Коррозия авиационной и автомобильной техники

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О КОРРОЗИИ МАТРИАЛОВ

Коррозией называется разрушение металлов и сплавов вследствие их химического или электрохимического взаимодействия с коррозионной средой. В результате коррозии изменяется структура и свойства металлов и сплавов. Для предохранения металлических изделий от разрушений их защищают различными видами покрытий. При их отсутствии или недостаточной защите многие изделия в процессе эксплуатации подвергаются коррозии, чаще всего двум ее основным видам — химической и электрохимической.

Химическая коррозия — это взаимодействие металла или сплава с коррозионной средой, при котором окисление металла и восстановление окислительной компоненты коррозионной среды протекает в одном акте. К химической коррозии относится также газовая коррозия, возникающая при воздействии на металл горячих газов. Этому виду коррозии подвержены, например, детали реактивного двигателя, рабочие и сопловые лопатки, жаровые трубы и т.п.

Электрохимическая коррозия — это взаимодействие металла или сплава с коррозионной средой (раствором электролита), при котором ионизация атомов металла и восстановление окислительной компоненты коррозионной среды протекают не в одном акте и их скорости зависят от электродного потенциала.

Коррозионные разрушения металлов и сплавов всегда начинаются с поверхности и постепенно продвигаются вглубь материала. В результате коррозии изменяется внешний вид поверхности металлов и сплавов, появляются разрушенные участки в виде точек, язвин, углублений и т.д. Разрушенный металл, превращаясь в химические соединения, образует продукты коррозии. Эти продукты могут быть в виде пленок, плотных и рыхлых наростов, легко удаляемых или прочно приставших к поверхности металла. Примером коррозии металлов может служить изменение внешнего вида железа при его взаимодействии с влажным воздухом, дождем, росой и другими атмосферными факторами. На поверхности металла образуется бурый слой ржавчины, под воздействием тех же факторов на алюминиевых и магниевых сплавах образуются белые продукты коррозии (на магнии более рыхлые).

Виды коррозии

В зависимости от характера разрушений поверхности металла различают следующие виды коррозии.

Равномерная коррозия (рис. 1, а). Это коррозия, охватывающая всю поверхность и протекающая с одинаковой скоростью. Такая коррозия возникает главным образом на открытом воздухе, она также может возникнуть при воздействии растворов кислот, щелочей и других агрессивных продуктов. При сплошной коррозии разрушение металла происходит равномерно по всей поверхности. После удаления продуктов коррозии поверхность металла, бывшая до коррозии гладкой, становится шероховатой. При длительном действии агрессивных продуктов, находящихся в воздухе (сернистые газы, хлор и др.), углубления в металле становятся более значительными.

Местная коррозия. Коррозионные разрушения возникают не на всей площади, а только на отдельных участках. Причинами возникновения местной коррозии могут явиться: наличие посторонних включений в самом металле (шлаки), неравномерное действие агрессивных продуктов, царапины, раковины, заклепочные швы и др.

Она бывает различных типов: в виде точек (рис. 1, б) — поражения сосредоточены в отдельных точках; глубина точечных поражений может быть весьма различна — от незначительных до сквозного разрушения металла (питтинговая коррозия); в виде пятен (рис. 1, в) — коррозионные поражения распространяются неглубоко и занимают большие участки поверхности; в виде язв (рис. 1, г) — коррозия характеризуется довольно глубокими поражениями, сосредоточенными на ограниченных участках.

Местная коррозия металла резко отражается на механических свойствах деталей, в частности, уменьшает прочность конструкций; может нарушить герметичность емкостей и трубопроводов, и особенно опасна для деталей, подвергающихся вибрации.

Межкристаллитная коррозия (рис. 1, д). Этот вид коррозии при малом или незаметном изменении внешнего вида поверхности деталей распространяется вглубь металла по границе кристаллов, составляющих металл, что вызывает резкое снижение механической прочности материала; она бывает столь велика, что металл можно легко разломить руками. Чаще всего межкристаллитной коррозии подвержены детали из коррозионно-стойкой стали и некоторых марок алюминиевых сплавов. Это один из самых опасных видов коррозии, поскольку она приводит к быстрому уменьшению прочности металла.

Рисунок 1 - Виды коррозионных поражений: а - равномерная или сплошная; б — в виде точек; в — в виде пятен; г - в виде язв; д — межкристаллитная; е — расслаивающая

Расслаивающая коррозия сопровождается вспучиванием или расслаиванием металла (рис. 1, е).

Перечисленные виды коррозионных разрушений часто действуют одновременно в разнообразных комбинациях. Сплошная коррозия, например, может сопровождаться местной и т.д.

Коррозия авиационной и автомобильной техники

Характер коррозионных поражений самолетов и вертолетов весьма различен и зависит от условий местности, где находятся аэродромы (сельский или промышленный район), на которых базируются машины; условий, в которых работают детали внутри конструкции; длительности эксплуатации; качества ухода за изделиями и др.

Наиболее часто коррозионные поражения возникают на обшивках машин, базирующихся на аэродромах, находящихся вблизи промышленных или приморских районов. Атмосфера в этих районах загрязнена промышленными газами (S0₂; N0₂, NН₃; НСL), угольной пылью, частицами солей и др. Особенно подвержены коррозии заклепочные швы, места запиловок, головки стальных болтов, места металлизации и др. Коррозия на наружных поверхностях обшивок самолетов и вертолетов носит преимущественно точечный характер, в некоторых случаях она сопровождается и другими видами коррозии.

Коррозионные поражения наблюдаются также на внешних поверхностях обшивки, особенно из прессованных панелей (они не плакированы), на которые попадают выхлопные газы. Верхние поверхности обшивок самолетов и вертолетов находятся в лучших условиях, чем нижние. Это объясняется тем, что осевшая на них роса, влага после дождя или сконденсировавшаяся после посадки, улетучивается относительно быстро. Этому способствует температура воздуха, ветер. Нижние же – из-за незначительного расстояния от земли увлажнены практически постоянно за счет испарения влаги из почвы.

В коррозионном отношении внутренние поверхности самолетов и вертолетов и находящиеся внутри конструкций детали работают в более трудных условиях, чем наружные, что объясняется длительной задержкой влаги внутри машин. Влага попадает на внутренние поверхности в дождливую погоду или при промывке машин через имеющиеся неплотности в стыках обшивки, она также конденсируется из воздуха после посадки самолета вследствие резкого перепада температур.

В особенно неблагоприятных условиях находятся внутренние поверхности обшивки и детали внутреннего набора под полом пассажирских кабин. Здесь длительно задерживается сконденсировавшаяся влага, она загрязняется и становится коррозионно-активной. Загрязнение воды под полом пассажирской кабины происходит чаще всего из-за недостаточной герметичности полов туалетов и неисправности коммуникации санузлов. Эти жидкости весьма агрессивны, особенно в отношении алюминиевых сплавов. Влага длительно задерживается также на нижних внутренних поверхностях в случае неудачного расположения или засорения дренажных отверстий для отвода воды, а также при отсутствии периодического проветривания и продувки подпольного пространства теплым воздухом.

Развитию коррозии в подпольной части пассажирских и грузовых кабин самолетов также способствуют зазоры и щели, образующиеся в местах соединения элементов жесткости (стрингеров, шпангоутов и др.) с внутренней поверхностью обшивки, где влага задерживается длительное время. Особенно интенсивно развивается коррозия в зазорах и щелях, образованных при контакте деталей из разнородных металлов, например из алюминиевых и магниевых сплавов, алюминиевых сплавов и стали и т.п. Из-за указанных и других причин в подпольном пространстве пассажирских кабин без надлежащей защиты может возникнуть значительная коррозия.

В трудных в коррозионном отношении условиях находятся ниши аккумуляторных батарей, что объясняется возможным попаданием (по различным причинам) на стенки и детали ниши весьма агрессивных рабочих жидкостей, применяемых в аккумуляторах (кислота, щелочь).

В жестких условиях работают самолеты и вертолеты сельскохозяйственной авиации. Применяемые ими для подкормки растений и борьбы с сорняками и сельскохозяйственными вредителями ядохимикаты весьма агрессивны. В процессе загрузки их в машины, а главным образом при распылении, они попадают на наружные и внутренние поверхности машин и при недостаточной или плохой защите, особенно в местах соединения обшивки с элементами жесткости (стрингеры, шпангоуты и др.), вызывают значительную коррозию.

Применение для нового поколения самолетов негорючей жидкости НГЖ-4 усложнило противокоррозионную защиту внутренней поверхности. Жидкость сама по себе не является коррозионно-активной, но очень агрессивна к большинству видов лакокрасочных покрытий. Последние, даже при кратковременном контакте с жидкостью, легко разрушаются и перестают нести защитные функции. Разрушение покрытия особенно опасно в щелях под внутренним набором, поскольку его восстановление в этих зонах практически невозможно.