结构腐蚀

结构腐蚀（共10篇）

结构腐蚀 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.

结构腐蚀 篇2

提出了编制海军飞机结构关键危险部位环境谱的技术途径,在地面停放环境谱的基础上,综合考虑关键部位的`结构形式、密封性等诸多因素,给出局部环境谱.提出用金属腐蚀电流Ic作为度量尺度和用控制金属表面湿润时间的方法,对环境谱加速.经试验得出加速腐蚀折算系数α,将局部环境谱转换成给定环境下的当量加速试验谱.加速腐蚀损伤与机场环境损伤结果相吻合.

作 者：陈跃良 段成美 金平杨晓华 Chen Yueliang Duan Chengmei Jin Ping Yang Xiaohua 作者单位：海军航空技术学院航空机械系,青岛,266041刊 名：南京航空航天大学学报 ISTIC EI PKU英文刊名：JOURNAL OF NANJING UNIVERSITY OF AERONAUTICS & ASTRONAUTICS年，卷(期)：31(3)分类号：V216.5 V215.5关键词：飞机机体 腐蚀 当量环境谱

金属结构防腐蚀涂装的管理探讨 篇3

关键词：金属结构；防腐蚀涂料；管理

中图分类号：TV34 文献标识码：A 文章编号：1000－8136（2011）27－0130－02

金属结构的锈蚀，无论是在静态还是动态，每时每刻都在进行。由于漆膜的失效出现锈蚀斑点，斑点电位差加大了电化学反应速度，锈蚀会不断扩大，出现锈蚀深坑，个别部位甚至出现锈穿孔，使钢结构加速折旧，缩短了使用寿命，危及建筑物的安全。

水电站和火电站都有大量的金属结构件，其大多处于水下或干湿交替的工况条件，不易维修或检修，维修成本费用也较高。因此，对金属结构提出了可靠和长效保护的防腐蚀要求。

一个科学的防护体系得以发挥，应具备相应的科学涂装工程管理程序和质量保证体系，本文结合金属结构防腐蚀工作管理和质量控制的经验，探讨在防腐蚀施工过程中的管理工作及质量控制要点，希望对从事水电站建设的防腐蚀施工人员有所帮助。

1 防腐蚀涂装的施工管理

1.1 施工前准备阶段的管理

根据水电站或火电站工程金属结构的防腐蚀保护年限和防腐蚀措施的技术要求以及运行的工况和自然环境条件，确定金属结构的涂装配套体系。

1.1.1 防腐蚀施工队伍的选择和管理

防腐蚀施工合同大多是在主合同下的分包合同，选择合格的防腐蚀施工队伍是业主和各主承包商的重要工作。防腐蚀施工单位应取得国家有关部门颁发的且处于有效期内的资质证书并配备满足生产的施工设备。质检人员应具有国家有关部门颁发的资质证书；操作人员应经过培训，考试合格持证上岗。

1.1.2 防腐蚀施工的涂装材料选择和管理

要达到设计要求下的防腐年限和涂装效果，选定涂装材料及供货厂家，是业主和承包商施工前首要考虑的工作。应按涂装技术要求挑选涂装材料的供货厂家，选用的涂装材料应符合国家标准要求。

1.2 施工阶段的管理

1.2.1 施工工艺的制订

应根据工程防腐蚀标书的规定和不同的涂装配套体系，制订涂装施工工艺规程，报监理工程师批准后，方可进行涂装施工。

1.2.2 施工过程质量管理

建立质量三检制度，严格进行施工过程中的质量控制，具体控制方法和措施见下文。

2 防腐蚀涂装的质量控制

2.1 表面预处理质量控制

通过各种因素对涂料层寿命影响的统计分析，在热喷涂中，表面预处理对涂膜寿命的影响程度约占49.5%。在涂料涂层施工中，表面预处理对涂膜寿命的影响程度约占40%。因此，钢材表面预处理质量的控制是确保涂层防腐蚀性能最关键的环节。

表面预处理质量控制要点：①除涂层修补外，应采用喷射方法进行表面预处理。②喷射处理所用的磨料必须清洁、干燥。③喷射处理前应仔细清除焊渣、飞溅附着物，磨平焊疤、毛刺等，并清洗基体金属表面可见的油脂及其他污物。④喷射处理所用压缩空气，应经冷却装置及油水分离器处理，以保证压缩空气的干燥、无油，空气压力在0.4～0.6 MPa范围内。⑤喷射处理后的金属表面清洁等级为：涂料涂装应达到《涂装前钢材表面锈蚀等级》（GB8923－88）中规定的Sa2.5级；热喷金属涂装应达到Sa3级；与混凝土接触的金属表面应达到Sa2级。对于需要局部修理的涂层和无法进行喷射处理的部位，允许采用手工和动力工具除锈，其表面清洁度等级应达到《涂装前钢材表面锈蚀等级》（GB8923－88）中规定的St3级。⑥喷射处理后的表面粗糙度值为：涂料涂装的Ry应在60～90 μm范围内。⑦喷射除锈时，施工环境相对湿度应不大于85%，金属表面温度应不低于露点以上3 ℃。推荐采用封闭式车间进行涂装施工，以便有效地控制环境条件，确保质量。露天施工时，雨、雪、降露和高温天气不得进行涂装施工。

2.2 金属热喷涂层质量控制

（1）热喷涂施工大多为手工操作，受客观因素影响较大，且涂料封闭后表面预处理及喷涂质量将被“隐蔽”起来，因此，防腐施工单位对每道工序都必须严格把关。

（2）金属喷涂工艺可采用电弧喷涂或火焰喷涂，应优先采用电弧喷涂，对于个别电弧喷涂较难施工的部位可采用火焰喷涂进行补修。金属表面经喷射除锈检查合格后，应尽快进行涂覆，其间隔时间根据环境条件一般不超过4～8 h。金属热喷涂后，尚有余温时再进行封闭涂料的涂装。

2.3 涂料涂层质量控制

通过各种因素对涂料层寿命影响的统计分析表明：在涂料涂层中，表面处理对涂膜寿命的影响程度约占40%，合理的配套设计对涂膜寿命的影响程度约占20%，膜厚对涂膜寿命的影响程度约占20%，施工因素（环境、间隔时间等）对涂膜寿命的影响程度约占20%。

因此，在施工过程中应严格按照涂料的技术要求进行，且必须达到设计要求的膜厚。

涂料喷涂时应采用高压无气喷涂。前一道漆膜达到表干后，再进行下一到涂料的涂装，各层涂料的涂装间隔时间应遵守涂料生产厂的规定。

目前我国一些水电站工程的金属结构防腐涂料采用重防腐涂料，这种涂料具有厚膜化、长效保护、适合严酷腐蚀环境、对表面处理要求严格等特点。在重防腐涂料的涂装质量控制中，其涂层厚度和涂层的机械损伤为控制重点，原因如下：

（1）根据介质在涂层内的扩散渗透（分子水平上的扩散）理论，腐蚀介质到达金属基体表面的时间t为：

t＝L2/6D（单侧浸泡渗透扩散）

式中，L：涂层厚度，m；

D：扩散系数，m2s－1（取决于涂层、介质结构、扩散压和温度等参数）。

由上式可知，防腐介质到达金属基体表面的时间与涂层厚度的平方成正比（即厚膜保证长效防腐的原理），所以，保证设计要求的膜厚是涂装质量控制的重点。

（2）根据介质在涂层内的毛细扩散理论，腐蚀介质在涂层内物理结构缺陷（微孔、裂纹及空隙等）上的扩散速度比分子水平上的扩散速度快成千上万倍，所以，腐蚀介质沿物理结构缺陷的毛细扩散将大大抵消增加膜厚而延长扩散时间。因此，在施工过程中，应从下列3种途径来避免涂层出现毛细扩散：①杜绝涂层的机械损伤，仔细查找涂层的机械损伤并对其进行修补，对完工的产品进行必要的保护。②涂层施工过程中严格管理，避免操作不当造成的涂层内部缺陷，此类缺陷在涂层施工完成后往往不易检查。③控制涂料配方中的PVC（颜料体积浓度），令其低于CPVC（临界颜料体积浓度）。

3 展望

高固体份或无溶剂是重防腐涂料的发展趋势，同时也给涂料加工和施工提出了新的课题。

涂料仅是半成品，必须有良好的表面处理、严格的施工管理和科学的涂层质量检验才能取得良好的防腐蚀效果。

Anti－corrosion Coating Metal Structure of the Management

Chen Muduo

Abstract: Corrosion of metal structures with work experience in management and quality control, corrosion of the construction process in the management and quality control points, the construction of hydropower stations want to help anti－corrosion work.

水库金属结构腐蚀处理 篇4

1 水库金属结构腐蚀的原因

金属结构的腐蚀, 指的是金属返回自身最初自然状态的、稳定氧化化合物状态的全部过程, 而锈则是在这一个过程中所生成的无机物综合体。但是腐蚀的现象, 不仅仅只是金属结构与空气中的氧, 单纯的结合而产生的结果, 事实上还是金属结构的表面在电解质溶液的条件作用下, 金属原子逐渐的失去电子从而变成阳离子, 并且与水酸离子等等进行氧化还原反应的电化学过程。正是因为这样, 金属结构表面上的水份以及金属内部的其他元素以及杂质, 才是造成金属结构腐蚀现象的最主要原因, 而在焊接的部位或者是进行过加工的面等等地方, 其表面的增大也是促成金属结构出现腐蚀的原因。

2 有效处理水库金属结构腐蚀的施工工艺

2.1 涂层材料选择

铁, 属于比较活泼的金属, 在电化学的反应中处于比较低的电位, 作为阳极而被氧化。所以说, 只要能够使得铁转换成为负极, 也就能够有效的减少电子的流失, 从而有效的阻止铁被腐蚀。由此在涂料的选择方面, 要使用更为活泼的金属或者是更容易被氧化的金属代替铁参加相关的反应, 而这种金属的电位要比铁的电位更低, 通过这种活泼金属的不断溶解消耗, 向铁提供保护的化学电流, 从而避免腐蚀的现象发生。而这种符合条件的金属可以是镁、铝、锌等等, 而相对于镁、铝来讲, 锌更适合于较低电阻率的水环境。

2.2 喷砂除锈

喷砂除锈相比于手工以及电动工具的除锈来说, 处理之后的表面更加能够达到粗糙度的标准要求, 而比较合适的粗糙度能够确保涂层与基底之间很好的咬合, 从而实现比较理想的结合力。而通过手工的除锈是不能除去附着牢固的氧化层的, 而表面的清洁度、粗糙度也很难能够达到标准要求;电动工具类的除锈有抛光的作用, 但表面的粗糙度也是很难达到标准要求的。要注意的是这一道工序是非常关键的, 衡量除锈工作是给否进行得好往往有两个指标:表面的清洁度以及表面的粗糙度。表面的清洁度指的是除去金属结构表面的氧化皮、铁锈以及其它附着物的完成程度, 而清洁度的等级越高的话, 其涂层的保护效果也就随之越好;表面的粗糙度指的是金属结构表面的粗糙度。比较合适的粗糙度能够使得涂层和基底得到比较好的咬合, 也就随之具有比较理想的结合力, 而对于钢板来说用钢砂除锈的效果是比较好的。在评定表面清洁度的时侯, 被查基体金属表面与相应的照片进行目视的比较, 用比较块样法来评定表面的粗糙度。经过处理的金属结构表面除锈等级应该要达到Sa2.5级, 而粗糙度则应该在Rz40~80um的范围之内, 并且要干燥没有灰尘。

2.3 喷涂

喷涂的工作与除锈工作之间的间隔时间要尽可能的缩短, 而喷涂的工序有3个衡量的指标, 分别是外观、厚度以及结合性能。涂层的外观应该是均匀的, 没有起泡的、粗的颗粒、鼓起的、裂缝的以及掉块等等这些缺陷的;厚度则是用测厚仪按照规范的要求进行相关的测量;涂层的结合性能检查可以用切割试验法来进行。

2.4 刷漆

在刷第一道底漆的时候, 应该是在金属结构的表面涂层还仍有余温的时侯来进行操作。另外, 刷漆的质量检验也有3个指标, 分别是外观、厚度以及附着力。涂层的外观应该是均匀的、光滑的以及没有杂物、流挂、起皮、皱纹、鼓泡、粗颗粒、裂缝以及漏涂的;厚度也是用测厚仪来进行测量, 应该符合DL/T5018-94中的相关条款规定;附着力应该用切割试验法来进行检查。

3 结论

总而言之, 金属结构的腐蚀问题在水库的实际使用当中, 是不能够被忽略的重要问题。相关的工作人员必须要严格的按照每一道工序来进行认真的施工, 并且要在水库投入使用以后, 定期的、及时的进行相关的质量检测, 一旦发现了任何的问题, 就要立刻做出相关的正确处理。只有这样, 才能够确保投入使用的水库是最佳的状态, 也才能确保人们的生活、工作不受到影响。

摘要：在水库的使用过程中, 往往会出现这样那样的问题, 而金属结构的腐蚀问题绝对是影响到水库使用周期以及工程安全性的严峻问题。本文简单的探讨水库金属结构腐蚀的原因以及有效的抗腐措施。

关键词：水库,腐蚀,防锈,处理

参考文献

[1]潘绍财, 姜晓刚.金属防腐新技术在参窝水库溢流坝检修闸门中的应用[J].吉林水利, 2005.

[2]李标, 郑圣义.流溪河水电站泄洪闸门、启闭机检测及复核计算[J].大坝与安全, 2001.

[3]陆致琛.我国水工金属结构防腐方法简介[J].广西水利水电, 2002.

[4]石峰, 林波.老石坎水库闸门制造中防腐施工质量控制[J].浙江水利科技, 2003.

结构腐蚀 篇5

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

飞机结构腐蚀防护和控制研究 篇6

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

某烟囱结构腐蚀状况评估检测 篇7

1、烟囱概况

某烟囱为3机组共用的钢筋混凝土单筒式烟囱, 总高度210m, 出口内直径7.0m。烟囱筒外壁在133.5m和206.5 m处各有一个讯号平台, 筒首用铸铁盖板, 上用耐酸砂浆抹面。烟囱采用环板式钢筋混凝土基础。在标高5~45m范围内, 采用100mm厚粒状珍珠岩做隔热层, 内衬230mm厚耐火砖;标高45m以上采用120mm厚硬塑料泡沫板填岩棉做隔热层, 内衬180mm厚耐酸陶粒混凝土。烟囱筒内壁从30m到195m每隔15m设置有支撑内衬及隔热层的环形悬臂, 悬臂表面胶粘0.4mm厚聚四氟乙烯薄膜, 在薄膜与贴角缝采用改性环氧保护;筒身均采用#300混凝土。

2、烟囱腐蚀检测

2.1烟囱筒壁、内衬腐蚀深度检测

烟囱筒壁和内衬腐蚀深度检测是通过在烟囱筒壁钻取贯穿筒壁、隔热层和内衬的芯样方式测量。现场根据烟囱实际分节布置, 在积灰平台以上每节分别钻取一个贯穿芯样, 测量各芯样的筒壁和内衬腐蚀深度, 钻芯前用钢筋探测仪扫描筒壁钢筋位置, 钻孔避开钢筋。详细测量结果见表4.1, 测量结果总结如下:

1、烟囱内衬分两个区段, 其中标高45m以下耐火砖内衬内侧未见明显腐蚀, 但取样可见局部砖砌灰缝不饱满;

标高45m~210m陶粒混凝土内衬内侧存在一定腐蚀, 腐蚀深度在1mm~22mm间, 腐蚀最严重的位置在标高136米处附近, 腐蚀深度为22mm, 从整体来看内衬内侧上部 (105米以上) 腐蚀状况较下部严重。

2、标高45m以上陶粒混凝土内衬浇筑质量整体较好, 但136米标高内衬陶粒混凝土出现破损、开裂。

3、隔热层中硬塑料泡沫板较好, 未出明显现腐蚀现象。

4、烟囱混凝土筒壁内侧浇筑质量较好, 也未出现明显腐蚀现象。

2.2 腐蚀介质含量及影响分析

在火力发电厂烟囱中, 烟气对烟囱的腐蚀影响很大。烟汽中都含有一定量的SO2、SO3、HCl等酸性气体, 湿法脱硫系统运行后, 当排烟温度低于烟气的酸露点时, 烟气首先会在内衬上凝结成酸露腐蚀内衬。腐蚀是从内衬内侧开始逐渐移向外侧, 先腐蚀结构薄弱部位后逐渐扩大。内衬的灰缝或不密实区域, 筒壁裂缝等不密实处, 都是先行腐蚀的部位。

硫酸根离子与氧化钙作用生成结晶的硫酸钙, 体积增大, 在孔隙内产生膨胀压力破坏混凝土。硫酸钙还能与水泥所含的铝酸四钙起作用, 生成铝和钙的复硫酸盐, 化合物的体积比化合前膨胀约2.5倍, 使水泥石结构胀裂, 强度下降而遭到破坏。《混凝土结构耐久性设计规范》 (GB/T 50476-2008) 规定, 单位体积混凝土中三氧化硫的最大含量不应超过胶凝材料总量的4%。

为了判断现状条件下, 烟囱结构的腐蚀程度, 需要对包括筒壁、内衬的影响因素进行综合比对分析, 为此, 选取3个钻取的芯样进行了酸性介质 (主要是硫酸根离子) 、酸不溶含量等化学分析, 通过对这些物质的定量分析, 确定烟囱的腐蚀程度和发展情况。

检测结果显示:

内衬硫酸根含量超出规范允许范围, 且影响较深, 说明酸液已经对内衬产生了影响;但混凝土筒壁硫酸根含量未超出规范允许范围, 筒壁未出现腐蚀现象。

2.3 烟气压力及温度测量

烟囱内正压区段的压力虽然并不大 (一般<200 Pa) , 但其对烟囱的腐蚀作用则很大。正压能使烟气中的有害气体穿过内衬的缝隙而与隔热层接触, 而隔热层处的温度相对烟气温度更低, 酸性气体更容易凝结成酸露从而使隔热层遭受腐蚀, 腐蚀将深入到烟囱的内壁。倘若筒身混凝土不密实, 烟气将进入其内侧裂缝进行腐蚀, 遂使裂缝进一步扩展。

现场在穿孔取芯位置安装压差表及温度计, 在烟囱脱硫系统正常运行情况下, 测量烟囱内外压力差及内侧烟气温度, 并判断烟囱内是否存在正压区段。

烟囱沿高度分布的压力差值及温度值见表4.5及图4.5-1、图4.5-2。

检测结果表明:

1、烟囱下部负压较大, 随着高度增加负压呈减小趋势, 直至烟囱出口附近变成正压。207米测点处压力差为15Pa, 其余高度测点压力差均为负 (-230Pa~-30Pa) 。

2、烟囱运行时, 烟气沿高度分布的温度值在76.1℃~84.8℃, 大于脱硫后保证烟囱不被露点腐蚀的管壁温度最低值70℃, 表面烟囱在GGH正常工作状态下烟囱内壁处于干燥状态。

3、烟囱腐蚀状况评估

3.1 脱硫对烟囱的影响

对燃煤电厂烟气采取脱硫措施 (简称“FGD”) , 目前比较成熟的脱硫工艺主要有石灰石-石膏湿法脱硫、干法脱硫、海水脱硫等。其中石灰石-石膏湿法脱硫是当今世界各国应用最多和最成熟的工艺, 国家电力公司将湿法石灰石脱硫工艺确定为火电厂脱硫的主导工艺。

湿法脱硫工艺主要流程是, 锅炉的烟气从引风机出口侧的烟道接口进入烟气脱硫 (FGD) 系统。在烟气进入脱硫吸收塔之前经增压风机升压, 然后通过烟气—烟气加热器 (GGH) , 将烟气的热量传输给吸收塔出口的烟气, 使吸收塔入口烟气温度降低, 有利于吸收塔安全运行, 同时吸收塔出口的清洁烟气则由GGH加热升温, 烟气温度升高, 有利于烟气扩散排放。经过GGH加热器加热后烟气温度一般在80℃左右, 可使烟囱出口处达到更好的扩散条件和避免烟气形成白雾。GGH之前设的增压风机, 用以克服脱硫系统的阻力, 加热后的清洁烟气靠增压风机的压送排入烟囱。当不设GGH加热器加热系统时, 烟气温度一般在40~50℃。

通常进行湿法脱硫处理且不设烟气加热系统 (GGH) 的烟气, 水份含量高, 湿度大, 温度低, 烟气处于全结露状态。对一台600MW机组来说, 烟气中水气结露后形成的具腐蚀性水液理论计算量约40~50吨/每小时, 它主要依附于烟囱内侧壁流下来至专设的排液口排到脱硫系统的废液池中。脱硫处理后的烟气一般还含有氟化氢和氯化物等强腐蚀性物质, 是一种腐蚀强度高、渗透性强、且较难防范的低温高湿稀酸型腐蚀物质。

烟气经过脱硫后, 虽然烟气中的二氧化硫的含量大大减少, 但是, 洗涤的方法对除去烟气中少量的三氧化硫效果并不好, 约20%左右。烟气脱硫后, 对烟囱的腐蚀隐患并未消除;相反地, 由于经湿法脱硫, 烟气湿度增加、温度降低, 烟气极易在烟囱的内壁结露, 烟气中残余的三氧化硫溶解后, 形成腐蚀性很强的稀硫酸液, 使烟囱腐蚀状况进一步加剧。

脱硫烟囱内的烟气有以下特点:

1) 烟气中水份含量高, 烟气湿度很大;

2) 烟气温度低, 脱硫后的烟气温度一般在40~50℃之间, 经GGH加温器升温后一般在80℃左右;

3) 烟气中含有酸性氧化物, 使烟气的酸露点温度降低;

4) 烟气中的酸液的浓度低, 渗透性较强。

由于脱硫烟囱内烟气的上述特点, 对烟囱结构有如下影响:

1) 烟气的温度降低, 上抽吸力小, 流速就低, 容易产生烟气聚集并对排烟筒内壁产生压力。锥形烟囱结构型式 (如单筒式烟囱) 中的烟气在中上部基本上是处于正压运行状况, 而等直径圆柱状烟囱 (如双管和多管式烟囱中的排烟筒) 是负压运行状况。烟气正压运行时, 易对烟囱筒壁产生渗透压力, 加快腐蚀进程。烟气湿度大, 含有的腐蚀性介质在烟气压力和湿度的双重作用下, 烟囱内侧结构致密度差的材料内部很易遭到腐蚀, 影响结构耐久性。

2) 低浓度稀硫酸液比高浓度的酸液腐蚀性更强。

3) 酸液的温度在40~80℃时, 对结构材料的腐蚀性特别强。

总之, 脱硫后, 烟气性状的变化导致其对烟囱结构的腐蚀性加强, 尤其原设计未考虑脱硫的烟囱, 其广泛采用的内衬方式, 腐蚀现状不容乐观。

3.2 烟囱腐蚀状况评估结论

目前烟气对烟囱上部内衬造成一定的腐蚀, 影响深度较小, 没有渗透内衬、进入隔热层, 尚未对烟囱混凝土筒内壁造成腐蚀。但不排除局部内衬浇筑质量较差, 形成薄弱区域, 内衬腐蚀加剧, 使得烟气渐渐渗入隔热层, 从而腐蚀烟囱混凝土筒壁, 降低烟囱耐久性, 对烟囱安全造成影响的可能性。建议厂方在条件允许的情况下, 对烟囱内衬进行全面缺陷普查, 结合缺陷检测结果对烟囱内衬进行修复, 并对内衬进行全面防腐处理, 提高烟囱耐久性。

建议厂方在条件允许的情况下, 对烟囱内衬进行全面缺陷普查, 结合缺陷检测结果对烟囱内衬进行修复, 并对内衬进行全面防腐处理, 提高烟囱耐久性。

参考文献

[1]陈友治, 徐瑛, 丁庆军, 李云龙;酸性介质对钢筋混凝土腐蚀机理研究[J];武汉理工大学学报;2001年8期

基于风险的船体结构腐蚀检测规划 篇8

1 基于风险的船体结构腐蚀检测的意义

1.1 有助于延长船体的使用寿命

船体结构的每一部分均包含缺陷, 因受到海洋结构物的宽度和船体运行环境等种种复杂因素制约, 在实际的生产与运营中难免会暴露弊端。船体结构在实际运营中能降低结构的安全隐患, 提高科学运营的系数。与此同时, 船体结构一经重新检测规划, 其相应的检测技术也会获得有效地提升, 结构的检测和监控也会得到技术工作者的一致赞同。船体结构在遭遇操作与环境负荷下, 其结构的性能会每况愈下。假若船体结构的功能超越其正常预期寿命后, 运营方就会承担因结构、设备的老化而凸显的安全风险, 这类风险旋即会致使重大财产、经济损失, 当然也会影响海洋水体质量。从这个角度来看, 不断地检测与规划结构的腐蚀, 及时予以补救, 不但可抵御船体结构“老龄化”所带来的一系列负面效应、规避安全问题, 还能获得可观的经济效益。

1.2 有利于确保船体风险处于可控范围内

船体结构腐蚀在很大程度上是无法完全根治的和避免的, 但换一个视角而言, 如若定期对结构腐蚀模型开展科学、专业化的检测规划, 则能提高预防的灵活性和有效性, 对不同的损坏形式第一时间捕捉和探究, 保障工程结构的合理性, 努力促使最小风险处于相应的检测策略, 确保环境风险始终在一个能接受的水准, 使得结构的物化特性恒定在规范指标内。

1.3 改进检测的技术手段, 提高检测质量, 维持安全性能

在这期间, 选择正确的检测方法是根本, 传统意义上的检测方法仅建立在预先设定完毕的检测流程上, 并且检测规划的出台带有浓郁的个人主观色彩, 仅凭个人的经验, 这不利于检测工作充满活力。而如今采用的新型检测方法, 则将检测的关键点放到高安全隐患的防治上, 正确地处理和对待各异的风险系数;基于风险的检测还能不断地提出新的概念与方式, 弥补数据匮乏的缺憾, 使检测质量与效率更上一个台阶。

2 船体结构的腐蚀模型

2.1 Guedes Soares模型

G.Soares提出了一套非线性化的模型, 其用于表达腐蚀增长, 并将整个腐蚀进程划分成三个时期:首先是腐蚀防护系统尚且能发挥效用, 还没见到腐蚀情况发生, 这时的船体结构变化浮动在5a~10a, 还有一种可能是1.5a~5.5a;第二个时期便出现了腐蚀防护产生漏洞后, 因腐蚀, 板厚就变得萎缩;最后的时期是腐蚀走向了完结, 当然腐蚀的进度也接近于零。

2.2 Paik模型

Paik提出了另外一个类别的船体结构腐蚀模型, 这主要从腐蚀深度、使用时间和腐蚀保护层的寿命来判断, 用公式表示成d (t) =A (t-T) ^B, 腐蚀深度需伴随结构应用时间、腐蚀防护层的性能寿命等发生变化。通常意义上讲, 腐蚀防护层若达到或低于5年, 则便是比较严重的腐蚀环境;10年则是较为完美的腐蚀环境。

3 基于风险的船体结构腐蚀检测规划的基本原则

检测规划的基本原则必须用于体现船体结构损害的进度, 保障结构风险能在可以控制的范围内, 这也是首要原则;其次, 要充分运用腐蚀模型开展船体结构的预测任务, 在考察、分析和观测的前提下, 对各种原因引起的腐蚀风险进行适量的评估;检测规划要时刻反映结构风险水准, 保障船体结构风险水平。

4 基于风险的船体结构腐蚀检测规划的方法

4.1 在实践中不断优化和改善检测方法

船体结构腐蚀检测本身就是一个较为繁杂的任务, 要实现精密化、科学化的检测规划, 就要不断地改进检测手段, 把主要精力放在高风险的结构探测上。要理清船体结构腐蚀的成因, 特别是熟悉哪个环节出的问题, 把力量均放到低风险的部分上, 提升检测效果, 保障船体整体结构的安全可靠;及时地组织有关专业技术人员排除腐蚀的风险检测的不稳定因素, 创新决策的概念与路径。

4.2 持续更新腐蚀模型

前文已经提及, 现今的腐蚀模型大都不考虑更新, 这明显违背了检测的现实情形, 也无法凸显检测的目标。此外, 可靠性的检测在模型更新中至关重要, 船体结构要想克服逐步克服和减缓因腐蚀造成的经济损失, 就需强化模型的研究, 包括不失时机地更新统计模型和物理模型等。先从简易化方向探究, 再从实际船体结构的养护情况得到必备的启迪, 追寻腐蚀检测的新思路和新模式。

4.3 及时处置船体结构腐蚀相关的不确定性因素

诚然, 没有一种检测办法是十全十美的, 总有一些技术上的制约, 现实中, 往往会因人和环境等客观因素的影响, 致使检测效果并不明确, 如忽略这些要素, 则会对检测规划带来不良的伤害, 同时也额外加重检测的经济支付。为此, 要千方百计的设置能定量集合不确定性要素的新方法和新手段, 依照船体结构腐蚀的客观实际, 求得全新方案。

5 结论

基于风险的船体机构腐蚀检测体系并未统一, 检测方法多元化, 因而要持续地优化检测和养护规划, 提出更加经济、优质、高效地腐蚀模型, 进而带来更好的效益。

摘要：本文针对各种复杂因素导致船体结构遭遇腐蚀的问题, 为了从源头上维持设备品质, 基于风险的规划与检测, 起先主要在核工业领域派上用场, 之后被不少海事部门所推广、使用。本文首先论述风险为基础的船体结构腐蚀检测规划的意义, 紧接着通过船体结构腐蚀的模型, 对检测规划提出一些可行性的见解。

关键词：船体结构,腐蚀,基于风险,规划,模型

参考文献

[1]张道坤, 唐文勇, 张圣坤.基于风险海洋结构物检测及维护研究进展[J].海洋工程, 2007 (3) .

[2]余建星, 张中华.基于风险的检测 (RBI) 技术在FPSO上的应用[J].海洋技术, 2009 (02) .

[3]李典庆, 张圣坤, 唐文勇.基于风险的船体结构腐蚀优化检测及维修规划[J].上海交通大学学报, 2009 (11) .

车身防腐蚀结构设计研究 篇9

车身由于是基础载体, 结构复杂, 几百个零件焊接成一个整体, 出现腐蚀问题后, 特别是严重的腐蚀后, 难于维修, 更换成本较高, 不像其他的专业零件只需换装零件即可, 所以车身的防腐设计及防锈处理就显得尤为重要, 车身防腐性能成为决定车身使用寿命的重要指标。

车身的耐腐蚀是一个综合问题, 分析考虑的内容很多, 涉及产品的定位、钢板选材、磷化-电泳-中途-面漆的涂层质量标准、涂装工艺技术及发展、涂料的质量性能与研发, 同时也与车身的结构设计质量密切相关, 因为设计合理的车身结构, 将有益于制造过程中防腐措施的实施, 从而获得好的防腐性能。

本文着重讲述了车身锈蚀机理, 进行了车身容易引起腐蚀的原因分析, 提出了车身结构防腐的四个基本设计思想和具体方法, 有效的降低了车身腐蚀的设计风险。

1车身腐蚀的机理

铁的化学性质比较活泼, 在实际生活中, 空气中含有水分和氧气使铁与之发生氧化反应, 基本上经过三个步骤, 生成一种叫氧化铁的东西, 这就是铁锈。铁锈是一种疏松的棕红色的物质, 它不像铁那么坚硬, 很容易脱落。如果铁锈不除去, 疏松的铁锈特别容易吸收水分, 铁也就会烂得更快。

铁生锈的化学式为:2Fe+02+2H2O=2Fe (OH) 2 (1) 铁被氧化;4Fe (OH) 2+02+2H2O=4Fe (OH) 3 (2) 氢氧化亚铁继续被氧化;2Fe (OH) 3=Fe2O3+3H2O (3) 在空气中脱水。

2车身容易引起腐蚀的原因分析

车身一般由钢板制作成零件经过焊接而成, 车身的腐蚀即是钢铁零件的腐蚀。车身的腐蚀原因分为四种情况:

(1) 金属零件表面无涂覆层直接裸露在空气中而腐蚀 (常见于驾驶室内部支架) ;

(2) 金属表面涂覆层受外力损伤而造成裸露腐蚀 (磕碰、划伤、石击等) ;

(3) 金属表面防锈处理不当造成涂覆层质量差, 或是车身结构设计不合理, 形成了长期的恶劣腐蚀环境而腐蚀 (积尘、积液、起泡等) ;

(4) 任何金属表面及涂覆层都不能做到100%防腐, 都有生命周期。生命时间的长短, 与涂覆层自身的材料抗腐蚀性相关, 还与周围环境的恶略程度相关。

汽车行驶在户外, 大气中水分、雨、雪、路面的水等是引起车身腐蚀的重要因素。

另外, 自然界中还有几种常见的能加速腐蚀的外界环境: (1) 酸雨环境; (2) 海洋大气环境; (3) 冬雪道路上岩盐泥浆环境; (4) 高温多湿的环境; (5) 砂石飞溅的砂石路面道路。

3车身的防腐蚀设计

3.1金属的腐蚀防护主要方法、途径

(1) 改善金属的组织结构提高其防腐能力:例如在普通钢铁中加入铬、镍等材料制成不锈钢, 就能获得较好的防腐效果。但是加入防腐元素后, 金属的力学性能及成型性能也会发生明显的改变, 已经是另外一种金属了。

(2) 金属表面覆盖防腐层:其原理是在金属表面制造各种材质的保护层, 将金属产品与外界的腐蚀介质隔离开来, 从而达到防腐的效果。防腐层的材料可以是油漆涂料、陶瓷、塑料等非金属, 也可以是锌、锡、铬和镍等金属元素。

(3) 金属防腐的电化学保护法:金属电学保护法是根据原电池理论, 消除引起化学腐蚀的原电池的反应, 实现金属的防腐。

(4) 金属防腐的腐蚀介质处理法:金属腐蚀是通过腐蚀介质来完成的, 这种方法就是通过消除腐蚀介质的存在或抑制介质的腐蚀反应, 来延长耐腐蚀寿命。

3.2车身防腐结构设计方法

车身的防腐蚀方法也是通过上面几条途径的原理, 尽量规避腐蚀的原因, 提高涂覆层的防腐能力, 来实现或改善防腐的。主流的防腐方法还是车身表面覆盖防腐层法, 即镀锌、电泳、喷漆、涂胶、打蜡等。

3.2.1不易涂覆部位选择防腐性能好的材料

目前汽车行业多选用镀锌钢板来提高车身的防腐蚀能力 (一般提高寿命35%以上) 。根据瑞典腐蚀研究所的调查, 使用7～10μm厚镀锌层能够获得良好防锈效果。还有试验证明:10um/10um的双面镀锌钢板暴露在大气中, 5年才出现红锈。镀锌板常用部位:前舱、门盖、翼子板、前后轮罩区域, 及货箱内外板。

还有的直接使用铝合金材料来制作车身和货箱, 大大提高了防腐蚀能力。如奥迪A8全铝车身及我公司生产的铝合金货箱。

3.2.2利于防腐的车身结构设计

在车身结构设计合理的情况下, 将有益于制造过程中防腐措施的实施, 并保障实施质量, 从而获得好的防腐性能, 最终延长车身的使用寿命, 所以必须要从车身结构的设计入手, 提升结构设计的防腐性。

车身结构防腐的基本设计思想和方法是:

(1) 前处理和电泳时, 结构设计要能保证进液、排液顺畅, 防电磁屏蔽、积液串槽。重点是排水孔、排气孔位置、数量、大小;加强筋槽的布置。

车身底板类结构筋槽应尽量设计成上凸而不是下凹, 以尽量避免积液;如需下凹时应尽量与低处的漏液孔槽相通, 见图1。上凸设计可以防止由于无法开孔导致沥液不充分而带来的车身质量问题, 同时减少串液及原材料浪费。

门盖、底板、侧围的设计一定要在最低点开孔或在边缘包边处设计排水结构, 保证不积液。也包括白车身在吊具上运动离开液槽时的最低点尽量也要有相应的孔, 以保证排液充分。以门为例, 见图2。

车身设计应尽量避免出现密闭空腔和易于产生气穴的死设计, 以防止进液不充分和电磁屏蔽, 引发电泳效果不良。是否会产生气穴, 与电泳方式也有直接关系, 360度旋转侵涂电泳就可以避免此进液问题。

(2) 整车状态下结构设计要能阻止腐蚀介质侵入和积存, 即改善腐蚀环境。重点部位搭接缝隙处、凹形构件处、封闭结构内部。接缝开口要依照汽车行进方向和飞溅方向设计, 使之朝向水难以进入的方向。而且接缝要平整便于涂密封剂很好地密封。低凹处防止积存, 要开排液孔或导流槽。较大平面应向排水孔倾斜2.4°以上。结构上难以避免泥水滞留时, 应增加隔板或外罩, 如前后塑料轮悬、门槛护板等。

(3) 整车状态下结构设计要能减缓撞击对涂装保护层的伤害。重点是减缓下部底板防石击, 型面尽量平整见图下。其它结构不易改变之处, 应喷涂防石击涂料, 如门槛下侧面、前围板下部、底板下表面、前后轮罩处。还可以通过安装防护罩进行保护, 见图5。

在需要喷涂抗石击涂料部位, 设计时要考虑工艺的可实施行, 避免出现不能喷涂到的区域。

(4) 整车状态下结构设计要能尽量减少边角腐蚀。影响车身腐蚀最大的是各零件的边角, 由于表面张力的原因, 在尖角处涂料收缩, 易出现边角无涂料或涂膜厚度极低的现象, 所以是最先腐蚀生锈的部位。边角处理方法主要有密封胶密封、边角折边或卷边、加装防腐密封胶条、加装装饰件封闭等。

图6流水槽边缘锐角处处理:端面锐角处, 向内侧折弯翻边, 形成角R从而大幅度提高漆的附着量, 提高防腐蚀性。 (车门包边也是此法, 然后再涂密封胶密封)

图7流水槽端面采用装饰件 (塑料) 封闭;采用非金属材料流水槽防止腐蚀生锈;门洞U型胶条对门洞止口边密封防止腐蚀。

堵盖封堵孔边:车身有许多工艺孔和装配过孔, 总装都不用, 主要是排液孔和焊装工艺孔。为了隔音降噪用堵盖、赌片封堵。封闭这些孔除了是NVH密封降噪的要求外, 同时也起到了对孔边的密封防腐作用。用堵盖封堵的这些孔, 由于有一定的强度要求, 所以一般都设计在凸凹台上, 而不设计在平板上, 以保证安装质量。

结语

车身耐腐蚀是一项复杂的多学科配合, 而要达到产品相应的品质要求, 必须从整车主断面结构设计开始, 就考虑车身防腐结构的布置实施, 并结合车身现有的工艺水平, 进行同步工艺分析, 规避风险结构;才能利于制造生产, 最终保证车身防腐性能满足要求。

摘要：本文剖析了车身腐蚀的原因, 金属防腐蚀的主要方法、途径, 提出了车身结构防腐的四个基本设计思想和具体方法, 有效的降低了车身腐蚀的结构设计风险。

关键词：腐蚀,防腐层,结构设计

参考文献

[1]毛亚东, 赵远兴.钢铁在海洋环境中的腐蚀与防护[Z].

[2]李迪.汽车车身结构与设计[Z].

谈钢结构的腐蚀和防护 篇10

在21世纪,钢材是最重要的结构材料之一,其应用遍布于国民经济的各个领域。与钢筋混凝土等传统建材相比,钢结构具有力学性能好、承载性能强、制造简易,易于工业化生产、施工安装周期短等优势。另外,钢材的可重复利用,也充分体现了绿色环保、可持续发展的理念。但钢材的腐蚀现象普遍存在,腐蚀使钢材的抗冷脆性能下降、疲劳强度降低,带来的人员和财产损失也十分巨大。因此,对钢材的腐蚀应给予足够的关注。

2 钢材的腐蚀机理

2.1 腐蚀的基本过程

钢材的腐蚀源于热力学性质的不稳定。钢是铁制成的,而铁是在高炉中用碳对赤铁矿(Fe2O3)还原而得到的。这一过程可用一个简单的化学反应式表示如下:

2Fe2O3+3C→4Fe+3CO2↑

上述反应在极高温度下发生,也需要大量的能量,生成的最终产物和最后的钢是不稳定的。当暴露于潮湿及有氧的环境中时,钢将趋向于恢复成原有的形态:

4Fe+3O2+2H2O→2Fe2O3·H2O(铁锈)

钢的表面只能形成极弱的保护层,在存在湿气和氧的情况下,就会产生属于电化学性的腐蚀,过程基本上和电解质电池相同。在自然暴露的情况下通常可表示如下:

$\text{F}\text{e}+\frac{1}{2}\text{Ο}{}_2+\text{Η}{}_2\text{Ο}\to 2\text{Ο}\text{Η}{}^{-}+\text{F}\text{e}$2+

铁离子和羟基离子反应生成不稳定的氢氧化铁,最终氧化成为铁锈。

2.2 腐蚀环境

在潮湿的库房中放置一块钢板,表面会生锈,但同样的钢板放置到土中,生锈的程度就会更迅速,也严重得多。可见腐蚀的程度和速度依赖于所处的环境。

2.2.1 大气腐蚀

空气中有足够的氧,因此相对湿度和污染物对钢材在大气中腐蚀影响巨大。相对湿度较高而没有SO2等污染物时腐蚀程度较小。

SO2对钢并不产生直接的腐蚀作用,而是生成硫酸亚铁之类的腐蚀盐类,通过复杂的化学反应产生腐蚀,同时还可以在钢材表面上进一步吸收湿气,加剧腐蚀。

2.2.2 水的腐蚀

在无氧条件下一般不会发生水腐蚀。水的pH值通常在中性范围内,但有时会呈酸性,此时对钢的腐蚀性较大。水中溶解的固体会影响水的电导率、硬度和pH值,而硬度决定了在钢材表面形成保护层的能力。水中溶解的气体尤其是氧和二氧化碳与有机物,同样也会对腐蚀的类型和程度产生重要的影响。

2.2.3 土壤腐蚀

土壤中腐蚀的电化学过程也依赖于水分的存在,但过程更为复杂。一般电阻高的土壤腐蚀最轻微。干燥的、沙质的和岩石类的土壤就属于这一类。而电阻低的土壤如黏土、淤积土和所有的盐碱滩,则更具有腐蚀性。

3 防腐措施

对于钢结构构件的防腐,需要先根据GB 50046工业建筑防腐蚀设计规范等确定腐蚀环境的等级,再确定防腐蚀措施的预期寿命(开始使用到第一次大修的时间),从而确定基材表面处理方法和等级,选择防腐蚀方法和措施。

钢材的防腐蚀方法大致可分为四大类。

3.1 涂层防腐

这是目前钢结构中采用的最普遍、最常用的方法。涂料基本上是由固体颗粒即颜料弥散分布于液体中形成的。当涂料被混合后涂于钢材上时,液体涂料逐渐干燥并把颜料粘结起来成为紧密结合的固化膜,使钢材不能受有害介质的侵蚀。普通涂层可起到将钢材与环境隔离的作用,防锈底漆则可抑制钢材基体被腐蚀,而富锌涂料还可通过电化学作用进行保护。由于不受钢结构尺寸的限制,使用起来较为方便,还具有装饰美化的作用。但是涂层的耐久性较差,经过一定时间需要进行维修。

3.2 镀层防腐

大多数情况下,有色金属比钢材的耐腐蚀性好,但其价格较为昂贵。常用于提高钢结构抗腐蚀性能的是锌和铝,其中锌的使用更为广泛。镀层防腐可使用热浸镀、喷镀、电镀和扩散镀等施工方法,在钢材表面用金属镀层保护。在受大气腐蚀较严重且不易维修的输电塔、通讯塔等以及房屋结构中的压型钢板防腐中经常采用镀层防腐,这种方法耐久年限长,生产工业化程度高,质量也比较稳定。

3.3 自身防腐

钢材本身防腐蚀,即选用耐候钢。耐候钢是一种低合金结构钢,在普通钢中加入磷、铜、铬、镍等耐腐蚀元素而形成,使钢材表面形成致密和附着性很强的保护膜,阻碍锈蚀往里扩散和发展,保护锈层下面的基体,以减缓其腐蚀速度。

3.4 阴极保护

对于水下和地下钢结构,一般采用阴极保护的方法,有外加电流式(对于裸露的钢构件实施外加电流)和牺牲阳极式(利用比钢材的电位更负的金属和合金制成牺牲性的阳极,从而使钢结构本身免遭腐蚀)两种形式。其中第一种方式需要消耗大量的保护电能,对于整个系统来说并不经济。

4结语

钢材的腐蚀普遍存在,若钢结构为采取防腐蚀措施或是措施不当,由于氧和水分的电化学作用,将使构件锈蚀,降低钢结构的承载力,缩短使用寿命,影响结构的耐久性,严重的话还会造成很大的资源浪费,给国家带来巨大的经济损失,并威胁到人民的生命财产。因此无论在设计、施工还是使用上,都要综合考虑建筑所处环境条件、结构特点、成本等多种因素,采用最有效的防腐措施以避免钢材锈蚀带来的危害。

参考文献

[1]沈祖炎.房屋钢结构设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.

[2]张霞.认识钢结构的防腐蚀[J].四川建材,2009(5):123-125.