[发明专利]用于高温水体系的抗腐蚀结构以及其防腐方法

说明书

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℃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、热交换器和/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一个很大的问题。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，最终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换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，并进一步造成极大的腐蚀。

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，所述电压增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。

另一方面，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1)。

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乙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)、将至少一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术。

引用条目：

专利文献

专利文献1：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