飛機結(jié)構(gòu)腐蝕與防護概述講解

腐蝕防護與控制概述飛機結(jié)構(gòu)廣州民航職業(yè)技術(shù)學院任艷萍腐蝕對國民經(jīng)濟危害腐蝕的危害性不僅僅表現(xiàn)在對金屬自身的損害，還會引起工廠停產(chǎn)或者產(chǎn)品質(zhì)量下降，嚴重的甚至造成災難性事故：2004年4月17日1967年美國俄亥俄河上銀橋倒塌，造成9人重傷，46人死亡。原因是一鑄件由于應力腐蝕和疲勞腐蝕而發(fā)生斷裂。重慶天原化工總廠曾發(fā)生氯氣泄漏和爆炸的事故,造成9人死亡或失蹤，15萬居民被疏散，主要原因是因為2號氯冷凝器出現(xiàn)穿孔，從而造成氯氣泄漏和爆炸。腐蝕引起的民航事故1981年，一架波音737-200飛機，由于機身腐蝕引起結(jié)構(gòu)破壞導致機毀人亡；一架波音747客機，由于發(fā)動機渦輪輪盤鍍鎳，降低了其抗疲勞性能，引起斷裂，擊穿發(fā)動機著火，被迫返航。2000年2月，中國化工建設大連公司（以下簡稱大連化建）要空運80桶“8-羥基喹啉”的化工產(chǎn)品，并表示，該化工產(chǎn)品為固體粉末。民航發(fā)生過數(shù)次由于腐蝕而引起的嚴重事故：化學品泄漏致飛機報廢：當年3月15日，馬來西亞航空公司(以下簡稱馬航)MH085號航班從北京飛往吉隆坡。當晚，飛機抵達吉隆坡機場。裝卸工人進入飛機貨艙準備卸貨時，發(fā)現(xiàn)貨物為液體，且已發(fā)生大量泄漏。其中5名裝卸工因為吸入有害氣體，突發(fā)暈厥，后經(jīng)搶救脫離危險。飛機隨即被隔離。直到次日，機場消防救援隊才將大連化建委托運輸?shù)膬蓚€集裝箱卸下，并發(fā)現(xiàn)貨物中已有兩桶發(fā)生泄漏，而且貨物不是大連化建當初所申報的普通貨物——8-羥基喹啉，而是強腐蝕性化學藥品草酰氯，屬于危險貨物。

“我們?nèi)ト∽C時，當時在場的人都說聞到了刺鼻的氣味。幸虧空乘人員及時疏散乘客，否則后果難以想象?！瘪R航的代理律師說，整架飛機全毀了，只有兩個發(fā)動機勉強是好的。記者在現(xiàn)場照片中看到，當時飛機中彌漫著白色氣體，消防員頭戴防毒面具進行搶險。飛機結(jié)構(gòu)的腐蝕損傷是飛機最嚴重損傷形式之一。不僅危及著飛機的飛行安全。而且，在使用壽命期內(nèi)，用于維修結(jié)構(gòu)腐蝕損傷的費用是相當高的。1.1飛機結(jié)構(gòu)腐蝕的危害環(huán)境苛刻的地區(qū)，飛機上腐蝕多發(fā)區(qū)域需要更頻繁地打開檢查、清潔，需要支付相應的材料、工時成本；修理受腐蝕損傷的零件，或更換零件，或改裝成耐蝕性能更優(yōu)的結(jié)構(gòu)形式，材料、工時等成本。增加了使用飛機的成本1.1飛機結(jié)構(gòu)腐蝕的危害因例行的腐蝕控制工作，或腐蝕造成的意外損傷的處理，還會帶來飛機停場的間接損失（停一天多賠幾十上百萬）。除了能及時發(fā)現(xiàn)及時處理的腐蝕，還有一些腐蝕損傷屬于“暗傷”，這些隱蔽的腐蝕損傷長時間累積，在機齡進入老年期逐漸顯現(xiàn)甚至爆發(fā)，使維修成本和停場時間激增，快速耗盡飛機的經(jīng)濟壽命。減少了運營收益飛機結(jié)構(gòu)的腐蝕損傷是飛機最嚴重損傷形式之一。它危及著飛機的飛行安全。在使用壽命期內(nèi)，用于維修結(jié)構(gòu)腐蝕損傷的費用是相當高的。腐蝕使零件斷面尺寸減薄，承載力降低，使結(jié)構(gòu)可能過早失效。正常執(zhí)行維護工作，嚴格按適航方法進行結(jié)構(gòu)修理，單純的材料腐蝕是不大可能造成嚴重事故的。歷史上少數(shù)幾個因腐蝕造成的嚴重事故中，都是因為在檢查和維修的若干環(huán)節(jié)上出現(xiàn)了人為差錯，或沒有及時發(fā)現(xiàn)腐蝕造成的。造成飛行事故1.1飛機結(jié)構(gòu)腐蝕的危害飛機結(jié)構(gòu)的腐蝕損傷是飛機最嚴重損傷形式之一。它危及著飛機的飛行安全。在使用壽命期內(nèi)，用于維修結(jié)構(gòu)腐蝕損傷的費用是相當高的。飛機部件失效模式百分比疲勞腐蝕過載應力腐蝕斷裂/腐蝕疲勞磨損/擦傷/風蝕高溫腐蝕1988年4月28日，美國阿羅哈航空公司243號航班（B737-200）在飛行途中發(fā)生爆裂性失壓事故，前機身從登機門后側(cè)到機翼前緣的上半部外殼完全破損，機頭與機身隨時有分離的危險，但10多分鐘后奇跡地在茂宜島的卡富魯伊機場安全降落。與腐蝕有有關(guān)的事故—阿羅哈243航班2007年4月2日，一架以色列飛機工業(yè)公司的1124型飛機（注冊號VH-AJP）在起飛爬升至34,000英尺時，機組聽到幾聲爆破音，緊接著機艙失壓。機組緊急下降至10,000英尺，并返回起飛機場降落。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)后機身上部蒙皮破裂。蒙皮受到腐蝕導致爆破性失壓取下破裂的蒙皮，發(fā)現(xiàn)內(nèi)側(cè)60%以上表面有剝落腐蝕。特別是蒙皮的化學銑切表面，沒有包鋁層，耐蝕性變差，腐蝕特別嚴重。腐蝕的蒙皮可以看到在化學銑切處，因缺少包鋁層而發(fā)生剝落腐蝕。蒙皮試樣的顯微照片飛機腐蝕問題的實例一、機身前貨艙下部蒙皮嚴重腐蝕：2009年10月,南航海口分公司飛機（

注冊號B-2922；飛行小時：43,463；飛行起落:29,136）在GAMECO執(zhí)行13C檢期間，發(fā)現(xiàn)前貨倉底部機腹蒙皮大面積嚴重腐蝕，從STA360-540共6.6米長的范圍內(nèi)，蒙皮打磨超標的部位有15處，有3處穿孔；再加上兩處舊修理，在腐蝕超標近12處，在切除損傷后，已無法再做其他修理，只能更換整塊蒙皮，不僅延誤了飛機出場時間，而且增加了近百萬元的維修費用。腐蝕的原因1432該公司有成熟的CPCP方案，

所有分子公司中，唯有?？谇闆r嚴重，還不止一架飛機。主要原因是長期運輸海鮮，并且多次嚴重滲漏,沒有及時清潔、防腐。這樣的短期的,快速擴展的腐蝕已經(jīng)嚴重威脅到飛行安全。建議航空公司加強海產(chǎn)品運輸?shù)陌b和管理。2009年9月,某貨運航空公司一架737飛機，B-5046（飛行小時：51,720，起落：38,780）C檢中，發(fā)現(xiàn)水平安定面后梁上緣條嚴重腐蝕。二、某個貨運航空公司(郵政)波音MPD推薦首次檢查D檢重復檢查4C腐蝕的原因是沒有適當完成防腐工作，重復檢查間隔過長，建議首次6C檢查平尾內(nèi)腔重復間隔定為2C二、某個貨運航空公司(郵政)三、機身框腐蝕2007年3月，B-2924飛機，（飛行小時：36,718,飛行起落：24,816），C檢機身框腐蝕意外損傷的檢查和修復2009年1月，東方航空B-6262飛機，尾部擦地，經(jīng)初步檢查后外場機務認為問題不大，準備調(diào)機回基地修理。結(jié)構(gòu)工程師檢查以后認為，這樣的損傷顯然不能繼續(xù)飛行。1.2造成民航運輸飛機腐蝕的因素造成民航飛機發(fā)生腐蝕內(nèi)外部因素材料：結(jié)構(gòu)：防護層：內(nèi)部因素：因設計和制造上的便利，現(xiàn)役民航飛機仍大量使用金屬材料，特別是高強度鋁合金作為主要結(jié)構(gòu)材料。鋁合金不同于純鋁，由于添加了合金元素，形成了多相結(jié)構(gòu)，易發(fā)生點蝕、晶間腐蝕等局部腐蝕。由于不同金屬連接的情況不可完全避免，如鋁合金與鈦合金、高強度鋼結(jié)構(gòu)等的連接。如果兩者之間的密封絕緣沒有做好，就可能造成鋁合金發(fā)生加速腐蝕。結(jié)構(gòu)設計中難免會出現(xiàn)縫隙。如果密封不好則會引發(fā)縫隙腐蝕。結(jié)構(gòu)應力特別是交變應力會與腐蝕因素共同作用造成應力腐蝕。雖然使用防護層后可以避免材料與外界直接發(fā)生腐蝕反應，但防護層本身厚度薄質(zhì)地軟，使用中易破損，喪失防護能力。造成民航飛機發(fā)生腐蝕內(nèi)外部因素環(huán)境：飛行與運營：維護與管理：外部因素：由于飛機是在大氣層這個宏觀環(huán)境中工作，不可避免地會受到環(huán)境中的腐蝕因素的作用。比如，在氣溫高、濕度大的氣候條件下飛行、停場的飛機，其腐蝕問題要比在干冷地方飛行的飛機來得更為嚴重。另外，在沿海地區(qū)飛行的飛機，其腐蝕問題要比內(nèi)陸的更為嚴重。其他因素：如火山活動等都會對飛機的腐蝕產(chǎn)生影響。地面溫度高，高空溫度低（可低至-50℃），艙內(nèi)的水氣會凝成液態(tài)水，聚集在艙底，構(gòu)成腐蝕環(huán)境。飛機運載的貨物，特別是帶海水包裝的海鮮、化工品等，如包裝破損，就會帶來相應的腐蝕問題。飛機起降時，剮蹭出的沙礫會打壞起落架艙表面的防護涂層，引起腐蝕。比如：缺乏有效的管理，維護工作不夠仔細。防護層破壞甚至已經(jīng)有腐蝕了，還不報告、不去進行及時的處理，致使腐蝕逐步蔓延。1.2造成民航運輸飛機腐蝕的因素沿海使用的飛機腐蝕問題比內(nèi)陸地區(qū)嚴重，離海岸越近越嚴重。以內(nèi)地機場為基地，執(zhí)飛內(nèi)陸航線的飛機，外部蒙皮很少發(fā)現(xiàn)腐蝕。而在沿海或海島機場停場，或長期執(zhí)飛越海航線的飛機，腐蝕問題較多。大氣污染嚴重地區(qū)的飛機腐蝕更加嚴重。在雨水充沛、鹽霧含量高、空氣濕度大、溫度高的地區(qū)腐蝕嚴重。服役日歷年限長的飛機腐蝕比服役時間短的更嚴重。連續(xù)停放時間長的飛機，比經(jīng)常使用和維護的飛機腐蝕更嚴重。1.3飛機結(jié)構(gòu)腐蝕的一般規(guī)律飛機的“易腐蝕”部位和結(jié)構(gòu)形式異種金屬接觸部位、存在結(jié)構(gòu)縫隙的部位緊固件和緊固件孔周圍、密封質(zhì)量差的連接結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)死角、易積水或排水條件差、維護困難的部位表面防護層質(zhì)量差、防護層受到損傷的部位民航飛機的腐蝕多發(fā)區(qū)域前、后貨艙龍骨梁客艙地板結(jié)構(gòu)危害最為嚴重的是貨艙底部的腐蝕——直接威脅機身蒙皮的完整性。飛機也有壽命，周全的腐蝕控制才能獲得更長的壽命飛機的壽命是經(jīng)濟壽命。通過大修、改裝，升級設備，原理上具體的一架飛機可無限期地使用下去。但是繼續(xù)使用的收益是有限的，但隨著機齡增長，保持可用所需投入越來越大，最終將超過收益——繼續(xù)使用不劃算了，則退役報廢。適航當局對日歷年限長或飛行循環(huán)數(shù)高的老齡飛機結(jié)構(gòu)可靠性越來越關(guān)注，繼續(xù)使用老齡飛機所需執(zhí)行的例行檢查越來越繁雜，帶來日益增長的成本。飛機的腐蝕控制需要有合理的設計、精良的制造、適度的使用和周全的維護，以獲得充分的安全性和良好的經(jīng)濟性。1.4飛機腐蝕的控制飛機的腐蝕如人的衰老良好的設計和制造，如人的先天基因和青少年時期的營養(yǎng)鍛煉，這些是飛機（人）抵抗衰老的“本錢”。合理的使用與精細的維護，如人中老年時期積極但有節(jié)制的生活與適度保養(yǎng)，這是利用本錢盡量生發(fā)利息，又力爭延年的保證。選用耐蝕性好的材料。針對結(jié)構(gòu)所處腐蝕環(huán)境特征，選擇腐蝕速率低，且不發(fā)生危險性大的局部腐蝕形式的材質(zhì)。但由于常用的飛機結(jié)構(gòu)材料，特別是金屬材料（鋁合金、鋼、鈦合金、銅合金）在飛機內(nèi)部腐蝕環(huán)境下都有發(fā)生局部腐蝕的風險，而且還有比強度、加工工藝性和成本方面的約束，所以僅靠選材來控制腐蝕困難太大。將來，大型民航運輸飛機也大量使用樹脂基纖維增強復合材料后，飛機的腐蝕控制可能會成為一個次要問題。如何設計一架耐蝕性好的飛機在零件上施加腐蝕防護層鋼鐵件可以電鍍，如鍍鋅、鍍鎳、鍍鎘等鋁合金件多用化學氧化或電化學陽極化涂漆，涂水置換型防腐劑防腐蝕結(jié)構(gòu)設計異金屬接觸點的絕緣，和接頭周圍的密封縫隙密封注意零件相互之間不要形成積水區(qū)，強度允許時開排水孔通風（空調(diào)或環(huán)控系統(tǒng)），特別是艙底通風可維修性設計：可達、可檢測、可修復、可更換如何合理地使用和維護飛機加強人員培訓，要求接觸飛機的所有人員，包括空勤和地勤，無論何時發(fā)現(xiàn)腐蝕事件和可能造成腐蝕的事件，都要及時報告；不載運含水的生鮮貨品，如需要載運則必須按標準做好包裝完