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冷戰結束后，由于東西方的軍事對峙趨緩及全球性的經濟不景氣，各國的國防經費都遭到大幅度縮減，使大多數的軍用飛機都需要延長使用年限，如此雖然可節省采購新機的花費，但老飛機結構上令人頭痛的疲勞與腐蝕，則是延長服役期限時必須嚴肅以對的課題。 1 前言 東西方冷戰時期，西方軍用飛機的設計使用年限通常是20年到30年，為了維持對蘇聯的軍事優勢，這些軍用飛機在到達使用年限后都會予以退役，但自1991年蘇聯瓦解后，雙方的軍事對峙一夜之間驟然消失，維持軍事優勢已無必要性，加上本世紀初的全球性經濟不景氣，國防經費遭到大幅度刪減，使得許多的軍用飛機在到達使用年限后仍然得繼續服役，部分機型的服役時間甚至高達50年以上。 B-52“同溫層堡壘”（Stratofortress）轟炸機是冷戰時期美國的核轟炸主力，后一架B-52H于1962年出廠，原本預定在服役30年后的1992年退役，如今美國空軍決定該機得繼續服役到2040年，屆時服役時間將逼近80歲，堪稱是爺爺級的古董機。而于1961年進入美國空軍服役的T-38“禽爪”（Talon）噴氣教練機，原設計服役壽命為7,000飛行小時，但經過數次性能延長服役壽命后，在2013年時的實際飛行時數已達15,000飛行小時，等到預計的2026年退役時，實際飛行時數將達23,000小時，為原本設計值的3倍多。 T-38在1997~2001年的世紀之交更換了全新機翼，老機得以開新花 延長飛機使用年限固然可以省下采購新飛機的經費，但伴隨著飛機使用時間的增加，飛機結構的疲勞（fatigue）及腐蝕（corrosion）問題也會隨之一一浮現。根據一份1997年發表的研究報告，從1954年到1995年這40年間，全球共約發生2,800次飛機失事，其中由于結構問題導致的有67件，原因及百分比為︰其它及設計不良各占10.4%、維修不良占7.5%、超負荷（overload）占28.4%、疲勞及腐蝕占百分之43.2%。結構問題中疲勞及腐蝕危害烈，幾乎占了一半，可見要維持老飛機的飛行，必須對結構疲勞及腐蝕有正確的認知及處置，而這也是目前各國空軍現正面對的首要課題。 結構疲勞破壞典型破斷面 2 疲勞 疲勞是指在低于材料極限強度（ultimate strength）的應力（stress）長期反復作用下，導致結構終于破壞的一種現象。由于總是發生在結構應力遠低于設計容許應力的情況下，因此常能躲過一般人的注意而不被發覺，這也是疲勞危險的地方。 材料在承受反復應力的作用過程中，每一次的應力作用稱為一個應力周期（cycle），此周期內的材料受力狀態，由原本的無應力先到達正應力（拉伸應力），然后到達負應力（壓縮應力），后回到無應力狀態。在此受力過程中，每一個應力周期所經歷的時間長短（即︰頻率）與疲勞關系甚微，應力周期的振幅及累積次數才是決定疲勞破壞發生的時機；另外，壓縮應力不會造成疲勞破壞，拉伸應力才是疲勞破壞的主因。 材料承受反復應力的作用過程 疲勞破壞大致分為兩類︰低周期疲勞（low cycle fatigue）及高周期疲勞（high cycle fatigue）。一般而言，發生疲勞破壞時的應力周期次數少于十萬次者，稱為低周期疲勞；高于此次數者，稱為高周期疲勞。低周期疲勞的作用應力較大，經常伴隨著結構的塑性變形（plastic deformation）；高周期疲勞的作用應力較小，結構變形通常維持在彈性（elastic）范圍內，所以不致有變形。 材料疲勞破壞的進程分為三階段︰裂紋初始（crack initiation）、裂紋成長（crack growth）、強制破壞（rupture）。材料表面瑕疵或是幾何形狀不連續處，材料晶格（lattice）在外力作用下沿結晶面（crystallography plane）相互滑移（slip），形成不可逆的差排（dislocation）移動，在張力及壓力交替作用下，于材料表面形成外凸（extrusion）及內凹（intrusion），造成初始裂紋。這些初始裂紋在多次應力周期的拉伸應力連續拉扯下逐漸成長，并使材料承載面積縮減，降低材料的承載能力。當裂紋成長到臨界長度（critical length）時，材料凈承載面積下的應力已超過材料的極限強度，此時的材料強制破壞也就無法避免了。 飛機結構的疲勞破壞常發生于幾何形狀不連續處，因此在維護延長服役年限的老飛機時，對一些幾何面積變化較大的位置，如︰R角、鉚釘孔邊……，都得特別留意。比較麻煩的是有些結構件在原本的設計負載下，預期使用期間不會有疲勞破壞的顧慮，因此未留下檢查進手空間，或是結構需大部拆解后才有辦法檢查，這些位置在延長服役期間如果未能檢查，就會有相當的潛在飛行風險。 3 腐蝕 腐蝕是個存在已久的老問題，亞熱帶高溫潮濕的環境更有利于腐蝕的發生。本質上，腐蝕是個無法避免的過程，只能以適當的處置來延緩其發生或降低帶來的損害，明白了常見的腐蝕及其或處置方式，對飛行或節省維修經費，都會有莫大的幫助。 廣義來說，腐蝕是指材料受到環境介值預期外的侵襲所造成的材料性質退化。不論是金屬、聚合物（polymer）、或陶瓷（ceramic）……皆難逃腐蝕。這是因為在自然界里，材料以礦石中硫化物（sulfide）或氧化物（oxide）型態存在的情況穩定，一旦經由各種精煉過程成為純物質或合成物質的型態，就成為不穩定狀態，而腐蝕就是材料恢復穩定的一種方式。例如：自然界的鐵是以氧化鐵的形式存在于礦石中，經過提煉之后成為純鐵或合金鋼，但在歲月的侵襲下，終究會恢復到生銹的氧化鐵。 一般人都有個錯誤的觀念，認為腐蝕與空氣濕度有直接的關系，因此潮濕的東南亞地區較容易發生腐蝕，而干燥的北美或歐洲大陸，則較不會有腐蝕的困擾。事實上，腐蝕的發生與空氣濕度（Absolute Humidity）關系甚微，與空氣相對濕度（Relative Humidity）則密不可分。此處的空氣濕度就是一般人所認知的空氣濕度，它是指在某一溫度下，空氣中所含的水蒸氣含量；而空氣相對濕度則是指在某一溫度下，空氣中的水蒸氣含量與該溫度下空氣所能容納的水蒸氣含量之比值。當空氣相對濕度到達某一臨界值（Threshold）時，水蒸氣會在金屬表面形成水膜，促使電化學（electrochemical）反應發生，進而加快腐蝕速率，因此東南亞地區的年平均空氣濕度固然高于北美或歐洲大陸地區，但兩地區的年平均空氣相對濕度則未必一定如此，事實上，全球大部分地區的年平均空氣相對濕度大約都在70%到80%之間，換言之，不論是東南亞地區或是大陸型氣候的美國，都會遭遇到相同程度的腐蝕問題。
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鎳基合金擁有較高的合金含量如Cr、NI、Mo等，在高溫、強腐蝕環境下仍然擁有良好的綜臺性能，如：很強的抗酸、堿腐蝕能力；優良的耐高溫腐蝕 應力腐蝕性能；有的在還原介質和氧化介質中也有良好的耐蝕住。被廣泛泛應用于火力發電的煙氣脫硫裝置，廢水處理；介質腐蝕性強的化學品、石化、海洋開發工業；環境惡劣的化學品生產，加熱器 換熱器、蒸發器 冷凝器和輸送管線的制造；能源領域中的原子能發電、煤炭的綜合利用，潮汐發電：海洋海洋環境的海洋構造物 ，海水淡化、海水熱交換等 常用標準 ASTM B163(ASME SB163) 無縫鎳和鎳合金冷凝器及熱交換器管 ASTM B165(ASME SB165) 無縫鎳-銅合金無縫公稱管和管子 ASTM B167(ASME SB167) 無縫鎳-鉻-鐵合金和鎳-鉻-鈷-鉬合金無縫公稱管和管子 ASTM B407(ASME SB407) 無縫鎳-鐵-鉻合金公稱管和管子 ASTM B423(ASME SB423) 無縫鎳-鐵-鉻-鉬-銅（UNS N08825和UNS N08221）公稱管和管子 ASTM B444(ASME SB444) 無縫鎳-鉻-鉬-鈮合金（UNS N06625）和鎳-鉻-鉬-硅合金（UNS N06219）公稱管和管子 ASTM B622(ASME SB622) 無縫鎳和鎳-鈷合金公稱管和管子 ASTM B668(ASME SB668) UNS N08028無縫管 ASTM B690(ASME SB690) 無縫鐵-鎳-鉻-鉬（UNS N08366、UNS N08367）公稱管和管子 ASTM B729(ASME SB729) 無縫UNS N08020、UNS N08026、UNS N08024鎳合金公稱管和管子 鎳基合金材質 N02200, N04400, N06600, N06601, N06617, N06625, N06690, N08800, N08810, N08811, N08825, N08020, N08367, N08028, N06985, N06022, N10276, N10665等
1.4003，S40977，022Cr12Ni，T4003 鐵路貨車車體用鐵素體不銹鋼 T4003等同于歐標1.4003，是一種實用型鐵素體不銹鋼，經常用于代替低碳鋼。2008年前后，太鋼引進開發此牌號，用于C80B型不銹鋼運煤重載列車。 T4003具有一系列鐵素體不銹鋼的優點，如強度，耐腐蝕性和耐磨性，可焊接，可成型，耐用性很好，可實現更低維護性。 標準對照 中國 GB/T 20878-2007 GB/T 3280-2015 GB/T 4237-2015 022Cr12Ni 鐵道部、太鋼 T4003 美國 ASTM A240-15a S40977 德國 DIN EN 10088-1:2005 X2CrNi12 1.4003 應用場合 在國內，T4003主要用于鐵路貨車車體，產品形態為板卷，太鋼的市場份額占90%以上。作為一種良好的低成本不銹鋼解決方案，T4003還用于清掃車，砂礫車輛，坦克，煙囪管道，樓梯，欄桿等。
用到鋼材的地方實在是太多了。雙相不銹鋼管的使用率比較高。 2013年中國轎車市場需要在2080萬輛左右，增長率為7%。估計2015年中國轎車總量將到達2350萬輛，2020年將到達2500萬輛。轎車的開展正朝著高功率輸出、輕量化、高功能、長壽數、下降噪聲、運轉平穩、可靠、環保、節能、經濟低成本、易加工、多種類等方向開展。轎車零部件用鋼是轎車的要害零件，是確保轎車運轉功能核心部件的制作資料。轎車的開展方向對轎車零部件用鋼的開展提出了更高的需要。 轎車零部件用鋼運用在轎車內的四大體系中： 發動機體系用鋼：發動機是轎車的動力之源。其間典型零件有曲軸、連桿、凸輪等以非調質鋼為主，燃油噴發體系以油泵油嘴用鋼為主，閥門用鋼以氣閥鋼為主。 變速與傳動體系用鋼：變速與傳動體系是一輛車的魂靈，其間齒輪圈、齒轂、齒輪、齒輪軸以齒輪鋼為主。傳動體系更像是動物的腰部和脊椎，包含傳動軸、半軸、前軸等，以傳動軸用鋼為主。 懸掛與轉向體系用鋼：懸架體系即是轎車的腿，包含懸架簧、穩定桿、扭力桿、減震器等，以繃簧鋼為主。轉向體系是轎車的行進方向，包含萬向節、球頭、轉向機、輪轂、軸承等，其間輪轂、軸承以軸承鋼為主，萬向節、球頭、轉向機等以齒輪鋼為主。 標準件體系用鋼：以緊固件用冷鐓鋼為主。 轎車行業運用體系需要：轎車零部件具有高功能、長壽數、易加工、低噪音、外表精度高、高強度的特性;完成轎車的輕量化與緊湊化，經過進步功率來削減CO2排放。 轎車行業對資料的需要是：轎車零部件用鋼具有高強耐性、易切削、高尺度精度、低合金化、環境友好、省掉熱處置的特色。轎車零部件用鋼資料開展共性技能開展趨勢見附表。 技能趨勢：準確操控、均勻成分、微合金化 轎車的科技進步帶動了轎車零部件的科技開展，而零部件的科技開展又促進了轎車的科技進步和科技立異。
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