 严格防腐工艺应当严格防腐工艺。确保飞机质量, 避免飞机腐蚀[4]。

2.2针对飞机设计防护要点

针对波音飞机结构方案设计而言, 应当根据飞机使用环境以及功能要求制定从而进行波音飞机防止腐蚀工作, 一般来讲, 主要做到以下几点:

第一, 针对波音飞机进行合理地结构设计。第二, 波音飞机设计中, 应当选用耐腐蚀的材料, 不合格的材料应当杜绝使用。第三, 建立合理的防护体系, 对飞机防腐蚀设计层层把关。第四, 设计中, 应当对波音飞机上异种金属零件腐蚀加强控制。第五, 波音飞机表面设计, 应当确定强化型的飞机表面, 从而减少腐蚀。第六, 采用密封剂进行波音飞机的防腐密封设计。

第八波音飞机的设计图纸应当明确防腐蚀要求。制造部门对飞机图纸进行性严格的审查, 包括飞机的外部构建以及结构零件等的审查。设计图纸中, 明确防腐蚀的要点区域, 从而方便相关工作人员日常维护。

2.2.1有机防护涂层防护要点

首先, 外部油漆以及颜色应当符合飞机热稳定设计具体要求。此外, 根据飞机的零件材料、部位、环境条件要求选择优秀有机涂层, 不但底漆以及面漆相互配套, 而且底漆与密封胶相互配套, 暴露外部环境内表面视为外表面.经常处腐蚀环境的内表面视为外表面进行涂层。最后, 确保各零件防护性能前提下, 应对各零件涂层厚度进行严格的控制。

2.2.2表面强化处理防护要点

波音飞机的超高强度钢以及超高强度的铝合金加工锻炼过程中, 应当按照飞机制造相关标准进行喷丸处理, 此外, 喷丸处理后, 波音飞机的零件不能进行其他机械加工或者校形。如果一定要对已经喷丸处理的飞机表面进行加工或者校形, 应当根据加工量严格按照相关规定实施操作。

2.3结构防腐设计改机

结构防腐设计改机主要是根据飞机的不同以及不同材料, 从而采取不同的防护方法, 制定科学的防腐蚀方法。首先, 应力腐蚀。就是不改变波音飞机的接头材料, 消除接头装备应力, 并且减少孔轴之间的干涉量, 增加飞机防护涂层从而防止应力腐蚀。其次, 电偶腐蚀。主要是在相对较湿的腐蚀环境下。将飞机金属部分与腐蚀介质进行隔离处理, 从而消除腐蚀介质, 防止波音飞机电偶腐蚀现象的发生。最后, 缝隙腐蚀。波音飞机缝隙腐蚀应当清楚缝隙之内的腐蚀产物以及封堵缝隙的方法阻止缝隙之处形成腐蚀。此外, 均匀腐蚀。波音飞机的前墙腹板以及油箱壁板等部分容易出现均匀腐蚀现象。应当在涂上防护底漆。针对油箱壁板腐蚀现象, 在喷涂底漆之后, 应当再喷涂一层面漆以及喷涂一层多功能的密封胶, 从而保障均匀腐蚀问题能够得到彻底解决。提高波音飞机质量应当从以上几个方面采取有效措施, 增加飞机安全性以及稳定性。

三、控制腐蚀等级

3.1一级腐蚀

所谓一级腐蚀, 是腐蚀属于局部性的。腐蚀程度较为轻微, 然而, 根据实践表明, 主要是轻微腐蚀, 以后会演变为大面积的腐蚀。因此, 应当在发现轻微腐蚀后, 采取相关措施清除腐蚀区域, 保障波音飞机质量。

3.2二级腐蚀

二级腐蚀是腐蚀面积较大, 属于大面积腐蚀, 采取一般手段修复或者清除损伤依旧超出相关标准的极限, 应当采取相关措施补救, 从而保障波音飞机的健康与安全。

3.3三级腐蚀

三级腐蚀对于飞机飞行影响比较严重, 是关键结构件出的腐蚀。三级腐蚀是程度最高的腐蚀, 直接影响飞机性能以及安全性。腐蚀面积大并且集中在关键部件位置。应当立即采取相关措施进行补救。

四、结语

综上所述, 波音飞机腐蚀防护工作对于飞机的安全性以及延长寿命具有重要意义。相关工作人员应当加大力度进行波音飞机腐蚀防护工作。认真总结腐蚀原因以及控制腐蚀等级, 做好波音飞机维护保养工作, 保障飞机以及乘客安全, 从而促使波音飞机向高可靠性、高安全性方向发展。

参考文献

[1]毕文洁, 余建民, 陈英.波音飞机腐蚀防护的几个要点[J].航空维修与工程, 2003, 04:52-53.

[2]徐海蓉.波音737CL飞机龙骨梁ADF天线安装区域腐蚀防控研究[D].华南理工大学, 2013.

[3]王长春.微小型、低功耗飞行器腐蚀环境在线监测节点的研制[D].南京航空航天大学, 2013.

飞机结构腐蚀防护和控制研究 篇4

腐蚀是飞机结构的主要损伤形式之一, 在飞机结构的各类损伤中, 开裂和腐蚀分别居第一位和第二位, 各占飞机全部结构损伤的29%和20%, 而裂纹往往又由腐蚀所引起, 受腐蚀影响而加速扩展。腐蚀损伤不仅使结构强度降低, 系统和附件功能失效, 而且大大降低飞机的使用寿命和日历寿命, 严重影响飞行安全。近年来, 我国的军用和民用飞机出现了普遍和严重的腐蚀问题, 有关部门对此予以高度重视, 组织开展了一系列研究, 并取得了一些研究成果。

腐蚀控制是保证飞机结构完整性的重要方法, 是结构耐久性设计的重要内容, 是实现飞机结构长寿命、高可靠性、低维修成本的重要保证。飞机结构腐蚀控制技术是防止和延缓飞机结构腐蚀。以保证结构完整性的工程科学技术。它涉及到结构构型、材料、工艺、表面处理和防护技术以及应力和变形的控制等。是一门多专业、跨学科的综合技术, 也是一项从设计开始, 贯穿于方案论证、结构设计、生产制造和使用维护等各个阶段的系统工程。在这项系统工程中, 设计是关键, 它决定了飞机结构固有抗腐蚀特性, 在飞机全寿命期内各个阶段的腐蚀控制工作中起着决定性、关键性作用。

腐蚀会对飞机机体结构带来严重危害, 如何防止外界水介质等浸入, 以及机体内冷凝液排出, 进行合理结构设计, 选择抗腐蚀的材料及良好的表面防护, 达到减缓机体腐蚀发生, 保证飞机在寿命期内安全飞行, 显得尤为重要。

2 飞机结构防腐蚀原则

对暴露在腐蚀环境中的机体结构, 应采取腐蚀防护措施, 以保证飞机结构满足耐久性要求, 使腐蚀、脱层、磨损及由腐蚀导致的其它损伤减至最低限度。结合制造和使用维护中的腐蚀控制措施, 保证飞机在使用环境下, 不出现危及飞行安全的腐蚀损伤。并无需在规定的期限内进行与腐蚀直接有关的修理。在制定腐蚀控制方案时必须遵循以下一般原则:

2.1 正确处理产品的使用功能、使用寿命与腐蚀控制投资费用之间的关系。结构设计前, 首先应全面了解产品的预期使用环境、使用功能和使用寿命, 以便考虑采用相应的腐蚀控制措施;对于使用寿命长、使用中又不允许更换的零、部件应从选材及各种防护层的选用方面精心考虑;对难以检查、修理, 或更换属不经济的结构, 采用的腐蚀防护措施应在机体设计使用寿命期内有效;对可修理、可更换的结构应在一个大于预定检查周期的规定时间内有效。

2.2 全面了解飞机结构的使用环境以及各个部位的使用环境, 以作为采取腐蚀控制措施的基本依据。

2.3 综合考虑材料的性能, 包括力学性能、耐蚀性能、经济性以及施加覆盖保护层的可能性。

3 飞机腐蚀情况

3.1 飞机腐蚀的一般规律

沿海比内地腐蚀严重, 大气污染严重的地区比其它地区严重, 南方沿海比其它沿海地区严重, 水上飞机比陆上飞机腐蚀严重。机翼腐蚀比机身、尾翼严重。机翼的腐蚀主要集中在主要受力构件上, 梁缘条、梁腹板、长桁、对接型材等。尾翼的腐蚀主要集中在蒙皮及配重安装部位、安装搭铁的舵面固定支座上。机身的腐蚀主要集中在蒙皮、减速板舱、龙骨梁、机腹天线与机腹的搭接处等。

3.2 易发生腐蚀的部位和结构形式

异种金属接触部位, 因缺少必要的防护措施或防护不当而导致腐蚀;搭铁安装部位, 因铝合金构件和铜搭铁接头连接的外部未密封保护好或搭铁磨损构件保护层而导致腐蚀;紧固件及紧固孔周围;装配加工部位 (如装配钻孔、锪窝、切割边缘、对接和搭接接缝处的加工端面等) ;存在结构缝隙的部位;易积水积盐、受潮以及水上飞机易受海水、盐雾袭击的部位;起落架舱和减速板舱内, 包括舱门周围的结构件及成品件。

4 一般要求

4.1 防止腐蚀介质的进入

机身上部和机翼上翼面等易进水的部位应采取密封措施, 如湿铆接等。结构和系统都应防止水渗入或漏入内部。所有的设备舱、口盖、座舱盖、窗户和门应密封。

4.2 防止腐蚀介质的积留

所有设计都要考虑防止水或其它液体的聚积和存留。内部易积水的部位应视具体情况设计成有自排泄作用的结构或开设排水通道, 将各部位的渗漏水、冷凝水引至开有排水孔的低凹处, 将水排出机体之外。排水孔位置应能使积存的水或其它液体有效地排出。排水孔周围结构应密封铆接:结构外形设计应尽量简单、光滑, 便于防腐蚀施工和检修, 并可减少灰尘、水气和其它腐蚀介质的滞留;结构设计应尽量避免凹槽和缝隙, 消除能存留腐蚀介质的间隙。若出现积存腐蚀介质的沟槽或缝隙时, 应采用相应的密封措施, 阻止介质进入;尽量不用吸水性强的材料, 不能避免时应采用周围密封;布置合适的通风口, 以防止湿气的汇集和凝露。

4.3 检查通道

易腐蚀部位, 特别是疲劳或损伤容限关键零部件应有检查通道。

4.4 限制设计应力

对于应力腐蚀敏感的材料, 应尽可能降低设计应力;应尽量消除或减小应力集中和残余拉应力, 以减少应力腐蚀的危险。避免零件在短横向上受拉应力;应当避免使用应力、装配应力和残余应力在同一个方向上叠加;设计锻件时要保证晶粒流向与主应力方向一致。

5 选材要求

a.根据结构的使用功能、使用部位、使用条件、使用环境及结构类型, 综合考虑材料的强度、疲劳性能、断裂韧度、耐腐蚀性、工艺性和经济性等。

b.针对可能出现的腐蚀类型。

c.尽量选择耐蚀性好的材料, 尤其在易产生腐蚀和不容易维护的部位。

d.避免选择对腐蚀敏感的热处理状态。

e.所选用的材料应具有相容性。

f.应考虑材料的腐蚀特性和全寿命经济特性。

g.选用新材料, 必须有可靠的腐蚀特性数据。

6 结构件的表面防护

6.1 表面防护一般原则

结构件的表面防护是减缓结构材料腐蚀的重要环节, 通常在型号预发展阶段就应确定。一般有无机防护层 (镀层) 和有机防护层 (涂层, 涂漆) 两部分组成。选择表面处理应遵循如下基本原则:

a.根据结构件材料的特性、热处理状态、使用条件和部位、结构形状和公差配合等因素, 正确地选择防护层, 并应能适应型号飞机所有的运行环境。

b.所选防护体系应有耐蚀性能的全面数据, 尽可能选用耐蚀性好的防护层。

c.防护层应与基材及加工工艺方法相适应, 并对零件的机械性能, 尤其是对强度无不良影响, 并考虑其经济性。

d.注意防护层与被防护零件材料之问的相容性或限制使用要求。

e.镀覆层选择应符合GJB594, 超出该标准应用范围时, 应进行充分的论证与必要的试验。

f.有机涂层的选择除应考虑其防护性能、耐湿热、盐雾、霉菌性能和耐大气老化性能外, 还应考虑其与基体附着力, 涂层之间配套相容性和施工工艺性能等。

6.2 表面防护细节要求

a.尽可能选择阳极性镀覆层。对于具有特殊性能要求的 (如耐磨、导电、粘接等的零件) , 可选用具有相应特性的镀覆层。

b.所选用的镀覆层在其使用条件下, 如飞机在飞行和停放时所承受的介质、温度、应力和摩擦等, 能否满足零件耐腐蚀的要求。

c.镀覆层在使用时, 由于环境介质、温度、应力、相接触的零件等因素的影响, 是否会带来有害的影响.以及解决的方法。

d.凡需镀覆层的零件应避免尖角、凹槽、盲孔和平底压孔, 并有足够的坡度以防止积水.并不影响镀覆层质量。

7 防排水与通风设计

7.1 结构防水设计

a.机体外蒙皮 (尤其是机体上表面蒙皮) , 应尽可能采用湿装配或密封铆接。

b.所有门、窗和舱口边缘都应设计有水密装置。

c.外表面各对缝及间隙, 应恰当地选取缝内或缝外密封, 或两者结合进行。

d.位于机身、机翼上表面和机身侧表面的口盖应有效密封, 位于上表面和侧表面上的所有门、窗和口盖都应按有关标准进行淋雨试验。所采用的密封胶或密封垫应与机体胶接牢固, 并具有较好的耐水、耐油、耐老化等性能。

7.2 结构排水设计

a.结构总体布局设计时, 应布置排水通道。

b.排水渠道应保证停机状态时积水能自然通畅地流出, 排水渠道应使用可靠, 且有较好的维修性。

c.排水孔应布置在机体各积水部位的最低处, 对低于排水口的局部结构沟槽和凹坑, 应使用密封剂填平, 或在排水口下方设置挡水堤埂。排水孔直径一般应不小于8mm。

d.机身长桁和纵梁应尽量布置成不易积水的形式, 否则应开排水孔, 或在可能积水区加装排水管。

7.3 结构通风设计

a.应根据结构使用环境条件和内部设备的具体要求, 设计通风结构形式。

b.固定式通风口位置应选择在不易进水部位。

c.活动式通风门应开关灵活。

d.风路通畅, 不留死角。

8 合理的结构设计

8.1 零件构型设计

a.避免选用闭剖面零件。采用闭剖面零件时, 两端应可靠地封闭, 并在封闭前进行内表面防腐处理。如不能封闭, 应制成便于检查、排水、清洗的零件.切忌采用既不封闭又不敞开的零件。

b.零件形状应便于表面防护。零件上尽量避免带有尖锐内角或圆角半径很小的内角、沟槽和台阶, 因在这些部位不易形成保护层。

c.零件表面外形应尽量平整光滑, 不易积聚灰尘、杂物和潮气等腐蚀介质, 并便于表面涂 (镀) 覆保护。

d.焊接件的焊缝布置应开敞, 便于施工及表面磨削加工, 以确保焊缝质量;焊接件的焊缝应采用连续封闭焊缝, 避免间断焊缝。

e.焊接件的缝隙中不允许进入和存储水液或其它腐蚀介质, 因此点焊件周边应采用堵焊封闭。

8.2 结构装配设计

a.零件的配合面应形状简单、平直, 便于良好贴合, 以免强迫装配。

b.相互间不用紧固件连接的独立零件之间必须有足够的间隙。

c.结构件装配中, 一般不应锉修, 以免破坏零件表面防护层。

d.选用紧固件要注意与被连接材料电化学性相容。镀镉的紧固件不允许与钛合金相连接.镀镉和镀铝的紧同件不能与碳纤维复合材料相连。

e.钛及钛合金零件和结构在加工和装配过程中, 不能使用镀镉的工具夹、定位装置和型架。

8.3 不同材料连接结构设计

a.尽量选用同种金属或电位差小的不同金属 (包括镀层) 相互连接, 尽量选用相容金属相连接。确因结构需要选用不相容金属相连接时按GJBl720进行防护。

b.不同金属之间采用绝缘措施, 如涂漆、涂胶等。

c.采用阳极保护或阴极保护和隔离。

d.对于不同金属组成的结构应尽量避免大阴极小阳极的危险连接;通常应使阳极面积大于阴极面积。

9 结束语

随着航空技术的发展, 飞机腐蚀防护设计和控制技术发展很快, 诸如防排水、缓蚀剂、腐蚀疲劳、湿装配、无余量装配、复合材料的防腐蚀设计等, 本文所采用腐蚀防护和控制技术已在多个型号中应用, 效果良好。

摘要：按结构防腐蚀总则、飞机腐蚀情况、选材要求、结构件的表面防护等项内容, 对飞机结构腐蚀防护和控制进行了全面分析研究, 保证飞机在寿命期内飞行安全。

关键词：飞机结构,腐蚀防护,控制

参考文献

飞机腐蚀 篇5

关键词：复合材料,老化,飞机结构,腐蚀

所谓复合材料就是将高强度纤维与将纤维粘结在一起的基体组合而成的一种材料, 它相对于金属材料具有非常优异的性能:具有优异的比强度、比刚度、优异的疲劳性能、耐久性和良好的损伤容限性能[1]。随着航空事业的飞速发展, 对飞行器推重比的要求越来越高, 于是在改进发动机性能的同时, 要求提高飞行器用材的强度/ 密度比, 以实现飞行器自身的减重。复合材料在强度/ 密度比上具有显著优势, 因而其在航空航天工业的应用越来越广泛[2]。美国的AV-8B垂直起落战斗机的尾翼、机翼和前机身等部位应用的先进复合材料约占机体结构重量的26%;新一代的隐形轰炸机B-2的碳纤维增强复合材料比例高达40%。尤其是在B-2的机身结构上, 采用碳纤维增强复合材料使得机翼机身一体化成为现实[3]。复合材料在民用飞机应用也相对广泛, 如B777飞机复合材料用量已占整机结构重量的11%;B787飞机主要结构件全部采用复合材料, 结构重量中复合材料占到了60%。通常使用的复合材料有凯芙拉/ 环氧树脂、碳/ 环氧树脂、玻璃纤维/塑料等。

1 腐蚀试验

本文采用“氙灯光照-加湿”循环试验条件模拟自然环境, 对碳纤维增强环氧树脂基复合材料进行加速腐蚀, 研究三个显著因素 (即温度、湿度和氙灯光照辐射) 对材料的表面状态和力学性能的协同影响, 同时注重分析微观与宏观变化之间的内在联系。同时为考察单因素对材料的影响, 以同循环试验对比, 还进行了单加湿腐蚀试验。

1.1 试样的增重率变化曲线

由图1～图4可知, 在循环试验中, 最初300 h内试样重量呈明显的下降趋势, 但300 h后下降趋势不再显著, 而是呈现一种近似平衡状态。试样重量下降说明试样表面有物质发生流失。单加湿试验中两种材料的重量都呈现连续上升的趋势, 这说明连续加湿过程中吸入材料的水分比流失走的组分要多得多。

由图5可知, 单光照使单排试样的重量下降。单光照试样重量前面几天下降趋势明显, 是由于试样内部水分或其它杂质的挥发, 后面下降趋势减缓, 可能是光氧化作用导致复合材料表面的环氧树脂发生化学反应, 导致某些链的断裂以及链交联, 表面产生微裂纹表现出龟裂, 导致试样表面有物质发生流失, 光学显微照片可以证明复合材料表面的环氧树脂脱落, 纤维裸露。在先光照后加湿试验中, 单排试样的重量变化先下降后升高, 即最初单光照试样重量呈明显的下降趋势, 后加湿试样由于吸收了水分重量呈明显上升趋势。

1.2 氙灯辐射对试样表面状态的影响

从图6～图13可知, 腐蚀672 h试样和1 008 h试样与336 h试样相比, 腐蚀形貌大致类似, 只是有更多的纤维束裸露出来, 环氧树脂剥落掉的更多, 龟裂状微裂纹更加密集。结合重量—时间曲线上可以知道, 试样质量在前300 h变化比较明显, 而在后300 h变化缓慢。

224 h连续加湿的试样没有发生任何明显的形态变化。经单光照或先光照后加湿试验后的试样表面都在初期有从黑色到棕红色的明显变化。试样表面粗糙程度的变化尽管微小, 但是用肉眼就能观察到。 而先光照448 h后加湿112 h腐蚀后的试样比先光照224 h后加湿112 h腐蚀后的试样相比, 腐蚀形貌大致类似, 只是环氧树脂剥落掉的更多, 单位面积内的微裂纹增多, 出现龟裂形貌, 致使有更多的纤维束裸露出来。

1.3 单排试样经氙灯光照后的断裂机理

从图14～图17的单排复合材料的断面微观图可以看到, 试样经光照老化后环氧树脂基体上出现裂纹。裂纹的进一步扩展会导致复合材料的界面受到破坏, 而且必然使复合材料的力学性能明显降低。

2 力学性能试验

采用腐蚀和未腐蚀的复合材料试件进行力学性能试验, 得到的层间剪切强度列入表1、单排复合材料的横向拉伸强度列入表2中。

由表1中数据可知, 所有试验条件下试样的层间剪切强度均有不同程度的降低, 这可能是因为试样吸水后造成层间物质的降解所致。与循环试验相比, 单加湿试验的材料剪切强度降低最多, 这可能是因为其吸水量比循环试样的要多。循环试样的剪切强度变化无显著规律, 这可能与力学试验机的精度及复合材料力学性能的分散性有关。与单光照试验相比, 先光照后加湿试验的材料剪切强度下降更明显, 而且时间越长, 下降的越明显。

由表中数据可知, 除循环336 h的试样以外, 其它试样的横向拉伸强度均不同程度的降低, 这可能是因为吸水后基体与纤维的界面发生降解所致。

3 总结

(1) 随着腐蚀时间的增长, 复合材料的横向拉伸强度和层间剪切强度具有不同程度的降低;

(2) 单排试样单加湿试验增重率随腐蚀时间大致呈线性递增趋势;

(3) 氙灯光照使单排试样的重量下降, 使得复合材料表面的环氧树脂脱落, 纤维裸露。

参考文献

[1]廖灵洪, 隆小庆.先进客机与复合材料.航空制造, 2006;62 (1) :70—71

[2]贺福, 孙微.碳纤维复合材料在大飞机上的应用, 高科技纤维与应用, 2007;32 (6) :5—8

飞机腐蚀 篇6

如果不能有效的预防和控制腐蚀, 则会引起飞机结构故障, 对飞机性能和安全性都会产生重大的影响。

1 老龄飞机结构常见的腐蚀类型

由于飞机结构的环境和使用年限等因素的影响, 其容易发生腐蚀的部位和腐蚀的类型也存在着一定的差异, 常见的几种腐蚀类型有:

1) 均匀腐蚀。这是飞机结构腐蚀中最为常见的一种腐蚀类型, 其通常平均分布于金属结构的表面, 在腐蚀的作用下金属结构变薄, 甚至产生脱落。均匀腐蚀的电池阴阳极面积很小, 甚至需要显微镜进行观察和区分, 而且其位置具有不稳定性, 经常游离在整个金属表面, 所以很容易导致整个结构的腐蚀, 这也是一种检测难度较大的腐蚀形态。

2) 局部腐蚀。局部腐蚀主要的表现形式是集中在某一个部位, 形成缝隙状或者片状的腐蚀, 而且会随着腐蚀面积的不断扩大, 变得越来越深入, 甚至造成结构的破坏。

3) 应力作用引起的腐蚀。由于腐蚀疲劳、应力腐蚀断裂所造成的腐蚀, 在所有的腐蚀中所引起飞机结构破坏的几率最大。

2 无损检测技术在航空领域中的应用

无损检测技术 (N ondestructive Inspection, N D I) 是利用光、电、磁的相互作用, 在保证检验对象的物理性质和化学性质不变的情况下, 对检验对象表面和内部的缺陷进行检测和判断, 并且对缺陷的位置、大小等具体数据进行描述。无损检测技术是当前检测工作中应用的较为广泛的一种, 被广泛应用于工业、医疗等多个领域中。

在航空领域中, 无损检测技术有着广泛的应用, 尤其是在老龄飞机结构腐蚀的检测方面。通过无损检测技术对飞机结构腐蚀进行检测, 能够详细的了解结构腐蚀的详细情况, 而且能够预测腐蚀的发展规律, 能够据此采取必要的预防措施, 防止腐蚀的进一步扩大。对于老龄飞机来说, 其服役时间较长, 利用无损检测技术能够检测到腐蚀损伤的原始尺寸, 并且对损伤进行跟踪检测, 以此判断损伤情况的发展情况, 从而做出有效的预防措施, 避免损伤的增加, 从另一个侧面延长了结构的使用寿命。另外, 利用无损检测技术进行检测时, 能够避免对飞机结构的破坏, 不仅降低了工作人员的作业强度, 也能够有效的提高工作效率。

针对老龄飞机结构腐蚀的特点, 必须要利用无损检测技术才能满足其检测需求, 具体需要从以下几个方面考:1) 老龄飞机结构仍然能够满足当前的飞行训练和执行任务的需要, 如果其结构老化和腐蚀现象都较为严重, 无法再继续服役, 则无需进行无损检测;2) 老龄飞机结构能够满足应用无损检测技术的需要, 确保其在相关的技术方面能够满足利用无损检测技术的条件;3) 接受无损检测的结构损坏程度不会对飞机的飞行产生影响;4) 利用无损检测技术的经济成本符合成本预算要求, 在结构组件的更换费用方面能够满足当前的预算需求。确定利用无损检测技术对老龄飞机结构腐蚀进行检测之后, 则需要根据飞机的腐蚀类型、腐蚀位置以及结构自身的尺寸等等要求, 对无损检测设备和技术, 以及现场检测环境等参数进行确定。

蒙皮结构腐蚀是当前老龄飞机结构腐蚀中一种较为常见的现象, 老龄飞机的蒙皮结构通常是由铝合金板制造而成, 铝合金板对腐蚀具有很高的敏感型, 在飞机服役的过程中很容易发生孔蚀和应力腐蚀等情况。尤其是蒙皮搭接件的部位, 由于老龄飞机在制造工艺方面具有一定的局限性, 所以很容易形成腐蚀。通过对大部分老龄飞机进行普查时可发现, 大部分老龄飞机的蒙皮搭接件部位都存在着不同程度的腐蚀问题, 且危险性较高, 对飞机的飞行安全产生了较大的安全隐患。利用常规的目视检测无法达到理想的检测效果, 因此可以利用红外检测技术对老龄飞机结构腐蚀进行检测。红外检测技术是一种常见的无损检测技术, 其主要是利用辐射原理, 通过被检测结构表面的温度变化来判断缺陷的存在。红外检测技术在航空领域中有着广泛的应用, 其主要被应用于针对飞机蒙皮和结构的腐蚀检测, 且检测结果十分理想。

3 无损检测技术在老龄飞机检测领域的发展

随着我国航空技术的快速发展, 越来越多的新型飞机投入到现役飞行任务中, 但是仍然有相当数量的老龄飞机仍然在执行飞行任务, 飞机的老化已经是摆在我们面前的一个重要课题。为了促进空军装备和技术的不断提升, 必须要全面提高老龄飞机的检测和维修水平, 而无损检测技术的应用仍然是主要的趋势。具体可以从以下三方面分析:

1) 加大无损检测技术的研究力度, 在掌握先进检测技术的同时, 促进无损检测指标体系的不断完善。在信息化时代的大背景下, 无损检测技术也必然想着更加数字化和智能化的方向发展, 最终将能够突破时间和空间的限制, 在任何环境下都能够达到较高的检测水平。通过无损检测指标体系的建设与完善, 能够为无损检测技术的发展提供必要的数据支撑。

2) 对老龄飞机的维修技术支持。通过应用无损检测技术, 可以增强对腐蚀损伤、裂纹等检测能力, 也可降低在检测过程中产生的损伤, 进而延长老龄飞机的使用寿命。同时, 无损检测技术具有现场检测的优势, 可减少工作量、节约成本、保证维修效率与质量, 由过去的定时维修方法转变成视情维修策略, 可及时发现老龄飞机存在的问题或安全隐患, 及时采取维护措施, 增强对老龄飞机的防腐保护。这样, 飞机构件经过检查之后可更好地满足飞行训练、执行任务等要求, 降低由于结构件腐蚀而产生的维修费用。

3) 加强对无损检测人员培训体制的建设与完善, 无损检测技术的推广与应用仍然会受到操作人员的技术和经验等因素的影响, 因此必须要加强对人员培训体制的建设, 完善无损检测技术人员的上岗制度, 减少由于人为因素对无损检测技术的影响。

4 结束语

老龄飞机由于服役时间较长, 而且在制作工艺和材料等方面, 都与新型飞机存在着一定的差距, 因此老龄飞机更加容易受到腐蚀, 而且腐蚀的速度和范围也有明显的加快趋势。利用无损检测技术对老龄飞机结构腐蚀进行检测, 能够准确而且快速的判断老龄飞机结构的腐蚀程度, 而且能够为检测和预防工作提供必要的理论和数据, 从而为老龄飞机的使用提供更加有效的保障。

参考文献

[1]田云飞, 曹宗杰, 赵利杰.老龄飞机结构腐蚀的无损检测技术分析研究[J].中国科技信息, 2012.

复合材料在飞机防腐蚀中的应用 篇7

1 碳纤维复合材料在飞机零部件接头处的防腐

飞机不同零部件由于其材质不同, 彼此之间往往都存在比较大的电位差, 很容易形成电化学腐蚀, 对此, 需要对接头处进行必要的防腐蚀措施。

(1) 应用钛合金材料根据不同材料电位值显示, 钛合金、蒙耐尔合金与耐腐蚀不锈钢等材料的电位值与碳纤维复合材料最为接近, 由于钛合金较其他材料更轻, 所以实际应用中往往选用钛合金材料作为复合材料结构紧固件。这样一来, 较好的解决了不同材质在接头上由于电位值差异而引起的电化学腐蚀问题。

(2) 封闭接头对接头进行密封处理, 实质上是切断电解质的通路, 拒绝电解质与接头接触, 从而达到保护接头的作用。常用措施有对接头进行涂胶、采用密封胶带 (材质为环氧-聚酰胺树脂) 密封等。

2 树脂基玻璃纤维复合材料在农林飞机后机身中防腐应用

树脂基玻璃纤维复合材料不仅用于军用飞机, 更广泛应用于民用飞机, 比如农林飞机。农林飞机是一种低空低速飞行的飞机, 载荷能力较小, 采用玻璃纤维材料制造机身既可以加强机身抗腐蚀能力, 又能减轻飞机自重, 提高其工作能力。大量实践证实, 农林飞机后机身下壁结构是其整个机身遭受腐蚀最为严重的部位, 用树脂基玻璃纤维复合材料结构取代传统的金属铆接结构可以很好的减少该部位遭受腐蚀的程度。其具体措施:下壁板采用泡沫夹芯的结构方式, 面板则用两层玻璃布, 树脂材料为HJ-4, 然后在常温下进行固化, 夹芯填充材质则选用密度为32千克每立方的ROHA-CELL闭孔泡沫, 厚度大致为10MM左右, 其中两根下大梁仍然采用铝合金材质进行设计;同时在铆接部位配备铝条以增加结构的强度, 部分连接部件选用尼龙材料, 通过引用上述复合材料对其进行改造以实现飞机该部位抗腐蚀性能的增强。改造完成之后再对其进行力学强度测试, 下壁板在静力测试试验中的结果表明能够承受70%极限负荷而不发生塑性形变;再进行极限负荷测试发现, 结构不发生明显断裂现象;综合以上得出结论, 运用树脂基玻璃纤维复合材料代替合金材料制造后机身下壁能够有效防止腐蚀, 同时也能满足飞机正常工作时的力学强度要求。

3 飞机各构件之间机械连接采用复合材料, 增强抗腐蚀能力

一般情况下, 复合材料的强度与金属材料的强度差异都比较大, 不能够很好的进行匹配, 因此, 飞机构件的机械连接上不能采用金属铆钉铆接, 为加强抗腐蚀能力, 往往在机械连接上采用尼龙材料、铝套冷镦铆、尼龙螺栓螺母等接连接件进行连接, 并且对连接部位进行加厚处理。关于飞机夹层结构机械连接中的玻璃钢夹芯壁板连接, 其连接中复合材料的防腐蚀应用分为以下技术类型:1.泡沫夹芯壁板连接型式;这种型式用到的材料有泡沫夹芯垫板、玻璃布、密封胶、金属加强片、铝螺栓以及配合间隙粘贴工艺补偿垫片等, 并且采用内面板收口方式, 斜式收口相比直口具有更好的传力效果, 接口更加牢固, 然而, 这种型式下, 还需要考虑到壁板遇到较大轴力时, 载荷传递容易发生离心作用, 壁板下部容易形成积水等情况, 因此, 需要在积水部位用泡沫进行填充, 再用玻璃布密封好。2.口盖连接型式;这种型式又分为快卸、口盖铰链、口盖螺栓、非受力口盖等类别, 采用的复合材料有泡沫夹芯壁板、尼龙密封罩、橡胶型材粘合固定件、粘环氧胶拧紧固定件等, 以上材质抗腐蚀性能强, 可以很好的提高飞机机械连接上抵抗腐蚀的能力。

4 总结

复合材料由于其更加优越的物理、化学等性能, 使得其获得了足够的研发力度以及广阔的应用市场。随着材料科学的不断发展, 新的高分子有机复合材料不断被成功合成并投入生产, 未来的生产生活当中, 复合材料的应用领域将更加广阔, 应用前景将更加光明。本文只是简单介绍了复合材料在飞机防腐蚀方面的应用就足见复合材料超强的优越性, 这些优越性主要体现在复合材料有效降低了飞机的损伤程度, 延长了使用寿命, 提高了工作效率等方面。复合材料的应用是一门学问, 需要人们不断去尝试, 不断去发现, 充分利用复合材料的优良的性能解决我们生产生活中的实际问题是我们的终极目的。

参考文献

[1]邹田春;冯振宇;陈兆晨;杨倩;;民机复合材料结构适航审定现状[J];材料导报;2010年21期

[2]吴自珍;赵海超;王亮;;复合材料在农林飞机防腐蚀中的应用[J];洪都科技;2010年03期

[3]刘天舒;孙占红;李小兵;;T700/BA9916环氧复合材料体系适航取证研究[J];材料工程;2007年S1期

[4]张彦;朱平;来新民;梁新华;;低速冲击作用下碳纤维复合材料铺层板的损伤分析[J];复合材料学报;2006年02期

飞机腐蚀 篇8

7075 -T6铝合金密度低、强度高、延展性大,是民用飞机油箱的主要结构材料。航空煤油中富含微生物存活的养分,一旦温度、水分等条件适宜,微生物便会大量滋生,从而引起油箱的局部腐蚀。硫酸盐还原菌( SRB) 常会对飞机油箱造成腐蚀[1],过去国内外在这方面的研究成果不适合飞机油箱状况,如模拟的溶液不适合微生物生长[2]、以培养基为介质不含SRB[3,4]、SRB针对的是碳钢而不是铝合金[5]。目前,有关飞机油箱在积水环境中滋生的微生物对铝合金腐蚀的规律报道较少。

本工作采用航空煤油和水构造油 -水体系,模拟飞机油箱积水环境,对其滋生的SRB引起的铝合金的腐蚀规律进行了研究,具有较大的实用价值。

1 试 验

1. 1 腐蚀体系的建立

金属材料为7075 -T6铝合金,化学成分: 0. 40% Si,0. 50% Fe,1. 20% ~ 2. 00% Cu,0. 30% Mn,2. 10% ~2. 90% Mg,0. 18% Cr,5. 10% ~ 6. 10% Zn,0. 20% Ti,Al余量; 尺寸为1. 13 cm×4. 00 cm。在其背面焊接导线,用环氧树脂封闭,保留1 cm2工作面积; 用320 ~2 000号水砂纸逐级打磨,0. 05μm抛光粉抛光至镜面,去离子水和无水乙醇清洗干净、吹干; 在超净工作台上用紫外线灯灭菌30 min,确保无杂菌污染。

航空煤油为3号喷气燃料,颜色澄清、未污染。SRB菌种经分离纯化,标准培养基为API[6]。

将广口瓶放入压力蒸汽灭菌锅中灭菌20 min,冷却至室温; 分别加入50 m L经紫外线杀菌30 min的蒸馏水和150 m L 3号航空煤油,在API培养基中接种5m L SRB菌液; 空白组仅加入5 m L API培养基,其余条件相同。油水体系中含硫量为12. 92 mg /L,按喷气燃料要求总硫量不大于0. 2% ( 质量分数)[7],故总硫含量约为74. 12 mg /L。

将7075 -T6铝合金浸泡在油水体系的水相内,并尽量靠近油水界面处,密封广口瓶; 置于恒温培养箱中于30℃培养1周期( 11 d) 。每天取出试样,用XB -K 25血球板计数器计量微生物数量。

1. 2腐蚀性能测试分析

采用4XC金相显微镜观察SRB组和API组7075 T6铝合金的腐蚀形貌。

采用CHI660D电化学工作站测试其电化学性能:工作电极为7075 -T6铝合金,参比电极为饱和甘汞电极( SCE) ,辅助电极为铂电极( 1 cm×1 cm) ; 先测试开路电位-时间,在介质稳定后,再测量电化学阻抗,最后测定极化曲线。电化学阻抗谱( EIS) 测试频率为1. 0×( 100~ 106) Hz,交流信号幅值为±5 m V,采用ZsimpWin软件对阻抗曲线进行拟合。极化曲线测试扫描电位为 - 0. 5 ~ - 1. 6 V,扫描速率为1 m V/s,并用Tafel斜率外推法进行拟合。

2 结果与讨论

2. 1 SRB 的生长曲线

图1为SRB 1个周期中的变化状态。由图1可知,SRB的变化大致分为3个阶段: 1 ~ 4 d,体系中营养物质丰富,为细菌数量快速增长期; 5 ~ 7 d为细菌生长稳定期,生长率和死亡率大致处于平衡状态,细菌数量达到最大值; 8 d之后,随着时间的延长,体系中的SRB数量增多而介质中SRB所需的养分逐渐被消耗,SRB生长进入衰亡期; 11 d后,含SRB组的油水界面结有大量乳黄色黏膜,广口瓶内有H2S气体,含API组的油水界面几乎没有黏膜生成,无H2S气味,前组的p H值显酸性,小于后组的p H值,加入等量硫酸亚铁铵,含有SRB的体系中出现了少量黑色沉淀,含API体系的则没有变化,说明含SRB体系中有S2 -生成。

2. 27075 -T6铝合金的腐蚀及微观形貌

图2为7075 -T6铝合金浸泡11 d的表面产物及去除产物后的形貌。

由图2可知: 含SRB组基体表面有较多不均匀的覆盖物,由微生物膜和腐蚀产物构成,去除表面产物并清洗干燥后,基体表面呈溃疡状,有较多蚀坑、且形状不规则,半径为118. 42μm,深为457. 8μm; 含API组的基体表面相对平整,点蚀坑较少,半径为36. 14μm,深98. 5μm。SRB组腐蚀坑大,是因为SRB代谢产生了侵蚀性S2 -,对金属表面钝化膜有活化作用[8,9],能够促进金属的点蚀发生; 坑深是点蚀沿着重力方向发展而形成[4]。

飞机油箱发生点蚀后,随着点蚀的发展,深度逐渐增大,容易导致油箱穿孔而漏油,因而点蚀坑虽小但破坏严重。

2. 3极化曲线

图3为2组7075 -T6铝合金分别浸泡1,5,11 d的极化曲线,其参数见表1。

由以上可以看出:

SRB组的腐蚀电位比API组的负,说明7075 -T6铝合金在含SRB介质中更容易发生腐蚀; SRB组的腐蚀电流密度大于API组,说明SRB的存在加速了7075-T6铝合金的腐蚀。

浸泡5 d时,SRB数量的最高,其阴极极化曲线斜率为5. 69,小于API组的7. 01; βa为4. 76 m V/dec,却大于API组的4. 17 m V/dec,说明SRB的存在促进了阴极去极化的作用。根据Kuehr的SRB阴极去极化理论,铝合金腐蚀反应过程为

阳极Al—→Al3++ 3e(1)

水离解8H2O—→8H++ 8OH-(2)

阴极8H++ 8e—→8Had(3)

阴极去极化

将SRB组的电流密度由小到大再变小的过程与SRB生长曲线进行对比发现: 浸泡第1 d时,SRB的数量为1. 5×106cells / mL ,7075 -T6铝合金电极的腐蚀电流密度为0. 502μA/cm2,受SRB影响较小; 浸泡第5 d时,SRB的数量为1. 14×107cells / m L,腐蚀电流密度增大至1. 739μA/cm2,这是由于7075 -T6铝合金表面逐渐附着了大量的SRB及其代谢产物,产生的酸性物质使得体系的p H值较低,其硫化物具有侵蚀性,使7075 T6铝合金表面的氧化膜破裂溶解,腐蚀电流密度达到最大值; 浸泡第11 d时,SRB进入衰亡期,数量减小为4. 3×106cells / m L,电流密度也降低到0. 682μA / cm2,体系中营养物质的消耗和代谢产物的增多使微生物膜结构变得疏松、不均匀[5],弱化了作用,而使腐蚀产物层增厚,覆盖在7075 -T6铝合金表面处于相对稳定的状态。

2. 4 电化学阻抗谱

图4为2组7075 -T6铝合金浸泡不 同天数的Nyquist谱,图5为其Bode谱。采用ZSimp Win软件拟合的等效电路见图6,拟合的电化学参数见表2,其中Rs代表溶液电阻,Rf为7075 -T6铝合金钝化膜电阻,Cf为钝化膜电容,Rpo为金属表面因微生物附着产生的混合膜电阻,Cpo为金属表面混合膜电容,Rct代表电荷转移电阻,Cdl代表反应界面双电层电容。

由图4和表2可以看出:

Nyquist谱由2个容抗弧组成,即高频范围内与电极表面膜有关的容抗弧和低频范围内由电荷转移过程引起的容抗弧; SRB组高频区和低频区容抗弧半径在浸泡1 ~ 8 d时逐渐减小,1,5,8 d时Rf逐渐减小,表明随着SRB数量的增多,代谢产生更多的侵蚀性S2 -,钝化膜逐渐破坏后基体部分裸露,Rct减小,腐蚀速率逐渐增大; 随着SRB进入衰亡期,Rf由188. 2Ω·cm2增大到257. 5Ω·cm2,Rct由415. 9Ω·cm2增大为652. 7Ω·cm2,表明钝化膜重新生成,腐蚀速率下降。

API组的高频区容抗弧半径总体呈增大趋势,说明无SRB时7075 -T6铝合金的钝化膜几乎未被破坏; 低频区容抗弧半径逐渐增大,Rct逐渐增大,是钝化膜的保护作用,使得腐蚀速率逐渐减弱,阻抗模值的大小与其抗蚀能力大小相对应[10]。

SRB组浸泡第1 d时Rpo为27. 45Ω·cm2,第5 d时增大到162. 39Ω·cm2,表明随着SRB数量的增多,7075 -T6铝合金表面微生物膜逐渐形成及微生物代谢产物逐渐增多; 浸泡第5,8,11 d时SRB组的Rct小于API组,表明SRB促进了7075 -T6铝合金的腐蚀,这与7075 -T6铝合金腐蚀形貌的结果相一致。

由图5可知: 随着浸泡天数的增加,曲线向阻抗模值增加的方向移动; 相位角向低频方向移动,最大相位角峰宽、峰值逐渐变大,说明7075 -T6铝合金在API组中腐蚀速率逐渐减小,这与极化曲线的结果相吻合。

3 结 论

( 1) 建立的油水体系模拟飞机油箱用材7075 -T6铝合金在积水环境中不仅适宜SRB生长,也可以有效避免无关因素的影响,为以后研究微生物腐蚀试验体系提供了新思路。

( 2) SRB可以在7075 -T6铝合金表面附着、生长并形成不均匀的微生物膜,形成其局部厌氧区,微生物膜内SRB代谢产生的S2 -会破坏铝合金表面的钝化膜,使其Rf逐渐减小,引发点蚀,而出现较深的腐蚀坑。与无菌体系相比,SRB促进了腐蚀过程中的阴极去极化反应,加速了7075 -T6铝合金的腐蚀。

摘要：为了研究飞机油箱用材7075铝合金积水环境中微生物繁殖造成的腐蚀规律,以油水体系模拟腐蚀环境,测定了体系中硫酸盐还原菌(SRB)的生长曲线,采用金相分析、极化曲线、电化学阻抗谱等方法,研究了7075-T6铝合金的腐蚀形貌和电化学腐蚀行为。结果表明:在培养温度为30℃下,SRB可以在7075-T6铝合金表面附着、生长并形成不均匀的微生物膜;7075-T6铝合金腐蚀电流密度先增大后减小,与体系中SRB的数量变化规律一致,SRB代谢产生的腐蚀性阴离子S2-和SRB阴极去极化的协同作用,促进了7075-T6铝合金的腐蚀。