模拟深海环境金属材料腐蚀-磨损耦合损伤评价方法.docx

T/XXXXXXX—XXXX

1

模拟深海环境金属材料腐蚀-磨损耦合损伤评价方法

1范围

本文件规定了模拟深海环境下金属材料腐蚀磨损的制样、测试、样品后处理以及数据处理。本文件适用于模拟深海环境金属材料腐蚀-磨损交互作用评价。

2规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其必威体育精装版版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

ASTMD1141-98(2008)Standardpracticeforthepreparationofsubstitueoceanwater

ASTMG99-05(2010)Standardtestmethodforweartestingwithapin-on-diskapparatus

ASTMG119-09(2016)Standardguidefordeterminingsynergismbetweenwearandcorrosion

3术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1深海环境定义

3.1.1深海

深度超过300m的海域，包括海床、底土及覆水体，是一个连接世界各大陆、具有复杂法律属性的巨大空间。

3.1.2深海环境

深水以下有别于浅表层的极端还有环境，具有高压、腐蚀、低温、低氧、生物污损、潜流的特点。

3.1.3静水压力

海水产生的压强，是深海区别于浅海的一个重要特征，海水深度每增加100m，静水压力增加1MPa。

3.2腐蚀磨损定义

3.2.1腐蚀磨损

摩擦副对偶表面在相对滑动过程中，表面材料与周围介质发生化学或电化学反应，并伴随机械作用而引起的材料流失现象。

3.2.2总材料损失速率（T）

材料由于腐蚀磨损引起的材料损失速率。

3.2.3机械磨损速率（W0）

在阴极保护抑制电化学腐蚀的情况下，材料由于机械磨损引起的材料损失速率。

3.2.4静态电化学腐蚀速率（C0）

在没有机械磨损的情况下，材料的电化学腐蚀速率。

T/XXXXXXX—XXXX

2

3.2.5动态电化学腐蚀速率（CW）

在腐蚀磨损的情况下，材料的电化学腐蚀速率。

3.2.6腐蚀磨损交互作用（S）

在腐蚀磨损的情况下，磨损引起的腐蚀速率增量(ΔCw）与腐蚀引起的磨损速率增量(ΔWc）之和。

4原理

4.1金属的腐蚀磨损是指腐蚀和磨损共同作用下造成的材料流失现象，其科学本质是腐蚀与磨损的交互作用。电化学腐蚀会加速机械磨损，反过来，机械磨损亦会加速电化学腐蚀，材料损失超过了二者单独作用造成的材料损失之和。加之，深海是耦合了高压、低温、低溶氧的复杂环境，与常压环境相比，在深海极端环境下金属的腐蚀与磨损行为均发生显著变化，从而腐蚀与磨损的协同效应发生变化。因此，定量研究金属材料在深海环境中腐蚀与磨损的协同效应有助于理解腐蚀磨损机制，找到控制材料腐蚀磨损损伤的手段。

4.2本试验是在模拟深海环境下，调控环境因素（静水压力、温度、溶氧、pH、盐度）与机械因素（载荷、转速），测试金属材料在模拟深海环境中的腐蚀磨损。目的是评价试样在模拟深海环境腐蚀与磨损的交互作用，评价腐蚀磨损性能。

4.3本试验是用来确定环境因素（静水压力、温度、溶氧、pH、盐度）与机械因素（载荷、转速）对金属或合金、涂层的腐蚀与磨损交互作用的影响。本试验也可以用在已知深海环境因素与机械因素条件下选材指导。

5设备

模拟深海环境腐蚀磨损试验机应该符合使用要求，具备水化学调控系统、高静水压摩擦磨损系统、原位电化学测试系统。

5.1水化学调控系统

水化学调控系统能够根据试验模拟的海域水文条件，从静水压、温度、溶氧、pH、电导率等方面全方位调控水化学，使得模拟的海水环境尽可能接近真实海水环境。

5.2高压摩擦磨损系统

模拟深海环境的腐蚀磨损要求在高静水压海水介质下开展摩擦磨损试验，摩擦配副应完全置于高压釜内。一方面，要保证摩擦副获得准确的载荷与转速；另一方面，要能够精确测量摩擦扭矩（即摩擦系数）。因此，在试验前要进行高压摩擦磨损系统的校准。

5.3原位电化学

模拟深海环境腐蚀—磨损交互作用要求测量金属试样在摩擦磨损过程中的原位电化学，三电极（高压工作电极、高压辅助电极、高压参比电极）均应置于高压釜内，并将信号传输到电化学工作站。首先，要求金属试样与夹具之间电绝缘，防止电泄露；其次，三电极需要通过导线穿过高压釜导出电化学信号而不失压；最后，参比电极的电位与静水压相关，在试验前要进行高压参比电极的校准。

6试样

试样的