民机整体油箱的防腐蚀设计及维护措施

摘要：对民机整体油箱腐蚀的产生原因进行分析，并以此为基础，从结构设计阶段的防腐蚀设计和维护阶段的防腐蚀措施两个方面对民机整体油箱的防腐蚀控制进行说明。

关键词：整体油箱 微生物腐蚀 防腐蚀设计 防腐蚀维护

中图分类号：V212 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2012）09（c）-0039-02

整体油箱已普遍应用到民机设计中，而整体油箱的局部环境导致整体油箱的腐蚀成了影响飞机安全性和可靠性的重要隐患，每年航空公司都会花大量的费用在整体油箱腐蚀相关的维护和修理上。整体油箱的腐蚀问题已严重影响到飞机的安全性和经济性，也引起民机制造业、民航总局以及航空公司的重视。

整体油箱的腐蚀控制涉及到设计、制造、使用及维护、维修多个环节。其中设计是整体油箱腐蚀控制的最关键因素，是腐蚀控制的源头，影响着飞机制造过程、使用、维护及维修等环节。大量实验和实践也证明，腐蚀问题从绘图板上就可以开始解决，经过周密的防腐蚀设计来减少和避免。

另外，在日常的维护工作中，采取适当措施来进行腐蚀控制，可以通过较少数额的费用和较短时间，来达到整体油箱结构的安全性和可靠性。

本文从整体油箱的防腐蚀设计和防腐蚀维护角度出发，对如何进行整体油箱防腐蚀控制进行详述。

本文中使用的专用名词解释如下。

微生物腐蚀（Microbiological Corrosion）—由环境促使霉菌等微生物繁殖所产生的分泌物对结构件的腐蚀称为微生物腐蚀。

缓蚀剂—少量添加到介质中能减缓或抑制金属腐蚀的物质。

1 整体油箱腐蚀原因分析

现代飞机普遍采用机翼结构整体油箱设计。整体油箱是经过密封处理，利用机体内部空间直接作为燃油的容积的结构空间。采用整体油箱可以合理布置结构，充分发挥结构材料的效率，改善飞机性能，是减轻结构重量的一项有效措施。

整体油箱利用密闭的机翼盒段作为储油空间，因此在飞机停放时，易积留潮气。在起飞着陆时，活动面打开，翼梁暴露在近地面的空气中，跑道上的污物、尘埃等易进入机翼盒段结构。同时，油箱中积聚水分，促进微生物在油箱中滋生，造成较严重的腐蚀环境。

微生物腐蚀作为飞机整体油箱最为严重且最为普遍的问题之一，指由微生物生命活动参与下所发生的腐蚀过程。飞机铝合金整体油箱的微生物腐蚀，是微生物新陈代谢过程中分解了烃类物质，产生有机酸腐蚀金属材料的结果（见图1）。

燃油在生产和运输过程的任一环节都可能被霉菌、真菌、酵母菌等微生物污染，而燃油是这些微生物的主要培养物。当被污染的燃油进入飞机油箱时，飞机油箱中的油和水的分界面处是微生物繁殖的主要地方，合适的温度则是霉菌生长的必要条件（最理想的繁殖温度为25～35℃）。油箱内的水主要来自燃油自身所含的水分子析出和空气中的水分的凝结，水的比重大于油，因此易于沉在油箱底部；同时，燃油箱壁板多为高强度铝合金，飞机飞行中机翼表面因与空气摩擦，气动加热提高了油箱中的环境温度。二者共同作用，为这些微生物在燃油和水的分界面上的顺利繁殖提供了便利条件，同时引起油箱的腐蚀。

微生物腐蚀分泌物能破坏铝合金结构的表面保护涂层和密封胶，导致局部区域形成突然穿孔使油箱渗漏，并且随着微生物滞留时间的增长，会造成油箱内部大面积腐蚀，且大量微生物、其分泌物及腐蚀产物凝结成黏稠的团状或絮状物会堵塞油滤、油泵、燃油调节器和燃油系统其它附件，对飞机整体油箱的设施的使用性和安全性构成威胁。

2 整体油箱的防腐蚀设计

飞机结构的防腐蚀设计，是飞机结构的腐蚀控制中最重要的环节。对于一般的飞机结构防腐蚀设计，应从材料、结构设计、应力腐蚀、表面涂层和维修性等几个方面进行考虑。对于整体油箱结构，因其特殊的功能要求，在设计时还需考虑以下细节：

（1）油箱内结构布置应合理，有利于密封，防止水汽进入油箱内部；油箱内应设计合适的排水系统，以便于油箱内的积水能汇流至放油口，防止燃油中水分在整体油箱“死油区”沉积；油箱必须有检查口盖，口盖必须有密封措施；

（2）油箱结构零部件的材料，应选择抗晶间腐蚀、抗应力腐蚀等性能都较好的国内外机型使用的成熟材料；整体油箱内表面，与燃油相接触的零部件应喷涂防腐蚀涂料，并在表面喷涂防腐蚀涂料和密封后采用缓蚀剂；这些耐微生物腐蚀的专用防腐蚀涂料对金属和密封胶进行保护，有效地控制微生物生长，减轻结构重量；

（3）整体油箱结构布置时应充分考虑飞机交付后日常维护和修理的方便，即做到整体油箱结构的可检查性和可达性：

可检查性：为了检查和跟踪油箱的渗漏情况，整体油箱外部的所有连接缝都应尽可能通过口盖和舱门进行观察，敷设在油箱外部密封面上的管路和设备不应遮盖连接缝，否则应可拆卸。

可达性：对需要维修的部位应具有良好的通路。应避免需要维修人员从一个密封舱到达另一个密封舱，每个密封舱都应有口盖。油箱舱内的系统和设备应尽可能不影响密封的维修，否则应易于拆卸。

3 整体油箱的防腐蚀维护

做好日常维护工作能够有效防止整体油箱的微生物腐蚀。因此针对整体油箱的腐蚀特点，在日常维护工作应做到以下方面：严格控制燃油质量，减少燃油中的水分、杂质和微生物的污染；按规定清洁油箱，排放油箱中的沉淀，定期检查油箱微生物腐蚀情况；按规定使用生物杀菌剂等。

（1）严格控制燃油质量

水是微生物生长的必要条件，因此保燃油洁净，使水分含量不超标，能够有效的防止微生物腐蚀。控制燃油质量，首先就要做好燃油的储存工作，使储油罐的自由水尽可能少；加强燃油输送系统的管理，使含水量控制在手册规定的指标内；定期对储油罐进行彻底清洗，避免储油罐内可能存在的微生物再次污染燃油；尽量减少水分进入燃油的机会，储存时可采用浮顶罐，最大限度地减少燃油上面的空气层；尽量推迟放油时间，加油过程中或刚刚加完油时不可以进行放油工作；进行定期排水，把储油罐的积水及时排走，减少微生物污染的机会。

（2）清洁油箱

清洁油箱可以根除油箱内的微生物污染，防止死去的真菌残余物堵塞油滤，避免死去的真菌成为营养源。如果油箱中受污染区域不大，可采用人工清洁油箱的方式。如果受污染区域较大，或受污染区域无法接近，则可以使用压力清洁的方式对油箱进行清洁。

（3）油箱杀菌

控制整体油箱微生物腐蚀的方法当中，最有效的方法便是使用生物杀菌剂。虽然杀菌剂的种类很多，但真正适用于航空燃油的却不多。因为对用于航空燃油的杀菌剂有着相当高的要求，包括：能充分溶于油中，并能迁移到水相；对航空燃油本身性能无影响；燃烧时对发动机性能无影响；毒性必须使人能够接受，且不污染环境，等等。

油箱中使用的生物杀菌剂的最大浓度可以在飞机维护手册中获得，这个最大浓度值是根据生物杀菌剂的有效性、发动机及辅助动力装置（Auxiliary Power Unit，简称APU）厂家所规定的最大浓度制定的，这个浓度保证经生物杀菌剂处理过的燃油能够被发动机和APU使用。如果油箱中的微生物腐蚀很严重，这些生物杀菌剂可能仅会杀灭附着在油箱表面的微生物，而位于内层的微生物由于外层微生物的阻挡而无法被杀灭，因此在这种情况下应先对油箱内部可见的污染物痕迹进行清理。

4 结语

飞机整体油箱的防腐蚀与微生物控制，是贯穿于飞机全生命周期的工作，包括结构设计、制造、使用维护及维修等诸多环节的系统工程性问题。本文针对对飞机整体油箱的防腐蚀有关键影响的结构设计和维护两个环节所采用的防腐蚀措施进行说明。在防腐蚀设计环节，应在充分考虑材料、应力腐蚀、表面涂层和维修性等等基本因素的前提下，结合整体油箱的特殊功能性要求，在飞机全生命周期内，从细节到整体对整体油箱设计进行完整的考虑。在防腐蚀维护环节，应从燃油质量、油箱清洁、油箱杀菌三个方面严格控制，确保整体油箱的安全性和经济性。

参考文献

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