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宇航结构合金的腐蚀和应力腐蚀试验结果

时间:2023-07-25 理论教育 版权反馈
【摘要】:相比之下,沿海海洋环境预计将基本不变,即其严重程度将是持续的。除了显示KSC环境的腐蚀严重程度最高外,表12还显示了腐蚀速率与沿海位置具有强相关性。对比图1和图7可以看出,大气暴露试验架和KSC海滨腐蚀试验场地距离海岸线30~50m,即它们在大气含盐量相对较高的区域内。显然,任何单一类型的自然或加速试验环境都不能涵盖航空航天飞行器所经历的所有自然/室外/海洋暴露环境。

宇航结构合金的腐蚀和应力腐蚀试验结果

如2.2节开头所述,系统的室外腐蚀测试具有悠久的历史,至少可以追溯到1931年。除1968年出版的《大气中的金属腐蚀[26]外,ASTM还出版了两本关于同一主题的书[90,91]。所有这些出版物都包含了证明腐蚀程度与暴露位置有很高相关度的论文,如参考文献[28-32,34,92]。表12进一步证明了这一点,从表中还可以看出美国大多数海洋环境,特别是KSC所处位置的海洋腐蚀比工业环境(包括匹兹堡和克利夫兰重工业环境)更为严重。这些数据来自40多年前进行的试验,而此后由于环境法规,工业环境将得到“改善”[93]。相比之下,沿海海洋环境预计将基本不变,即其严重程度将是持续的。

除了显示KSC环境的腐蚀严重程度最高外,表12还显示了腐蚀速率与沿海位置具有强相关性。图7中的数据将这种依赖程度体现在一个微气候尺度上,显示出KSC腐蚀程度明显与大气的含盐量有关,换句话说与离海岸线的距离有关[94]。特别要注意的是,在距离海岸线200 m的区域内,随着距海洋距离的增长,腐蚀损失和盐收集率迅速下降。对比图1和图7可以看出,大气暴露试验架和KSC海滨腐蚀试验场地距离海岸线30~50m,即它们在大气含盐量相对较高的区域内。

图7 KSC海岸线不同距离处的腐蚀损失(未做保护的碳钢)和盐收集率[94]

注意:横轴距离为对数标尺

同样需要注意的是,KSC的海滨位置被选择来模拟地面支持设备野外暴露的“最坏情况”[94]。然而,正如2.2节所述,由于固体火箭助推器(SRB)废气的酸性沉积,航天飞机发射场的情况更为严重[36-39]。尽管发现地面支持设备面临此问题,但这不一定代表航天飞机,火箭推进器和外部燃料箱也面临这种环境,因为这些设备只会在发射前被送到发射地点,而不会长期在此区域存放。(www.xing528.com)

事实上,航天器结构的环境暴露问题是复杂的,不仅涉及发射场的位置,而且涉及构件的类型、操作要求(可重复使用或不可重复使用的系统)以及实际和预期的服役环境。Korb和Franklin[4]指出了这种复杂性的存在,例如:环境暴露的范围从保存在受控的湿度环境直至发射的卫星,再到可重复使用的助推器,这些助推器必须在长时间暴露于沿海环境后还能正常工作,有时由于漫长的发射延迟而需要存放较长的时间[4]

显然,任何单一类型的自然或加速试验环境都不能涵盖航空航天飞行器所经历的所有自然/室外/海洋暴露环境。这就是为什么NASA为航天飞机轨道器(Space Shuttle Orbiter,SSO)[4]制订了一个详细而广泛的腐蚀控制计划,该计划包括:

(1)基于MSFC 522A[64]的SCC控制计划,即根据3.5%NaCl溶液干湿交替浸润试验得出的合金等级评定SCC,尽管该方法在Apollo计划和航天飞机轨道器计划中取得了成功,但该方法的潜在局限性已经在4.2节和4.3节中讨论过。

(2)腐蚀控制和表面处理规范,尤其是控制/避免大气腐蚀方面[4]。NASA的KSC腐蚀技术实验室[36-39,95-97]的最新出版物中提供了有关航天器腐蚀控制的更多信息,其中还包括航天飞机轨道器(SSO)计划的简要概述。

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