用于高溫水體系的抗腐蝕結構以及其防腐方法

專利名稱：用于高溫水體系的抗腐蝕結構以及其防腐方法
技術領域：
本發明涉及用于高溫水體系的抗腐蝕結構以及防腐方法，尤其涉及可以有效防止結構材料腐蝕且可以有效降低鐵組分等由結構材料中洗脫的用于高溫水體系的抗腐蝕結構以及防腐方法，其中所述結構材料構成壓水式核電廠(原子能發電設施)的二次冷卻系統。
背景技術：
壓水式核電站(原子能發電設施)為通過核裂變反應而產生的熱能將作為一次冷卻劑的壓力水(具有高壓的輕水)加熱至300°C或更高，用蒸汽產生器將二次冷卻劑的輕水煮沸并最終將輕水轉變為高溫高壓的蒸汽，并且通過使用該蒸汽而使渦輪發電機旋轉而發電的反應堆設施。所述壓水式反應堆用于諸如核電站的大型設備，以及諸如核船舶(原子能船舶)的小型設備。在包括上述壓水式原子能發電設備、鍋爐、蒸汽生成器、熱交換器和/或類似物的各種設備中，其中高溫水進行循環，離子由結構材料的金屬中洗脫出或者結構材料本身腐蝕已成為ー個很大的問題。金屬離子的洗脫是發生在高溫水中的典型現象，所述洗脫導致管線或設備的機構部件，包括結構材料被腐蝕，最終對設備引起各種影響，例如操作問題和提高維護頻率。此外，從結構材料等中洗脫出的金屬離子作為氧化物而吸附并沉積在系統的管道表面上，或者蒸汽生成器等的高溫處，并且可能在較窄部位形成高濃度狀態的雜質，所述較窄部位例如在熱交換器中的熱傳遞管道和管支撐板之間的縫隙處。所述雜質也可以形成富離子的水，其根據離子平衡具有強酸性或強堿性，并進一歩造成極大的腐蝕。由于電化學電壓的增加現象而導致結構材料中的腐蝕斷裂現象也得到了證實，所述電壓増加是由于吸附于表面上的氧化物。由于吸附的氧化物，熱傳遞也降低，因此需要通過化學洗滌等高頻且定期地除去結構材料上的氧化物。另ー方面，近年來，碳鋼管道的厚度可能由于管道的管壁變薄現象而降低，并且可能發生管道破裂的意外。因此，所述金屬的洗脫、腐蝕現象等在長期的設備操作過程中隨時間而累積，并且在累積量達到可承受的極限時而可能在某個點而突然爆發成災難。此外，上述腐蝕速度取決于結構處的形狀而加速，并且可能發生難以預測的現象。 例如，在其中使用許多諸如管嘴和閥門的設備的管道系統中，侵蝕或腐蝕是通過以高速流經內部的高溫流體(如冷卻水)的流動而造成。為了避免所述問題，在多種設備系統中常規采用了各種減緩方法，包括水的化學控制。例如，在熱電站及壓水式核電站的二次冷卻系統中，采取了通過注入氨或肼而控制冷卻水的PH的方法，因而使鐵從系統內的洗脫得以降低，并且防止了鐵組分流入蒸汽生成器(專利文獻I)。此外，為了消除堿性組分在縫隙部分的富集，在實際設備中已經采取了多種的水化學控制，例如控制Na/Cl比例、控制氯離子濃度以降低氯離子對腐蝕的影響、控制溶解的氧濃度(專利文獻2)。近年來，還采用了使用改進化學品如こ醇胺和嗎啉的水化學控制方法。如上所述，除了已經在實際設備中采用的措施以外，作為改進提議，已經建議了多種控制水化學的技術，例如降低管道的腐蝕、降低氧化物的吸附和沉積等以及降低洗脫出的組分在縫隙部位的富集。關于所注入化學品的改進，公開了例如使用諸如單寧酸和抗壞血酸的有機酸作為氧去除劑的方法(專利文獻3)。此外，關于水的化學控制方法，建議了控制所有陽離子/SO4摩爾比的操作方法 (專利文獻2)、將至少ー種鈣化合物和鎂化合物引入反應堆蒸汽生成器的供料水中以使離子濃度為0. 4-0. 8ppb的方法(專利文獻2)和類似方法。因此，在當前情況下，通過使用化學品的水化學控制而抑制腐蝕和洗脫的措施作為設備結構材料的防腐和防洗脫的措施而被廣泛采用。然而，從操作管理復雜性、操作成本和安全角度而言，需要無需通過注入化學品來控制冷卻水的水化學而操作設備的技木。引用條目專利文獻專利文獻I :日本專利第2848672號專利文獻2 :日本專利第3492144號專利文獻3 :日本專利公開第2004-12162號

發明內容
本發明要解決的問題目前的壓水式原子能發電設施的二次冷卻系統是在具有注入其中以抑制其腐蝕的化學試劑的情況下進行操作，所述化學試劑例如為肼或胺。需要新型的技術以使設備在無需注入化學品下進行操作。然后，本發明的目的是提供用于高溫水體系的抗腐蝕結構和防腐方法，其可方便地操作設備，而且，其不是通過將化學品注入結構中來控制冷卻水的水化學，而是通過提供對結構材料的表面進行改性的技術而得到有效的防腐效果。解決問題的方法為了達到上述目標，根據本發明一個實施方案的用于高溫水體系的抗腐蝕結構具有沉積于結構材料與冷卻水接觸側表面上的抗腐蝕膜，所述抗腐蝕膜由含有La和Y至少之一的物質形成，所述結構材料構成高溫水體系，高溫的冷卻水在其中流動。由含有La和Y至少之ー的物質形成且沉積于表面上的抗腐蝕膜可以有效防止結構材料的腐蝕，并且可以大大降低金屬組分由結構材料的冷卻水接觸表面中洗脫，其中所述金屬組分例如鐵。在所述用于高溫水體系的抗腐蝕結構中，高溫冷卻水的溫度優選20°C或更高及 350°C或更低。上述沉積于結構材料表面上的抗腐蝕膜的防腐蝕效果在上述普通溫度至壓水式原子能發電設施的二次冷卻系統的操作溫度之間的較寬的溫度范圍中顯示出抗腐蝕效果。此外，在以上高溫水體系的抗腐蝕結構中，含有La的物質優選為選自La203、 La (OH)3、La2 (CO3) 3、La (CH3COO)3和La2 (C204) 3中至少ー種的La化合物。當抗腐蝕膜中含有這些La化合物的任何ー種時，其具有優異的抗腐蝕效果。在所述高溫水體系的抗腐蝕結構中，含有Y的物質優選為選自Y(OH) 3、Y2 (CO3) 3、
Y(CH3COO) 3和Y2 (C2O4) 3中至少ー種的Y化合物。當抗腐蝕膜中含有這些Y化合物的任何一種時，其具有優異的抗腐蝕效果，盡管根據類型其效果有一定程度的差別。在用于高溫水體系的抗腐蝕結構中，結構材料(結構元件)優選選自碳鋼、銅合金和Ni基合金中的至少ー種結構材料。碳鋼、銅合金和Ni基合金中的任何一種可以有效防止其金屬組分的洗脫，即使上述結構材料為其中ー種。在所述用于高溫水體系的抗腐蝕結構中，La的沉積量優選I U g/cm2或更多和 200 ii g/cm2或更少。當La的沉積量在上述范圍時，可以得到高度的防腐效果。另ー方面， 甚至在La的沉積量超過上述范圍的上限吋，導致防腐效果飽和。此外，在上述用于高溫水體系的抗腐蝕結構中，Y的沉積量優選I ii g/cm2或更多和 200 u g/cm2或更少。當Y的沉積量在上述范圍時，得到高度的防腐效果。另ー方面，甚至在 Y的沉積量超過上述范圍的上限吋，與La化合物類似，導致防腐效果飽和。此外，本發明的用于高溫水體系的用來防止構成高溫水體系(高溫冷卻水流經其中)的結構材料腐蝕的防腐方法包括如下步驟制備含有La和Y至少之ー的緩蝕劑；將所制備的緩蝕劑沉積在結構材料與冷卻水接觸側的表面，并且在其上形成抗腐蝕膜。 在上述說明中，優選將結構材料與冷卻水接觸側的表面在沉積抗腐蝕膜以前預先進行處理，所述處理為機械處理、在高溫水中浸潰處理和化學清潔處理中的任何ー種。換句話說，在結構材料的冷卻水接觸表面預先進行諸如通過襯板(liner)的研磨等機械處理時，因而去除了表面上的氧化物膜及其他物質，形成了新生成的表面，該新生成的表面可以加強抗腐蝕膜的吸附強度。此外，優選對結構材料在200_350°C的高溫水中進行浸潰處理，因此在結構材料 (基材、基底元件)的表面上形成了結構材料的氧化物膜，并且在該氧化物膜的表面上形成抗腐蝕膜。該氧化物膜進ー步加強含有La和Y的抗腐蝕膜的作用，并且可以進ー步加強防腐效果。此外，與上述進行機械處理的結構材料的情況類似，當對結構材料預先進行化學清潔處理時，所述化學清潔處理時使用酸等對結構材料的冷卻水接觸表面進行清潔，因此去除了氧化物及其他物質，并且形成了新生成的表面，該新生成的表面可以加強抗腐蝕膜的吸附強度。此外，在上述用于高溫水體系的防腐方法中，上述在結構材料表面上沉積緩蝕劑的方法優選噴涂法、CVD方法、熱噴涂法和將結構材料浸潰于含有緩蝕劑的高溫水中的浸潰方法中的任何ー種。上述噴涂法為將緩蝕劑用諸如氮氣的高壓氣體噴涂于結構材料表面的方法；所述 CVD方法為使緩蝕劑進行化學蒸發、并將緩蝕劑蒸汽沉積于結構材料表面上的方法；所述熱噴涂法為將熔融的緩蝕劑噴涂于結構材料表面上以使熔融的緩蝕劑覆蓋表面的方法；所述浸潰法為將結構材料浸潰于含有緩蝕劑的高溫水中并將緩蝕劑沉積于結構材料表面上的方法。與控制冷卻材料的水化學的常規操作相比，可以更簡易快速地將任何方法施用于結構材料。本發明的優點
根據本發明的用于高溫水體系的抗腐蝕結構和防腐方法，由含有La和Y至少之一的物質形成的抗腐蝕膜沉積于結構材料的表面上，因此該結構材料可以有效防止引起腐蝕，以及可以大大降低諸如鐵的金屬組分從結構材料的冷卻水接觸面中洗脫出。此外，上述抗腐蝕膜在沉積量少的時候也具有優異的防腐效果，另一方面，由于在抗腐蝕膜和結構材料之間具有高度吸附性還長期保持了防腐效果。


圖I為本發明用于高溫水體系的抗腐蝕結構和防腐方法的ー個抑制腐蝕結構的實施例的橫截面圖；圖1(a)為含有La的抗腐蝕膜形成于在其上具有氧化物薄膜的結構材料(基材、基底元件)表面上的ー個實施例圖；圖1(b)為含有La的抗腐蝕防護膜直接形成于結構材料表面上的實施例的橫截面圖，其中所述結構材料上去除了氧化物膜。圖2為如圖I (a)和I (b)所示的抗腐蝕結構中，腐蝕抑制效果和抗腐蝕結構之間的關系圖。圖3為在其上形成了由Y(OH)3形成的抗腐蝕膜的抗腐蝕結構的腐蝕抑制效果圖。圖4為在其上形成了由Y(OH)3形成的抗腐蝕膜的抗腐蝕結構的溫度變化的影響圖。圖5為結構元件的腐蝕量(腐蝕速率)和抗腐蝕膜的沉積量之間的關系圖。圖6為結構元件的腐蝕量和形成抗腐蝕膜的方法之間的關系圖。圖7為抗腐蝕膜中所含化合物(緩蝕劑)的種類與抗腐蝕效果之間的關系圖。
具體實施例方式下面將參考附圖對本發明的用于高溫水體系的抗腐蝕結構和防腐方法的實施例進行具體描述。實施例I首先，下面將參考圖I和圖2對含有La化合物作為緩蝕劑的抗腐蝕膜形成于結構材料上的本發明實施例進行具體描述。根據本實施例1，如圖I和圖2所示，用于高溫水體系的抗腐蝕結構包括兩種結構。 具體而言，圖IA為由La2O3形成的抗腐蝕膜3形成于用作結構材料I (基材、基底元件)的碳鋼表面上的實施例圖，其中所述碳鋼表面之上具有均勻氧化物膜2 ;圖1(b)為由La2O3形成的抗腐蝕膜3直接形成于結構材料I表面上的實施例(測試件)的示意圖，其中所述結構材料已經預先去除了氧化物膜。以供參考，圖IA中的氧化物膜2通過使作為結構材料I的碳鋼的表面部分在 150°C的大氣下氧化而形成。此外，在圖IB中用作結構材料的碳鋼I在其上具有通過酸浸表面而新形成的暴露表面，其具有光滑均勻的表面粗糙度。然后，除了兩個如上所述的通過將La2O3沉積于碳鋼上而制備抗腐蝕膜的實施例之外，還制備一個測試件作為對比實施例(參考)，其僅僅由碳鋼形成且沒有氧化物膜，并且沒有在其上形成抗腐蝕膜。將這三種類型的測試件的表面部分在浸潰于含有少于5ppb 的溶解氧且pH為9. 8的熱水中500小時的條件下進行腐蝕測試，溫度為185°C，壓カ為 4Mpa。通過腐蝕測試以前和以后的每個測試件的重量變化來計算腐蝕量(腐蝕速度)。測量計算結果示于圖2中。如圖2結果清楚看出，證實了與僅僅由碳鋼形成的測試件相比，實施例中兩個類型的測試件的腐蝕速度得以顯著抑制，其中所述實施例中沉積了由La2O3所形成的抗腐蝕膜3。此外，還證實在存在氧化物膜2時，腐蝕抑制效果更加顯著。因此，證實了碳鋼的腐蝕抑制作用可以通過沉積在結構材料表面上的La2O3而有效展示。根據上述實驗結果，預計可以通過沉積于構成壓水式原子能發電設施二次冷卻系統的碳鋼材料表面上的含La化合物而具有抑制常規腐蝕的效果和抑制管壁變薄現象的效果，其中所述常規腐蝕是由于冷卻水，所述管壁變薄現象是由于流動加速腐蝕。以供參考，通過實驗證實了上述防腐效果不僅限于將La2O3用作緩蝕劑的情況，在將La(0H)3、La2 (CO3)3> La(CH3COO)3或La2 (C2O4)3用作緩蝕劑而沉積于表面上的情況下也具有類似的效果。實施例2下面，將參考附圖3對含有Y化合物作為緩蝕劑的抗腐蝕膜形成于結構材料上的本發明實施例進行描述。本實施例的用于高溫水體系的抗腐蝕結構具有如圖IB示意圖中所示的結構。具體而言，本實施例的測試件表面為新形成的表面，通過使用化學品而去除了氧化物。Y(OH)3 用作緩蝕劑。然后，使用涂覆方法將含有Y (OH) 3的化學試劑和氮氣一起噴涂于碳鋼的冷卻水接觸面上，并沉積所述化學試劑而形成抗腐蝕膜3。通過SEM觀測而檢測所形成的抗腐蝕膜3 的狀態，證實了在碳鋼表面上形成了微米級的Y(OH)3點狀隆起。由該觀測結果證明抗腐蝕膜3的沉積均勻度低，并且Y(OH)3M積量為90 y g/cm2，但是取決于碳鋼的位置，膜的厚度相當大地分散開或消散開。然后，除了如上所述的通過將Y(OH)3沉積于碳鋼上而制備抗腐蝕膜的實施例之外，還制備一個測試件作為對比實施例(參考)，其僅僅由碳鋼形成且沒有氧化物膜，并且沒有在其上形成抗腐蝕膜。以與實施例I中條件類似的方法，將兩種類型的測試件的表面部分在浸潰于含有少于5ppb的溶解氧且pH為9. 8的熱水中500小時的條件下進行腐蝕測試，溫度為185°C，壓カ為4Mpa。通過腐蝕測試以前和以后的每個測試件的重量變化來計算腐蝕量(腐蝕速度)。測量計算結果示于圖3。如圖3結果清楚看出，證實了與僅僅由碳鋼形成的測試件相比，實施例2中的測試件的腐蝕速度抑制至約十分之一，并且可以表面良好的防腐效果，其中所述實施例中沉積了由Y(OH)3所形成的抗腐蝕膜。因此，證實了碳鋼的腐蝕抑制作用可以通過沉積在結構材料表面上的Y(OH)3而有效展示。根據上述實驗結果，預計當Y(OH)3沉積于構成壓水式原子能發電設施二次冷卻系統的碳鋼材料表面上時，顯示出抑制結構材料的常規腐蝕的效果和抑制管壁變薄現象的效果，其中所述管壁變薄現象是由于流動加速腐蝕。此外，通過實驗證實了上述防腐效果不限于將Y(OH)3用作緩蝕劑的情況，在將 Y2 (CO3) 3、Y (CH3COO) 3或Y2 (C2O4) 3用作緩蝕劑而沉積于結構材料表面上的情況下也具有類似的效果。實施例3
下面，將參考如下實施例3和附圖4對操作溫度(冷卻水溫度)的不同對抗腐蝕結構的影響進行描述。根據本實施例3，用于高溫水體系的抗腐蝕結構具有如圖IB示意圖所示的結構。 具體而言，用于本實施例測試件的測試件的狀態為，在將抗腐蝕膜沉積于其上之前碳鋼表面已經通過#600砂紙進行了拋光井去除油污，去除了氧化物膜和其他物質。然后，通過使用涂覆方法將Y(OH)3沉積于該碳鋼表面(新形成的表面)上而制備實施例3的測試件。通過調節噴涂時間將該測試件的Y(OH)3沉積量調節為50y g/cm2。通過SEM觀測而檢測所形成的抗腐蝕膜3的狀態，與實施例2類似，均勻度低。然后，除了如上所述的通過將Y(OH)3沉積于碳鋼上而制備抗腐蝕膜的實施例之外，還制備一個測試件作為對比實施例，其僅僅由碳鋼形成而沒有氧化物膜，并且沒有在其上形成抗腐蝕膜。然后，以與實施例I中條件類似的方法，將兩種類型的測試件的表面部分在浸潰于含有5ppb或更少的溶解氧且pH為9. 8的熱水中500小時的條件下進行腐蝕測試，溫度為150和280°C兩個水平的溫度，壓カ為4和8Mpa。通過腐蝕測試以前和以后的每個測試件的重量變化來計算腐蝕量(腐蝕速度)。測量計算結果示于圖4。如圖4結果清楚看出，在溫度高如280°C的條件下，僅由碳鋼形成的測試件的腐蝕速度也得以下降。據認為這是由于形成的氧化物膜在溫度高時具有高度穩定性。另ー方面，應理解的是在溫度為150°C時，腐蝕速度變大，這是由于在該測試條件下，要形成的氧化物膜的溶解性高，并且由于Y(OH)3的沉積而具有腐蝕抑制作用。因此，由于Y(OH)3抵抗高溫的事實，在冷卻水為20°C或更高且350°C或更低的條件下可以施用所述抗腐蝕結構，其中所述冷卻水溫度為壓水式原子能發電設施的二次冷卻系統的操作溫度。此外，由圖4清楚看出，本實施例的抗腐蝕結構在壓水式原子能發電設施的二次冷卻體系中，在操作溫度為150°C或更高下且在脫氧后尤其有效，并且預計當將含有Y的化學試劑注入體系并沉積于結構材料表面上時，有效顯示出抑制結構材料的常規腐蝕的效果和抑制管壁變薄現象的作用，其中所述管壁變薄現象是由于流動加速腐蝕。實施例4下面，將參考如下實施例4和附圖5對沉積于結構材料上的緩蝕劑的沉積量的不同對腐蝕量的影響進行描述。根據本實施例4用于高溫水體系的抗腐蝕結構具有如圖IB示意圖所示的結構。具體而言，用于本實施例測試件的測試件的狀態為，在將抗腐蝕膜沉積于其上之前碳鋼表面已經通過#600砂紙進行了拋光井去除油污，去除了氧化物膜和其他物質。然后，大量兩種類型的實施例4測試件通過使用涂覆方法將La2O3或Y (OH) 3沉積于該碳鋼表面(新形成的表面)上而制備。通過調節噴涂時間而改變該測試件的La2O3或
Y(OH) 3沉積量并調節為0-300 u g/cm2。然后，除了如上所述的通過將La2O3或Y(OH)3沉積于碳鋼表面上而制備抗腐蝕膜的實施例之外，還制備一個測試件作為對比實施例，其僅僅由碳鋼形成而沒有氧化物膜，并且沒有在其上形成抗腐蝕膜。然后，以與實施例I中條件類似的方法，將這些測試件的表面部分在浸潰于含有 5ppb或更少的溶解氧且pH為9. 8的熱水中500小時的條件下進行腐蝕測試,溫度為185°C,壓カ為4Mp。通過腐蝕測試以前和以后的每個測試件的重量變化來計算腐蝕量(腐蝕速度)。測量計算結果示于圖5。如圖5所示結果清楚看出，證實了隨著抗腐蝕膜的沉積量的増加，腐蝕量趨于下降且腐蝕抑制效果趨于增加。還證實了沉積量為20 y g/cm2或更多的范圍下，腐蝕抑制效果達到飽和并且腐蝕速度達到大約相同的水平。因而，抗腐蝕膜的沉積量為20-120U g/cm2 的范圍時是必要且足夠的。此時，在腐蝕測試以前沉積量為約50y g/cm2時，在腐蝕測試之后檢測了保留在測試件表面上的緩蝕劑沉積量,結果證實沉積量為I U g/cm2或更少。結果，證實只要在初始施用階段含La或Y的化學試劑達到了一定的沉積量，則具有持續的防腐效果，盡管沉積量并不總保持恒定或者沉積量會由于沉積的化學試劑在操作期間的脫落而下降。技術上難以將所述現有的緩蝕劑均勻沉積于壓水式原子能發電設施的結構材料的表面上，使得沉積量變得均勻，并且期望緩蝕劑的沉積量基于冷卻水流動的影響和冷卻水及高溫水體系結構的溫度而變化顯著。然而，該技術知識為重要的前提技術，甚至在緩蝕劑的沉積量如上所述而取決于結構體的位置而顯著變化時，初始防腐效果有所提高，并且該技術在將技術應用于實際裝置時極其有用。實施例5下面，將參考如下實施例5和附圖6將緩蝕劑沉積于結構材料表面上的方法的不同所具有的影響進行描述。根據本實施例5用于高溫水體系的抗腐蝕結構具有如圖IB示意圖所示的結構。具體而言，用于本實施例5測試件的測試件的狀態為，在將抗腐蝕膜沉積于其上之前碳鋼表面已經通過#600砂紙進行了拋光井去除油污，去除了氧化物膜和其他物質。然后，兩種類型的實施例5測試件通過使用噴涂方法或化學沉積方法將La2O3沉積于該碳鋼表面(新形成的表面)上而制備，其中所述化學沉積方法為將化學物質注入高溫水中并沉積化學物質的方法。在以上描述中，通過調節噴涂時間或要沉積于高溫水中的化學試劑的量而將La2O3沉積量調節為50 u g/cm2。在此，上述化學沉積方法為使要沉積的物質存在于流體中并通過流體的流動而將物質沉積于結構材料表面的方法。然后，以與實施例I類似的方法，將兩種類型測試件的表面部分在浸潰于含有 5ppb或更少的溶解氧且pH為9. 8的熱水中500小時的條件下進行腐蝕測試,溫度為185°C, 壓カ為4Mp，其中所述兩種類型的測試件以如上所述不同的方法通過將La2O3沉積于碳鋼表面上而制備。然后，通過腐蝕測試以前和以后的每個測試件的重量變化來計算腐蝕量(腐蝕速度)。測量計算結果示于圖6。如圖6所示結果清楚看出，使用化學沉積方法而沉積且形成的抗腐蝕膜與使用噴涂方法而形成的抗腐蝕膜不同且可能更均勻，證實了通過化學沉積方法而形成的抗腐蝕膜具有更好的腐蝕速度抑制的作用。預計在壓水式原子能發電設施的二次冷卻系統的操作過程中，通過將含La物質注入高溫冷卻水中并通過將物質沉積于結構材料表面上而可以獲得高均勻度地沉積抗腐蝕膜，因此顯示出抑制常規腐蝕的效果和抑制管壁變薄現象的作用，其中所述管壁變薄現象是由于流動加速腐蝕。還可以在將含Y物質注入高溫冷卻水中時也可以顯示出類似效果。 實施例6 下面，將參考如下實施例6和附圖7對當用作其他緩蝕劑的La (OH) 3或Y2 (CO3) 3沉積于結構材料表面上時具有的效果進行描述。根據本實施例6用于高溫水體系的抗腐蝕結構具有如圖IB示意圖所示的結構。具體而言，用于本實施例6測試件的測試件的狀態為，在將抗腐蝕膜沉積于其上之前碳鋼表面已經通過#600砂紙進行了拋光井去除油污，去除了氧化物膜和其他物質。然后,兩種類型的實施例6測試件通過使用涂覆方而將La (OH) 3或Y2 (CO3) 3沉積于該碳鋼表面(新形成的表面)上而制備。以供參考，通過調節噴涂時間而將La(OH)3或 Y2 (CO3) 3沉積量調節為50 u g/cm2。然后，以與實施例I類似的方法，將兩種類型測試件的表面部分在浸潰于含有 5ppb或更少的溶解氧且pH為9. 8的熱水中500小時的條件下進行腐蝕測試,溫度為185°C, 壓カ為4Mp，其中所述兩種類型的測試件如上所述通過將La (OH) 3或Y2 (CO3) 3沉積于碳鋼表面上而制備。通過腐蝕測試以前和以后的每個測試件的重量變化來計算腐蝕量(腐蝕速度)。測量計算結果示于圖7。如圖7所示結果清楚看出，在兩種通過將La(OH)3或Y2 (CO3)3沉積于碳鋼表面上而制備的測試件的腐蝕量彼此相近，腐蝕量沒有明顯的不同，但是證實了在兩種類型測試件與如實施例I和2所示的僅由碳鋼形成的測試件相比時，腐蝕速度得以顯著抑制。實驗證明如上述實施例6中，通過將La氫氧化物或Y的碳酸鹽沉積并形成于結構材料表面上而獲得了極好的防腐效果。因而，預計在將所述氫氧化物和碳酸鹽沉積于壓水式原子能發電設施的二次冷卻系統的結構材料表面上時，顯示出抑制常規腐蝕的效果和抑制管壁變薄現象的作用，其中所述管壁變薄現象是由于流動加速腐蝕。エ業應用性根據本發明實施方案的用于高溫水體系的抗腐蝕結構和防腐方法，將由含有La 和Y至少之ー的物質形成的抗腐蝕膜沉積于結構材料的表面上，因而所述結構材料可以有效防止引起腐蝕，并可以大大降低諸如鐵的金屬組分由結構材料的冷卻水接觸面中洗脫出。此外，上述抗腐蝕膜甚至在沉積量小的時候也顯示出良好的防腐效果，并且另一方面， 由于在抗腐蝕膜和結構材料之間具有高度的吸附強度而可以長期保持防腐效果。標記描述I結構材料(碳鋼)2氧化物膜(氧化物層)3 防腐膜(La2O3 膜、Y (OH) 3 膜、La (OH) 3 膜或 Y2 (CO3) 3 膜)4冷卻水(冷卻剤)
權利要求
1.一種用于高溫水體系的抗腐蝕結構，其包括結構材料；和沉積于結構材料與冷卻水相接觸側的表面上的抗腐蝕膜，所述抗腐蝕膜由含有La和Y 至少之ー的物質形成，所述結構材料構成了高溫冷卻水在其中通過的高溫水體系。
2.根據權利要求I的用于高溫水體系的抗腐蝕結構，其中高溫冷卻水的溫度為20°C或更高和350°C或更低。
3.根據權利要求I的用于高溫水體系的抗腐蝕結構，其中含有La的物質為選自La203、 La (OH) 3、La2 (CO3) 3、La (CH3COO) 3 和 La2 (C2O4) 3 中的至少ー種化合物。
4.根據權利要求I的用于高溫水體系的抗腐蝕結構，其中含有Y的物質為選自Y(0H)3、 Y2 (CO3) 3、Y (CH3COO) 3 和 Y2 (C2O4) 3 中的至少ー種化合物。
5.根據權利要求I的用于高溫水體系的抗腐蝕結構，其中所述結構材料為選自碳鋼、 銅合金和Ni基合金中的至少ー種結構材料。
6.根據權利要求I的用于高溫水體系的抗腐蝕結構，其中含有La和Y至少之ー的物質的沉積量為I U g/cm2或更多和200 u g/cm2或更少。
7.根據權利要求I的用于高溫水體系的抗腐蝕結構，其中所述結構材料的氧化物膜形成于所述結構材料的表面上，并且所述抗腐蝕膜形成于氧化物膜的表面上。
8.一種用于高溫水體系的防腐方法，其用于防止構成高溫冷卻水在其中通過的高溫水體系的結構材料腐蝕，所述方法包括以下步驟制備含有La和Y至少之ー的緩蝕劑；和將所制備的緩蝕劑沉積在結構材料與冷卻水接觸側的表面上。
9.根據權利要求8的用于高溫水體系的防腐方法，其還包括將結構材料與冷卻水接觸側的表面在沉積抗腐蝕膜以前預先進行以下的任何一種處理機械處理、在高溫水中浸潰處理和化學清潔處理中。
全文摘要
本發明提供了用于高溫水體系的抗腐蝕結構，其包括結構材料1；和沉積于結構材料1與冷卻水4相接觸側的表面上的由含有La和Y至少之一的物質所形成的抗腐蝕膜3，所述結構材料構成了高溫冷卻水4在其中通過的高溫水體系。由于上述構造，可以提供能夠無需通過注入化學品來進行冷卻水的水化學控制而操作設備的抗腐蝕結構和防腐方法。
文檔編號C23F11/00GK102612573SQ201080051758
公開日2012年7月25日 申請日期2010年11月16日 優先權日2009年11月16日
發明者岡村雅人, 山崎健治, 山本誠二, 平沢肇, 柴崎理, 根岸孝次, 金子哲治 申請人:株式會社東芝