CN115598048A - 金属材料、结构海洋大气环境多因素耦合模拟加速试验方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明提供了金属材料、结构海洋大气环境多因素耦合模拟加速试验方法及***。金属材料按照预设的试验谱开展加速试验，试验谱包含单次循环持续时间为24h的酸性盐雾试验—湿热试验外循环，其中，酸性盐雾试验按照“喷雾3h—干燥1h”的方式内循环3次，湿热试验的单次循环持续时间为12h；金属结构在此基础上还需交替开展当量X时间使用强度的工况载荷试验。本发明综合考虑了海洋大气环境中金属腐蚀主要敏感因素的交互影响，突出了干湿交替、酸性大气‑盐雾耦合效应或环境‑载荷的耦合效应，与金属材料及结构的实际环境效应相吻合，有效地提高了加速试验结果与自然环境试验结果的相关性，可真实再现金属材料及结构的环境损伤历程。

Description

金属材料、结构海洋大气环境多因素耦合模拟加速试验方法 及***

技术领域

本发明属于加速试验技术领域，具体涉及一种金属材料、金属结构海洋大气环境多因素耦合模拟加速试验方法及***。

背景技术

金属材料、金属结构暴露于大气环境中会受到外界多种环境因素的综合影响而发生腐蚀，表现为薄液膜下的电化学腐蚀，薄液膜的形成、存留时间以及腐蚀介质是影响其腐蚀动力学的关键因素。海洋大气环境具有高温、高湿、高盐雾、强太阳辐射的环境特征，是金属材料、金属结构面临的最严酷大气环境，根据金属材料、金属结构环境腐蚀机理，持续的湿热、盐雾、干温交替作用以及可能遭遇的酸性大气是金属材料、结构腐蚀的主要因素。而基于这些环境因素去开展加速试验一直是本领域研究的重点与热点。

现有技术中，文献CN114544477A公开了一种海洋大气环境下涂层的实验室加速试验方法，包括依次进行的交变湿热试验、紫外冷凝试验和盐雾试验，该方法综合考虑了温度、湿度、盐雾、辐照对涂层的老化作用；文献CN103954550B公开了一种涂层海洋大气环境模拟加速试验方法，依次进行湿热试验、紫外冷凝试验、盐雾试验，湿热试验、紫外冷凝试验、盐雾试验是根据拟模拟的实际环境的自然环境谱当量转化确定的，按照实际环境因素作用顺序进行组合循环试验。

尽管现有技术中一些加速试验方法是按照自然环境谱当量转化确定的，但其(特别是对金属结构)仍然存在加速试验结果与自然环境试验结果的相关性和准确性有待进一步优化的问题。更关键地是，现有加速试验方法环境谱不方便进行灵活裁剪，难以精确模拟月度的主要环境因素综合作用。

发明内容

针对背景技术中提到的技术问题，本发明目的在于提供一种金属材料、金属结构海洋大气环境多因素耦合模拟加速试验方法及***。

本发明采用的技术方案如下。

一种金属材料海洋大气环境多因素耦合模拟加速试验方法，其特征在于：按照预设的试验谱开展加速试验，试验谱包含单次循环持续时间为24h的酸性盐雾试验—湿热试验外循环，其中，酸性盐雾试验按照“喷雾3h—干燥1h”的方式内循环3次，湿热试验的单次循环持续时间为12h。

作为优选，喷雾时，采用5％NaCl溶液用稀硫酸调整PH＝4～5的盐溶液，喷雾过程中的温度控制为35℃±1℃；干燥时，温度控制为50℃±1℃，相对湿度＜50％RH；湿热试验过程中的温度控制为40℃±1℃，相对湿度＞95％RH。

进一步地，一种金属结构海洋大气环境多因素耦合模拟加速试验方法，

由一个标准时长的酸性盐雾试验—湿热试验外循环和一个当量X时间使用强度的工况载荷试验共同构成单个环境—工况载荷交互试验大循环，一个标准时长的酸性盐雾试验—湿热试验外循环结束后，取出试样开展工况载荷试验；当量X时间使用强度为本领域的常规知识，本发明中不做赘述；

或者，由M(M＞1且为整数)个标准时长的酸性盐雾试验—湿热试验外循环和M个当量X时间使用强度的工况载荷试验共同构成单个环境—工况载荷交互试验大循环，每个标准时长的酸性盐雾试验—湿热试验外循环结束后，都取出试样开展工况载荷试验；

或者，由K(K＞1且为整数)个标准时长的酸性盐雾试验—湿热试验外循环和K个当量X时间使用强度的工况载荷试验共同构成单个环境—工况载荷交互试验大循环，在K个标准时长的酸性盐雾试验—湿热试验外循环结束后，再取出试样按照K个当量X时间使用强度的工况载荷一次性开展工况载荷试验；

对于酸性盐雾试验—湿热试验外循环，其酸性盐雾试验按照“喷雾3h—干燥1h”的方式内循环3次，湿热试验的单次循环持续时间为12h，喷雾时，采用5％NaCl溶液用稀硫酸调整PH＝4～5的盐溶液，喷雾过程中的温度控制为35℃±1℃；干燥时，温度控制为50℃±1℃，相对湿度＜50％RH；湿热试验过程中的温度控制为40℃±1℃，相对湿度＞95％RH。

进一步地，作为优选方案之一，该加速试验方法的步骤包括：

步骤1，确定试样在单个大循环中的外循环时长T1，确定试样在单个大循环中的实际工况下所经受的当量X时间使用强度的载荷谱；

步骤2，按照式(1)计算单个大循环中的外循环次数N；

N＝T1/24……………(1)

步骤3，控制Ascott AT2600IP复合盐雾试验箱按照下述方式开展大循环试验，包括：

步骤31：酸性盐雾试验，先采用5％NaCl溶液经稀硫酸调整PH＝4～5的盐溶液在温度为35℃±1℃的环境下对试样进行喷雾3h，然后在50℃±1℃的环境下干燥1h，按照“喷雾3h—干燥1h”的方式内循环3次，总持续时间为12h；

步骤32：湿热试验，酸性盐雾试验结束后，在温度为40℃±1℃、相对湿度＞95％RH的环境下持续进行12小时的湿热试验；

步骤33：工况载荷试验，湿热试验结束后，从Ascott AT2600IP复合盐雾试验箱内取出试样，并进行性能检测，再按照当量X时间使用强度的载荷谱开展工况载荷试验；

步骤34：多次重复实施步骤31-步骤33，直到完成N次循环试验；

步骤4，多次重复实施步骤3，直到完成所有次数的大循环试验，最后取出试样进行分析、评估。

进一步地，作为优选方案之二，该加速试验方法的步骤包括：

步骤1，确定试样在单个大循环中的外循环时长T1，确定试样在单个大循环中的实际工况下所经受的当量X时间使用强度的载荷谱；

步骤2，按照式(1)计算单个大循环中的外循环次数N；

N＝T1/24……………(1)

步骤3，控制Ascott AT2600IP复合盐雾试验箱按照下述方式开展大循环试验，包括：

步骤301：酸性盐雾试验—湿热试验，先采用5％NaCl溶液经稀硫酸调整PH＝4～5的盐溶液在温度为35℃±1℃的环境下对试样进行喷雾3h，然后在50℃±1℃的环境下干燥1h，按照“喷雾3h—干燥1h”的方式内循环3次，总持续时间为12h；然后在温度为40℃±1℃、相对湿度＞95％RH的环境下持续进行12小时的湿热试验；重复实施本步骤直到完成设定次数N的酸性盐雾试验—湿热试验外循环；

步骤302：工况载荷试验，步骤301结束后，从Ascott AT2600IP复合盐雾试验箱内取出试样，并进行性能检测，再按照当量X时间使用强度的载荷谱开展工况载荷试验；

步骤4，多次重复实施步骤3，直到完成所有次数的大循环试验，最后取出试样进行分析、评估。

本发明中，对于无酸性大气的场合，可采用中性盐雾试验替代酸性盐雾试验，PH调整到6～7。

一种金属材料海洋大气环境多因素耦合模拟加速试验***，包括计算机设备，计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

步骤S1，读取选择的金属材料类别和输入的试验参数，试验参数包括外循环时长T1；

步骤S2，按照式(1)计算外循环时长N；

N＝T1/24……………(1)

步骤S3，控制Ascott AT2600IP复合盐雾试验箱按照下述方式持续开展外循环试验，每次外循环试验依序包括：

酸性盐雾试验，先采用5％NaCl溶液经稀硫酸调整PH＝4～5的盐溶液在温度为35℃±1℃的环境下对试样进行喷雾3h，然后在50℃±1℃的环境下干燥1h，按照“喷雾3h—干燥1h”的方式内循环3次，总持续时间为12h；

湿热试验，酸性盐雾试验结束后，在温度为40℃±1℃、相对湿度＞95％RH的环境下持续进行12小时的湿热试验。

步骤S1，读取选择的金属材料类别和输入的试验参数，试验参数包括外循环时长T1；

步骤S2，按照式(1)计算外循环时长N；

N＝T1/24……………(1)

步骤S3，控制Ascott AT2600IP复合盐雾试验箱按照下述方式持续开展外循环试验，每次外循环试验依序包括：

酸性盐雾试验，先采用5％NaCl溶液经稀硫酸调整PH＝4～5的盐溶液在温度为35℃±1℃的环境下对试样进行喷雾3h，然后在50℃±1℃的环境下干燥1h，按照“喷雾3h—干燥1h”的方式内循环3次，总持续时间为12h；湿热试验，酸性盐雾试验结束后，在温度为40℃±1℃、相对湿度＞95％RH的环境下持续进行12小时的湿热试验；

步骤S4，在步骤S3开展设定次数后，控制Ascott AT2600IP复合盐雾试验箱暂停运行，并通过显示界面提示操作人员取出试样，并按照当量X时间使用强度的载荷谱开展工况载荷试验。

有益效果：本发明综合考虑了海洋大气环境中引起金属材料腐蚀的湿热、盐雾、干湿交替等主要敏感因素的交互影响，所得加速试验结果与金属材料及结构实际海洋大气环境效应相符；本发明基于环境当量转化原理，设计了酸性盐雾试验-湿热试验外循环和酸性盐雾-干燥内循环相结合的金属材料及结构海洋大气环境模拟加速试验方法，突出了干湿交替、酸性大气-盐雾耦合效应，有效地提高了加速试验结果与自然环境试验结果的相关性；本发明方案适用范围广，不仅适用于所有金属材料、结构海洋大气环境适应性快速准确考核评估，还可用于基于标杆样品的新材料、结构环境适应性快速评价；采用本发明方案，可根据试验对象灵活进行试验裁剪，精确模拟月度的主要环境因素综合作用，能准确可靠实现环境和载荷的耦合效应，真实再现金属承力结构实际环境损伤历程，为金属构件的环境适应性快速考核评价提供技术支持。

附图说明

图1是实施例1中试验谱示意图；

图2是实施例1中7A04-T6铝合金两种试验条件下拉伸强度-试验时间关系图，图中(a)部分对应抗拉强度、(b)部分对应屈服强度；

图3是实施例1中7A04-T6铝合金在两种试验条件下断面收缩率-时间试验关系图，图中(a)部分对应海洋大气户外环境、(b)部分对应实验室模拟加速试验环境；

图4是实施例1中7A04-T6铝合金在两种试验条件下暴露后断面收缩率随时间的变化(拟合)，图中(a)部分对应实验室模拟加速试验环境、(b)部分对应海洋大气环境；

图5是实施例1中7A04-T6铝合金在两种试验条件下暴露后塑性指标保留率随时间的变化，图中(a)部分对应实验室模拟加速试验环境、(b)部分对应海洋大气环境；

图6是实施例1中加速转换因子随时间的变化情况；

图7、图8是实施例2中试验谱及试验循环过程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但以下实施例的说明只是用于帮助理解本发明的原理及其核心思想，并非对本发明保护范围的限定。应当指出，对于本技术领域普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，针对本发明进行的改进也落入本发明权利要求的保护范围内。

各环境谱试验条件的确定过程如下。

由海南万宁试验站的雨水分析结果可知，海南万宁试验站降雨pH最低值为4～5，降雨中以硫酸根离子为主，参照GJB 150.11A-2009《军用装备实验室环境试验方法第11部分：盐雾试验》等标准的相关规定，采用5％的NaCl溶液，用稀硫酸调整pH值至4～5来模拟海洋大气环境中的酸性盐雾作用。同时，统计分析海南万宁试验站海面平台14年间168个大气氯离子沉积率数据，得到1％的时间风险率下大气氯离子沉积率为34.6mg/100cm²·d，按一年366天计算出海南万宁试验站海面平台Cl^-年总沉积量为12663.6mg/100cm²，以此值为基准，基于环境当量转化原则，按下式计算与一年盐雾沉积量相当的喷雾时间为162h≈7d，

式中：t——当量一年盐雾沉积量的喷雾时间，h；1.65——折算系数；S₀——海洋大气环境一年盐雾沉积量，本方法中取12.6636g/100cm²；S₁——实验室盐雾沉降率，取2ml/80cm²·h；ρ₅——5％氯化钠溶液在35℃时的密度，取1.0295g/ml。

金属材料暴露于潮湿海洋大气环境中，会经历反复的湿润-干燥过程。根据海南万宁试验站滨海暴露场2004～2009年全年《整点温度和相对湿度报表》的统计结果，其全年潮湿空气时间(将温度＞0℃、相对湿度≥70％记为潮湿空气)与干燥时间的比值在3.5:1～17.1:1之间，为充分突出干湿交替对金属裸材的影响，采用最小值并取整即3:1作为喷雾/干燥的循环时间比例，则总喷雾时间为7d(168h)时对应的总干燥时间为2d(48h)。另外，参照GJB150.11A-2009《军用装备实验室环境试验方法第11部分：盐雾试验》确定喷雾温度T＝35℃，干燥温度则取T＝50℃以强化干燥效果(干燥时不喷雾，通风控制湿度在50％以下)。

根据海南万宁试验站滨海暴露场2004～2009年全年整点温湿度数据，参照《飞机结构腐蚀/老化控制与日历延寿技术》中给出的潮湿空气与标准潮湿空气的折算系数表，采用插值法可将海南万宁试验站大气环境谱中各温度下潮湿空气作用小时数折算为温度T＝40℃、相对湿度RH＝95％的标准潮湿空气作用小时数，其范围为1045h～1754h，因此取最高值1754h作为温度T＝40℃、相对湿度RH＝95％的标准潮湿空气作用总时间(即湿热总时间)。

由于海洋大气环境条件下，大气中盐雾作用时间和湿热作用时间是重叠的，实际湿热试验时间应等于湿热总时间减去将前述盐雾试验时间。参考《飞机结构腐蚀/老化控制与日历延寿技术》，初步选取盐雾加速试验相对温度T＝40℃、相对湿度RH为95％的潮湿空气的加速系数为9，由此可得盐雾试验等效于标准湿热试验的总时间为168h×9＝1512h。因此，湿热试验时间t_s＝1754-1512＝242h，取整湿热试验时间为10d(240h)，试验条件为温度T＝40℃、相对湿度RH＝95％。

根据上述情况，当量一年海洋大气环境效应的实验室加速试验时间为7d+2d+10d＝19d。以(24h)一天为一个外循环进行加速试验谱设计，每个外循环由酸性盐雾(喷雾+干燥)、湿热两个模块组成，其中酸性盐雾包括喷雾和干燥两个阶段的内循环，以强化干湿交替作用，达到同时提升实验室试验加速性和模拟性的目的。得具体试验条件如图1所示，即环境谱：1)每一个外循环(24h)：酸性盐雾试验12h；其中：喷雾时间＝168h/19d≈9h/d；干燥时间＝48h/19d≈2.5h/d，向上取整为3h；每24h喷雾和干燥内循环3次，每次3h喷雾，1h干燥；2)每一个内循环(24h)：湿热时间＝240h/19d≈12.5h/d，向下取整为12h。

综上，通过19次外循环模拟海南万宁试验站一年的主要环境因素综合作用。

实施例1

采用7A04-T6铝合金样品进行实验室模拟加速试验，试样均为标准拉伸试样。采用同批次拉伸试样，同时进行自然环境大气暴露试验。

按照前述加速试验谱，采用Ascott AT2600IP复合盐雾试验箱开展酸性盐雾-干燥、湿热循环加速试验。酸性盐雾的平均盐雾沉降量为1～2ml/(80cm²·h)。海洋大气环境下的自然环境暴露试验在海南万宁试验站距海岸95m的濒海暴露场进行，试样安装于暴露试验架上，试验架整体朝南、与水平面呈45°夹角。

基于环境损伤等效原则，采用图表对比法和秩相关系数法，评价实验室模拟加速环境与海洋大气自然环境下金属材料腐蚀规律的一致程度；基于环境损伤相等原则，采用加速转换因子法，评价两种试验环境的当量加速关系。

相关性评价——图表对比法

以7A04-T6铝合金为例，根据材料在实验室模拟加速试验和海洋大气自然环境暴露试验中的拉伸性能变化数据作图，如图2、图3所示，实验室环境和相应自然环境条件下铝合金材料的拉伸性能变化趋势一致，说明两者具有较强的相关性。

相关性评价——秩相关系数法

以7A04-T6铝合金的的断面收缩率Z为评价指标，采用Spearman秩相关系数法(rhos)评估实验室模拟加速试验结果和湿热海洋自然环境试验结果的相关性。

实验室模拟加速试验环境下7A04-T6断面收缩率X₁＝(17,14,11,10)，海洋大气环境下断面收缩率X₂＝(16,13,11,12)，其对应的秩为：x₁＝(1,2,3,4)；x₂＝(1,2,4,3)，秩差d_z＝(0,0,-1,1)，计算得，秩相关系数rhos＝0.8。

基于7A04-T6铝合金的拉伸性能变化规律和上述秩相关系数的数值，说明实验室模拟加速试验环境对海洋大气环境的模拟性较好，两者具有较好的相关性。

加速性分析：采用加速转换因子法(ASF)对铝合金材料在两种环境中性能变化的当量加速关系进行评价。

根据7A04-T6铝合金在实验室模拟加速试验环境和海洋大气环境中试验不同时间的数据，以时间为横坐标，以断面收缩率为纵坐标进行拟合，如图4所示。实验室模拟加速试验环境下7A04-T6铝合金断面收缩率随试验时间的变化模型f1＝4.63e^-t/0.39+11.41，R²＝0.97，式中，t为实验室模拟加速试验时间，d(天)。海洋大气自然环境下的7A04-T6铝合金断面收缩率随试验时间的变化为f2＝10.56e^-T/49.22+6.51，R²＝0.80，式中，T为海洋大气自然环境试验时间，a(年)。

将材料在两种试验环境下断面收缩率随时间的变化图，转化处理为断面收缩率的保留率随时间的变化，时间的单位均为d(天)，如图5所示，试验环境中断面收缩率的保留率与时间的拟合式分别为：实验室模拟环境断面收缩率的保留率(％)Y1＝60.37e^-t/47.3+40.03，R²＝0.98；海洋大气自然环境断面收缩率的保留率(％)Y2＝28.73e^-T/139.01+71.48，R²＝0.82。

表1为两种试验环境下7A04-T6铝合金材料断面收缩率的保留率达到相同数值时的试验时间。以实验室模拟加速试验的时间t为自变量，以海洋大气自然环境试验时间与实验室模拟加速试验时间的比值T/t为因变量，其关系如图6所示，得到加速转换因子(ASF)随实验室模拟加速试验t的变化：ASF＝0.11e^t/6.58+6.22，R²＝0.96。根据上述分析，实验室试验30天时加速倍率达到17倍，说明实验室模拟加速试验具有非常明显的加速性。

表1不同试验环境中7A04-T6铝合金塑性指标保留率达到相同水平的试验时间

实施例2

对于海洋大气环境下服役的金属构件一，可以结合金属构件在实际工况下所受载荷情况来开展加速试验，如图7和图8所示，具体步骤如下：

步骤1，确定试样(金属构件一)在单个大循环中的的外循环时长T1，确定试样在实际工况下所经受的当量X时间使用强度的载荷谱；

步骤2，按照式(1)计算单个大循环中的外循环次数N；

N＝T1/24……………(1)

步骤3，控制Ascott AT2600IP复合盐雾试验箱按照下述方式开展大循环试验，包括：

步骤31：酸性盐雾试验，先采用5％NaCl溶液经稀硫酸调整PH＝4～5的盐溶液在温度为35℃±1℃的环境下对试样进行喷雾3h，然后在50℃±1℃的环境下干燥1h，按照“喷雾3h—干燥1h”的方式内循环3次，总持续时间为12h；

步骤32：湿热试验，酸性盐雾试验结束后，在温度为40℃±1℃、相对湿度＞95％RH的环境下持续进行12小时的湿热试验；

步骤33：工况载荷试验，湿热试验结束后，从Ascott AT2600IP复合盐雾试验箱内取出试样，并进行性能检测，再按照当量X时间使用强度的载荷谱开展工况载荷试验；

步骤34：多次重复实施步骤31-步骤33，直到完成N次循环试验；

步骤4，多次重复实施步骤3，直到完成所有次数的大循环试验，最后取出试样进行分析、评估，可根据金属构件性能变化数据，构建退化轨迹模型，预测评价构件的环境适应性。

本例中，步骤3实质上是由一个标准时长的酸性盐雾试验—湿热试验外循环和一个当量X时间使用强度载荷对应的工况载荷试验共同构成单个环境—工况载荷交互试验大循环，共实施多个大循环，在每个酸性盐雾试验—湿热试验外循环结束后，都取出试样开展工况载荷试验；大循环结束后，取样进行性能测试。

实施例3

对于海洋大气环境下服役的金属构件二，可以结合金属构件在实际工况下所受载荷情况来开展加速试验，具体步骤如下：

步骤1，确定试样在单个大循环中的外循环时长T1，确定试样在单个大循环中的实际工况下所经受的当量X时间使用强度的载荷谱；

步骤2，按照式(1)计算单个大循环中的外循环次数N；

N＝T1/24……………(1)

步骤3，控制Ascott AT2600IP复合盐雾试验箱按照下述方式开展大循环试验，包括：

步骤301：酸性盐雾试验—湿热试验，先采用5％NaCl溶液经稀硫酸调整PH＝4～5的盐溶液在温度为35℃±1℃的环境下对试样进行喷雾3h，然后在50℃±1℃的环境下干燥1h，按照“喷雾3h—干燥1h”的方式内循环3次，总持续时间为12h；然后在温度为40℃±1℃、相对湿度＞95％RH的环境下持续进行12小时的湿热试验；重复实施本步骤直到完成设定次数N的酸性盐雾试验—湿热试验外循环；

步骤302：工况载荷试验，步骤301结束后，从Ascott AT2600IP复合盐雾试验箱内取出试样，并进行性能检测，再按照当量X时间使用强度的载荷谱开展工况载荷试验；

步骤4，多次重复实施步骤3，直到完成所有次数的大循环试验，最后取出试样进行分析、评估，可根据金属构件性能变化数据，构建退化轨迹模型，预测评价构件的环境适应性。

本例中，步骤301实质上是采用了图1所示试验谱，步骤301-步骤302实质上是由多个标准时长的酸性盐雾试验—湿热试验外循环和多个当量X时间使用强度载荷对应的工况载荷试验共同构成单个环境—工况载荷交互试验大循环，在N个酸性盐雾试验—湿热试验外循环结束后，取出试样一次性开展工况载荷试验；每一次环境—工况载荷交互试验大循环过程中都取样进行性能测试。

实施例4

基于本发明的构思，本实施例提供了一种金属材料海洋大气环境多因素耦合模拟加速试验***，包括计算机设备，计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

步骤S1，读取选择的金属材料类别和输入的试验参数，试验参数包括外循环时长T1；

步骤S2，按照式(1)计算外循环时长N；

N＝T1/24……………(1)

步骤S3，控制Ascott AT2600IP复合盐雾试验箱按照下述方式持续开展外循环试验，每次外循环试验依序包括：

酸性盐雾试验，先采用5％NaCl溶液经稀硫酸调整PH＝4～5的盐溶液在温度为35℃±1℃的环境下对试样进行喷雾3h，然后在50℃±1℃的环境下干燥1h，按照“喷雾3h—干燥1h”的方式内循环3次，总持续时间为12h；

湿热试验，酸性盐雾试验结束后，在温度为40℃±1℃、相对湿度＞95％RH的环境下持续进行12小时的湿热试验。

还提供了一种金属结构海洋大气环境多因素耦合模拟加速试验***，包括计算机设备，计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

步骤S1，读取选择的金属材料类别和输入的试验参数，试验参数包括外循环时长T1；

步骤S2，按照式(1)计算外循环时长N；

N＝T1/24……………(1)

步骤S3，控制Ascott AT2600IP复合盐雾试验箱按照下述方式持续开展外循环试验，每次外循环试验依序包括：

酸性盐雾试验，先采用5％NaCl溶液经稀硫酸调整PH＝4～5的盐溶液在温度为35℃±1℃的环境下对试样进行喷雾3h，然后在50℃±1℃的环境下干燥1h，按照“喷雾3h—干燥1h”的方式内循环3次，总持续时间为12h；湿热试验，酸性盐雾试验结束后，在温度为40℃±1℃、相对湿度＞95％RH的环境下持续进行12小时的湿热试验；

步骤S4，在步骤S3开展设定次数后，控制Ascott AT2600IP复合盐雾试验箱暂停运行，并通过显示界面提示操作人员取出试样，并按照当量X时间使用强度的载荷谱开展工况载荷试验。

本发明综合考虑了海洋大气环境中引起金属材料腐蚀的湿热、盐雾、干湿交替等主要敏感因素的交互影响，所得加速试验结果与金属材料及结构实际海洋大气环境效应相符；本发明基于环境当量转化原理，设计了酸性盐雾试验-湿热试验外循环和酸性盐雾-干燥内循环相结合的金属材料及结构海洋大气环境模拟加速试验方法，突出了干湿交替、酸性大气-盐雾耦合效应，有效地提高了加速试验结果与自然环境试验结果的相关性；本发明方案适用范围广，不仅适用于所有金属材料、结构海洋大气环境适应性快速准确考核评估，还可用于基于标杆样品的新材料、结构环境适应性快速评价；采用本发明方案，可根据试验对象灵活进行试验裁剪可通过一个或多个标准时长的酸性盐雾试验—湿热试验外循环匹配任意工况载荷试验，能够精确模拟月度、季度和年度的主要环境因素综合作用，可真实再现金属承力结构实际环境损伤历程，能准确可靠实现环境和载荷的耦合效应，为金属构件的环境适应性快速考核评价提供技术支持。

Claims (8)

1.一种金属材料海洋大气环境多因素耦合模拟加速试验方法，其特征在于：按照预设的试验谱开展加速试验，试验谱包含单次循环持续时间为24h的酸性盐雾试验—湿热试验外循环，其中，酸性盐雾试验按照“喷雾3h—干燥1h”的方式内循环3次，湿热试验的单次循环持续时间为12h。

2.根据权利要求1所述的加速试验方法，其特征在于：喷雾时，采用5％NaCl溶液用稀硫酸调整PH＝4～5的盐溶液，喷雾过程中的温度控制为35℃±1℃；干燥时，温度控制为50℃±1℃，相对湿度＜50％RH；湿热试验过程中的温度控制为40℃±1℃，相对湿度＞95％RH。

3.一种金属结构海洋大气环境多因素耦合模拟加速试验方法，其特征在于：

由一个标准时长的酸性盐雾试验—湿热试验外循环和一个当量X时间使用强度的工况载荷试验共同构成单个环境—工况载荷交互试验大循环，一个标准时长的酸性盐雾试验—湿热试验外循环结束后，取出试样开展工况载荷试验；

或者，由M个标准时长的酸性盐雾试验—湿热试验外循环和M个当量X时间使用强度的工况载荷试验共同构成单个环境—工况载荷交互试验大循环，每个标准时长的酸性盐雾试验—湿热试验外循环结束后，都取出试样开展工况载荷试验；

或者，由K个标准时长的酸性盐雾试验—湿热试验外循环和K个当量X时间使用强度的工况载荷试验共同构成单个环境—工况载荷交互试验大循环，在K个标准时长的酸性盐雾试验—湿热试验外循环结束后，再取出试样一次性开展工况载荷试验；

对于酸性盐雾试验—湿热试验外循环，其酸性盐雾试验按照“喷雾3h—干燥1h”的方式内循环3次，湿热试验的单次循环持续时间为12h，喷雾时，采用5％NaCl溶液用稀硫酸调整PH＝4～5的盐溶液，喷雾过程中的温度控制为35℃±1℃；干燥时，温度控制为50℃±1℃，相对湿度＜50％RH；湿热试验过程中的温度控制为40℃±1℃，相对湿度＞95％RH。

4.根据权利要求3所述的加速试验方法，其特征在于，步骤包括：

步骤1，确定试样在单个大循环中的外循环时长T1，确定试样在单个大循环中的实际工况下所经受的当量X时间使用强度的载荷谱；

步骤2，按照式(1)计算单个大循环中的外循环次数N；

N＝T1/24……………(1)

步骤3，控制Ascott AT2600IP复合盐雾试验箱按照下述方式开展大循环试验，包括：

步骤31：酸性盐雾试验，先采用5％NaCl溶液经稀硫酸调整PH＝4～5的盐溶液在温度为35℃±1℃的环境下对试样进行喷雾3h，然后在50℃±1℃的环境下干燥1h，按照“喷雾3h—干燥1h”的方式内循环3次，总持续时间为12h；

步骤32：湿热试验，酸性盐雾试验结束后，在温度为40℃±1℃、相对湿度＞95％RH的环境下持续进行12小时的湿热试验；

步骤33：工况载荷试验，湿热试验结束后，从Ascott AT2600IP复合盐雾试验箱内取出试样，并进行性能检测，再按照当量X时间使用强度的载荷谱开展工况载荷试验；

步骤34：多次重复实施步骤31-步骤33，直到完成N次循环试验；

步骤4，多次重复实施步骤3，直到完成所有次数的大循环试验。

5.根据权利要求3所述的加速试验方法，其特征在于，步骤包括：

步骤1，确定试样在单个大循环中的外循环时长T1，确定试样在单个大循环中的实际工况下所经受的当量X时间使用强度的载荷谱；

步骤2，按照式(1)计算单个大循环中的外循环次数N；

N＝T1/24……………(1)

步骤3，控制Ascott AT2600IP复合盐雾试验箱按照下述方式开展大循环试验，包括：

步骤301：酸性盐雾试验—湿热试验，先采用5％NaCl溶液经稀硫酸调整PH＝4～5的盐溶液在温度为35℃±1℃的环境下对试样进行喷雾3h，然后在50℃±1℃的环境下干燥1h，按照“喷雾3h—干燥1h”的方式内循环3次，总持续时间为12h；然后在温度为40℃±1℃、相对湿度＞95％RH的环境下持续进行12小时的湿热试验；重复实施本步骤直到完成设定次数N的酸性盐雾试验—湿热试验外循环；

步骤302：工况载荷试验，步骤301结束后，从Ascott AT2600IP复合盐雾试验箱内取出试样，并进行性能检测，再按照当量X时间使用强度的载荷谱开展工况载荷试验；

步骤4，多次重复实施步骤3，直到完成所有次数的大循环试验。

6.根据权利要求1-5任一项所述的加速试验方法，其特征在于：对于无酸性大气的场合，可采用中性盐雾试验替代酸性盐雾试验，PH调整到6～7。

7.一种金属材料海洋大气环境多因素耦合模拟加速试验***，包括计算机设备，计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

步骤S1，读取选择的金属材料类别和输入的试验参数，试验参数包括外循环时长T1；

步骤S2，按照式(1)计算外循环时长N；

N＝T1/24……………(1)

步骤S3，控制Ascott AT2600IP复合盐雾试验箱按照下述方式持续开展外循环试验，每次外循环试验依序包括：

酸性盐雾试验，先采用5％NaCl溶液经稀硫酸调整PH＝4～5的盐溶液在温度为35℃±1℃的环境下对试样进行喷雾3h，然后在50℃±1℃的环境下干燥1h，按照“喷雾3h—干燥1h”的方式内循环3次，总持续时间为12h；

湿热试验，酸性盐雾试验结束后，在温度为40℃±1℃、相对湿度＞95％RH的环境下持续进行12小时的湿热试验。

8.一种金属结构海洋大气环境多因素耦合模拟加速试验***，包括计算机设备，计算机设备包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现以下步骤：

步骤S1，读取选择的金属材料类别和输入的试验参数，试验参数包括外循环时长T1；

步骤S2，按照式(1)计算外循环时长N；

N＝T1/24……………(1)

步骤S3，控制Ascott AT2600IP复合盐雾试验箱按照下述方式持续开展外循环试验，每次外循环试验依序包括：

酸性盐雾试验，先采用5％NaCl溶液经稀硫酸调整PH＝4～5的盐溶液在温度为35℃±1℃的环境下对试样进行喷雾3h，然后在50℃±1℃的环境下干燥1h，按照“喷雾3h—干燥1h”的方式内循环3次，总持续时间为12h；湿热试验，酸性盐雾试验结束后，在温度为40℃±1℃、相对湿度＞95％RH的环境下持续进行12小时的湿热试验；

步骤S4，在步骤S3开展设定次数后，控制Ascott AT2600IP复合盐雾试验箱暂停运行，并通过显示界面提示操作人员取出试样，并按照当量X时间使用强度的载荷谱开展工况载荷试验。

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