用于高温水体系的抗腐蚀结构以及其防腐方法

专利名称：用于高温水体系的抗腐蚀结构以及其防腐方法
技术领域：
本发明涉及用于高温水体系的抗腐蚀结构以及防腐方法，尤其涉及可以有效防止结构材料腐蚀且可以有效降低铁组分等由结构材料中洗脱的用于高温水体系的抗腐蚀结构以及防腐方法，其中所述结构材料构成压水式核电厂(原子能发电设施)的二次冷却系统。
背景技术：
压水式核电站(原子能发电设施)为通过核裂变反应而产生的热能将作为一次冷却剂的压力水(具有高压的轻水)加热至300°C或更高，用蒸汽产生器将二次冷却剂的轻水煮沸并最终将轻水转变为高温高压的蒸汽，并且通过使用该蒸汽而使涡轮发电机旋转而发电的反应堆设施。所述压水式反应堆用于诸如核电站的大型设备，以及诸如核船舶(原子能船舶)的小型设备。在包括上述压水式原子能发电设备、锅炉、蒸汽生成器、热交換器和/或类似物的各种设备中，其中高温水进行循环，离子由结构材料的金属中洗脱出或者结构材料本身腐蚀已成为ー个很大的问题。金属离子的洗脱是发生在高温水中的典型现象，所述洗脱导致管线或设备的机构部件，包括结构材料被腐蚀，最終对设备引起各种影响，例如操作问题和提高维护频率。此外，从结构材料等中洗脱出的金属离子作为氧化物而吸附并沉积在系统的管道表面上，或者蒸汽生成器等的高温处，并且可能在较窄部位形成高浓度状态的杂质，所述较窄部位例如在热交換器中的热传递管道和管支撑板之间的缝隙处。所述杂质也可以形成富离子的水，其根据离子平衡具有强酸性或强碱性，并进一歩造成极大的腐蚀。由于电化学电压的增加现象而导致结构材料中的腐蚀断裂现象也得到了证实，所述电压増加是由于吸附于表面上的氧化物。由于吸附的氧化物，热传递也降低，因此需要通过化学洗涤等高频且定期地除去结构材料上的氧化物。另ー方面，近年来，碳钢管道的厚度可能由于管道的管壁变薄现象而降低，并且可能发生管道破裂的意外。因此，所述金属的洗脱、腐蚀现象等在长期的设备操作过程中随时间而累积，并且在累积量达到可承受的极限时而可能在某个点而突然爆发成灾难。此外，上述腐蚀速度取决于结构处的形状而加速，并且可能发生难以预测的现象。 例如，在其中使用许多诸如管嘴和阀门的设备的管道系统中，侵蚀或腐蚀是通过以高速流经内部的高温流体(如冷却水)的流动而造成。为了避免所述问题，在多种设备系统中常规采用了各种减缓方法，包括水的化学控制。例如，在热电站及压水式核电站的二次冷却系统中，采取了通过注入氨或肼而控制冷却水的PH的方法，因而使铁从系统内的洗脱得以降低，并且防止了铁组分流入蒸汽生成器(专利文献I)。此外，为了消除碱性组分在缝隙部分的富集，在实际设备中已经采取了多种的水化学控制，例如控制Na/Cl比例、控制氯离子浓度以降低氯离子对腐蚀的影响、控制溶解的氧浓度(专利文献2)。近年来，还采用了使用改进化学品如こ醇胺和吗啉的水化学控制方法。如上所述，除了已经在实际设备中采用的措施以外，作为改进提议，已经建议了多种控制水化学的技术，例如降低管道的腐蚀、降低氧化物的吸附和沉积等以及降低洗脱出的组分在缝隙部位的富集。关于所注入化学品的改进，公开了例如使用诸如单宁酸和抗坏血酸的有机酸作为氧去除剂的方法(专利文献3)。此外，关于水的化学控制方法，建议了控制所有阳离子/SO4摩尔比的操作方法 (专利文献2)、将至少ー种钙化合物和镁化合物引入反应堆蒸汽生成器的供料水中以使离子浓度为0. 4-0. 8ppb的方法(专利文献2)和类似方法。因此，在当前情况下，通过使用化学品的水化学控制而抑制腐蚀和洗脱的措施作为设备结构材料的防腐和防洗脱的措施而被广泛采用。然而，从操作管理复杂性、操作成本和安全角度而言，需要无需通过注入化学品来控制冷却水的水化学而操作设备的技木。引用条目专利文献专利文献I :日本专利第2848672号专利文献2 :日本专利第3492144号专利文献3 :日本专利公开第2004-12162号

发明内容
本发明要解决的问题目前的压水式原子能发电设施的二次冷却系统是在具有注入其中以抑制其腐蚀的化学试剂的情况下进行操作，所述化学试剂例如为肼或胺。需要新型的技术以使设备在无需注入化学品下进行操作。然后，本发明的目的是提供用于高温水体系的抗腐蚀结构和防腐方法，其可方便地操作设备，而且，其不是通过将化学品注入结构中来控制冷却水的水化学，而是通过提供对结构材料的表面进行改性的技术而得到有效的防腐效果。解决问题的方法为了达到上述目标，根据本发明一个实施方案的用于高温水体系的抗腐蚀结构具有沉积于结构材料与冷却水接触侧表面上的抗腐蚀膜，所述抗腐蚀膜由含有La和Y至少之一的物质形成，所述结构材料构成高温水体系，高温的冷却水在其中流动。由含有La和Y至少之ー的物质形成且沉积于表面上的抗腐蚀膜可以有效防止结构材料的腐蚀，并且可以大大降低金属组分由结构材料的冷却水接触表面中洗脱，其中所述金属组分例如铁。在所述用于高温水体系的抗腐蚀结构中，高温冷却水的温度优选20°C或更高及 350°C或更低。上述沉积于结构材料表面上的抗腐蚀膜的防腐蚀效果在上述普通温度至压水式原子能发电设施的二次冷却系统的操作温度之间的较宽的温度范围中显示出抗腐蚀效果。此外，在以上高温水体系的抗腐蚀结构中，含有La的物质优选为选自La203、 La (OH)3、La2 (CO3) 3、La (CH3COO)3和La2 (C204) 3中至少ー种的La化合物。当抗腐蚀膜中含有这些La化合物的任何ー种时，其具有优异的抗腐蚀效果。在所述高温水体系的抗腐蚀结构中，含有Y的物质优选为选自Y(OH) 3、Y2 (CO3) 3、
Y(CH3COO) 3和Y2 (C2O4) 3中至少ー种的Y化合物。当抗腐蚀膜中含有这些Y化合物的任何一种时，其具有优异的抗腐蚀效果，尽管根据类型其效果有一定程度的差別。在用于高温水体系的抗腐蚀结构中，结构材料(结构元件)优选选自碳钢、铜合金和Ni基合金中的至少ー种结构材料。碳钢、铜合金和Ni基合金中的任何一种可以有效防止其金属组分的洗脱，即使上述结构材料为其中ー种。在所述用于高温水体系的抗腐蚀结构中，La的沉积量优选I U g/cm2或更多和 200 ii g/cm2或更少。当La的沉积量在上述范围时，可以得到高度的防腐效果。另ー方面， 甚至在La的沉积量超过上述范围的上限吋，导致防腐效果饱和。此外，在上述用于高温水体系的抗腐蚀结构中，Y的沉积量优选I ii g/cm2或更多和 200 u g/cm2或更少。当Y的沉积量在上述范围时，得到高度的防腐效果。另ー方面，甚至在 Y的沉积量超过上述范围的上限吋，与La化合物类似，导致防腐效果饱和。此外，本发明的用于高温水体系的用来防止构成高温水体系(高温冷却水流经其中)的结构材料腐蚀的防腐方法包括如下步骤制备含有La和Y至少之ー的缓蚀剂；将所制备的缓蚀剂沉积在结构材料与冷却水接触侧的表面，并且在其上形成抗腐蚀膜。 在上述说明中，优选将结构材料与冷却水接触侧的表面在沉积抗腐蚀膜以前预先进行处理，所述处理为机械处理、在高温水中浸溃处理和化学清洁处理中的任何ー种。换句话说，在结构材料的冷却水接触表面预先进行诸如通过衬板(liner)的研磨等机械处理时，因而去除了表面上的氧化物膜及其他物质，形成了新生成的表面，该新生成的表面可以加强抗腐蚀膜的吸附强度。此外，优选对结构材料在200_350°C的高温水中进行浸溃处理，因此在结构材料 (基材、基底元件)的表面上形成了结构材料的氧化物膜，并且在该氧化物膜的表面上形成抗腐蚀膜。该氧化物膜进ー步加强含有La和Y的抗腐蚀膜的作用，并且可以进ー步加强防腐效果。此外，与上述进行机械处理的结构材料的情况类似，当对结构材料预先进行化学清洁处理时，所述化学清洁处理时使用酸等对结构材料的冷却水接触表面进行清洁，因此去除了氧化物及其他物质，并且形成了新生成的表面，该新生成的表面可以加强抗腐蚀膜的吸附强度。此外，在上述用于高温水体系的防腐方法中，上述在结构材料表面上沉积缓蚀剂的方法优选喷涂法、CVD方法、热喷涂法和将结构材料浸溃于含有缓蚀剂的高温水中的浸溃方法中的任何ー种。上述喷涂法为将缓蚀剂用诸如氮气的高压气体喷涂于结构材料表面的方法；所述 CVD方法为使缓蚀剂进行化学蒸发、并将缓蚀剂蒸汽沉积于结构材料表面上的方法；所述热喷涂法为将熔融的缓蚀剂喷涂于结构材料表面上以使熔融的缓蚀剂覆盖表面的方法；所述浸溃法为将结构材料浸溃于含有缓蚀剂的高温水中并将缓蚀剂沉积于结构材料表面上的方法。与控制冷却材料的水化学的常规操作相比，可以更简易快速地将任何方法施用于结构材料。本发明的优点
根据本发明的用于高温水体系的抗腐蚀结构和防腐方法，由含有La和Y至少之一的物质形成的抗腐蚀膜沉积于结构材料的表面上，因此该结构材料可以有效防止引起腐蚀，以及可以大大降低诸如铁的金属组分从结构材料的冷却水接触面中洗脱出。此外，上述抗腐蚀膜在沉积量少的时候也具有优异的防腐效果，另一方面，由于在抗腐蚀膜和结构材料之间具有高度吸附性还长期保持了防腐效果。


图I为本发明用于高温水体系的抗腐蚀结构和防腐方法的ー个抑制腐蚀结构的实施例的横截面图；图1(a)为含有La的抗腐蚀膜形成于在其上具有氧化物薄膜的结构材料(基材、基底元件)表面上的ー个实施例图；图1(b)为含有La的抗腐蚀防护膜直接形成于结构材料表面上的实施例的横截面图，其中所述结构材料上去除了氧化物膜。图2为如图I (a)和I (b)所示的抗腐蚀结构中，腐蚀抑制效果和抗腐蚀结构之间的关系图。图3为在其上形成了由Y(OH)3形成的抗腐蚀膜的抗腐蚀结构的腐蚀抑制效果图。图4为在其上形成了由Y(OH)3形成的抗腐蚀膜的抗腐蚀结构的温度变化的影响图。图5为结构元件的腐蚀量(腐蚀速率)和抗腐蚀膜的沉积量之间的关系图。图6为结构元件的腐蚀量和形成抗腐蚀膜的方法之间的关系图。图7为抗腐蚀膜中所含化合物(缓蚀剂)的种类与抗腐蚀效果之间的关系图。
具体实施例方式下面将參考附图对本发明的用于高温水体系的抗腐蚀结构和防腐方法的实施例进行具体描述。实施例I首先，下面将參考图I和图2对含有La化合物作为缓蚀剂的抗腐蚀膜形成于结构材料上的本发明实施例进行具体描述。根据本实施例1，如图I和图2所示，用于高温水体系的抗腐蚀结构包括两种结构。 具体而言，图IA为由La2O3形成的抗腐蚀膜3形成于用作结构材料I (基材、基底元件)的碳钢表面上的实施例图，其中所述碳钢表面之上具有均匀氧化物膜2 ;图1(b)为由La2O3形成的抗腐蚀膜3直接形成于结构材料I表面上的实施例(测试件)的示意图，其中所述结构材料已经预先去除了氧化物膜。以供參考，图IA中的氧化物膜2通过使作为结构材料I的碳钢的表面部分在 150°C的大气下氧化而形成。此外，在图IB中用作结构材料的碳钢I在其上具有通过酸浸表面而新形成的暴露表面，其具有光滑均匀的表面粗糙度。然后，除了两个如上所述的通过将La2O3沉积于碳钢上而制备抗腐蚀膜的实施例之外，还制备一个测试件作为对比实施例(參考)，其仅仅由碳钢形成且没有氧化物膜，并且没有在其上形成抗腐蚀膜。将这三种类型的测试件的表面部分在浸溃于含有少于5ppb 的溶解氧且pH为9. 8的热水中500小时的条件下进行腐蚀测试，温度为185°C，压カ为 4Mpa。通过腐蚀测试以前和以后的每个测试件的重量变化来计算腐蚀量(腐蚀速度)。测量计算结果示于图2中。如图2结果清楚看出，证实了与仅仅由碳钢形成的测试件相比，实施例中两个类型的测试件的腐蚀速度得以显著抑制，其中所述实施例中沉积了由La2O3所形成的抗腐蚀膜3。此外，还证实在存在氧化物膜2时，腐蚀抑制效果更加显著。因此，证实了碳钢的腐蚀抑制作用可以通过沉积在结构材料表面上的La2O3而有效展示。根据上述实验结果，预计可以通过沉积于构成压水式原子能发电设施二次冷却系统的碳钢材料表面上的含La化合物而具有抑制常规腐蚀的效果和抑制管壁变薄现象的效果，其中所述常规腐蚀是由于冷却水，所述管壁变薄现象是由于流动加速腐蚀。以供參考，通过实验证实了上述防腐效果不仅限于将La2O3用作缓蚀剂的情况，在将La(0H)3、La2 (CO3)3> La(CH3COO)3或La2 (C2O4)3用作缓蚀剂而沉积于表面上的情况下也具有类似的效果。实施例2下面，将參考附图3对含有Y化合物作为缓蚀剂的抗腐蚀膜形成于结构材料上的本发明实施例进行描述。本实施例的用于高温水体系的抗腐蚀结构具有如图IB示意图中所示的结构。具体而言，本实施例的测试件表面为新形成的表面，通过使用化学品而去除了氧化物。Y(OH)3 用作缓蚀剂。然后，使用涂覆方法将含有Y (OH) 3的化学试剂和氮气一起喷涂于碳钢的冷却水接触面上，并沉积所述化学试剂而形成抗腐蚀膜3。通过SEM观测而检测所形成的抗腐蚀膜3 的状态，证实了在碳钢表面上形成了微米级的Y(OH)3点状隆起。由该观测结果证明抗腐蚀膜3的沉积均匀度低，并且Y(OH)3M积量为90 y g/cm2，但是取决于碳钢的位置，膜的厚度相当大地分散开或消散开。然后，除了如上所述的通过将Y(OH)3沉积于碳钢上而制备抗腐蚀膜的实施例之外，还制备一个测试件作为对比实施例(參考)，其仅仅由碳钢形成且没有氧化物膜，并且没有在其上形成抗腐蚀膜。以与实施例I中条件类似的方法，将两种类型的测试件的表面部分在浸溃于含有少于5ppb的溶解氧且pH为9. 8的热水中500小时的条件下进行腐蚀测试，温度为185°C，压カ为4Mpa。通过腐蚀测试以前和以后的每个测试件的重量变化来计算腐蚀量(腐蚀速度)。测量计算结果示于图3。如图3结果清楚看出，证实了与仅仅由碳钢形成的测试件相比，实施例2中的测试件的腐蚀速度抑制至约十分之一，并且可以表面良好的防腐效果，其中所述实施例中沉积了由Y(OH)3所形成的抗腐蚀膜。因此，证实了碳钢的腐蚀抑制作用可以通过沉积在结构材料表面上的Y(OH)3而有效展示。根据上述实验结果，预计当Y(OH)3沉积于构成压水式原子能发电设施二次冷却系统的碳钢材料表面上时，显示出抑制结构材料的常规腐蚀的效果和抑制管壁变薄现象的效果，其中所述管壁变薄现象是由于流动加速腐蚀。此外，通过实验证实了上述防腐效果不限于将Y(OH)3用作缓蚀剂的情况，在将 Y2 (CO3) 3、Y (CH3COO) 3或Y2 (C2O4) 3用作缓蚀剂而沉积于结构材料表面上的情况下也具有类似的效果。实施例3
下面，将參考如下实施例3和附图4对操作温度(冷却水温度)的不同对抗腐蚀结构的影响进行描述。根据本实施例3，用于高温水体系的抗腐蚀结构具有如图IB示意图所示的结构。 具体而言，用于本实施例测试件的测试件的状态为，在将抗腐蚀膜沉积于其上之前碳钢表面已经通过#600砂纸进行了抛光井去除油污，去除了氧化物膜和其他物质。然后，通过使用涂覆方法将Y(OH)3沉积于该碳钢表面(新形成的表面)上而制备实施例3的测试件。通过调节喷涂时间将该测试件的Y(OH)3沉积量调节为50y g/cm2。通过SEM观测而检测所形成的抗腐蚀膜3的状态，与实施例2类似，均匀度低。然后，除了如上所述的通过将Y(OH)3沉积于碳钢上而制备抗腐蚀膜的实施例之外，还制备一个测试件作为对比实施例，其仅仅由碳钢形成而没有氧化物膜，并且没有在其上形成抗腐蚀膜。然后，以与实施例I中条件类似的方法，将两种类型的测试件的表面部分在浸溃于含有5ppb或更少的溶解氧且pH为9. 8的热水中500小时的条件下进行腐蚀测试，温度为150和280°C两个水平的温度，压カ为4和8Mpa。通过腐蚀测试以前和以后的每个测试件的重量变化来计算腐蚀量(腐蚀速度)。测量计算结果示于图4。如图4结果清楚看出，在温度高如280°C的条件下，仅由碳钢形成的测试件的腐蚀速度也得以下降。据认为这是由于形成的氧化物膜在温度高时具有高度稳定性。另ー方面，应理解的是在温度为150°C时，腐蚀速度变大，这是由于在该测试条件下，要形成的氧化物膜的溶解性高，并且由于Y(OH)3的沉积而具有腐蚀抑制作用。因此，由于Y(OH)3抵抗高温的事实，在冷却水为20°C或更高且350°C或更低的条件下可以施用所述抗腐蚀结构，其中所述冷却水温度为压水式原子能发电设施的二次冷却系统的操作温度。此外，由图4清楚看出，本实施例的抗腐蚀结构在压水式原子能发电设施的二次冷却体系中，在操作温度为150°C或更高下且在脱氧后尤其有效，并且预计当将含有Y的化学试剂注入体系并沉积于结构材料表面上时，有效显示出抑制结构材料的常规腐蚀的效果和抑制管壁变薄现象的作用，其中所述管壁变薄现象是由于流动加速腐蚀。实施例4下面，将參考如下实施例4和附图5对沉积于结构材料上的缓蚀剂的沉积量的不同对腐蚀量的影响进行描述。根据本实施例4用于高温水体系的抗腐蚀结构具有如图IB示意图所示的结构。具体而言，用于本实施例测试件的测试件的状态为，在将抗腐蚀膜沉积于其上之前碳钢表面已经通过#600砂纸进行了抛光井去除油污，去除了氧化物膜和其他物质。然后，大量两种类型的实施例4测试件通过使用涂覆方法将La2O3或Y (OH) 3沉积于该碳钢表面(新形成的表面)上而制备。通过调节喷涂时间而改变该测试件的La2O3或
Y(OH) 3沉积量并调节为0-300 u g/cm2。然后，除了如上所述的通过将La2O3或Y(OH)3沉积于碳钢表面上而制备抗腐蚀膜的实施例之外，还制备一个测试件作为对比实施例，其仅仅由碳钢形成而没有氧化物膜，并且没有在其上形成抗腐蚀膜。然后，以与实施例I中条件类似的方法，将这些测试件的表面部分在浸溃于含有 5ppb或更少的溶解氧且pH为9. 8的热水中500小时的条件下进行腐蚀测试,温度为185°C,压カ为4Mp。通过腐蚀测试以前和以后的每个测试件的重量变化来计算腐蚀量(腐蚀速度)。测量计算结果示于图5。如图5所示结果清楚看出，证实了随着抗腐蚀膜的沉积量的増加，腐蚀量趋于下降且腐蚀抑制效果趋于增加。还证实了沉积量为20 y g/cm2或更多的范围下，腐蚀抑制效果达到饱和并且腐蚀速度达到大约相同的水平。因而，抗腐蚀膜的沉积量为20-120U g/cm2 的范围时是必要且足够的。此时，在腐蚀测试以前沉积量为约50y g/cm2时，在腐蚀测试之后检测了保留在测试件表面上的缓蚀剂沉积量,结果证实沉积量为I U g/cm2或更少。結果，证实只要在初始施用阶段含La或Y的化学试剂达到了一定的沉积量，则具有持续的防腐效果，尽管沉积量并不总保持恒定或者沉积量会由于沉积的化学试剂在操作期间的脱落而下降。技术上难以将所述现有的缓蚀剂均匀沉积于压水式原子能发电设施的结构材料的表面上，使得沉积量变得均匀，并且期望缓蚀剂的沉积量基于冷却水流动的影响和冷却水及高温水体系结构的温度而变化显著。然而，该技术知识为重要的前提技术，甚至在缓蚀剂的沉积量如上所述而取决于结构体的位置而显著变化时，初始防腐效果有所提高，并且该技术在将技术应用于实际装置时极其有用。实施例5下面，将參考如下实施例5和附图6将缓蚀剂沉积于结构材料表面上的方法的不同所具有的影响进行描述。根据本实施例5用于高温水体系的抗腐蚀结构具有如图IB示意图所示的结构。具体而言，用于本实施例5测试件的测试件的状态为，在将抗腐蚀膜沉积于其上之前碳钢表面已经通过#600砂纸进行了抛光井去除油污，去除了氧化物膜和其他物质。然后，两种类型的实施例5测试件通过使用喷涂方法或化学沉积方法将La2O3沉积于该碳钢表面(新形成的表面)上而制备，其中所述化学沉积方法为将化学物质注入高温水中并沉积化学物质的方法。在以上描述中，通过调节喷涂时间或要沉积于高温水中的化学试剂的量而将La2O3沉积量调节为50 u g/cm2。在此，上述化学沉积方法为使要沉积的物质存在于流体中并通过流体的流动而将物质沉积于结构材料表面的方法。然后，以与实施例I类似的方法，将两种类型测试件的表面部分在浸溃于含有 5ppb或更少的溶解氧且pH为9. 8的热水中500小时的条件下进行腐蚀测试,温度为185°C, 压カ为4Mp，其中所述两种类型的测试件以如上所述不同的方法通过将La2O3沉积于碳钢表面上而制备。然后，通过腐蚀测试以前和以后的每个测试件的重量变化来计算腐蚀量(腐蚀速度)。测量计算结果示于图6。如图6所示结果清楚看出，使用化学沉积方法而沉积且形成的抗腐蚀膜与使用喷涂方法而形成的抗腐蚀膜不同且可能更均匀，证实了通过化学沉积方法而形成的抗腐蚀膜具有更好的腐蚀速度抑制的作用。预计在压水式原子能发电设施的二次冷却系统的操作过程中，通过将含La物质注入高温冷却水中并通过将物质沉积于结构材料表面上而可以获得高均匀度地沉积抗腐蚀膜，因此显示出抑制常规腐蚀的效果和抑制管壁变薄现象的作用，其中所述管壁变薄现象是由于流动加速腐蚀。还可以在将含Y物质注入高温冷却水中时也可以显示出类似效果。 实施例6 下面，将參考如下实施例6和附图7对当用作其他缓蚀剂的La (OH) 3或Y2 (CO3) 3沉积于结构材料表面上时具有的效果进行描述。根据本实施例6用于高温水体系的抗腐蚀结构具有如图IB示意图所示的结构。具体而言，用于本实施例6测试件的测试件的状态为，在将抗腐蚀膜沉积于其上之前碳钢表面已经通过#600砂纸进行了抛光井去除油污，去除了氧化物膜和其他物质。然后,两种类型的实施例6测试件通过使用涂覆方而将La (OH) 3或Y2 (CO3) 3沉积于该碳钢表面(新形成的表面)上而制备。以供參考，通过调节喷涂时间而将La(OH)3或 Y2 (CO3) 3沉积量调节为50 u g/cm2。然后，以与实施例I类似的方法，将两种类型测试件的表面部分在浸溃于含有 5ppb或更少的溶解氧且pH为9. 8的热水中500小时的条件下进行腐蚀测试,温度为185°C, 压カ为4Mp，其中所述两种类型的测试件如上所述通过将La (OH) 3或Y2 (CO3) 3沉积于碳钢表面上而制备。通过腐蚀测试以前和以后的每个测试件的重量变化来计算腐蚀量(腐蚀速度)。测量计算结果示于图7。如图7所示结果清楚看出，在两种通过将La(OH)3或Y2 (CO3)3沉积于碳钢表面上而制备的测试件的腐蚀量彼此相近，腐蚀量没有明显的不同，但是证实了在两种类型测试件与如实施例I和2所示的仅由碳钢形成的测试件相比时，腐蚀速度得以显著抑制。实验证明如上述实施例6中，通过将La氢氧化物或Y的碳酸盐沉积并形成于结构材料表面上而获得了极好的防腐效果。因而，预计在将所述氢氧化物和碳酸盐沉积于压水式原子能发电设施的二次冷却系统的结构材料表面上时，显示出抑制常规腐蚀的效果和抑制管壁变薄现象的作用，其中所述管壁变薄现象是由于流动加速腐蚀。エ业应用性根据本发明实施方案的用于高温水体系的抗腐蚀结构和防腐方法，将由含有La 和Y至少之ー的物质形成的抗腐蚀膜沉积于结构材料的表面上，因而所述结构材料可以有效防止引起腐蚀，并可以大大降低诸如铁的金属组分由结构材料的冷却水接触面中洗脱出。此外，上述抗腐蚀膜甚至在沉积量小的时候也显示出良好的防腐效果，并且另一方面， 由于在抗腐蚀膜和结构材料之间具有高度的吸附强度而可以长期保持防腐效果。标记描述I结构材料(碳钢)2氧化物膜(氧化物层)3 防腐膜(La2O3 膜、Y (OH) 3 膜、La (OH) 3 膜或 Y2 (CO3) 3 膜)4冷却水(冷却剤)
权利要求
1.一种用于高温水体系的抗腐蚀结构，其包括结构材料；和沉积于结构材料与冷却水相接触侧的表面上的抗腐蚀膜，所述抗腐蚀膜由含有La和Y 至少之ー的物质形成，所述结构材料构成了高温冷却水在其中通过的高温水体系。
2.根据权利要求I的用于高温水体系的抗腐蚀结构，其中高温冷却水的温度为20°C或更高和350°C或更低。
3.根据权利要求I的用于高温水体系的抗腐蚀结构，其中含有La的物质为选自La203、 La (OH) 3、La2 (CO3) 3、La (CH3COO) 3 和 La2 (C2O4) 3 中的至少ー种化合物。
4.根据权利要求I的用于高温水体系的抗腐蚀结构，其中含有Y的物质为选自Y(0H)3、 Y2 (CO3) 3、Y (CH3COO) 3 和 Y2 (C2O4) 3 中的至少ー种化合物。
5.根据权利要求I的用于高温水体系的抗腐蚀结构，其中所述结构材料为选自碳钢、 铜合金和Ni基合金中的至少ー种结构材料。
6.根据权利要求I的用于高温水体系的抗腐蚀结构，其中含有La和Y至少之ー的物质的沉积量为I U g/cm2或更多和200 u g/cm2或更少。
7.根据权利要求I的用于高温水体系的抗腐蚀结构，其中所述结构材料的氧化物膜形成于所述结构材料的表面上，并且所述抗腐蚀膜形成于氧化物膜的表面上。
8.一种用于高温水体系的防腐方法，其用于防止构成高温冷却水在其中通过的高温水体系的结构材料腐蚀，所述方法包括以下步骤制备含有La和Y至少之ー的缓蚀剂；和将所制备的缓蚀剂沉积在结构材料与冷却水接触侧的表面上。
9.根据权利要求8的用于高温水体系的防腐方法，其还包括将结构材料与冷却水接触侧的表面在沉积抗腐蚀膜以前预先进行以下的任何一种处理机械处理、在高温水中浸溃处理和化学清洁处理中。
全文摘要
本发明提供了用于高温水体系的抗腐蚀结构，其包括结构材料1；和沉积于结构材料1与冷却水4相接触侧的表面上的由含有La和Y至少之一的物质所形成的抗腐蚀膜3，所述结构材料构成了高温冷却水4在其中通过的高温水体系。由于上述构造，可以提供能够无需通过注入化学品来进行冷却水的水化学控制而操作设备的抗腐蚀结构和防腐方法。
文档编号C23F11/00GK102612573SQ201080051758
公开日2012年7月25日 申请日期2010年11月16日 优先权日2009年11月16日
发明者冈村雅人, 山崎健治, 山本诚二, 平沢肇, 柴崎理, 根岸孝次, 金子哲治 申请人:株式会社东芝