軍用飛機金屬材料腐蝕防護與修理

張建釗 朱子紅

摘要：簡述了軍用飛機金屬材料腐蝕的種類及特征，分析了軍機常見腐蝕部位及原因，并根據腐蝕情況的不同列舉了腐蝕的常見檢查方法及防護措施，提出了腐蝕修理的一般方法，為軍用飛機金屬材料的腐蝕和防護提供指導和參考。

關鍵詞：軍用飛機；金屬材料；腐蝕；防護與修理

Keywords：military aircraft；metallic material；corrosion；protection and repair

0 引言

目前軍機的服役壽命一般都在20年以上，隨著軍機服役時間的增加，腐蝕將逐漸成為結構損傷的主要形式之一。特別是部署于沿海地區的軍機，長期處在高濕度、高鹽分、多雨水、高應力、高頻率等環境下，導致金屬材料結構腐蝕嚴重。對于較隱蔽的機體結構腐蝕，腐蝕修理空間小、難度大，必要時需分解或換新大部件，修理周期難以保證，直接影響裝備的可靠性和完好率。為延長軍機的使用壽命，保障部隊正常的戰訓及作戰任務，提前預測發現腐蝕隱患，需要掌握軍用飛機常用金屬材料的腐蝕種類及防護修理措施。

1 軍機金屬材料腐蝕種類及特征

1.1 金屬材料腐蝕種類

1）按腐蝕機理分類

按照腐蝕產生的機理，腐蝕可分為化學腐蝕和電化學腐蝕。

化學腐蝕是指金屬材料與外界其他物質（水、氧氣、二氧化硫、煤油、汽油等）發生純化學反應而引起的破壞。通常發生氧化還原反應，產生腐蝕產物，如軍機上的金屬材料受雨水或潮濕空氣影響發生化學反應而出現破壞。

電化學腐蝕是指金屬在電解質溶液中發生電化學作用而引起的腐蝕，主要發生在不同電位金屬接觸的邊緣處。電化學腐蝕是最嚴重、最普遍的腐蝕，只要具備兩種不同電位的金屬、兩種不同電位金屬有接觸、電解液作用這三個條件就會發生電化學腐蝕，如鈦合金與鋁合金等構件搭接處、不同材質蒙皮對縫鉚接處、搭鐵線與結構連接處等極易發生電化學腐蝕。

2）按腐蝕形式分類

按照腐蝕的形式可分為全面腐蝕和局部腐蝕。

全面腐蝕是指在金屬材料表面出現均勻分布的腐蝕，以致整個金屬材料結構變薄，影響金屬結構的強度和剛度，最后破壞?；瘜W腐蝕和電化學腐蝕都會引起全面腐蝕，全面腐蝕會使金屬材料結構變薄，強度和剛度降低。軍機結構的全面腐蝕通常發生在飛機結構外部，較易檢測和發現，一般情況下不會造成較大事故，相比于局部腐蝕其危險性較小。全面腐蝕大多是結構表面未加防護涂層，與外界腐蝕環境長時間相互作用而產生的。

局部腐蝕只集中在金屬結構的特定部位或區域而在其他大部分區域幾乎不發生腐蝕。據有關資料統計顯示，飛機常見的局部腐蝕有縫隙腐蝕、小孔腐蝕、點腐蝕、晶間腐蝕、絲狀腐蝕、應力腐蝕、電偶腐蝕等。相比于全面腐蝕更加隱蔽，不易檢測和發現，危險性更大。

1.2 金屬材料腐蝕的特征

軍用飛機常見金屬材料腐蝕的顏色特征和外表特征如表1和表2所示。

2 易腐蝕部位及原因

2.1 起落架艙及起落裝置

起落架艙屬于非密封艙，在飛機起落過程及停放狀態經常開關，起落裝置接觸的外界環境復雜，很容易受到外界潮濕空氣、鹽漬水分、沙石、泥土或其他外來物污染，造成金屬結構腐蝕。同時，起落架艙內部有很多承力結構，在外力和腐蝕環境的共同作用下很容易產生腐蝕（見圖1）。

2.2 艙底區域

飛機機身艙底是很容易發生腐蝕的部位，從其他艙位滲漏來的水、油、有機氣體、濕氣等腐蝕介質長時間積累使艙底防腐漆層脫落，導致結構腐蝕。在日常維護過程中，目視很難達到該部位，容易發生遺漏（見圖2）。

2.3 蒙皮

一般情況下，蒙皮表面的底漆、面漆保護較好是不易發生腐蝕的，但當保護漆層因裝配、修理、施工或其他原因發生嚴重劃傷破損時，在外界雨水、潮濕空氣、污染氣體等腐蝕環境的作用下會很快發生腐蝕，尤其在蒙皮與長桁連接處，受堆積的污物、水氣及其他腐蝕介質的影響，容易出現大面積的腐蝕，產生較多腐蝕產物，造成蒙皮鼓包，典型腐蝕情況如圖3所示。

2.4 軸承

在制造裝配過程中，由于軸承安裝質量不佳，間隙調整不到位，造成軸承和軸長時間相互摩擦，加之日常維護不當，潤滑不足，如選擇的潤滑劑不符合有關技術規定要求等，會造成軸承長期干磨發熱，在與自然環境中的腐蝕介質相作用時即容易發生腐蝕，其典型腐蝕情況如圖4所示。

2.5 全機排氣孔、排水孔及散熱孔

飛機上的排氣孔、排水孔、散熱孔等部位及其周圍區域是水和水蒸氣的聚集區，為腐蝕提供了有利條件，其典型腐蝕情況如圖5所示。

3 腐蝕的檢測

3.1 目視檢查

目視檢查是腐蝕檢查中最常用且直接有效的方式，目視檢查可借助手電、反光鏡、放大鏡、工業內窺鏡等工具來提高檢查的準確度。此方法的缺點是不能檢測隱藏腐蝕，對腐蝕損傷難以定量分析，一般作為腐蝕檢查的第一步。當懷疑結構內部有腐蝕時，可以采用其他無損檢測手段進行確認并定量分析。

3.2 敲擊法

敲擊法是利用敲擊棒敲擊檢查部位以檢測腐蝕的方法，其原理是腐蝕改變了材料結構的內聚力和強度從而改變了聲音共鳴時的頻率，因此通過判斷敲擊時的聲音可以確定被檢測部位的腐蝕情況。此方法雖然能夠在一定程度上檢測出隱藏腐蝕，但精度不高，對檢查者的經驗和水平有很高的依賴。

3.3 渦流檢測

渦流檢測法利用電磁感應原理檢測線圈中電流變化情況，由于腐蝕結構和未腐蝕結構的渦流不同，該方法可以通過檢測線圈中電流變化從而對比測出缺陷，缺點是只適用于導電結構，且因有邊緣效應，在接近邊緣處檢測靈敏度較低，同時不適用于硬磁材料。

3.4 X射線檢測

X射線對不同材料有不同的穿透力，形成不同的底片，腐蝕在底片上大多會呈現不規則、邊緣不整的斑點或塊狀。X射線檢測適于結構復雜、有內部缺陷的部位，可做原位檢查。此方法的缺點是設備昂貴、操作專業性強，射線對人體有害。

3.5 超聲波檢測

超聲波檢測法是利用超聲波在不同介質中傳播的性質來確定被測結構的腐蝕情況，適用于所有材料、所有損傷類型的檢測，可準確定位腐蝕的尺寸和位置，但不同材料應采用不同的檢測頻率。此方法的缺點是檢測者要有豐富的操作經驗和專業能力，同時待測試件與探頭之間需添加耦合劑。

4 腐蝕防護

4.1 采用防腐設計

1）對于飛機結構上部的口蓋口框等采用密封膠液的形式防止雨水進入機身結構內部，同時在機身下部結構開有很多漏水孔、漏油孔等。

2）為防止不同電位金屬間的電化學腐蝕，在不同金屬構件之間加墊一層防腐蝕絕緣層，使兩者不能直接接觸，從而不具備產生電化腐蝕的條件。

3）對于飛機各種復雜形狀的搖臂、導管接頭、壓縮器葉片、溫度較高區域結構等采用陽極氧化膜保護層并涂相應防護漆層。

4.2 建立保護層

金屬的防護主要指合金的防護，最常用、最有效的方法是在合金表面建立保護層隔離電解液，使其不具備電化學腐蝕的條件。例如，鋼制零件的鍍鋅層常用作螺桿、螺帽、作動筒殼體的保護，鍍鎘層常用作彈簧、螺釘、螺帽等的保護，鍍鉻層常用于制作承受摩擦鋼件的鍍層等。

4.3 定期維護

1）針對飛機結構表面的塵土及施工過程中遺留的金屬屑等其他雜物，按照工藝規程要求，可用干凈抹布、洗滌油定期對飛機結構上的油污、塵土、水等雜質進行清理維護，也可采用氮氣等非腐蝕性氣體吹除。

2）對飛機結構上的排氣孔、排水孔、拐角、溝槽、螺紋等部位的臟污，應定期用干凈抹布包在竹簽上擦洗干凈，在雨季或風沙較多時可視情縮短檢查維護周期，油污過多時可用油液洗滌液清洗干凈，再用抹布將油液擦凈或用氣體吹干。

3）當飛機結構表面有輕微銹蝕時，可用干凈抹布蘸煤油擦除，若銹蝕嚴重可用砂紙蘸上2號低溫潤滑脂擦磨。

4）飛機表面防腐涂層較薄，硬度小，在使用過程中容易受到碰撞、摩擦等發生損傷，露出金屬基體，對于機件外表可用油布或刷子進行均勻涂抹，機件上的縫隙、拐角、溝槽、螺紋處可用刷子蘸上潤滑脂涂抹。

5 金屬材料結構腐蝕修理

金屬材料結構的腐蝕修理一般分為腐蝕檢查、確定腐蝕損傷等級、腐蝕修理三個部分，根據腐蝕的位置及嚴重程度選擇不同的修理方案。

5.1 腐蝕檢查

參照常見金屬材料腐蝕的特征及其他工藝規程要求，對機體目視可達部位結構的內外表面進行目視或用10倍放大鏡檢查腐蝕損傷情況，檢查部位一般包括：飛機蒙皮及蒙皮緊固件，不同材料接觸及縫隙區域，搭鐵線安裝區域，口蓋、口框連接件，全機排氣孔、排水孔、散熱孔等，起落架艙、設備艙等艙內結構，其他可達機體結構部位等。

檢查結構表面涂層完整性，檢查涂層有無脫落、鼓包、開裂、分層等缺陷，如不能準確判斷有無腐蝕，可采用打磨或化學方法除去缺陷區域涂層，再通過目視或放大鏡輔助手段檢查是否存在腐蝕；對于目視不可達的區域，可采用工業內窺鏡輔助進行檢查，如有必要可輔以X射線、渦流、超聲等無損檢測手段來確定腐蝕的具體位置和腐蝕程度。對檢查出的腐蝕，應記錄腐蝕分布范圍、腐蝕深度、周圍有無裂紋等詳細信息，以便確定腐蝕等級，給出合適的修理方案。

5.2 確定腐蝕損傷等級

按照損傷程度分類，腐蝕可分為可允許損傷、可修理損傷、不可修理損傷三類。

1）可允許損傷：在全部清除腐蝕產物后，在不作任何補強或損傷構件的情況下，僅需按相應要求進行表面處理，如補漆、涂油、鍍層等，不影響構件的正常使用。

2）可修理損傷：結構腐蝕損傷較為嚴重，清除腐蝕產物后需要進行進一步補強修理。

3）不可修理損傷：凡不能按上述兩條進行損傷修理的均屬于不可修理損傷。

5.3 腐蝕修理

根據確定的不同腐蝕等級的腐蝕，按照如下處置程序處理。

1）可允許損傷：用相應清洗劑清洗表面后，用砂布清除腐蝕產物后打磨光滑，打磨深度與范圍之比為1：20（不低于1：10），打磨與不打磨區域交界處倒圓角過渡，然后用放大鏡目視檢查，確認所有腐蝕產物全部清除干凈，再深打磨0.05mm，清洗干凈后，噴涂相應底漆和面漆。

2）可修理損傷：一般情況下，腐蝕深度超過材料厚度10%的，切除腐蝕區域，按照等強度原則，選用相同材料，制作加強板，進行加強修理。為了有效避免再次腐蝕，鉚接前在貼合面均勻刷涂密封膠，并采用濕鉚接將對縫位置進行密封。

3）不可修理損傷：一般情況下，腐蝕深度超過材料厚度10%以及不可進行補強修理的位置，可拆卸螺栓、螺釘、鉚釘，進行換新處理。

6 結束語

部署于沿海地區的軍機，長年處在高濕、高鹽、多霧的環境中，加之雨水、風沙等不良環境作用，導致軍機腐蝕問題很難完全避免，但可以通過熟悉掌握軍用飛機常用金屬材料的腐蝕種類及防護修理措施，增加飛機的日常腐蝕防護和修理工作，將軍機機體結構的腐蝕問題控制在可接受范圍之內，從而保證裝備的可靠性和完好率，滿足部隊正常的戰訓及作戰任務。

作者簡介

張建釗，工程師，主要從事飛機結構修理技術和理論研究工作。