海洋约占地球表面积的71%，蕴藏着极其丰富的海底资源，包括石油、天然气、各种矿物质等等［1］。海底资源的开发与利用在未来海洋经济发展中占有举足轻重的地位。然而，众所周知，海洋又是一种苛刻的腐蚀环境，钢铁等金属材料如果不采取有效的防腐蚀措施，往往在较短的时间内就会出现非常严重的腐蚀。海洋船舶、石油平台、深潜器、海底管道、港口设施等金属构件在设计和使用过程中都必须考虑在海洋环境中的防腐蚀问题。目前，对金属材料在表层海水中的腐蚀行为与规律已有了较深入的了解，在我国已完成了常用金属材料在不同海域表层海水中16 年的腐蚀试验研究［2-3］，并对涂料在表层海水中的腐蚀失效行为也掌握了大量的试验数据［4-5］。然而，由于表层海水和深层海水的物理化学性质存在差异，因此材料在深海和表层海水中的腐蚀行为也不相同。另外，随着海水深度增加，海水静压力增大，将会对腐蚀性介质在涂层中的渗透行为和涂层的微观力学行为产生显著影响，进而直接影响涂料的防护性能和使用寿命。美国和日本等发达国家已开展了针对深海腐蚀问题的一些研究工作，而我国在此方面的研究则刚刚起步。深海资源的开发与利用提出了如何解决深海环境下金属材料的腐蚀防护课题，而深海的特殊腐蚀环境对防腐蚀涂料的性能提出了新的要求，同时迫切需要在涂料性能评价技术方面开展研究工作。

1 深海环境的腐蚀特点
在海洋环境中，影响腐蚀的主要因素有海水溶解氧含量、盐度、温度、pH 值等。随着海水深度的增加，这些因素都会发生变化。由于我国深海腐蚀研究刚刚起步，目前尚缺少相关数据。图1 是美国对太平洋深海区的数据测量结果［3］，可以反映出以上各腐蚀影响因素随海水深度变化的基本规律。

1—氧含量；2—温度；3—pH值；4—盐度
图1 美国太平洋海水盐度、氧含量、温度和pH值随海水深度的变化
由图1 可见：在0~600 m 深度范围内，随海水深度增加，氧含量逐渐减少，海水温度逐渐降低，pH 值逐渐减小，盐度逐渐增大。随着海水深度的进一步增加，受海底暖流的影响，变化情况会更加复杂。但从总体变化幅度分析，pH 值、盐度随海水深度变化不大，因此对金属腐蚀行为的影响可忽略；而海水溶解氧含量、温度的变化比较明显，应重点予以关注。由于这些腐蚀因素对金属腐蚀行为的影响是复杂的，而深海环境的变化又对这些腐蚀因素产生复杂的影响，使得对金属在深海环境下的腐蚀行为研究变得更加复杂和困难。例如，美国太平洋深海区测得的364~763 d 的腐蚀试验数据表明：在深海环境中，海水溶解氧含量和温度对碳钢、低合金钢的腐蚀均有减小的作用，如表1 所示［3，6］。
表1 海水深度与碳钢、低合金钢平均腐蚀速度的关系

但是，对于防腐蚀涂料而言，在深海环境中比在表层海水环境中增加了2 种腐蚀条件，即高压海水渗透和海水压力交变，这2 种腐蚀条件均可能对涂层产生加速破坏作用，从而引起涂层早期失效。

2 深海环境对防腐蚀涂料的性能要求
如上所述，高压海水渗透和海水压力交变是可能引起防腐蚀涂料在深海环境中发生早期失效的腐蚀条件，在这2 种条件下所对应的涂料失效模型分别为：
（1） 渗透失效模型
海水压力增大直接导致海水在涂层中的渗透速度和渗透量加大，缩短涂料发挥屏蔽保护作用的时间，加速涂料失效过程，使涂料提前丧失对基底金属的防护性能。
（2） 力学失效模型
海水压应力的存在和交替变化，使涂料的微观结构和机械性能不断发生变化，达到一定程度后产生力学老化和疲劳，导致涂层附着力、柔韧性等机械性能降低，使涂层提前丧失防护能力而失效。可见，深海环境条件下使用的防腐蚀涂料除了应具备常规防腐蚀涂料的性能之外，还应具备耐高压海水渗透性和耐海水压力交变性，使涂层在深海压力环境中保持良好的防腐蚀性、机械性能和耐久性。

3 深海环境防腐蚀涂料性能评价技术研究
3.1 腐蚀电化学性能评价技术
采用电化学阻抗谱（EIS）技术同步测试涂层在常压和高压海水条件下的阻抗谱变化，由阻抗谱解析获取能够反映涂层防腐蚀性的腐蚀特征参数，如涂层电阻、涂层电容、腐蚀反应电阻、界面电容等，通过比较分析对涂层的防腐蚀性进行评价。
3.2 抗腐蚀性介质渗透性能评价技术
利用EIS 技术可解析获得不同海水压力、不同浸泡时间下涂层吸水率的变化，从而对涂层抗海水渗透性能进行评价。
利用示踪试剂法研究腐蚀介质（水、氯离子）和腐蚀产物（铁离子）在涂层内的传输行为，进而对涂层抗腐蚀介质渗透性能进行评价，示踪试剂包括重水、银离子、硫氰根离子等。
利用电子探针（EPMA）技术对离子在涂层中的渗透行为进行研究，通过检测侵蚀性Cl- 离子、腐蚀产物Fe2+ 离子等在涂层内部的分布，对涂层抗侵蚀性离子渗透性能进行评价。
3.3 耐海水压力交变性能评价技术
综合利用如下评价技术和方法，对经受高压海水渗透、海水压力交变、海水干湿交替作用的涂层开展性能评价，通过综合各项性能评价结果对涂层耐海水压力交变性能进行评价，具体如下：
（1） 力学性能评价
通过拉伸、冲击实验测得涂层应力- 应变曲线、模量、断裂伸长率、材料的力学屈服等特性参数的变化；利用界面剥离（拉伸实验）方法研究涂层/ 金属间剥离能和附着强度的变化规律；
（2） 涂层微观结构和物理性能评价
利用SEM（扫描电镜）、AFM（原子力显微镜）评定涂层内部缺陷、孔隙数量和分布的变化；通过DTMA（动态机械分析）测定涂层玻璃化转变温度（Tg）的变化，以及利用差热分析研究涂层内聚合物发生老化前后的相转变，来反映涂层物理性能的变化。
综合以上分析和研究，深海腐蚀环境下存在可能引起涂料发生早期失效的特殊腐蚀条件。为了保证涂料在深海环境中发挥预期的防腐蚀效果，提高涂料使用的可靠性，必须在涂料使用之前开展全面的海水压力测试评价项目。另外，由于深海腐蚀与防护是一个全新的研究领域，现阶段还应重点加大深海环境下涂料失效机理方面的研究力度，以对涂料的研究、研制、设计和应用等工作予以科学指导。