《飞机结构腐蚀与防护》课件-飞机使用环境

飞机的使用环境飞机结构腐蚀与防护飞机的使用环境气候条件大气环境地形条件运输环境运行方式维修和保养天气条件案例引入结合案例介绍，请同学们先思考客机遭受腐蚀的环境因素有哪些？一架长期执行航线任务的客机，在我国南方地区飞行。该地区气候湿润，且航线经常穿越海洋和多雨区域，因此飞机长期处于高湿度、高盐度的环境中。这种环境对飞机结构的腐蚀影响显著，特别是机翼下表面容易受到侵蚀。/CONTENTS目录气候环境因素01化学环境因素02诱发环境因素03气候环境因素PART01一、气候环境因素（一）湿度空气中水蒸气的含量称为湿度。水分多则空气潮湿，用1m³空气中水蒸气的质量表示绝对湿度。温度越高，空气中饱和水蒸气量越多。相对湿度（RH）是用某一温度下空气中水蒸气量与饱和水蒸气量的质量分数表示。水蒸气量超过饱和状态会出现露水。降低温度或增大水蒸气量都会使空气达到露点，金属上开始有小液滴沉积，连续沉积则形成水膜。一、气候环境因素（一）湿度“裸”金属的腐蚀主要受温度和湿度影响，湿度一般低于100%。湿度的波动和大气中的吸湿性杂质易导致水分冷凝。金属在不同污染程度的大气中都有临界相对湿度，超过此值，腐蚀速度会突然增加。临界湿度前，腐蚀速度很小。临界湿度的出现意味着金属表面形成了一层电解液膜，导致化学腐蚀转变为电化学腐蚀，腐蚀性质发生突变，腐蚀加剧。临界湿度与金属种类、表面状态和环境氛围有关。通常金属的临界湿度约为70%，但在某些情况下（如大量工业气体或易吸湿的盐类、腐蚀产物、灰尘等），临界湿度会低得多。金属表面粗糙、裂纹、小孔增多也会降低临界湿度。一、气候环境因素（一）湿度一、气候环境因素（一）湿度有涂层的金属结构在大气湿度增加时，涂层吸水率上升，引发涂层溶胀，产生内应力，导致涂膜与金属基材分离，失去保护作用。涂层吸水是指涂层间隙中保持的水量，在干燥条件下会挥发，高湿环境下又会吸水。涂层中的水分子与大气水蒸气平衡，涂层中的水分子数保持相对恒定。各种涂层有其自身的吸水量范围。当涂装金属长期暴露于高湿环境或浸泡在水溶液介质时，涂层会失去附着力，因为水分不仅限于涂层表面，还会向涂层内部移动，积累在多个界面，破坏涂层与金属间的化学键和机械力，导致分离。一、气候环境因素（二）温度温度升高，腐蚀速度加快，因为电化学反应速度、溶液对流和扩散增加，电解质溶液电阻减少，加速阳极和阴极过程。图为温度对铁在盐酸中腐蚀速度的影响。铁在盐酸（180g/L）溶液中的腐蚀速率与温度关系一、气候环境因素（二）温度对于有氧去极化参与的腐蚀过程，温度与腐蚀速度关系复杂。温度升高，氧分子扩散速度增大但溶解度下降，导致腐蚀速度出现极大值。图为锌在水中腐蚀与温度的关系，68℃时腐蚀速度最大，之后因氧浓度下降而降低。锌在水中的腐蚀与温度的关系示意图一、气候环境因素（二）温度凝露与温度有关，气温对凝露的影响大于比湿度。平均气温高的地区大气腐蚀速度较大，气温剧烈变化也影响大气腐蚀。昼夜温差大时，金属表面温度低于周围大气温度，导致大气中蒸汽在金属表面结露，加速腐蚀。在一些大陆性气候地区，日夜温差大，引起空气中水分在金属表面凝露，导致锈蚀。一、气候环境因素（三）风速金属结构的腐蚀与大气中的腐蚀介质有关，这些介质受到风和湍流的影响。气流分为平均风速、湍流和波动三类，它们可以独立或同时存在。在大气边界层中，各种量的输送受平均风速和湍流的影响。平均风速是快速水平输送的主要原因，而湍流则控制垂直方向的输送。腐蚀性介质在风的作用下会被输送到其他地区，风速越大，输送距离越远。同时，风对腐蚀性介质有稀释冲淡的作用。化学环境因素PART02二、化学环境因素不同地区的大气中常含有其他杂质成分，如SO2、H2S、HCl等，这些称为大气污染物质。这些物质对金属和非金属结构的腐蚀有不同程度的影响，其中硫化物、氮化物、固体颗粒、NaCl、CO、CO2等对金属大气腐蚀影响显著。下面我们重点讨论一下雨量、二氧化硫、氯化钠及其他腐蚀性介质的影响。二、化学环境因素（一）雨和雨量的影响降雨和雨量对大气腐蚀有重要影响。下雨前后，空气湿度上升，雨水湿润金属表面，破坏腐蚀产物保护层，促进腐蚀。然而，雨水也能清洗掉金属表面的灰尘、盐粒和易溶于水的腐蚀性物质，从而减缓腐蚀。在大气腐蚀试验中，以30°倾斜角放置的金属试样，向上的一面受雨水淋洗，其腐蚀量通常比向下的一面轻微。人类活动排放的二氧化硫和氮氧化物在大气中形成硫酸和硝酸气溶胶。当大气中缺乏足够的碱性物质中和这些酸性气溶胶时，它们会随雨、雪降落到地面，形成酸雨。酸雨会劣化飞机结构表面防护层，导致基体腐蚀，并直接加速腐蚀进程。二、化学环境因素（二）SO2的影响大气腐蚀性污染中，SO₂影响最为严重。石油、煤燃烧的废气含大量SO₂，冬季因燃料消耗增加，SO₂污染和腐蚀影响加剧。铁、锌等金属在SO₂环境中生成易溶硫酸盐，腐蚀速度随大气中SO₂含量上升而增加。二、化学环境因素（三）NaCl的影响海洋和海岸大气中，因海水中含NaCl，水滴飞散时混入大气，导致大气中含有较多Cl或NaCl颗粒。NaCl颗粒落在金属表面，具有吸湿作用，增强表面液膜导电性。Cl-具有强侵蚀性，加剧腐蚀程度。二、化学环境因素（四）其他腐蚀性介质的影响其他腐蚀性气体如H₂S、NH₃、HCl等，多产生于化工厂周围，加速金属腐蚀。例如，HCl溶于水膜生成盐酸，对金属腐蚀破坏大。空气中的固体颗粒，如煤烟、煤灰、金属氧化物、沙土、盐类等，落在金属表面引起生锈。固体颗粒与灰尘、SO₂、水分共同作用时，腐蚀加剧。固体颗粒的存在促进大气污染，疏松颗粒（如活性炭）吸附SO₂会加速腐蚀进程，易导致点蚀。诱发环境因素PART03三、诱发环境因素诱发环境要素是由舰载机、母舰和维修活动等导致的非自然因素，涉及化学、力学和热等方面。主要考虑的要素包括高速飞行时的局部气动升温低温飞行发动机启动时的升温和振动母舰动力装置废气中的硫氮氧化物海浪飞溅海水和使用维护中的冲洗/SUMMARY