某型飛機結(jié)構(gòu)鎂合金件腐蝕修理與預(yù)防研究

朱路紅

（長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 長沙 410124）

現(xiàn)役飛機隨著使用年限的延長，并受高溫、潮濕環(huán)境的影響，鎂合金材料的腐蝕越來越多，對飛行安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，并影響到飛機的使用壽命[1]。因此，為提高該飛機鎂合金件修理的可靠性，找出飛機鎂合金材料腐蝕的共性與原因，提出相應(yīng)解決辦法將十分有必要。本文以某型飛機為例，對鎂鋁合金件腐蝕進行修理與預(yù)防研究。

1 鎂合金腐蝕現(xiàn)狀

1.1 鎂合金腐蝕的類型

某型飛機機體結(jié)構(gòu)上易發(fā)生鎂合金零件腐蝕的部位很多，發(fā)生腐蝕的種類也很多。鎂合金材料發(fā)生腐蝕類型有；應(yīng)力腐蝕、晶間腐蝕、電位差腐蝕、化學(xué)腐蝕、介質(zhì)腐蝕等[2]。這幾種腐蝕往往相互作用，交叉存在，經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，該飛機鎂合金件腐蝕種類基本是化學(xué)腐蝕及介質(zhì)腐蝕。

1.2 鎂合金腐蝕的部位及特點

該型飛機有以下常見的腐蝕情況：

1）前氣密座艙2-5框應(yīng)急門口框腐蝕，腐蝕區(qū)域在5框底部，腐蝕穿透機體掉塊，腐蝕質(zhì)呈白色粉沫堆積在口框后壁與5框半封閉腔內(nèi)，外部反應(yīng)特征鉚釘松動、斷釘、脫落；前氣密座艙9-12框出入口框腐蝕區(qū)域在9框前部凹槽處見圖1、圖2。

2）12框底部腐蝕穿孔（見圖3），腐蝕質(zhì)呈白色粉沫堆積在凹槽內(nèi)，12底部腐蝕掉塊；二領(lǐng)口框玻璃安裝邊緣腐蝕，腐蝕質(zhì)呈白色粉沫，局部穿孔，見圖3、圖4。

圖1 前艙應(yīng)急艙門口框腐蝕

圖2 前出入艙門前端腐蝕

圖3 前出入H0260-301艙門后端腐蝕

圖4 前出入H0270-501二領(lǐng)口框端腐蝕

圖5 外襟翼鎂合金支座腐蝕

圖6 發(fā)房框架鎂合金支座9腐蝕

3）外襟翼鎂合金支座底部距蒙皮30mm范圍腐蝕掉塊;機身36-48框發(fā)房框架支座腐蝕、裂紋、掉塊，見圖5、圖6。

2 鎂合金腐蝕的原因分析

從飛機結(jié)構(gòu)件腐蝕損傷情況看，鎂合金腐蝕主要類型有全面腐蝕、電偶腐蝕、局部腐蝕等[3]。飛機局部的長期積水和濕熱環(huán)境下引起的電化腐蝕，各種污染介質(zhì)產(chǎn)生的化學(xué)腐蝕是鎂合金材料腐蝕的主要原因。

2.1 密封不嚴(yán)、局部長期積水、環(huán)境濕熱

1）飛機積水一般來源于雨水和冷凝水。某型飛機在停放期間前艙密封性能較差，進水渠道多，天艙蓋、活動窗口因防雨措施不到位，密封不嚴(yán)和排水孔堵塞未及時打開，造成雨水流入艙內(nèi)在口框凹槽處滯留積水，污染介質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)腐蝕。

2）由于該型飛機送修部隊地理環(huán)境的差異，機體結(jié)構(gòu)腐蝕程度也不一致，表1反映出飛機腐蝕程度與它所在的機場環(huán)境直接有關(guān)。

1、2號機場，位于長江一帶在城市內(nèi)或郊區(qū)，河網(wǎng)交錯湖泊密布，其氣候?qū)贉嘏駸釟夂颍瑱C場溫度較高，年平均溫度16.5℃。且濕度大，年平均相對濕度為76%。降水量大，年平均降水1535.5mm。由于風(fēng)向影響，機場還季節(jié)性地受到工業(yè)大氣的污染。

3、4號機場位于湘江一帶，該地區(qū)處于暖溫帶和亞熱帶的過渡區(qū)，該機場的氣溫高，年平均溫度18.6℃濕度大，年平均相對濕度為78%，雨量充沛，年平均降水為1349.7mm。機場距城市遠(yuǎn)沒有工業(yè)大氣的污染。

5號機場位于渭河北岸。該地區(qū)處于溫帶，濕氣候區(qū)，該機場的平均溫度為12.9℃，年平均相對濕度65%，年平均降水為600.3mm。機場與城市較遠(yuǎn)距機場約50km處，有一個化工廠。該機場的年平均降水量，年平均溫度，年平均濕度相對比較低。總的來說，降雨量較高，濕度較大，溫度較高地區(qū)，飛機機體越容易發(fā)生腐蝕，1- 2號、3-4號機場發(fā)現(xiàn)鎂合金件嚴(yán)重腐蝕，但5號機場未發(fā)現(xiàn)嚴(yán)重腐蝕現(xiàn)象。所以降雨量大，濕度高的區(qū)域機體腐蝕現(xiàn)象比較嚴(yán)重。

表1 機場環(huán)境分析

2.2 飛機結(jié)構(gòu)零件表面防護、防腐性能較差

鎂合金零件表面氧化層較薄，經(jīng)積水長期浸泡，漆層喪失防護性能，其表面氧化層耐腐性能較差。漆層被浸泡保持2-42天（48-1008h）的污染程度，取決于防護質(zhì)量。某型飛機鎂合金口框表面加工技術(shù)要求氧化涂鋅黃環(huán)氧酯底漆H06-2和墨綠環(huán)氧酯面漆H04-94漆層不溶解水，但長期浸泡漆層裂紋，產(chǎn)生的氣體掀開或鼓泡剝離漆層，失去防護功能。若溶液與鎂合金機體接觸后便很快發(fā)生腐蝕，產(chǎn)生白色沉淀。所以僅涂漆未進行防水處理，漆層將因污染液的浸泡，防護層受破損而產(chǎn)生的嚴(yán)重腐蝕。

2.3 飛機維護使用中忽略防腐結(jié)構(gòu)的防護工作

飛機鎂合金件腐蝕程度與地面維護密切相關(guān)，腐蝕的根源是積水，而水的來源在于結(jié)構(gòu)密封維護的欠缺。前座艙的密封防水主要依靠防雨布，而防雨布老化，滲水現(xiàn)象比較普遍。停修的飛機進廠時檢查有一架飛機腐蝕超差，一年后該飛機前應(yīng)急、出入口框腐蝕占80%，腐蝕穿孔占50%。因停修后的飛機沒有防雨布防護，飛機長時間的停放，使飛機得不到正常的維護，造成鎂合金件的腐蝕加重。在使用中，各種液體的滲漏很容易造成鎂合金件的腐蝕。外場檢查不夠，未及時疏通排水，許多臟物得不到清理，致使積水不能排除而危害鎂合金件抗腐性能。

3 修理與預(yù)防措施

3.1 鎂合金件的腐蝕修理

1）原位修理：鎂合金構(gòu)件強度極限147MPa，當(dāng)腐蝕深度不大于截面厚度的20%時，可機上除腐、打磨腐蝕處直至出現(xiàn)金屬光澤，并使其腐蝕坑內(nèi)打磨成緩慢過渡成光滑曲面，其表面粗糙度Ra1.6，用汽油清洗干凈涼干后涂亞硒酸溶液氧化，直至金屬呈黃褐色，涼置15～20min，涂H06-2鋅黃底漆，涂XM-33密封膠防腐修理。

2）除腐加強修理：腐蝕深度大于截面厚度的20%，不大于40%，可除腐、氧化貼補加強。鎂合金構(gòu)件左側(cè)加強板為LY12CZ-δ1.5，上面加強板為LY12CZ-δ1.2，下表面加強板為LY12CZ-δ1.5，HB1-101-5×L毫 米 30crMnSiA螺栓，單邊不少于6顆，見圖7。

圖7 鎂合金口框H0260-301前端焊接及貼補加強

損傷處抗拉強度極限計算（設(shè)計最大承載能力）[4]：

連接螺釘計算：

N＝P破/q破＝90000÷14100≈6（5毫米30crMnSiA螺栓）

3）除腐焊接修理：腐蝕深度大于截面厚度的40%腐蝕穿孔，腐蝕區(qū)域比較集中在單槽便于焊接時，允許挖補用氬弧焊進行焊接修理，焊前加溫150-180℃，焊后時效處理加熱溫度175℃±5，保溫時間16小時。

4）切割加強修理：腐蝕深度大于截面厚度的40%，且不便于焊接、貼補加強實現(xiàn)等強度修理時，允許切割加強修理。分解5框、12框底板上的支座、止動件、底部蒙皮，按圖8所示，切除直角邊25mm處與框架的垂直面齊平，底板支座為5mm，新加工面及腐蝕打磨處清潔防腐氧化處理。加強型材為LY12CZ-114-80 ，HB1-101-5×L毫米，在加強型材15mm處螺栓固定，雙排交叉排列螺栓43顆。

損傷處抗拉強度極限計算（設(shè)計最大承載能力）：

連接螺釘計算：

N＝P破/q破＝600000÷14100≈43個（5毫米30crMnSiA螺栓）

圖8 鎂合金口框H0260-101/-301后端型材加強

5）分解換新：當(dāng)鎂合金件機體腐蝕焊修、挖補、切割均無法恢復(fù)等強度修理時，分解換新。

3.2 鎂合金件的腐蝕預(yù)防措施

1）針對飛機積水及漏水等原因造成的腐蝕構(gòu)件部位實施堵漏、進行密封鉚接、涂密封膠及密封膠膜，在非密封區(qū)易積水的部位（襟翼支座下蒙皮處）開制排水孔。提高飛機防積水、排水功能。

2）前密封艙5框、9框、12框地板增設(shè)Ф30mm檢查口蓋，定期檢查排除口框凹槽內(nèi)積水和積液。

3）鎂合金邊條清洗后均勻涂XM—33密封膠膜。

4）易積水區(qū)域腐蝕構(gòu)件鎂合金接耳、支座底部制排水孔，涂XM—33密封膠。

5）在維護中，應(yīng)急時清理廢棄雜物，定期打開艙門通風(fēng)，定期疏通漏水孔、排水管，雨前打開5框左右側(cè)堵孔螺栓。

6）定期檢查蒙布的防雨性能。天窗蓋、左右活動窗口雨前防護，控制因人為因素造成構(gòu)件內(nèi)積水腐蝕的發(fā)生。

4 結(jié)論

飛機鎂合金腐蝕的部位與特點，分析其產(chǎn)生的原因，得出了相應(yīng)修理辦法并已用于修理實踐，該方法可行有效。本文最后提出的防腐措施極具針對性，在很大程度上減少了飛機鎂合金腐蝕缺陷。

［1］Boeing.Component Maintence Manual 32-11-12 Main Landing Gear Component Installation Rev045[Z]. Boeing Company, 2016-07-01.

［2］陳曉峰，黨萬騰，唐維，等. 航空AZ31鎂合金腐蝕疲勞性能研究[J]. 熱加工工藝，2017，11（22）：92-94.

［3］張新，張奎. 鎂合金腐蝕行為及機理研究進展[J]. 腐蝕科學(xué)與防護技術(shù)，2015，1（1）：78—84.

［4］管仲國，黃承逵，石文龍. 鋼纖維混凝土極限抗拉強度普適計算模式研究[J].同濟大學(xué)學(xué)報，2005，8(8)：1022-1026.