淺談海洋環(huán)境下運(yùn)8/9系列飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕防護(hù)技術(shù)

張興金 譚小輝 秦存峰

摘 要 本文結(jié)合海洋環(huán)境腐蝕特點(diǎn)，針對運(yùn)8/運(yùn)9系列飛機(jī)腐蝕控制及防護(hù)技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行分析，并提出運(yùn)8/運(yùn)9系列海軍飛機(jī)腐蝕控制及防護(hù)技術(shù)研究的幾點(diǎn)建議。

關(guān)鍵詞 海洋環(huán)境;腐蝕控制;防護(hù)技術(shù)

隨著運(yùn)8/運(yùn)9系列特種飛機(jī)在海軍部隊(duì)的大量裝備，飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕成為用戶備受關(guān)注的問題。海洋腐蝕會導(dǎo)致飛機(jī)結(jié)構(gòu)損傷、服役壽命縮短，嚴(yán)重的腐蝕還會引發(fā)突發(fā)性災(zāi)難事故。根據(jù)國內(nèi)外經(jīng)驗(yàn)，如果采用有效的防護(hù)措施，25%-40%的腐蝕損失可以被避免[1]。

1海洋環(huán)境腐蝕特點(diǎn)

海洋環(huán)境是腐蝕性最為嚴(yán)酷的自然環(huán)境。飛機(jī)主要腐蝕環(huán)境在海洋大氣區(qū)，海洋大氣中含有大量的鹽類，包括氯化鈉以及含有鉀、溴、碘等元素鹽類，對金屬有較強(qiáng)腐蝕性。金屬材料的大氣腐蝕是以電化學(xué)機(jī)理進(jìn)行的。金屬暴露在大氣環(huán)境中，會從大氣環(huán)境中吸收水分，并在金屬表面形成一薄層電解液膜。這層電解液膜的存在使得金屬表面發(fā)生電化反應(yīng)成為可能。

海洋環(huán)境下軍用飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕原因涉及設(shè)計(jì)、制造和使用維護(hù)/維修等各方面。首先是設(shè)計(jì)，包括結(jié)構(gòu)的密封和排水，結(jié)構(gòu)縫隙、溝槽、內(nèi)腔，異種金屬使用連接，表面防護(hù)體系的設(shè)計(jì)，材料的選擇，工藝的選擇，應(yīng)力和變形的控制，結(jié)構(gòu)的可達(dá)性，構(gòu)件的具體使用環(huán)境控制等。第二是制造，包括表面生產(chǎn)質(zhì)量控制，密封、裝配工藝及質(zhì)量控制，生產(chǎn)質(zhì)量控制，結(jié)構(gòu)件的運(yùn)輸機(jī)儲存等。第三是使用和維護(hù)、維修，包括結(jié)構(gòu)件表面的損傷情況，使用環(huán)境的影響，疏忽或?qū)Ωg損傷認(rèn)識不足，修理和維護(hù)不當(dāng)，排水系統(tǒng)堵塞，腐蝕維修計(jì)劃不當(dāng)或措施缺乏等。

2運(yùn)8/運(yùn)9飛機(jī)腐蝕及防護(hù)現(xiàn)狀

我國海岸線長海域面積大，氣候差異性較大。其中以南海腐蝕性最為嚴(yán)酷，南海終年高溫，年平均氣溫在25-28℃，且雨量充沛，年平均濕度85%以上。因此針對運(yùn)8/運(yùn)9系列飛機(jī)主要面對的腐蝕環(huán)境極其嚴(yán)酷，主要有高溫、高濕、高鹽、霉菌等。

從目前用戶反饋信息，運(yùn)8/運(yùn)9系列飛機(jī)防護(hù)體系已不能完全適應(yīng)南海嚴(yán)酷海洋環(huán)境。飛機(jī)起落架艙等經(jīng)常開啟的非密封艙、發(fā)動(dòng)機(jī)周圍、機(jī)翼部分位置腐蝕較為嚴(yán)重。

3運(yùn)8/運(yùn)9飛機(jī)腐蝕控制及防護(hù)技術(shù)研究

針對運(yùn)8/運(yùn)9系列海軍飛機(jī)服役環(huán)境及任務(wù)剖面，結(jié)合其腐蝕情況，運(yùn)8/運(yùn)9系列飛機(jī)腐蝕控制及防護(hù)技術(shù)應(yīng)從以下幾方面開展：

3.1 綜合防護(hù)設(shè)計(jì)

在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量防止或減小腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生，并將抗腐蝕設(shè)計(jì)思想貫徹到設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用整個(gè)過程中。在選用合理的材料和防護(hù)體系的同時(shí)，應(yīng)控制機(jī)體結(jié)構(gòu)環(huán)境，杜絕滲漏。飛機(jī)無論是飛行或停放期內(nèi)，均應(yīng)保證密封，防止水及其他介質(zhì)進(jìn)入機(jī)體內(nèi)部，并加強(qiáng)通風(fēng)、排水、可達(dá)性以及抗應(yīng)力腐蝕設(shè)計(jì)等。

3.2 選用綜合性能優(yōu)良的耐蝕材料

針對可能出現(xiàn)的腐蝕類型選擇相應(yīng)的耐腐材料，尤其在易產(chǎn)生腐蝕和不容易維護(hù)的部位，應(yīng)盡量選擇耐腐蝕性能好的材料，所選用的材料應(yīng)具有相容性。應(yīng)按材料-環(huán)境組合體系選擇合適的材料及熱處理狀態(tài)，應(yīng)盡量避免選擇對腐蝕敏感的熱處理狀態(tài)，避免選擇會引起應(yīng)力腐蝕和氫脆敏感性的表面加工工藝。

3.3 阻蝕密封技術(shù)

采用鉻硫化體系，環(huán)境友好的低密度緩蝕改性聚硫密封劑，提高粘接能力和防腐性能。同時(shí)加強(qiáng)精細(xì)密封施工工藝的應(yīng)用。增加貼合面密封，內(nèi)部貼合面做陽極化處理并涂底漆。托板螺母采用濕裝配，在低濕度環(huán)境下進(jìn)行濕裝配施工。可拆卸緊固件采用不硫化密封膩?zhàn)樱谰镁o固件采用硫化密封劑等。

3.4 新型先進(jìn)表面處理技術(shù)

金屬零件應(yīng)采用鍍層、覆蓋層或沉積層，以提高材料制件的耐蝕性、耐磨性、導(dǎo)電性、減摩性、隔熱性、裝飾性等。目前飛機(jī)表面處理技術(shù)向提高材料綜合防護(hù)性能及環(huán)保需求方向發(fā)展。

3.5 高性能表面防護(hù)涂料

有機(jī)防護(hù)涂層是飛機(jī)腐蝕防護(hù)的重要材料之一。現(xiàn)代海軍飛機(jī)蒙皮涂層體系多數(shù)為雙層防護(hù)體系。而高性能涂料兼具有防潮防水、高柔韌性、“三防”涂層是最佳解決方案。全機(jī)外表面采用耐濕熱抗鹽霧表面涂料，局部腐蝕環(huán)境惡劣區(qū)域，采用專門的重防腐涂料，在結(jié)構(gòu)孔和縫隙、連接部位噴涂滲透型防銹劑進(jìn)行補(bǔ)充防護(hù)。

3.6 生產(chǎn)過程中的腐蝕控制

飛機(jī)結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)過程要經(jīng)歷材料入廠、保管、鑄造、鍛造、熱處理、機(jī)械加工、鈑金成形、焊接、膠接、鉚接、特種加工、表面防護(hù)、裝配等一系列過程。需要進(jìn)行全過程的腐蝕控制，只有證明不會損傷材料固有耐蝕性的工藝才能使用。

3.7 腐蝕控制維護(hù)/維修技術(shù)

飛機(jī)在交付后的外場使用過程中，其機(jī)體結(jié)構(gòu)在海洋大氣等強(qiáng)腐蝕環(huán)境條件下，不可避免地會出現(xiàn)不同程度的腐蝕破壞。因此，外場使用維護(hù)過程中的腐蝕控制對于飛機(jī)的使用和壽命至關(guān)重要。采用清洗、緩蝕、快速腐蝕修復(fù)技術(shù)等可以有效控制腐蝕的發(fā)生和發(fā)展[2]。

飛機(jī)在停放和飛行期間，表面會沉積鹽霧、灰塵、油污等。不但影響飛機(jī)外觀，而且成為腐蝕的誘發(fā)因素。清潔飛機(jī)可保持美觀，是防止腐蝕發(fā)生的重要手段。據(jù)了解美國海軍針對艦載飛機(jī)規(guī)定了具體的清洗頻率，大大減緩了飛機(jī)的腐蝕。目前運(yùn)8/運(yùn)9系列海軍飛機(jī)尚缺乏該方面的研究及規(guī)范。

脫水防銹劑是一種緩蝕防銹劑具有極強(qiáng)的滲透能力和水置換能力，噴涂或刷涂在飛機(jī)金屬結(jié)構(gòu)上，可自動(dòng)去除表面及縫隙中水分和鹽分，并很快形成一層透明的硬模，對飛機(jī)上鋼、鋁、鎂、銅、鎘、鋅等多種金屬均有良好的防護(hù)作用。

在外場使用維護(hù)過程中，原位快速結(jié)構(gòu)鋼/鋁合金的腐蝕膏維護(hù)/維修技術(shù)對于飛機(jī)的使用和壽命至關(guān)重要，它可快速、有效地去除生成腐蝕產(chǎn)物，同時(shí)在清理部位形成一層耐腐蝕涂層以及與漆膜結(jié)合良好的底層，保證局部腐蝕部位維護(hù)、修理需要。

4結(jié)束語

海洋環(huán)境下的飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕控制及防護(hù)技術(shù)發(fā)展研究對避免重大安全事故，保障戰(zhàn)斗力和使用壽命至關(guān)重要。海洋環(huán)境下的飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕控制及防護(hù)技術(shù)是一門多專業(yè)、跨學(xué)科的系統(tǒng)工程。

為解決或減少結(jié)構(gòu)腐蝕帶來的損失，應(yīng)建立完善的頂層管理制度，成立腐蝕防護(hù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)，建立飛機(jī)腐蝕控制管理體系、完善飛機(jī)腐蝕控制文件體系，從飛機(jī)方案論證、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、選材、表面防護(hù)、生產(chǎn)制造和使用維護(hù)等全壽命周期貫徹、體現(xiàn)腐蝕預(yù)防與控制理念。

參考文獻(xiàn)

[1] 張?zhí)┓澹瑥堄拢S海亮，等.某型飛機(jī)結(jié)構(gòu)件局部腐蝕仿真與試驗(yàn)驗(yàn)證[J].腐蝕與防護(hù)，2019，40（7）：523-529.

[2] 劉春陽，汪小娜，王向軍.潛艇電化學(xué)腐蝕電場特性研究[J].艦船電子工程，2017，37（10）：16-18.