1 概述
腐蚀是一种 “慢性病”，往往被人们所忽略。中国工程院柯伟院士在2002年公布的《中国腐蚀调查报告》中指出：“我国每年为腐蚀支付的直接费用已达人民币2000亿元以上。如果考虑间接损失，腐蚀费用的总和可达5000亿元，约占国民经济总产值的5%”。在航空行业，腐蚀带来的危害性更加不容忽视。飞机经过长时间的使用后，结构腐蚀问题非常突出，其危害性也更加明显，腐蚀会大大缩短飞机的使用寿命，甚至危及飞行安全。因此，为了减小腐蚀对飞机带来的不利影响，提高飞机的使用寿命，确保飞机结构的完整性，考虑防腐蚀设计及措施就显得非常必要。本文遵循《海军飞机结构腐蚀控制设计指南》的要求，从以下几个方面考虑防腐蚀设计及措施。
2 海军飞机材料的选用和限用要求
海水含盐量高、导电性强，含氧量大、呈弱碱性，并含有多组分的无机物和有机物，具有一定的生物活性。因海水的这些特性，使金属构件接触腐蚀严重；大量的氯离子易使金属表面钝化膜破坏，引起点腐蚀、缝隙腐蚀和应力腐蚀；海浪冲刷引起冲刷腐蚀等。
海军飞机结构选用的材料应优先考虑其抗腐蚀特性，特别是抗应力腐蚀和氢脆的性能；同时应避免选择对腐蚀敏感的热处理状态等。
2.1 镁合金
因镁合金对点蚀和常见腐蚀的敏感，所以海军飞机基本上不选用镁合金作为结构零件。目前，由于海军飞机设计的继承性，现役飞机中仍保留有MB15模锻件、ZM-5铸件及MB8R挤压型材等，在使用中应注意定期检查和更换。
2.2铝合金
不推荐使用厚度不大于3.2mm的T3、T4状态的2000系列铝合金及厚度不大于2.0mm的7050-T6合金，亦不推荐使用厚度不小于6.35mm的2014、2024铝合金和LC4高强度铝合金用于易发生应力腐蚀的部位。如机翼壁板可采用综合性能优越的1161T、1973T2和1933T3代替传统的LY12、LC4和LD5铝合金，并提高对零件表面粗糙度的要求，采取喷丸强化处理等手段提高零件抗腐蚀破环的能力。
2.3钛合金
钛合金在大气和海洋环境中有很高的耐腐蚀性，Ti-6AL-4v是适合在海水中使用的对应力腐蚀开裂不敏感的最佳工业合金之一。钛合金不能镀镉和镀银，在装配使用过程中亦不允许和镀镉、镀银的一切构件接触；钛合金亦应避免和含氯的介质接触，在氯化物水溶液、热盐等介质中有应力腐蚀倾向。用钛合金螺栓代替钢螺栓连接件能使设计受力更合理。
2.4结构钢、不锈钢
《海军飞机结构腐蚀控制设计指南》中要求不使用H-11、D6-AC、4340（对应中国材料为40CrNiMoA）和300M（即40CrNi2Si2VA）钢。对仍采用40CrNiMoA的零件，采用在安装区加强表面涂覆保护、整流包皮及盖板处进行可靠的密封处理，以提高其抗腐蚀能力。
《海军飞机结构腐蚀控制设计指南》中建议用AF1410（即16Co14Ni10Cr2MoE）钢代替300M、30 CrMn Si Ni2A钢。对于抗拉强度σb≥1380Mpa的300M钢零件按HB/Z107规定选用镀镉-钛电镀处理。在飞机设计中，对不允许使用镀锌零件或不能采用镀锌的钢零件、螺栓等，且温度低于230℃的，采用低氢脆镀镉-钛工艺方法处理。针对不同的结构钢材料制成的零件，相应地采用较合理的热处理规范以提高零件的性能，避免各种缺陷的产生，更好地满足零件的使用要求。如在发动机短舱及尾喷口附近采用具有良好耐腐蚀性的含铬13%以上的不锈钢零件。
2.5非金属材料
在发动机热影响区附近，采用耐热橡胶零件取代对铝合金有腐蚀性的石棉隔热垫等零件；在蒙皮搭接处采用涂密封胶铆接；蒙皮对缝处保证有足够大的对缝间隙，并对缝隙处采用密封胶充填密封，以防止缝隙腐蚀的产生。
3 结构的防腐蚀设计
3.1通风、排水设计
全机结构应设置必要的舱门、口盖，以便通风排气，并对所有开口进行可靠的密封，以防止湿气、水分进入结构内部。在机体其他便于检查的部位都应适当地设置排水孔或放油孔等，以确保机内腐蚀积液能顺利排出机外。如在整体油箱下翼面长桁较低处开设串水串油孔，在壁板蒙皮上开设放油孔，可方便的将残油和积水排出整体油箱外，防止霉菌繁殖对整体油箱结构造成腐蚀。
3.2 腐蚀控制设计
在紧固连接中，可采用涂润滑油（脂）或涂底漆安装螺栓、螺母及对铆钉墩头涂底漆保护等有效的防腐蚀密封技术。在锻、铸件和机械加工零件的细节设计中，尽可能避免和减小零件的应力集中，以防止腐蚀的发生；合理地提高对表面粗糙度的要求，采用表面强化措施，提高耐腐蚀和抗疲劳的性能。如在机翼对接处采用柱形垫圈和拉压螺母的设计，可避免该处的应力集中，减小螺纹连接中螺纹载荷分配的不均匀度，改善连接处的抗疲劳性能。采用过盈密封紧固件，可提高连接部位的疲劳强度，并有效地提高整体油箱的抗腐蚀能力。在焊接件的设计中尽量减小由于形状、强度、刚度突变引起的应力集中，焊后消除有害残余应力和变形，并采用相应的表面防护处理，以保证焊接件的可靠使用。所有封闭的支柱和焊接零件，封闭前均应进行防腐蚀处理，如发动机承力段支架。
3.3电搭接设计
电搭接及紧固件的的材料应与构件材料电相容，搭接位置要便于检修，避免受雨水、盐雾、湿气等浸蚀，并避免在关、重件及构件高应力区安装搭接。搭接安装后，对搭接部位均应进行全密封处理。搭接线编织套易积水、积盐而腐蚀，可对编织套采用橡胶硫化密封，以提高其抗腐蚀能力。
3.4表面防护技术
海军附近由于使用环境的特殊性，需采用先进防护技术。通过对不同金属材料采用相应的表面强化技术，可提高零件的抗腐蚀能力，如对机翼整体油箱的壁板、大梁等零件采用喷丸强化处理。对所有暴露于外部环境中的内表面，以及经常处于腐蚀环境中的内表面，均应按外表面要求采用重防体系对机体进行防护。蒙皮零件涂层系统的选择，按照GJB385A的规定进行；全机喷漆采用可靠的底漆、面漆等多层涂漆防护系统对机体表面进行有效的防护。
结语
腐蚀控制技术贯穿于飞机设计、制造、使用和维护的全过程，即飞机设计寿命的全过程。只有人人把关才能达到腐蚀控制的目的。结构设计者最了解自己设计的结构和功能，根据来自制造、工艺、使用、维护部门反馈的信息及时采用腐蚀控制新技术，那么腐蚀控制的目的必将达到。飞机结构的防腐蚀设计是由各方面的因素决定的，往往需综合使用多种腐蚀控制方法才能取得良好的可靠性和经济性。
粤公网安备：44060502000770号
穗兴手机站
手机名片
