ISO 28706.2-2017耐沸腾酸、沸腾中性液体、碱性液体及其蒸汽化学侵蚀的测定(翻译稿)

PAGEPAGE22ISO28706－2国际标准第二版2017-02搪瓷―――耐化学侵蚀的测定第2部分：耐沸腾酸、沸腾中性液体、碱性液体及其蒸汽化学侵蚀的测定目录前言引言1范围2规范性引用文件3术语和定义4原理5试剂6材料和设备6.1设备6.2材料7密封圈7.1总则7.2密封A7.3密封B8试样9步骤10结果表达10.1单位面积总的质量损失10.2侵蚀速率11沸腾的柠檬酸11.1总则11.2柠檬酸试验溶液11.3试验持续的时间11.4试验报告12沸腾的硫酸12.1总则12.2试验的溶液12.3试验持续的时间12.4试验报告13沸腾的盐酸13.1总则13.2试验的溶液13.3试验持续的时间13.4试验报告14沸腾的蒸馏水或去离子水14.1总则14.2试验的溶液14.3试验持续的时间14.4试验报告15标准洗涤剂溶液15.1总则15.2试验的温度15.3试验的溶液15.4试验持续的时间15.5试验报告16其它试验溶液或条件16.1总则16.2试验的溶液16.3试验持续的时间16.4试验报告参考资料引言液体溶液对搪瓷材料的侵蚀是一个溶解过程，搪瓷釉的主要组成，SiO2,形成一个三维硅酸盐网络，水解后，它会分解，并且形成硅酸或硅酸盐，这些硅酸或硅酸盐会溶解到侵蚀的介质；其它组成，主要是金属氧化物，会水解，以及形成对应的氢氧化金属离子或氢氧化氧化物。所有被侵蚀的产物或多或少会溶解在侵蚀介质中，整个侵蚀过程会导致材料单位面积的质量损失。对于有些水溶液，搪瓷表面的侵蚀量与侵蚀时间呈线性关系；对于其它水溶液，搪瓷表面的侵蚀量与侵蚀时间呈对数的关系。只有第一种溶液，可以计算其单位面积质量损失的精确速率（克/平方米.小时）以及侵蚀速率（毫米/年）。影响水溶液对搪瓷表面侵蚀的最最重要的因素是搪瓷的质量、温度和pH值。阻止效果主要来自硅酸盐有限的溶解度，下面列举了不同类型的搪瓷材料经受不同侵蚀条件的情况：在类似于0.1摩尔/升NaOH的碱性水溶液中（见ISO28706-4:2016）,在80℃室温下，在一个类似于柠檬酸，弱酸水溶液中（见ISO28706-1:2008,第9条），或在一个类似于硫酸，较强酸溶液中（见ISO28706-1:2008,第10条），搪瓷的硅酸盐网络仅受到了较弱的侵蚀，其它组成从搪瓷表面渗透进入溶液，高耐酸搪瓷，试验后，没有任何侵蚀隐形，而不太耐酸的搪瓷，会产生隐形，或粗糙的表面。在沸腾酸水溶液中（见ISO28706-2），搪瓷的硅酸盐网络受到了侵蚀，硅酸盐以及其它搪瓷组成会溶解进入溶液中，然尔，硅酸盐在酸溶液中的溶解度较低，侵蚀溶液很快会饱和被溶解的硅酸盐，仅有其它组成从搪瓷表面渗透进入溶液，酸的侵蚀将收到阻止，侵蚀速率显著下降。注意玻璃试验设备在酸的侵蚀下也会释放硅酸盐，也会起到阻止侵蚀的作用。在汽相试验中，这类阻止被有效地防止，在试样表面形成的冷凝组成不含任何已溶解的搪瓷组成。搪瓷非线性侵蚀〔见1〕〕和搪瓷非线性侵蚀〔见2〕〕的实例：沸腾的柠檬酸(见ISO28706-2，第11条)和沸腾30％硫酸酸的侵蚀。由于在汽相中仅有少量的酸，这些试验仅限制在液相中进行，阻止效果影响着酸的侵蚀，以及侵蚀将取决于暴露的时间，因此，试验结果可以用单位面积的质量损失来表示；但不能计算单位面积质量损失的速率。2)20％沸腾盐酸(见ISO28706-2，第13条)由于这是一个共沸沸腾酸，在溶液中和在汽相中的浓度是一致的，并不需要进行液相试验，激烈的沸腾使得阻止凝聚不能生成，侵蚀与暴露的时间呈线性关系，因此，试验结果可以按照单位面积质量损失的速率(单位面积和时间的质量损失)和侵蚀速率(每年毫米)来表示。在高温下，试验在液相和高压条件下(见ISO28706-5)，酸溶液的侵蚀非常严厉，为了避免阻止，试验时间限制在24小时，酸对搪瓷表面的侵蚀的速率是比较高的（模拟在化学反应容器的条件），此外，仅低硅水溶液被用作试验溶液的制备，在这种试验条件下，侵蚀是与暴露的时间呈线性。因此，20%盐酸(见ISO28706-5:2010，第8条)，人造试验溶液(见ISO28706-5:2010，第10条)或试验液体(见ISO28706-5:2010，第11条)也可以按照单位面积质量损失的速率（单位面积和时间的质量损失）来表示。在沸腾水中(见ISO28706-2，第14条)，硅酸盐网络是非常稳定的，搪瓷表面主要以渗透为主，硅酸盐的溶解量非常有限。这类侵蚀可以用汽相侵蚀来清楚地表示，在液相中，对于高耐酸搪瓷，可以看到其阻止功能。然而，如果试验的搪瓷比较弱，搪瓷表面会碱金属离子渗透出，从而提高了溶液的pH值，增加了液相的侵蚀，液相和汽相都能够得到有用的信息。由于侵蚀可以是线性的，或非线性的，试验结果只能以单位面积质量损失来表示，并示出试验时间。对于标准的洗涤剂溶液（(见ISO28706-3:2008，第9条)，试验24小时或168小时，并不能确定侵蚀曲线是否是线性的，侵蚀速率的计算因此不能包含在试验报告中。对于其它酸(见ISO28706-2，第15条)和其它碱(见ISO28706-3:2008，第10条和ISO28706-4:2016，第10条)，在试验过程中也不知道侵蚀速率是否是线性的，侵蚀速率的计算因此不能包含在本国际标准的试验报告中。对于烧成温度低于700℃的搪瓷材料，本国际标准的试验参数（介质、温度和时间）也是不合适的，对于这类搪瓷，例如铝搪瓷，应该采用其它的介质、温度和时间。这些试验可以根据本根据标准中第1、2、3和4部分中的“其它试验溶液”国际标准ISO28706－2：2017（E）搪瓷――耐化学侵蚀的测定――第2部分：耐沸腾酸、沸腾中性液体、碱性液体或它们的蒸气化学侵蚀的测定1范围国际标准ISO28706本部分叙述平板搪瓷材料耐沸腾酸、沸腾中性液体、碱性溶液或它们的蒸气化学侵蚀的测定。本方法还可以同时测定搪瓷材料耐侵蚀介质液相和汽相的化学稳定性能。2规范性引用文件下列参考文件对于实施本标准是必不可少的，对于注日期的引用文件，仅采用注日期的引用文件；对于未注日期的引用文件，采用最新的引用文件（包含任何修订版本）。ISO48,橡胶，硫化的或热塑性的――硬度的测定（在10IRHD和100IRHD的硬度）;ISO649-1，试验用玻璃器皿――有容量刻度的烧瓶ISO718，试验用玻璃器皿――耐热急变性能――试验方法；ISO3585,硼硅酸盐玻璃3.3――性能；ISO3696分析试验用水――规范和试验方法；ISO4788试验用玻璃器皿――计量刻度锥形瓶；ISO4799试验用玻璃器皿――冷凝器；ISO28764搪瓷――钢板搪瓷、铝搪瓷和铸铁搪瓷试验样品的制备。3术语和定义4原理一套搪瓷试验样品置于试验设备的液相区或汽相区，其暴露的表面积，在规定的条件下，受到沸腾酸或沸腾中性液体，以及它们的蒸气溶液的侵蚀。相同的试验仪器和相同的试验原理可以用于不同的溶液。测量质量损失，并计算单位面积的质量损失速率，如果有必要，计算侵蚀速率。5试剂在测定过程中，除非有其它规定，否则只能使用公认的分析等级的试剂。5.1水，与ISO3696的3级要求相一致，例如，蒸馏水或等同纯度的水。5.2醋酸溶液，体积浓度为50毫升/升，用于清洗试验仪器和试验样品。5.3脱脂试剂，如含有几滴液体洗涤剂乙醇，或水（4.1），适合于清洗试验仪器和试验样品。5.4柠檬酸，（C6H8O7H2O）,结晶体。硫酸，分析纯，30％（质量）溶液，密度范围为1.217克/毫升到1.220克/毫升（用液体比重计进行测量――见5.8）。5.6盐酸，分析纯，20％（质量）溶液，密度范围为1.097克/毫升到1.099克/毫升（用5.7磷酸钠（Na5P3O10）5.8碳酸钠（Na2CO3）5.9硼酸钠（NaBO2H2O23H2O）5.10硅酸钠（Na2SiO3）：81%（wt）5.11烷基磺酸盐（CH3(CH2)X-C(SO2Na)H-(CH2)3-CH3））6材料和仪器6.1试验仪器6.1.1一般描述试验仪器（见图1和图2）主要由一个玻璃圆筒（6.1.2）（见图3），一个支撑架，一个标准插座固定带有逐级收集器（6.1.4）的回收冷凝器（6.1.3）。二个试验样品分别放在圆筒的顶部和底部。如果需要，可以将其中的一个试验样品有玻璃板（6.1.14）来取代，带有二个试验样品的圆筒由二块平板固定（见图2），在平板的边角上用螺棒（6.1.8），带翅螺母（6.1.7）和六角螺母进行锁住，一个合成纤维垫圈（6.1.9）置于试验样品与固定板（6.1.5）之间，每个试验样品与圆筒之间必须密封，密封圈材料取决于试验溶液的类型。试验样品任何没有涂搪瓷的部位都必须保护以避免侵蚀介质的侵蚀。当试验样品是取之于搪瓷产品时，将采用把试验样品包密封圈（见图5）来取代密封圈（6.1.10）。图1－组合试验仪器的示意图关键回收冷凝器插座固定合成纤维垫圈带翅螺母样品温度计插座固定玻璃圆筒密封圈加热器电插座固定三角板六角螺母图2－试验仪器试验仪器通过加热器（6.1.11）在外部加热，加热器置于玻璃圆筒（6.1.2）的下半部，大多数情况下，离下部密封圈3毫米，试验仪器由下列部件所组成：6.1.2玻璃圆筒（见图3），由硼硅酸盐玻璃制成，满足ISO3585的要求，二边底部进行研磨，当进行ISO718试验时，在温差至少在120℃注意如果用一个耐沸腾溶液的填塞密封较小的插座固定，也可以使用用二个插座固定的玻璃圆筒。关键用于冷凝器的研磨玻璃插座固定用于温度计的研磨玻璃插座固定连接件连接件图3－玻璃圆筒6.1.3Liebig-West回流冷凝器，或满足ISO4799要求的同性能回流冷凝器，在试验中，内部体积不会变化，外套玻璃长度为400毫米，3.3硼硅酸盐玻璃，磨砂玻璃接口，满足ISO3585要求。6.1.4逐级收集器（见图4），3.3硼硅酸盐玻璃，磨砂玻璃接口，满足ISO3585要求。按照为试验仪器收集回流冷凝器产生的冷凝液进行排列，逐级间隔应该为0.1毫升。图4－逐级收集器单位尺寸：毫米图5－包密封圈6.1.5二块表面保护钢板6.1.6六角螺母，带有固定螺钉的螺母棒。6.1.7带翅螺母，带有固定螺钉的螺母棒。6.1.8固定螺钉的螺母棒，耐腐蚀钢6.1.9合成纤维垫圈，能耐140℃注意PTFE是仅有的适合耐无机酸（例如，H2SO4,HCl）试验的塑料材料。6.1.10密封圈（见第7条）6.1.11加热器，输出功力为400W到500W，由表面涂有绝缘材料的热导合金所构成，其尺寸必须满足加热器底部离底部密封圈3毫米，并不能与密封圈接触。6.1.12加热控制器，例如，温度调节器，可调变压器或电子控制仪器。6.1.13电压稳定器，避免由于电力供应波动而引起加热变化。6.1.14玻璃板，3.3硼硅酸盐玻璃，满足ISO3585要求，其直径尺寸为105毫米，如果需要，可以作为玻璃圆筒的顶部或底部的盖板。6.1.15漫煮剂，例如，能耐沸腾溶液的漂浮粒子。注意1PTFE是仅有的适合耐无机酸（例如，H2SO4,HCl）试验的塑料材料。注意2当用硫酸沸腾时，用硼硅酸盐玻璃毛细管是最好的沸腾阻止器。材料6.2.1烘干炉，至少能使温度维持在130℃6.2.2干懆箱，例如，内部直径为200毫米。6.2.3逐级计量筒，容量为500毫升，满足ISO4788要求。6.2.4烧杯6.2.5天平，称量精度在0.2毫克。6.2.6海绵，柔软。6.2.7液体比重计，满足ISO649-1要求。7密封圈7.1总则在圆筒的底部固定样品的方法取决于样品的种类和试验溶液的种类，使用下列类型的密封材料：7.2密封Ａ压制纤维垫圈，其外径为100毫米，内经80毫米±1毫米，厚度2毫米，表面涂上耐140℃7.3密封Ｂ密封圈外径为100毫米，内经80毫米±0.3毫米，厚度2～3毫米，材质为按照ISO40测定的硬度为70IRHD橡胶，能耐140℃的柠檬酸和水（例如，氯丁二烯或乙丙烯8试验样品按照ISO28764,制备试验样品。用水（5.1）冲洗每一块试验样品，如果需要，可使用合适的脱脂溶液（5.3），在110℃±5℃的烘干箱（6.2.1）内放置2小时，烘干样品，再将样品放置在干懆箱内至少2小时，最终每个样品重量误差在0.2毫克，纪录开始质量，ms9步骤对于新样品的每一个测定，都要进行汽相和液相测定。将使用样品固定在试验仪器上，使样品涂层表面面对着面对着玻璃圆筒的内部，保护未涂涂层的表面免受侵蚀介质的侵蚀。如果试验仅在液相进行，用一块3.3硼硅酸盐玻璃（ISO3585）盖仪器顶部；如果试验仅在汽相进行，用一块3.3硼硅酸盐玻璃（ISO3585）盖仪器底部。均匀地－紧带翅螺母，以确保试验仪器不泄漏液体。通过逐级收集器和回收冷凝器插座固定口，将试验450毫升的溶液（见第11～14条）引入到玻璃圆筒中，开启加热器，使试验溶液在15分钟内达到沸腾，测试试验周期以开始沸腾时算起，一旦溶液沸腾太激烈，使用加热控制器，使试验期间，维持每3分钟，在回流冷凝器中冷凝液在逐级收集器中的量在8毫升±2毫升之间。试验持续的时间取决于试验的溶液（见第11～14条）。按照事先确定的试验周期后（见第11～14条），清空玻璃圆筒，使它冷却，然后用水（5.1）清洗。从仪器上取下样品，在室温下，用一块醋酸（5.2）浸泡过的海绵（6.2.6）擦三次，然后用水（5.1）清洗。从试样的边部小心取下所有的密封圈残余物，在110℃±5℃下的热空气炉中，烘干2小时后，再在干燥器（6.2.2）放置2小时，再一次称量每一个试样到精度0.2毫克，纪录最终的质量，mf测量暴露侵蚀区域的直径，暴露侵蚀区域的直径的三个测量平均值应该在80毫米±1毫米以内。使用直径的平均值计算暴露侵蚀区域，A。结果表示10.1单位面积质量的总损失对于每个试验，用下列公式计算整个试验时间内的单位面积质量的总损失，△pA，单位为克/平方米：pA=（ms－mf）/A公式中ms是开始时的质量，单位为克；mf最终的质量，单位为克；A暴露侵蚀区域，单位为平方米。为了区分不同试验周期的试验结果，应该在符号下标注试验时间的数，例如：对于试验了2.5小时：△pA2.5对于试验了48小时：△pA48试验样品如果有渗透到金属的针孔、边部脱片或边部侵蚀等缺陷，将不能试验，必须用新的样品取代，进行试验。用各个值的数学平均数来表示，精确到0.1克/平方米。各个数值与平均值的偏差不应该大于20％。10.2侵蚀速率在盐酸试验中（见第12条），搪瓷侵蚀与时间呈线性关系，侵蚀速率，v，可以用单位面积的质量损失速率来表示，gm-2h-1,可以用下列公式计算：ｖ＝△pA/t公式中t是试验时间，单位为ｈ计算每年毫米侵蚀速率ｗ，用下列公式：ｗ＝3.504ｖ注意公式（3），是假定搪瓷材料是均匀的（没有气泡），密度为2.5克/平方厘米。用各个值的数学平均数来表示，单位为每年毫米，精确到0.01毫米/年。11沸腾柠檬酸11.1总则使用第8条叙述的程序进行试验。11.2柠檬酸试验溶液将32克纯结晶柠檬酸（C6H8O7.H2O）(4.1)溶解在500毫升的水中，对于每一个试验，都要用当天配制的新鲜溶液。仅评价液相中的耐化学侵蚀性能。11.3试验的时间加热时间，例如，每3分钟，在冷凝速率在8毫升±2毫升之间的时间，应该在2.5小时（150分钟）。试验时间后，所有试验样品的质量损失都小于8毫克，试验结果为“小于1.6克/平方米”。如果需要更加精确的结果，可以按照第14条描述的条件，有新的试样和另一个试样溶液，或另一个试样时间，进行另一个试验。11.4试验报告试验报告应包含下列内容：试验样品身份的所有必要信息；参考ISO28706,部分的第11条，例如：试验参照ISO28706-2的第11条――沸腾的柠檬酸；试验时间为2.5小时；试验结果，在试验时间中进行的试验（见10.1）计算得到的单位面积质量损失，单位为每平方米克，对于单个测定，加上算术平均值，精度在0.1克/平方米；任何与规定程序的偏差；试验中观测到的任何非寻常的特征；g)试验的日期。12沸腾硫酸12.1总则使用第8条叙述的程序进行试验。12.2试验溶液硫酸，分析纯，30％（质量）溶液，密度在1.217克/毫升到1.220克/毫升（用液体比重计进行测量――见5.8），对于每一个试验，都要用当天配制的新鲜溶液。仅评价液相中的耐化学侵蚀性能。12.3试验的时间加热时间，例如，每3分钟，在冷凝速率在8毫升±2毫升之间的时间，应该在18小时。试验时间后，所有试验样品的质量损失都小于8毫克，试验结果为“小于1.6克/平方米”。如果需要更加精确的结果，可以按照第14条描述的条件，有新的试样和另一个试样溶液，或另一个试样时间，进行另一个试验。12.4试验报告试验报告应包含下列内容：试验样品身份的所有必要信息；参考ISO28706,部分的第12条，例如：试验参照ISO28706-2的第12条――沸腾的硫酸；试验时间为18小时；试验结果，在试验时间中进行的试验（见10.1）计算得到的单位面积质量损失，单位为每平方米克，对于单个测定，加上算术平均值，精度在0.1克/平方米；任何与规定程序的偏差；试验中观测到的任何非寻常的特征；试验的日期。13沸腾的盐酸13.1总则使用第9条叙述的程序进行试验。13.2试验溶液盐酸，分析纯，20％（质量）溶液，密度在1.097克/毫升到1.099克/毫升（用液体比重计进行测量――见5.8），对于每一个试验，都要用当天配制的新鲜溶液。仅评价汽相中的耐化学侵蚀性能。13.3试验的时间加热时间，例如，每3分钟，在冷凝速率在8毫升±2毫升之间的时间，应该在7天。试验时间后，所有试验样品的质量损失都小于8毫克，，用新试样，加热14天进行试验，如果质量损失仍然小于8毫克，试验结果为“小于1.6克/平方米”。如果需要更加精确的结果，可以按照第14条描述的条件，有新的试样和另一个试样溶液，或另一个试样时间，进行另一个试验。13.4试验报告试验报告应包含下列内容：试验样品身份的所有必要信息；参考ISO28706,部分的第13条，例如：试验参照ISO28706-23的第13条――沸腾的盐酸；试验时间为7天或14天；试验结果，－在试验时间中进行的试验（见10.1）计算得到的单位面积质量损失，单位为每平方米克，对于单个测定，加上算术平均值，精度在0.1克/平方米；－单位面积质量损失速率（见10.2），单位为每小时每平方米克，对于单个测定，加上算术平均值，精度在0.1克/平方米；－侵蚀速率（见10.2），单位为每年毫米，精度在0.01毫米/年。任何与规定程序的偏差；试验中观测到的任何非寻常的特征；试验的日期。14沸腾的蒸馏水或去离子水14.1总则使用第8条叙述的程序进行试验。14.2试验溶液试验溶液应该为电导率不大于50uS/cm的水（5.1），对于每一个试验，都要用当天配制的新鲜溶液。耐化学侵蚀性能至少要评价二相中的一相（液相或汽相）。14.3试验的时间加热时间，例如，每3分钟，在冷凝速率在8毫升±2毫升之间的时间，应该在48小时（2天）。试验时间后，所有试验样品的质量损失都小于8毫克，，用新试样，加热336小时（14天）进行试验，如果质量损失仍然小于8毫克，试验结果为“小于1.6克/平方米”。如果需要更加精确的结果，可以按照第16条描述的条件，有新的试样和另一个试样溶液，或另一个试样时间，进行另一个试验。14.4试验报告试验报告应包含下列内容：试验样品身份的所有必要信息；参考ISO28706,部分的第14条，例如：试验参照ISO28706-2的第14条――沸腾的蒸馏水或去离子水；试验时间为48小时或14天；试验结果，－在试验时间中进行的液相试验（见10.1）计算得到的单位面积质量损失，单位为每平方米克，对于单个测定，加上算术平均值，精度在0.1克/平方米；－在试验时间中进行的汽相试验（见10.1）计算得到的单位面积质量损失，单位为每平方米克，对于单个测定，加上算术平均值，精度在0.1克/平方米；任何与规定程序的偏差；试验中观测到的任何非寻常的特征；试验的日期。15标准洗涤剂溶液15.1总则使用第9条叙述的程序进行试验。偏离第9章，在规定时间(2,5小时)结束时，取出热的试验溶液并立即灌入室温下试验用水。将水搅拌2分钟，然后倒出。从圆筒中取出试样。用浸过试验用水的软海绵(6.2.6)擦拭试样的两侧。继续执行第9章所述的程序。15.2试验溶液准备0.45升含有以下成分的溶液:-2.70g三聚磷酸钠(Na5P3O10)；-0.90克无水碳酸(Na2CO3)；-0.27克水合过硼酸钠(NaBO2·H2O2·3H2O)；-0.18g水玻璃，含大约81%(按质量计)的硅酸钠；-0.45g烷基磺酸盐[CH3(CH2)x-C(SO2Na)H-(CH2)3-CH3]。溶液应使用试验用水和分析级试剂配制。为每个测试准备一个新的试验溶液。注：每2.5小时的测试使