一种海洋潮汐区微生物腐蚀的试验方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种海洋潮汐区微生物腐蚀的试验方法及装置，试验方法包括菌种和海水准备、待测试样和电极准备、试验装置灭菌、海水加注和微生物接种、潮汐和环境参数控制、在线监测六个步骤。试验装置包括底座、支架、盐水池、水泵、风机和控制箱；盐水池顶部的盖板上安置超声液位传感器、吹风口、风速传感器、气体交换孔、微生物接种和测试孔，盐水池底部设置测试板、造浪泵、流速传感器、加热棒和温度传感器。本发明专利技术通过单片机集成了潮汐形态控制、环境温度调节、洋流和海风重现、微生物接种和测试等功能，通过外接电化学工作站实现了海洋潮汐区金属材料腐蚀过程的在线监测，构造简单、操作方便，适用于海洋潮汐区金属材料微生物腐蚀的试验研究。

【技术实现步骤摘要】
一种海洋潮汐区微生物腐蚀的试验方法及装置
本专利技术属于海洋环境材料耐久性设备领域，尤其涉及一种海洋潮汐区微生物腐蚀的试验方法及装置，用于海洋平台、海洋构件长期耐蚀性能的加速腐蚀试验研究。
技术介绍
海洋蕴藏着丰富的资源，具有潜在的巨大经济利益和战略性的国防地位。海洋资源的开发利用离不开海上基础设施，海洋腐蚀问题是海上基础设施面临的重要威胁之一。世界各国均投入巨大人力物力进行海洋腐蚀问题的研究。最近，中国科协年会上将“近海污染物作用下金属材料的腐蚀机制”确立为“2020年十大海洋科学前沿问题和工程技术难题”之一。可见，近海金属材料腐蚀问题已成为制约我国海洋科学的技术难题。为了在实验室模拟加速金属材料腐蚀过程，揭示海洋环境中金属材料腐蚀机制，需要开发模拟海洋环境的方法并研制相应设备。海洋潮汐腐蚀装置就是其中一种重要的模拟海岸线附近金属材料腐蚀失效的设备。调研所知，现有模拟海洋潮汐腐蚀的可行方法和专用设备不多，且功能不够完善。例如，有些设备仅作为海洋潮汐的演示之用，主要用于观赏和教学，无科学研究意义；有些设备仅考虑了潮汐涨落对金属腐蚀行为的影响，用途有限；有些设备只能进行简单的浸泡试验，不能进行在线监检测，不能考虑海洋物理、化学和生物等因素的作用，无法用于腐蚀机制的探索；绝大部分设备都人为地将潮汐涨落设置为线性的，这与自然界中潮汐涨落规律不相符，不能真实地模拟海洋潮汐对金属腐蚀机制的影响。因此，对于揭示近海污染物作用下金属材料的腐蚀机制，开发适用于近海环境中金属材料腐蚀和微生物腐蚀的试验方法及装置，无疑是丞待解决的问题。针对现有技术的不足，本专利技术拟从潮汐形态、在线监测、海洋物理、化学和生物因素等方面提供一种海洋潮汐区微生物腐蚀的试验方法及装置。
技术实现思路
本专利技术针对海洋潮汐区金属材料腐蚀和微生物腐蚀的试验方法和装置存在潮汐形态不妥、在线监测困难、海洋物理、化学和生物因素考虑不周的问题，提供了一种结构简单、价格合理、稳定性好的海洋潮汐区微生物腐蚀的试验方法及装置。本专利技术所述的海洋潮汐区微生物腐蚀的试验装置，包括底座、盐水池、潮汐控制系统、环境控制系统、在线监测系统。所述的底座上方设置有支架、第一盐水池和第二盐水池，支架从下至上依次设置有第一水泵和第二水泵、第一风机和第二风机、控制箱，第一盐水池和第二盐水池分布在支架两边。所述的控制箱中集成有潮汐控制单元和环境控制单元；所述的控制箱中设置有ATmeqa328单片机、12V电源适配器和冷却风扇等，所述单片机程序通过Arduino1.8.3软件包编写，通过ArduinoUNOR3开发板进行写入。可以实现对潮汐形态的模拟、对海洋物理、生物和化学参数的调节。所述第一盐水池和第二盐水池，内部和外部均采用316L不锈钢板，厚度为3mm，中间采用硬质发泡氨基甲酸乙酯，用于保持海水温度；所述的第一盐水池和第二盐水池外部分别设置有连接盐水池内部的第一液位管和第二液位管，用于显示盐水池内液面高度；所述的第一盐水池和第二盐水池顶部分别设置有第一盖板和第二盖板，第一盖板上安置有第一超声液位传感器、第一吹风口、第一风速传感器、第一气体交换孔、微生物接种和测试孔，第二盖板上安置有第二超声液位传感器、第二吹风口、第二风速传感器、第二气体交换孔；所述第一盐水池和第二盐水池底部分别设置有第一测试板、第一造浪泵、第一流速传感器、第一加热棒、第一温度传感器和第二测试板、第二造浪泵、第二流速传感器、第二加热棒、第二温度传感器。所述的第一超声液位传感器通过信号线连接控制箱，用于测量第一盐水池内液面高度，所述的第二超声液位传感器通过信号线连接控制箱，用于测量第二盐水池内液面高度；所述的第一气体交换孔和第二气体交换孔，在使用过程中用透气硅胶封堵，用于气体交换，同时防止外界微生物污染；所述的微生物接种和测试孔连接有毛细管，所述毛细管深入到箱体中部，用于接种微生物和测试微生物数量，试验过程中微生物接种和测试孔处于密闭状态，在接种和测试时暂时性打开。所述的潮汐控制系统，包括控制箱中的潮汐控制单元、第一超声液位传感器、第二超声液位传感器、第一水泵、第二水泵、第一电磁阀、第二电磁阀、第一导水管、第二导水管、第三导水管和第四导水管；所述的第一超声液位传感器通过信号线与控制箱相连，用于传送第一盐水池液位高度数据；所述的第二超声液位传感器通过信号线与控制箱相连，用于传送第二盐水池液位高度数据；所述的第一导水管与第一盐水池底部贯穿相连，经第一电磁阀与第一水泵相连，所述的第二导水管与第二盐水池顶部贯穿相连，并与第一水泵直接相连；所述的第三导水管与第二盐水池底部贯穿相连，经第二电磁阀与第二水泵相连，所述的第四导水管与第一盐水池顶部贯穿相连，并与第二水泵直接相连；所述的第一水泵和第二水泵均与控制箱相连，潮汐控制单元控制第一水泵和第二水泵的电压，进而控制水流速度；所述的第一电磁阀和第二电磁阀均与控制箱相连，潮汐单位控制第一电磁阀和第二电磁阀的开启和关闭；所述的潮汐控制单元可以根据用户设定，调节第一水泵和第二水泵的电压，控制第一盐水池和第二盐水池液面高度变化规律，形成正弦、三角和梯形涨落的潮汐规律。所述的环境控制系统，包括第一风机、第二风机、第一风速传感器、第二风速传感器、第一造浪泵、第二造浪泵、第一流速传感器、第二流速传感器、第一加热棒、第二加热棒、第一温度传感器、第二温度传感器和控制箱中的环境控制单元。所述的第一风机、第二风机、第一风速传感器、第二风速传感器与控制箱相连，环境控制单元分别控制第一风机和第二风机的转速和接收第一风速传感器和第二风速传感器的风速数据；所述的第一造浪泵、第二造浪泵、第一流速传感器、第二流速传感器与控制箱相连，环境控制单元控制第一造浪泵和第二造浪泵的转速和接收第一水流传感器和第二水流传感器的水流数据；所述的第一加热棒、第二加热棒、第一温度传感器、第二温度传感器与控制箱相连，环境控制单元控制第一加热棒和第二加热泵的电压和接收第一温度传感器和第二温度传感器的温度数据。所述的环境系统，可以根据用户设定，接收来自第一风速传感器和第二风速传感器的风速数据、来自第一水流传感器和第二水流传感器的流速数据、来自第一温度传感器和第二温度传感器的温度数据，分别控制第一风机和第二风机的转速、第一造浪泵和第二造浪泵的转速、第一加热棒和第二加热棒的电压，从而形成用户制定的海浪、海风和温度环境。所述的在线监测系统，包括第一测试板、第二测试板和外接电化学测试系统；所述第一测试板和第二测试板上分别安置有第一测试样品、第一辅助电极、第一参比电极和第二测试样品、第二辅助电极、第二参比电极；所述的第一测试样品、第一辅助电极、第一参比电极、第二测试样品、第二辅助电极和第二参比电极均连接导线，所述的导线均贯穿第一盐水池和第二盐水池与外接电化学测试系统相连；所述的外接电化学测试系统是金属材料腐蚀试验室常用设备，不在本专利技术范围之内；所述的在线监测系统可以实时地监测海洋潮汐区不同位置样品的腐蚀程度和过程。本专利技术还提供一种海洋潮汐区微生物腐蚀的试验方法，该微生物腐蚀试验方法自动化程度高、操作简单，能够科学合理地评价海洋潮汐区金本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种海洋潮汐区微生物腐蚀的试验方法，其特征在于：包括如下步骤：/n步骤一、菌种和海水准备：选择和配制合适的培养基进行菌种培养；从海洋中取洁净海水，过滤去除海水中的杂质；培养基、海水及所用器皿均采用高温蒸汽灭菌；/n步骤二、待测试样和电极准备：制备测试板，安置测试样品、辅助电极和参比电极，并将测试板安置到试验装置中；/n步骤三、试验装置灭菌：将试验装置放置在可紫外灭菌的房间，进行紫外线杀菌；/n步骤四、海水加注和微生物接种：往盐水池中注入适量灭菌海水；用透气硅胶封堵气体交换孔，通过微生物接种和测试孔接种微生物；/n步骤五、潮汐和环境参数控制：将控制箱与电脑相连，启动相应执行程序，输入潮汐周期和形态、环境温度、海水流速和海风速度等参数，启动程序；/n步骤六、在线监测：将测试样品、辅助电极、参比电极通过导线与外接电化学测试系统相连，开始监测样品在海洋潮汐区微生物腐蚀过程和行为；间隔性地进行微生物计数，计数技术采用现有方法进行。/n

【技术特征摘要】
1.一种海洋潮汐区微生物腐蚀的试验方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤一、菌种和海水准备：选择和配制合适的培养基进行菌种培养；从海洋中取洁净海水，过滤去除海水中的杂质；培养基、海水及所用器皿均采用高温蒸汽灭菌；
步骤二、待测试样和电极准备：制备测试板，安置测试样品、辅助电极和参比电极，并将测试板安置到试验装置中；
步骤三、试验装置灭菌：将试验装置放置在可紫外灭菌的房间，进行紫外线杀菌；
步骤四、海水加注和微生物接种：往盐水池中注入适量灭菌海水；用透气硅胶封堵气体交换孔，通过微生物接种和测试孔接种微生物；
步骤五、潮汐和环境参数控制：将控制箱与电脑相连，启动相应执行程序，输入潮汐周期和形态、环境温度、海水流速和海风速度等参数，启动程序；
步骤六、在线监测：将测试样品、辅助电极、参比电极通过导线与外接电化学测试系统相连，开始监测样品在海洋潮汐区微生物腐蚀过程和行为；间隔性地进行微生物计数，计数技术采用现有方法进行。


2.根据权利要求1所述的海洋潮汐区微生物腐蚀的试验方法，其特征在于：所述菌种可以是天然海水中分离出的，也可以从国家微生物保存中心购买，建议接菌量小于或等于海水体积的千分之一；海水可以是取自天然海域的自然海水，也可以采用3.5%NaCl或海水晶替代。


3.根据权利要求1所述的海洋潮汐区微生物腐蚀的试验方法，其特征在于：所述的待测试样的规格为φ10mm的圆片，辅助电极为商用石墨片，参比电极为商用饱和甘汞电极，通过自制盐桥连接；所述的待测试也可以为一种或多种规格，甚至可以安置在测试板之外做失重分析之用。


4.一种海洋潮汐区微生物腐蚀的试验装置，基于权利要求1~3任一项所述的海洋潮汐区微生物腐蚀的试验方法，其特征在于：底座上方设置有支架和盐水池，支架从下至上依次设置有水泵、风机和控制箱...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴堂清，周小包，谭林，王煊凯，王琴，李小波，尹付成，
申请(专利权)人：湘潭大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43