郝兆辰 石 博 黃楚杰 雷 軒

（中國(guó)民航大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院油氣儲(chǔ)運(yùn)工程系，天津 300300）

0 引言

如今，飛機(jī)材料及腐蝕方面的研究越來(lái)越備受重視。飛機(jī)油箱的腐蝕是影響飛行安全的一個(gè)重要因素，由于腐蝕過(guò)程會(huì)產(chǎn)生一些雜質(zhì)，而這些雜質(zhì)的成分比較復(fù)雜，不僅會(huì)影響油箱內(nèi)航空油料的品質(zhì)，也會(huì)堵塞油濾、油泵、燃油調(diào)節(jié)器以及燃油系統(tǒng)的其他附件，進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機(jī)的連續(xù)供油，嚴(yán)重影響航空安全。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)于飛機(jī)油箱腐蝕方面的研究很多，但大多數(shù)都是研究裸鋼在積水環(huán)境或者微生物環(huán)境下的腐蝕，我國(guó)對(duì)于有防腐涂層的金屬研究越來(lái)越重視，美、英等發(fā)達(dá)國(guó)家也十分重視新的或改進(jìn)的防腐涂層在飛機(jī)上的應(yīng)用研究，并建立評(píng)定涂層的加速試驗(yàn)方法對(duì)涂層性能功能考核。

1 飛機(jī)及飛機(jī)油箱的腐蝕種類

1.1 化學(xué)腐蝕

金屬與接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)而被氧化損耗的過(guò)程。這類腐蝕不普遍、只有在特殊條件下發(fā)生，例如，化工廠里的氯氣與鐵反應(yīng)生成氯化亞鐵：Cl2+Fe→FeCl2。雖然飛機(jī)與飛機(jī)油箱很少有這種特殊的條件，但在某些高溫環(huán)境的催化下飛機(jī)材料也可能發(fā)生高溫下的氧化還原反應(yīng)或氫脆。還有飛機(jī)的輸油管等由橡膠制成的部位也可能由于氧化造成變性。

1.2 電化學(xué)腐蝕

電化學(xué)腐蝕就是金屬和電解質(zhì)組成兩個(gè)電極，組成腐蝕原電池。例如鐵和氧氣，因?yàn)殍F的電極電位總比氧的電極電位低，所以鐵是負(fù)極，遭到腐蝕。特征是在發(fā)生氧腐蝕的表面會(huì)形成許多直徑不等的小鼓包，次層是黑色粉末狀潰瘍腐蝕坑陷。飛機(jī)遇到下雨天時(shí)，飛機(jī)表面會(huì)有雨水，一些非整體密封的部位更是會(huì)產(chǎn)生積水，雨水中含有大量的離子，比如氯離子等，就會(huì)與飛機(jī)的材料產(chǎn)生電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)而產(chǎn)生腐蝕。對(duì)于飛機(jī)的金屬材料特別是飛機(jī)油箱來(lái)說(shuō)，金屬長(zhǎng)時(shí)間浸泡于液體環(huán)境中，會(huì)發(fā)生一系列的電化學(xué)反應(yīng)和腐蝕，對(duì)于飛機(jī)油箱一般來(lái)說(shuō)就是出現(xiàn)一些小鼓泡或者結(jié)垢或者出現(xiàn)一些黑色的凹陷。此外還有微生物腐蝕，微生物腐蝕是一種電化學(xué)腐蝕，所不同的是介質(zhì)中因腐蝕微生物的繁衍和新陳代謝而改變以了與之相接觸的界面的某些理化性質(zhì)。微生物細(xì)胞新陳代謝的中間產(chǎn)物和最終產(chǎn)物的分泌物以及外酵素都能夠引起材料失效。習(xí)慣上將細(xì)菌腐蝕分為厭氧腐蝕和好氧腐蝕，實(shí)際上在生物膜與細(xì)菌群體之中，多種菌類是共處一起的，在發(fā)生厭氧腐蝕的同時(shí)也在發(fā)生好氧腐蝕[1]在飛機(jī)油箱中也有很多的微生物，硫酸鹽還原菌、硫氧化菌、腐生菌、鐵細(xì)菌和真菌，這些都會(huì)與油箱內(nèi)壁發(fā)生或多或少的微生物腐蝕，造成危險(xiǎn)。

1.3 應(yīng)力腐蝕

飛機(jī)材料或構(gòu)件在靜應(yīng)力（主要是拉應(yīng)力）和腐蝕的共同作用下產(chǎn)生的失效現(xiàn)象。其特點(diǎn)是造成此種破壞的靜應(yīng)力遠(yuǎn)低于 材料的屈服強(qiáng)度 ,斷裂形式為沒(méi)有塑性變形的脆斷。以飛機(jī)的起落架為例，在飛機(jī)降落時(shí)，起落架自鎖支撐飛機(jī)，輪軸收到軸向拉應(yīng)力，支撐桿收到軸向壓應(yīng)力，都會(huì)造成應(yīng)力腐蝕。飛機(jī)的艙門由于需要嚴(yán)格的密封效果，所以需要很大的壓力來(lái)關(guān)緊艙門，由此造成較大程度的應(yīng)力腐蝕。

1.4 點(diǎn)蝕

點(diǎn)蝕是一種集中于金屬表面很小的范圍并深入到金屬內(nèi)部的腐蝕形態(tài)。點(diǎn)蝕一般是直徑小而深度深。蝕孔的最大深度和金屬平均腐蝕深度的比值，稱為點(diǎn)蝕系數(shù)。點(diǎn)蝕系數(shù)愈大表示點(diǎn)蝕程度愈嚴(yán)重。在飛機(jī)油箱中，如果金屬直接裸露在航空煤油中，長(zhǎng)此以往航空煤油中的一些離子就會(huì)與油箱的金屬發(fā)生反應(yīng)，F(xiàn)e變?yōu)镕e2+，Cr變?yōu)镃r3+，Ni變?yōu)镹i2+，蝕孔外鈍化金屬表面主要發(fā)生氧化極化反應(yīng)，氧氣和水變?yōu)镺H-，產(chǎn)生Fe（OH）2，F(xiàn)e（OH）3，堵塞在孔口形成濃差電池，加速了孔內(nèi)陽(yáng)離子的堆積，進(jìn)而加速了腐蝕的進(jìn)行會(huì)導(dǎo)致孔越來(lái)越深，造成危險(xiǎn)[2]。

2 國(guó)內(nèi)外防護(hù)腐蝕采取的措施

2.1 保持飛機(jī)停放周圍環(huán)境的干燥，飛行后進(jìn)行保養(yǎng)

為避免飛機(jī)長(zhǎng)時(shí)間處在潮濕的環(huán)境造成化學(xué)或電化學(xué)腐蝕，應(yīng)保證飛機(jī)停放時(shí)周圍環(huán)境干燥些，在飛行后對(duì)飛機(jī)表面進(jìn)行清洗，打蠟。注意飛機(jī)停放的位置要保持通風(fēng)，且溫度不宜過(guò)高也不宜過(guò)低，過(guò)高或過(guò)低的溫度在潮濕的環(huán)境下都會(huì)催化化學(xué)腐蝕。

2.2 合理選擇飛機(jī)和飛機(jī)油箱材料

對(duì)于飛機(jī)材料，要選用復(fù)合材料，鋼中加入可以形成保護(hù)膜的鉻、鎳、鋁、鈦；改變電極電位的銅以及改善晶間腐蝕的鈦、鈮等，可以提高耐腐蝕性。如不銹鋼這些抗腐蝕性能好的材料。另外要保證材料表面的光潔度，這樣會(huì)增加材料的緊密度，減小與腐蝕性液體的接觸面積，一定程度上減少腐蝕。

2.3 在飛機(jī)及飛機(jī)油箱表面涂抹防腐涂層

防腐涂層就是在金屬表面涂抹一些涂料，隔絕金屬與外界空氣和液體等容易造成腐蝕的物質(zhì)的直接接觸，從而達(dá)到防腐的效果。國(guó)外軍機(jī)復(fù)合材料表面防護(hù)涂層系統(tǒng)一般采用底、面漆雙層的涂層系統(tǒng)，如無(wú)鉻溶劑型防護(hù)底漆加柔韌型的防護(hù)面漆涂層系統(tǒng)、無(wú)鉻水基防護(hù)底漆加柔韌型的防護(hù)面漆涂層系統(tǒng)。美國(guó)波音公司研制的艦載機(jī) F/A-18E/F、T-45，采用的是高固體份防護(hù)環(huán)氧底漆 MIL-P-23377和聚氨酯蒙皮面漆 MIL-PRF-85285。環(huán)氧底漆具有優(yōu)異的耐化學(xué)品性好及較好的施工性能，底漆經(jīng) 1000小時(shí)絲狀腐蝕后，劃痕處生長(zhǎng)的絲長(zhǎng)不超過(guò)3.2mm，其與配套蒙皮面漆使用，耐鹽霧2000小時(shí)后，在劃痕處仍不出現(xiàn)腐蝕問(wèn)題，具有優(yōu)異的抗腐蝕性能[3]。波音飛機(jī)油箱的防腐涂層采用的是有機(jī)涂層，不同于普通涂層，這種涂層在金屬表面有很強(qiáng)的附著力，對(duì)于油箱內(nèi)油的隔離有著很好的效果，并定時(shí)檢修飛機(jī)油箱，對(duì)于航空煤油來(lái)說(shuō)，雖然十分精純但還是會(huì)有少量的雜質(zhì)，燃油中的重質(zhì)成分會(huì)在油箱底部沉積，其中含有的酸性物質(zhì)或一些微生物可能會(huì)損壞涂層。對(duì)于涂層來(lái)說(shuō)隨著浸泡時(shí)間的延長(zhǎng)，涂層脫落的位置全部變?yōu)殛?yáng)極，并一直作為腐蝕反應(yīng)的陽(yáng)極，發(fā)生金屬溶解反應(yīng)；陰極反應(yīng)發(fā)生在涂層脫落位置的四周，隨著時(shí)間的延長(zhǎng)陰極區(qū)域不斷向涂層遠(yuǎn)端遷移。并且在氯離子的滲透和涂層的失效原因，涂層下的一些點(diǎn)出現(xiàn)了陽(yáng)極電流。也就是說(shuō)涂層脫落面積越小，越先發(fā)生陰極的遷移。涂層脫落面積越大，隨著時(shí)間的推移，陰極區(qū)域所占面積越大，涂層失效面積越大。所以定期查修，盡早發(fā)現(xiàn)涂層脫落并進(jìn)行修補(bǔ)就會(huì)極大程度的減少油箱的腐蝕。

3 結(jié)語(yǔ)

從總體上看，國(guó)內(nèi)外對(duì)于飛機(jī)腐蝕特別是飛機(jī)油箱腐蝕的研究較少，較為單調(diào)。做好飛機(jī)特別是飛機(jī)油箱的防腐蝕研究及工作，不僅可以減少因腐蝕造成大修和整體更換所耗費(fèi)的大量人力物力；更關(guān)鍵的是可以大大提高飛機(jī)的安全系數(shù)，順應(yīng)我國(guó)乃至世界的經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，飛機(jī)行業(yè)的高速發(fā)展。