小型海洋腐蚀环境试验箱试验液制作方法

广东皓天检测仪器有限公司

2024/12/13 16:56:55>> 进入商铺

导读：

一、引言

小型海洋腐蚀环境试验箱通过模拟海洋环境中的温度、湿度、盐度以及海水成分等因素，对金属、合金及其他材料的腐蚀性能进行测试。试验液作为模拟海洋环境的关键介质，其制作方法直接影响到试验的准确性与可靠性。真实的海洋环境极为复杂，海水含有多种盐类、溶解气体以及微生物等成分，且其盐度、酸碱度等参数会因地域、季节和深度等因素而有所变化。因此，在制作试验液时，需要综合考虑这些因素，尽可能精确地复制海洋环境的特性。

二、试验液成分分析

（一）主要盐类成分

氯化钠（NaCl）：氯化钠是海水中最主要的盐类成分，其含量通常占海水总盐度的 77% - 88%。在试验液中，氯化钠的浓度应根据模拟的海洋环境类型进行调整。一般来说，对于标准海洋环境模拟，氯化钠的浓度可设定在 3.0% - 3.5% 左右。氯化钠的主要作用是提供氯离子，氯离子具有很强的腐蚀性，能够破坏金属表面的钝化膜，加速金属的腐蚀过程。
氯化镁（MgCl₂）：氯化镁在海水中的含量仅次于氯化钠，约占总盐度的 10% - 15%。在试验液中添加氯化镁，可进一步模拟海水的化学组成，其浓度一般可设置为 0.3% - 0.5%。氯化镁在水中会发生水解反应，产生酸性物质，从而影响试验液的酸碱度，同时也会参与金属腐蚀的电化学过程，促进腐蚀反应的进行。
（MgSO₄）：在海水中的含量约占总盐度的 4% - 6%。在试验液中，浓度通常为 0.2% - 0.3%。存在会影响试验液的离子强度和电导率，并且在金属腐蚀过程中，其硫酸根离子可能与金属离子形成不溶性盐类沉淀，改变金属表面的腐蚀形态。
氯化钙（CaCl₂）：氯化钙在海水中的含量相对较少，约占总盐度的 1% - 2%。在试验液中，氯化钙的浓度可控制在 0.1% - 0.2%。氯化钙能够增加试验液的硬度，并且其钙离子在金属腐蚀过程中可能与其他离子发生协同作用，影响金属的腐蚀速率和腐蚀产物的组成。

（二）溶解气体成分

氧气（O₂）：海水中溶解有一定量的氧气，氧气是金属在海洋环境中发生腐蚀的重要氧化剂。在试验液中，需要模拟海水中的溶解氧含量，一般可通过向试验液中通入空气或纯氧的方式来实现。在常温常压下，海水中的溶解氧含量大约在 5 - 10mg/L 之间。在试验液制作过程中，可根据具体试验要求，将溶解氧含量控制在该范围内。例如，对于某些对氧敏感性较高的金属材料测试，可精确调整溶解氧含量至 6 - 8mg/L，以更准确地模拟实际海洋环境中的腐蚀条件。
二氧化碳（CO₂）：海水中的二氧化碳含量相对较低，但它会影响海水的酸碱度。二氧化碳与水反应生成碳酸，从而使海水呈弱酸性。在试验液中，可适量添加二氧化碳气体或碳酸溶液来调节试验液的酸碱度，使其 pH 值接近真实海洋环境的范围，一般在 7.5 - 8.6 之间。通常情况下，可通过控制二氧化碳的添加量，使试验液的 pH 值稳定在 8.0 - 8.4 左右，以满足大多数海洋腐蚀试验的要求。

（三）微生物成分

海水中存在着大量的微生物，如细菌、藻类等，这些微生物在金属腐蚀过程中可能起到促进或抑制的作用。在试验液制作时，可根据试验目的添加特定的微生物菌株或微生物培养液。例如，对于研究微生物腐蚀的试验，可添加硫酸盐还原菌培养液。硫酸盐还原菌在厌氧条件下能够将硫酸盐还原为硫化物，硫化物与金属离子反应生成硫化金属沉淀，加速金属的腐蚀。一般可按照每升试验液中添加 10³ - 10⁵ 个菌落形成单位（CFU）的微生物数量进行添加，同时要注意为微生物提供适宜的生长环境，如温度、营养物质等。

三、试验液制作步骤

（一）原料准备

盐类原料选择：选用纯度较高的氯化钠、氯化镁、氯化钙等化学试剂作为试验液的盐类原料。这些试剂应符合国家标准或行业标准，其纯度一般要求在 99% 以上，以确保试验液成分的准确性。在购买原料时，要检查试剂的生产日期、保质期以及包装是否完好，避免使用变质或受污染的原料。
气体来源确定：氧气可来源于压缩空气钢瓶或纯氧钢瓶，在使用前要对钢瓶的压力、气体纯度进行检查。二氧化碳可使用钢瓶二氧化碳气体或由酸反应生成。对于微生物培养液或菌株，可从专业的微生物菌种保藏机构购买或自行培养，在培养过程中要严格按照微生物培养操作规程进行，确保微生物的活性与纯度。

（二）溶液配制

基础盐溶液配制：首先，使用电子天平准确称取一定量的氯化钠、氯化镁、氯化钙。例如，配制 100L 试验液，可分别称取氯化钠 30 - 35kg、氯化镁 3 - 5kg、 2 - 3kg、氯化钙 1 - 2kg。将称取好的盐类依次缓慢加入到盛有部分去离子水的大型容器（如塑料桶或不锈钢桶）中，使用搅拌器进行搅拌，搅拌速度控制在 100 - 200 转 / 分钟，直至盐类完溶解，形成基础盐溶液。在溶解过程中，要注意按照先溶解氯化钠，再溶解氯化镁、最后溶解氯化钙的顺序进行，以防止某些盐类形成沉淀。
气体溶解与 pH 值调节：将基础盐溶液转移至试验箱的储液槽或专门的配液容器中，使用曝气装置或气体扩散器向溶液中通入氧气，控制通气流量和时间，使溶液中的溶解氧含量达到设定值。例如，通气流量可设置为 0.5 - 1.0L/min，通气时间根据溶液体积和目标溶解氧含量确定，一般为 30 - 60 分钟。然后，根据需要向溶液中添加二氧化碳或碳酸溶液来调节 pH 值。在添加过程中，要使用 pH 计实时监测溶液的 pH 值，缓慢添加，避免 pH 值波动过大。当 pH 值达到 8.0 - 8.4 时，停止添加二氧化碳或碳酸溶液。
微生物添加（如有需要）：如果试验需要模拟微生物腐蚀环境，在调节好 pH 值后，将预先准备好的微生物培养液或菌株按照规定的数量加入到试验液中。使用搅拌器轻轻搅拌溶液，使微生物均匀分布在试验液中。然后，将试验液在适宜的温度下静置一段时间，一般为 24 - 48 小时，让微生物适应试验液环境并开始生长繁殖。在静置过程中，要注意保持试验液的温度、溶解氧含量等条件稳定，可使用恒温装置和溶解氧监测仪进行监控。

（三）试验液的存储与维护

存储容器选择：配制好的试验液应存储在耐腐蚀、密封良好的容器中，如塑料桶或玻璃容器。容器的材质应不会与试验液中的成分发生化学反应，且能够承受一定的压力。在存储容器上要标明试验液的成分、配制日期、有效期等信息，以便于管理和使用。
定期检查与调整：在试验液存储期间，要定期对其成分、pH 值、溶解氧含量等参数进行检查。一般每周检查一次，如果发现参数有明显变化，要及时进行调整。例如，如果溶解氧含量降低，可再次通入氧气进行补充；如果 pH 值发生变化，可根据变化情况添加酸或碱进行调节。同时，要注意观察试验液中是否有沉淀、浑浊或微生物大量繁殖等异常现象，如果出现异常，要分析原因并采取相应的处理措施，如过滤、灭菌或重新配制试验液等。

四、注意事项

安全防护：在配制试验液过程中，涉及到多种化学试剂的使用，要严格遵守化学试剂操作规程，佩戴防护手套、护目镜、防护口罩等个人防护用品。特别是在处理氯化镁、氯化钙等具有一定腐蚀性的试剂时，要防止试剂溅到皮肤或眼睛上。在使用气体钢瓶时，要确保钢瓶固定牢固，阀门开启和关闭操作正确，防止气体泄漏引发安全事故。
精确计量：试验液成分的准确性对试验结果影响很大，因此在称取盐类原料、测量气体体积和添加微生物等过程中，要使用精确的计量仪器，如电子天平、流量计、移液器等，并严格按照计量仪器的使用说明进行操作，确保各成分的添加量准确无误。
环境控制：在配制试验液以及试验液存储期间，要控制好环境温度、湿度等条件。一般来说，配制试验液的环境温度应控制在 20 - 25℃之间，湿度控制在 40% - 60% 之间，以保证试验液的稳定性和试验结果的可靠性。在试验液存储时，也要尽量保持环境温度稳定，避免温度过高或过低导致试验液成分变化或微生物生长异常。