CSTM-高温高压水中摩擦磨损系数定量测试方法编制说明

附件5：CSTM标准高温高压水中摩擦磨损系数定量测试方法编制说明（征求意见稿/送审稿/报批稿）标准编制组2021年8月工作简要过程，来源及主要参加单位和工作组成员1.1工作简要过程（1）总体过程本标准的制定过程主要分为前期准备、初稿编写阶段、征求意见稿编写阶段。（2）前期准备（2020年1月-2020年5月）主要任务是成立标准编制小组，分解工作任务、文件收集和调研分析、明确标准编制的进度控制。在前期准备阶段成立标准编制小组和明确工作任务后，首先消化吸收苏州热工研究院有限公司编制的相关技术条件；收集了国标（GB）和能源标准（NB）有关的检测、检验标准，并对上述所有标准进行了研究和分析，确立编制标准的构架以及技术内容。（3）初稿编写（2020年6月-2020年9月）在上述调研分析的基础上同时结合国内实际情况，起草了本标准的初稿。征求意见稿编写（2020年9月-2020年12月）初稿完成后，在具体章节编写过程中，对于标准内容的定位和合理安排问题主编单位向各参编单位征求了相关意见。并对反馈意见主编单位内部进行多次反复讨论和修改，最终形成本标准征求意见稿。标准征求意见稿编制期间主要工作如下：2020年9月22日于苏州及线上会议方式主编单位苏州热工研究院有限公司就本标准初稿向部分专家征求了修改意见，对初稿进行了部分修改及完善。1.2来源及主要参加单位和工作组成员本标准经过中国材料与试验团体标准委员会（以下简称：CSTM标准委员会）金属材料腐蚀与防护领域委员会审查，CSTM标准委员会批准CSTM标准《高温高压水中摩擦磨损系数定量测试方法》立项，标准（中文版）立项编号为CSTMLX920000738-2021，标准（英文版）立项编号为CSTMLX920000738-2021E，计划于2022年12月完成本项目。本项目由苏州热工研究院有限公司牵头主编，上海交通大学、东北大学为参编单位。本标准编制组成员情况详见表1。表1：标准编制组成员名单序号姓名单位职务/职称负责编写内容1梅金娜苏州热工研究院有限公司高级工程师编制全文2韩姚磊苏州热工研究院有限公司工程师编制全文3薛飞苏州热工研究院有限公司高级工程师审定全文4彭群家苏州热工研究院有限公司高级工程师审核全文5张乐福上海交通大学研究员审定全文6郭相龙上海交通大学副教授审核全文7汪家梅上海交通大学博士生审定全文8张涛东北大学教授审核全文标准化对象简要情况及制修订标准的原则2.1标准化对象简要情况针对高温高压水中摩擦磨损系数定量测试的特殊要求，研发传热管微动磨损行为定量评价装备，实现模拟核电站一、二回路温度、压力和水化学条件下在宽载荷范围、微小位移幅值加载条件下的纯冲击、纯滑移和冲击-滑移复合精确控制，定量获得最大静摩擦系数、动摩擦系数、磨损系数等摩擦磨损性能数据。所获得关键数据已在华龙一号、CPR1000等核电机组设计和安全论证中。2.2制订标准的原则（1）政策性本标准在制定工作中遵循“面向市场、服务产业、自主制定、适时推出、及时修订、不断完善”的原则。本标准的制定符合国家现行有关法律、法规和政策。（2）先进性本标准的制定有利于促进技术进步和科技发展，反映了本行业的具体情况和未来发展方向，充分论证与界定了标准的适用范围，其技术水平为国内领先、国际先进水平。（3）实用性本标准主要用于指导核电设备材料在最大静摩擦系数、动摩擦系数、磨损系数等摩擦磨损性能数据的定量获取方法，是需求方与测试方之间的质量保证依据，具有较强的实用性。（4）通用性本标准规范核电设备用金属材料在高温高压水中最大静摩擦系数、动摩擦系数和Archard磨损系数测量方法，可促进国内相关科研机构间测试方法和试验结果的规范性、通用性、一致性以及可靠性。（5）规范性本标准制定时严格遵循GB/T1.1-2020《标准化工作导则》规定，文字表达力求准确简明，内容严谨合理。采用国际标准和国外先进标准不适用。标准主要内容确定的论据本标准主要内容确定的论据：本标准按照GB/T1.1-2020标准规定的结构、格式和表达方式编辑；基本物理概念表示方法，考虑测试方法的规范性、统一性以及使用习惯，本标准采用通用性字母表示摩擦磨损系数测量试验中所涉及的物理概念；在测试方法使用的可指导性方面，规定了核电设备用金属材料在高温高压水中进行摩擦磨损系数测量试验的适用范围、试样制备和要求、试验原理、仪器、设备、关键试验步骤、试验结果观察及评定和试验报告等；为方便相关方使用标准，在本标准中未体现试验样品的具体尺寸要求，应符合双方协议。主要试验（或验证）结果的分析、综述报告、技术经济论证，预期的经济效果等。摩擦磨损是核电部件材料的主要失效形式之一。在核电部件的设计、运行和寿命预测等阶段均需要明确掌握高温高压水环境中材料的最大静摩擦系数、动摩擦系数、磨损系数等摩擦磨损性能数据。为起草本标准，标准编制组进行了大量试验验证工作，各参与单位分工负责摩擦磨损性能数据测试工作，在苏州热工研究院有限公司、上海交通大学等单位自主研发设计的不同高温高压水环境摩擦磨损试验机上开展试验研究工作，充分验证标准中给出的测试方法的通用性和合理性，从而按照本标准的编制原则和要求，形成高温高压水环境中材料的最大静摩擦系数、动摩擦系数、磨损系数等摩擦磨损性能数据的试验方法、步骤、结果观察及评定等要素。与有关的现行的方针、政策、法律、法规和强制性标准的关系。本标准《高温高压水中摩擦磨损系数定量测试方法》满足核安全法规（HAF）、核安全导则（HAD）。目前国内外尚无关于高温高压水环境摩擦系数、磨损系数定量测试统一标准。国际上关于摩擦、磨损性能测试标准主要包括：由美国材料与试验协会发布的《ASTMD5707-2016用高频线性振荡（SRV）试验机测量润滑脂摩擦和磨损性能的标准试验方法》和《ASTMD6425-2017用SRV试验机测量极压(EP)润滑油摩擦和磨损特性的标准试验方法》，这两个标准是针对润滑剂、工业油及相关产品，不适用于金属材料测试。《ASTMD1894-14塑料薄膜及薄板的静态和动态摩擦系数的测试方法》是针对塑料产品而制定的标准方法，也不适用于金属材料。《ASTMG77-17用环块磨损试验为材料抗滑动磨损分级的的标准试验方法》规定的是环块方式磨损性能评价试验方法，不适用于往复运动摩擦磨损性能试验。在中国标准分类中，测量摩擦磨损方法的主要包括：《GBT12444-2006金属材料磨损试验方法试环-试块滑动磨损试验》该标准与美国ASTMG77标准相对应，主要适用于环块方式磨损性能评价试验方法，不适用于往复运动摩擦磨损性能试验；《GBT22895-2008纸和纸板静态和动态摩擦系数的测定平面法》是针对纸的摩擦系数测量，不适用于金属材料；《GBT18029.13-2008轮椅车第13部分：测试表面摩擦系数的测定》是针对特定产品轮椅车的规定，不适用于高温高压水环境下摩擦磨损系数测量；《GB10006-88塑料薄膜和薄片摩擦系数测定方法》也是规定塑料的摩擦系数测量方法，无法适用于金属材料。为填补国际标准空白，本标准工作组团队通过自主研制高温高压水环境摩擦磨损试验机，研究金属材料在高温高压水环境中摩擦磨损性能，获得材料的最大静摩擦系数、动摩擦系数、Archard磨损系数，相关数据已获得国际组织认可，并应用于国内核电站设计中。在大量试验数据支持下，提出《高温高压水中摩擦磨损系数定量测试方法》，为设计者和使用者提供标准。对征求意见及重大分歧意见的处理经过和依据。对于前期已收集征求意见标准编制组已按照专家要求修改。目前尚无重大分歧意见。标准水平建议，预期的社会经济效果。本标准高温高压水中摩擦磨损系数定量测试方法达到国内领先、国际先进水平。（核协鉴字[2016]第035号“研制开发了高温高压水（或蒸汽）环境微动摩擦磨损试验平台及相应的参数测试技术，达到了国内领先、国际先进水平，已成功应用于多项科研课题和工程项目，具有良好的经济效益和社会效益。”）通过本标准实施，可提高核电厂设计水平和安全水平，减少核电厂因摩擦磨损问题产生的非计划停堆，显著提升核电站运行经济性。据测算，1台百万千瓦机组非计划停堆一天将造成1000万元人民币经济损失，按照20台机组计算，每年减少一天停堆时间将节省2亿元人民币。通过本标准的实施与应用，可降低核安全事故发生概率，防止放射性物质外泄，提高核电站安全性，保障核电站长寿期安全可靠运行。利用本标准中规定方法获得的摩擦磨损性能参数，可以构建部件服役寿命预测模型，进而为核电站延寿提供技术保障，延长已有厂址及配套设施的使用时间，解决核电厂址稀缺的问题。这对优化我国能源结构，保障能源安全，实现低碳经济及能源产业的可持续发展具有重大意义。同时也满足国家核电“走出去”的战略需