1 概述
腐蝕是一種 “慢性病”，往往被人們所忽略。中國工程院柯偉院士在2002年公布的《中國腐蝕調(diào)查報(bào)告》中指出：“我國每年為腐蝕支付的直接費(fèi)用已達(dá)人民幣2000億元以上。如果考慮間接損失，腐蝕費(fèi)用的總和可達(dá)5000億元，約占國民經(jīng)濟(jì)總產(chǎn)值的5%”。在航空行業(yè)，腐蝕帶來的危害性更加不容忽視。飛機(jī)經(jīng)過長時(shí)間的使用后，結(jié)構(gòu)腐蝕問題非常突出，其危害性也更加明顯，腐蝕會大大縮短飛機(jī)的使用壽命，甚至危及飛行安全。因此，為了減小腐蝕對飛機(jī)帶來的不利影響，提高飛機(jī)的使用壽命，確保飛機(jī)結(jié)構(gòu)的完整性，考慮防腐蝕設(shè)計(jì)及措施就顯得非常必要。本文遵循《海軍飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕控制設(shè)計(jì)指南》的要求，從以下幾個(gè)方面考慮防腐蝕設(shè)計(jì)及措施。
2 海軍飛機(jī)材料的選用和限用要求
海水含鹽量高、導(dǎo)電性強(qiáng)，含氧量大、呈弱堿性，并含有多組分的無機(jī)物和有機(jī)物，具有一定的生物活性。因海水的這些特性，使金屬構(gòu)件接觸腐蝕嚴(yán)重；大量的氯離子易使金屬表面鈍化膜破壞，引起點(diǎn)腐蝕、縫隙腐蝕和應(yīng)力腐蝕；海浪沖刷引起沖刷腐蝕等。
海軍飛機(jī)結(jié)構(gòu)選用的材料應(yīng)優(yōu)先考慮其抗腐蝕特性，特別是抗應(yīng)力腐蝕和氫脆的性能；同時(shí)應(yīng)避免選擇對腐蝕敏感的熱處理狀態(tài)等。
2.1 鎂合金
因鎂合金對點(diǎn)蝕和常見腐蝕的敏感，所以海軍飛機(jī)基本上不選用鎂合金作為結(jié)構(gòu)零件。目前，由于海軍飛機(jī)設(shè)計(jì)的繼承性，現(xiàn)役飛機(jī)中仍保留有MB15模鍛件、ZM-5鑄件及MB8R擠壓型材等，在使用中應(yīng)注意定期檢查和更換。
2.2鋁合金
不推薦使用厚度不大于3.2mm的T3、T4狀態(tài)的2000系列鋁合金及厚度不大于2.0mm的7050-T6合金，亦不推薦使用厚度不小于6.35mm的2014、2024鋁合金和LC4高強(qiáng)度鋁合金用于易發(fā)生應(yīng)力腐蝕的部位。如機(jī)翼壁板可采用綜合性能優(yōu)越的1161T、1973T2和1933T3代替?zhèn)鹘y(tǒng)的LY12、LC4和LD5鋁合金，并提高對零件表面粗糙度的要求，采取噴丸強(qiáng)化處理等手段提高零件抗腐蝕破環(huán)的能力。
2.3鈦合金
鈦合金在大氣和海洋環(huán)境中有很高的耐腐蝕性，Ti-6AL-4v是適合在海水中使用的對應(yīng)力腐蝕開裂不敏感的最佳工業(yè)合金之一。鈦合金不能鍍鎘和鍍銀，在裝配使用過程中亦不允許和鍍鎘、鍍銀的一切構(gòu)件接觸；鈦合金亦應(yīng)避免和含氯的介質(zhì)接觸，在氯化物水溶液、熱鹽等介質(zhì)中有應(yīng)力腐蝕傾向。用鈦合金螺栓代替鋼螺栓連接件能使設(shè)計(jì)受力更合理。
2.4結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼
《海軍飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕控制設(shè)計(jì)指南》中要求不使用H-11、D6-AC、4340（對應(yīng)中國材料為40CrNiMoA）和300M（即40CrNi2Si2VA）鋼。對仍采用40CrNiMoA的零件，采用在安裝區(qū)加強(qiáng)表面涂覆保護(hù)、整流包皮及蓋板處進(jìn)行可靠的密封處理，以提高其抗腐蝕能力。
《海軍飛機(jī)結(jié)構(gòu)腐蝕控制設(shè)計(jì)指南》中建議用AF1410（即16Co14Ni10Cr2MoE）鋼代替300M、30 CrMn Si Ni2A鋼。對于抗拉強(qiáng)度σb≥1380Mpa的300M鋼零件按HB/Z107規(guī)定選用鍍鎘-鈦電鍍處理。在飛機(jī)設(shè)計(jì)中，對不允許使用鍍鋅零件或不能采用鍍鋅的鋼零件、螺栓等，且溫度低于230℃的，采用低氫脆鍍鎘-鈦工藝方法處理。針對不同的結(jié)構(gòu)鋼材料制成的零件，相應(yīng)地采用較合理的熱處理規(guī)范以提高零件的性能，避免各種缺陷的產(chǎn)生，更好地滿足零件的使用要求。如在發(fā)動機(jī)短艙及尾噴口附近采用具有良好耐腐蝕性的含鉻13%以上的不銹鋼零件。
2.5非金屬材料
在發(fā)動機(jī)熱影響區(qū)附近，采用耐熱橡膠零件取代對鋁合金有腐蝕性的石棉隔熱墊等零件；在蒙皮搭接處采用涂密封膠鉚接；蒙皮對縫處保證有足夠大的對縫間隙，并對縫隙處采用密封膠充填密封，以防止縫隙腐蝕的產(chǎn)生。
3 結(jié)構(gòu)的防腐蝕設(shè)計(jì)
3.1通風(fēng)、排水設(shè)計(jì)
全機(jī)結(jié)構(gòu)應(yīng)設(shè)置必要的艙門、口蓋，以便通風(fēng)排氣，并對所有開口進(jìn)行可靠的密封，以防止?jié)駳?、水分進(jìn)入結(jié)構(gòu)內(nèi)部。在機(jī)體其他便于檢查的部位都應(yīng)適當(dāng)?shù)卦O(shè)置排水孔或放油孔等，以確保機(jī)內(nèi)腐蝕積液能順利排出機(jī)外。如在整體油箱下翼面長桁較低處開設(shè)串水串油孔，在壁板蒙皮上開設(shè)放油孔，可方便的將殘油和積水排出整體油箱外，防止霉菌繁殖對整體油箱結(jié)構(gòu)造成腐蝕。
3.2 腐蝕控制設(shè)計(jì)
在緊固連接中，可采用涂潤滑油（脂）或涂底漆安裝螺栓、螺母及對鉚釘墩頭涂底漆保護(hù)等有效的防腐蝕密封技術(shù)。在鍛、鑄件和機(jī)械加工零件的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)中，盡可能避免和減小零件的應(yīng)力集中，以防止腐蝕的發(fā)生；合理地提高對表面粗糙度的要求，采用表面強(qiáng)化措施，提高耐腐蝕和抗疲勞的性能。如在機(jī)翼對接處采用柱形墊圈和拉壓螺母的設(shè)計(jì)，可避免該處的應(yīng)力集中，減小螺紋連接中螺紋載荷分配的不均勻度，改善連接處的抗疲勞性能。采用過盈密封緊固件，可提高連接部位的疲勞強(qiáng)度，并有效地提高整體油箱的抗腐蝕能力。在焊接件的設(shè)計(jì)中盡量減小由于形狀、強(qiáng)度、剛度突變引起的應(yīng)力集中，焊后消除有害殘余應(yīng)力和變形，并采用相應(yīng)的表面防護(hù)處理，以保證焊接件的可靠使用。所有封閉的支柱和焊接零件，封閉前均應(yīng)進(jìn)行防腐蝕處理，如發(fā)動機(jī)承力段支架。
3.3電搭接設(shè)計(jì)
電搭接及緊固件的的材料應(yīng)與構(gòu)件材料電相容，搭接位置要便于檢修，避免受雨水、鹽霧、濕氣等浸蝕，并避免在關(guān)、重件及構(gòu)件高應(yīng)力區(qū)安裝搭接。搭接安裝后，對搭接部位均應(yīng)進(jìn)行全密封處理。搭接線編織套易積水、積鹽而腐蝕，可對編織套采用橡膠硫化密封，以提高其抗腐蝕能力。
3.4表面防護(hù)技術(shù)
海軍附近由于使用環(huán)境的特殊性，需采用先進(jìn)防護(hù)技術(shù)。通過對不同金屬材料采用相應(yīng)的表面強(qiáng)化技術(shù)，可提高零件的抗腐蝕能力，如對機(jī)翼整體油箱的壁板、大梁等零件采用噴丸強(qiáng)化處理。對所有暴露于外部環(huán)境中的內(nèi)表面，以及經(jīng)常處于腐蝕環(huán)境中的內(nèi)表面，均應(yīng)按外表面要求采用重防體系對機(jī)體進(jìn)行防護(hù)。蒙皮零件涂層系統(tǒng)的選擇，按照GJB385A的規(guī)定進(jìn)行；全機(jī)噴漆采用可靠的底漆、面漆等多層涂漆防護(hù)系統(tǒng)對機(jī)體表面進(jìn)行有效的防護(hù)。
結(jié)語
腐蝕控制技術(shù)貫穿于飛機(jī)設(shè)計(jì)、制造、使用和維護(hù)的全過程，即飛機(jī)設(shè)計(jì)壽命的全過程。只有人人把關(guān)才能達(dá)到腐蝕控制的目的。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)者最了解自己設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和功能，根據(jù)來自制造、工藝、使用、維護(hù)部門反饋的信息及時(shí)采用腐蝕控制新技術(shù)，那么腐蝕控制的目的必將達(dá)到。飛機(jī)結(jié)構(gòu)的防腐蝕設(shè)計(jì)是由各方面的因素決定的，往往需綜合使用多種腐蝕控制方法才能取得良好的可靠性和經(jīng)濟(jì)性。
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