الطيران / تآكل الطائرات

كان على صناعة الطيران أن تتعامل مع مشاكل الإطارات الجوية المرتبطة بالتآكل لعقود

Tالمعادن التي تشكل الطائرات النموذجية معرضة لأنواع مختلفة من التآكل، وعمر الخدمة الطويل يضاعف هذه المشاكل - ويقدر أن واحدة من كل أربع طائرات يزيد عمرها عن 20 عامًا.

حتى التسعينيات، لم يكن تآكل الطائرات يوجه اهتمامًا كبيرًا. من بين الطائرات الأولى التي تضمنت منع التآكل حسب التصميم كانت طائرة بوينج 777، المصنعة منذ عام 1995.

البيئة - تؤثر البيئة التي تعمل في ظلها الطائرة بشكل كبير على خصائص التآكل. البيئة البحرية بهوائها المليء بمياه البحر هي الأكثر ضررًا، والبيئة الصحراوية هي الأكثر اعتدالًا. تؤثر درجة الحرارة أيضًا بشكل كبير على معدل التآكل - المناخ الحار الرطب هو الأكثر ضررًا.

درجات الحرارة الشديدة ودورة الضغط- تخضع الطائرة بطبيعة خدمتها لتغيرات كبيرة في درجات الحرارة والضغط الدورية، حيث تصعد إلى الغلاف الجوي المرتفع أو تهبط في وجهتها. قد تصل درجات الحرارة في الغلاف الجوي المرتفع، حتى في خطوط العرض الاستوائية، إلى 40- درجة مئوية، ويمكن أن تنخفض الضغوط إلى 0.2 من الغلاف الجوي.

مما يؤدي إلى:

• الرطوبة المحيطة التي تتكثف على الطائرةعلى غلافها الخارجي، في أسطحها الهيكلية الداخلية، وعلى المكونات الهامة، مثل الكهرباء وأجهزة الهبوط؛ ثم تحصر هذه الرطوبة داخل هذه الهياكل المعقدة؛
• موانع التسرب تضعفبمرور الوقت، مما يؤدي إلى تغلغل الرطوبة (مدفوعًا بفروق الضغط) حتى في المناطق المغلقة اسميًا من الهيكل؛ يحدث هذا تدريجيًا على مدى فترة زمنية طويلة.

المواد الغريبةمثل انسكاب حمض البطارية ومحاليل التنظيف الكاوية وبقايا عادم المحرك (بسبب محتواها من الكبريت) والغبار الجوي والأتربة.

يؤدي تسريب المغاسل والقوادسأحيانًا لا يمكن اكتشافها بسهولة - إلى تراكم الرطوبة في الهياكل الداخلية.

ومع تقدم الطائرات في العمر، فإن تراكم هذه العوامل يجعل مشكلة التآكل أكثر حدة.

لوحظ تآكل السطح الخيطي على شكل خيوط عشوائية تشبه الخيوط تحت الطلاء، مع انتفاخ الطلاء في كثير من الأحيان والتقرح. يحدث هذا بسبب تشققات في الطلاء تسمح بدخول الرطوبة تحت الطلاء.

ينتج التآكل الجلفاني عن معدنين مختلفين عند وجود إلكتروليت. تتكون سبائك الألومنيوم المستخدمة على نطاق واسع في الطائرات من الألومنيوم بالإضافة إلى النحاس والمغنيسيوم والمنغنيز. ينتج عن تعرض السبيكة للماء في حالة عدم وجود حماية مناسبة للتآكل رواسب تآكل بيضاء أو رمادية تشبه المسحوق. يمكن للألياف الكربونية الملامسة للألمنيوم أن تنشئ خلية جلفانية، وبالتالي تنتج تآكلًا.

التنقير هو إنشاء حفر صغيرة (أو ثقوب) على السطح. تتعمق هذه الحفر في سطح المادة، لدرجة أنه قد يتم المساس بالهيكل الداخلي. آلية التآكل هي آلية تآكل جلفاني، حيث يصبح الإلكتروليت محاصرًا في حفرة ناتجة في البداية عن تلف نقطة في طبقة الطلاء؛ مع استمرار التآكل، تتعمق هذه الحفرة وتحبس الإلكتروليت بشكل أكبر.

ينتج التآكل المزعج عن الحركة النسبية الدورية للسطح بين الأسطح المعدنية المحملة، والتي تحدث عادةً عن طريق الاهتزاز أو الانثناء الهيكلي. يحدث هذا غالبًا حول البراغي والمسامير. تؤدي عملية الاحتكاك إلى تآكل الطبقات الواقية وتعرض المعدن نفسه لعوامل تآكل. الشقوق يمكن ملاحظتها على السطح.

التقشير - قد تحتوي الحواف المُشكلة أو التالفة للأجزاء الهيكلية على نهايات حبيبية مكشوفة، مما يسمح للتآكل باختراق المواد على طول المستويات الموازية لسطح الحبوب. تعمل منتجات التآكل (التي تكون أكبر حجمًا من المعدن الأصلي) على دفع طبقات البقع بعيدًا، مما يسمح بحدوث المزيد من التآكل. يُنظر إلى المادة على أنها "تقشر" إلى أوراق كأوراق الشجر، ومن هنا جاء اسم هذه الظاهرة.

يحدث التآكل الإجهادي عادةً في السبائك عالية القوة التي تحتوي في جوهرها على منتج تآكل ضئيل. يحدث في ظل ظروف إجهاد الشد العالي (ثابت أو دوري) في بيئة تآكل. قد تتسبب المقاييس أو التفاوتات غير الصحيحة بسبب إجراءات التجميع الخاطئة في حدوث ذلك.

يحدث التآكل البيولوجي الجزئي بشكل أساسي في خزانات الوقود المتكاملة المصنوعة من الألومنيوم وأنابيبها، في وجود المياه المحاصرة. قد يأتي هذا الماء من تكثف الهواء الرطب داخل خزان الوقود أو قد يكون قد تم إدخاله عن غير قصد في الكيروسين كشوائب.

تنمو الفطريات عند حدود الماء / الوقود، خاصة خلال الفترات التي تكون فيها الطائرة في الحظيرة. تهاجم نواتج الهضم الحمضية للكائنات طبقة الحماية من التآكل للأسطح الداخلية للخزان وأنابيب الوقود.

السلامة في المقام الأول - هيكل الطائرة الذي يعاني من التآكل أكثر عرضة للإرهاق المعدني والفشل الكارثي. يمكن أن يؤدي التآكل في المكونات الأخرى، مثل معدات الهبوط وأجزاء المحرك والكهرباء إلى الإضرار بالسلامة.

تشير التقديرات إلى أن التآكل يكلف صناعة الطائرات الأمريكية 2.2 مليار دولار، والتي تشمل التصميم والتصنيع (0.2 مليار دولار)، والصيانة المتعلقة بالتآكل (1.7 مليار دولار)، ووقت التعطل (0.3 مليار دولار). (تكاليف التآكل والاستراتيجيات الوقائية في الولايات المتحدة، المنشور رقم FHWA-RD-01-156، إدارة النقل الأمريكية، إدارة الطرق السريعة الفيدرالية).