CN108884334A - 用于在金属部件中产生耐腐蚀锌-金属氧化物层的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种用于制造具有耐腐蚀层的成品金属物品或产品的方法，所述耐腐蚀层与将暴露于腐蚀性环境的至少一个其表面的顶部一体或在该顶部内。在一个实施方案中，该制造方法涉及在其暴露于流体的内表面内具有耐腐蚀层的成品金属管道产品且其中所述耐腐蚀层是锌‑金属氧化物层，诸如锌‑铬氧化物层或锌‑混合金属氧化物层。除了制造方法之外，本发明还提供了具有耐腐蚀层的成品金属物品或产品，所述耐腐蚀层与将暴露于腐蚀性环境的至少一个表面的顶部一体或在该顶部内。

Description

用于在金属部件中产生耐腐蚀锌-金属氧化物层的方法
发明背景。
发明领域
本发明在其各种实施方案中提供了用于制造与金属物品或产品的金属表面的顶部一体的耐腐蚀层的方法，以减小金属表面的腐蚀和金属物质的释放。特别是，本发明提供了用于制造具有与暴露表面(诸如金属管的内表面)一体的稳定化的锌-金属氧化物或锌-混合金属氧化物层的成品金属物品或产品的方法，以减小腐蚀和从金属释放金属。本发明在其各种实施方案中还提供了具有一体的耐腐蚀层的成品金属物品或产品。
相关技术描述
在动力产生工业中，水冷体系中的金属腐蚀是主要的可靠性因素。从金属表面释放的金属释放驱动水性腐蚀，其在给定条件下受金属物类控制。任何金属、钢或合金经受这样的腐蚀。释放的物质通常沉积在体系中的任何地方，诸如低流动区域中或传热表面上，引起结垢和效率损失。特别是在核工业中，金属释放是在反应器容器外部产生辐射场的来源。
已经开发了众多技术通过保护金属表面免于腐蚀来减少金属腐蚀和金属释放。例如，在核动力应用中，原位处理用于在热功能试验(HFT)期间“预调节”金属表面。在新的加压水反应器(PWRs)中，用给定的化学处理蒸汽发生器管道历时给定的时段以预调节管道的内表面。在沸水反应器(BWRs)中，还可以预调节进水管道和在常规操作期间传输反应器冷却水或可能暴露于反应器冷却水的其他金属表面(例如进水加热器)。这种“预调节”的预期是在金属表面提供稳定的腐蚀膜，该膜会限制随后的腐蚀和在操作期间的金属释放，籍此减少在工厂操作期间放射活性物质在反应器水中的结合。遗憾的是，这种预调节不提供稳定、持久的避免在正常操作期间金属释放的耐腐蚀膜。另外，工厂仅有有限量的时间用于这种预调节并且无法投入数千小时的暴露时间，然而在大多数金属表面上建立稳定的膜可能需要数千小时。
因此，需要用于暴露的金属表面的更稳定的耐腐蚀层，特别是在PWR或BWR环境中使用的那些。特别是，需要制备具有与金属产品的暴露表面的顶部一体的更稳定的耐腐蚀层诸如耐腐蚀和相应金属释放的锌-金属氧化物层的金属产品的制造方法。
发明概述
本发明提供了一种用于制造在使用时将暴露于至少潜在地腐蚀性或腐蚀性环境中的至少一个其表面的顶部内具有耐腐蚀层的成品金属物品或产品的方法。因此，应该理解的是，在用于制作该成品金属物品或产品的制造过程期间形成耐腐蚀氧化物层，与在制造之后产生保护性层相对，例如通过原位产生保护性层(即，其中该成品金属物品或产品已经完全制造且准备就绪用于其预定用途，已经准备就绪用于这类用途，以及随后，但是在使用前，产生保护性层)。在一个实施方案中，耐腐蚀层是锌-金属氧化物层，其中锌已经结合到金属物品或产品中的金属中且与该金属结合，以形成锌-金属氧化物层。在一个实施方案中，锌-金属氧化物层为锌-铬氧化物层。在另一个实施方案中，耐腐蚀层是锌-混合金属氧化物层，其中锌已经结合到金属物品或产品内的多于一种金属中且与这些金属连接，以形成锌-混合金属氧化物层。应当理解的是，锌-金属氧化物层和锌-混合金属氧化物层比原位制造的类似层更稳定。
在一个实施方案中，本发明提供了一种用于产生具有耐腐蚀氧化物层的成品金属产品的方法，包括将锌结合到半成品金属产品的至少一个表面中，所述表面在由半成品金属产品生产的成品金属产品的使用期间将暴露，其中所述半成品金属产品包含金属；在锌结合之后使半成品金属产品形成为预定形状的成品金属产品；和在所述形成之后在受控环境中热处理半成品金属产品以在所述至少一个表面的顶部形成锌-金属氧化物层。在一个实施方案中，所述半成品金属产品包含金属，所述金属是铬并且形成的锌-金属氧化物是锌-铬氧化物层。在一个实施方案中，所述受控环境包括氢气和氧气的存在。
在另一个实施方案中，本发明提供了一种用于产生在金属管的暴露内表面的一部分内具有耐腐蚀氧化物层的金属管的方法，包括将锌结合到包含金属的半成品金属产品的至少一个表面中；由半成品金属产品形成金属管，其中所述至少一个表面是金属管的内表面；在所述形成之后在受控环境中热处理金属管以在金属罐的内表面的顶部内形成锌-金属氧化物层。在一个额外的实施方案中，在所述热处理之后通过皮尔格式轧管或者使用冷拔工艺进一步加工金属管。在另一个实施方案中，将锌结合到已经形成的金属管中，随后热处理，并任选地在所述热处理之后通过皮尔格式轧管或使用冷拔工艺进一步加工。在另一个实施方案中，半成品金属产品包含金属，所述金属是铬，并且形成锌-金属氧化物是锌-铬氧化物层。在一个实施方案中，所述受控环境包括氢气和氧气的存在。
在另一个实施方案中，本发明提供了具有耐腐蚀表面的金属产品，包含成品金属产品，无需金属的进一步加工即准备就绪待使用，在所述成品金属产品的至少一个表面内具有耐腐蚀层，其中所述耐腐蚀层通过本文所述的方法产生。例如，在一个实施方案中，所述方法包括将锌结合到半成品金属产品的至少一个表面中，所述表面在由半成品金属产品生产的成品金属产品的使用期间将暴露，其中所述半成品金属产品包含金属；在结合之后，使半成品金属产品形成为预定形状的成品金属产品；其中所述半成品金属产品包含金属；在结合锌之后使所述半成品金属产品形成为预定形状的成品金属产品；并且在所述形成之后在受控的环境中热处理半成品金属产品以在所述至少一个表面的顶部内形成锌-金属氧化物层。在一个实施方案中，所述半成品金属产品包含为铬的金属并且形成的锌-金属氧化物为锌-铬氧化物层。在一个实施方案中，所述受控的环境包括存在氢气和氧气。在一个额外的实施方案中，所述金属产品包括管且其中所述耐腐蚀层在管的内部表面内并且其中所述管和耐腐蚀层已经通过本文所述的方法制备。
应当理解的是，本发明提供了稳定的耐腐蚀层，所述耐腐蚀层在给定的成品金属物品或产品的制造过程期间形成，其与在完成成品金属物品或产品的制造之后原位形成的耐腐蚀层相比更稳定并且具有更长期的可靠性，并且其例如通过将其放置就位和连接以待服务(例如，成品金属管被连接在其待用的工艺中)准备就绪用于服务或使用。因此，本发明通过将锌结合到半成品金属物品或产品的给定表面的顶部或上部中提供了该更稳定的耐腐蚀层(即在最后部件制造步骤之前)以确保在制造工艺中使用的随后且最终的热处理产生锌-金属氧化物或锌-混合金属氧化物层并在使用前稳定表面结构。因此，下面的金属的腐蚀可以减少，这可能显著增加资产的可靠性和设备的可用性和效率。这样也减少了否则由于这样的腐蚀出现的任何金属的释放的影响。在核电动力应用中，其中，成品金属物品或产品可以包括用作与加压水反应器(PWR)相关的蒸汽发生器管或进水管或会暴露于来自沸水反应器(BWR)的反应器冷却水的其他金属表面(例如进水加热器)的管，减少金属释放到流体中可以减少否则可能在这些系统中的任何地方所产生的辐射场。
相应地，应当理解的是，在一些实施方案中，本发明的结果提供了一种部件表面，所述部件表面不需要如在原位中所做的那样的任何长时间的预调节周期来确保最小的腐蚀和金属释放。本发明广泛适用于为动力工厂(特别是用于蒸汽发生器、热交换器和水分分离器)制造的任何含铬钢或任何合金(包括无铬合金)的冷却剂回路部件。然而，其还可用于管道和其他相关部件。虽然强调的是新部件制造，该原理适用于已经在服务的化学和/或物理清洗的部件表面，以努力延长寿命并在放回服务时减少金属释放。
使用该方法制造的安装部件的益处包括减少腐蚀，导致改进的部件性能、可靠性和寿命；较低的金属释放导致改进的装置健康、较少结垢、减少活化、改进的芯性能和在核工厂中的燃料可靠性；以及较低的金属释放，特别是镍从高镍合金中的释放，以及钴从钢或任何其他合金中的释放，这明显减少在核工厂中的芯外辐射场，籍此减小工厂人员的收集辐射暴露(collected radiation exposure，CRE)。
附图的几个视图的简要说明
图1示出了根据本发明一个实施方案的用于制造具有耐腐蚀层的金属产品的方法；
图2示出了根据本发明的一个实施方案的用于制造具有耐腐蚀层的金属管的方法；
图3示出了理论计算的结果，显示I600基础合金的金属表面的组成与深度的函数关系；和
图4示出了理论计算的结果，显示SS304基础钢的金属表面的组成与深度的函数关系。
发明详述
下面参照附图描述本发明。尽管本发明结合具体实施方案来描述，但是应当理解的是，本发明包括不同的实施方案并且可用于广泛的应用。因此，以下描述是示例性的并且意欲涵盖在本发明的精神和范围内的替代物、修改和等价物。并且，各种实施方案可通过使用术语“优选”、“例如”或“在一个实施方案中”来描述，但是该表征不应当视为限制或者视为陈述本发明的仅仅这些实施方案，因为本发明涵盖了可能未在本说明书中具体陈述的其他实施方案。并且，在整个说明书中术语“发明”、“本发明”、“实施方案”和类似术语被广泛地使用，并且不旨在意味着本发明需要或限制于结合一个实施方案描述的任何具体方面或者这样的描述是可以实现或使用本发明的唯一方式。
通常而言，本发明涉及用于制造成品金属物品或产品的方法，所述物品或产品在金属物品或产品的暴露表面的顶部内具有耐腐蚀层。换而言之，所述耐腐蚀层与金属物品或产品一体，并且从金属物品或产品的表面延伸到金属物品或产品的内部。因此，所述耐腐蚀层是具有给定深度的金属的一体顶部，且其中所述表面为暴露于或待暴露于潜在腐蚀性或腐蚀性环境的表面。因此，金属的该顶部的组成不同于金属物品的该部分的初始组成，因为它现在具有了耐腐蚀层的组成。
应当理解的是，被制造为具有耐腐蚀层的金属物品或产品可以由任何金属或合金组成。例如，可以使用Inconel、Incoloy、不锈钢、chrom-moly钢、低合金钢、Stellite/Haynes合金、Hasteloys和Ultimet。在一些实施方案中，金属或合金包含铬。在其他实施方案中，金属或合金包含相对低水平的铬或不含铬。
耐腐蚀层将在给定的金属或合金的一部分内形成，使得耐腐蚀层的表面将是将暴露于腐蚀性环境的表面。应当理解的是，耐腐蚀层可能不必沿金属物品或产品的全部给定表面横向延伸。然而，在一些实施方案中，耐腐蚀层将形成使得其表面与金属物品或产品的整个该特定表面共同延伸。在其他实施方案中，耐腐蚀层的表面可以仅横向延伸，使得金属物品或产品的给定金属表面的一部分不具有耐腐蚀层，同时金属物品或产品的相同表面的另一部分确实包含耐腐蚀层。
在一个实施方案中，本发明涉及制造具有耐腐蚀层的成品金属物品或产品，所述物品和产品具有由锌-金属氧化物或锌-混合金属氧化物组成的耐腐蚀层，所述耐腐蚀层足够稳定以在成品金属物品或产品的使用期间或者在暴露于流体的腐蚀性环境期间提供长期耐腐蚀性。在一个实施方案中，本发明用于在成品金属物品或产品的至少一个表面内产生由稳定的锌-金属氧化物层或锌-混合金属氧化物层组成的耐腐蚀层。应当理解的是，所述锌-金属氧化物层包括与金属中固有地存在的单一金属诸如铬结合的锌。应当理解的是，所述锌-混合金属氧化物层包括与金属中固有地存在的多于一种金属结合的锌。在一个实施方案中，本发明用于在成品金属物品或产品的表面内产生稳定的锌-铬氧化物层，其例如为镍-铁-铬轴承钢或包含铬的任何合金。应当理解的是，在一些实施方案中，可能存在不足以产生稳定的锌-铬氧化物层的量的铬。在这种情况下，可以如下所述加入额外的铬来产生稳定的锌-铬氧化物层。
应当理解的是，在一些实施方案中，其他金属可以与用于产生耐腐蚀层的金属一起加入。例如，在其中锌用于产生耐腐蚀层的一个实施方案中，另一种金属(诸如铬)可与锌组合结合到金属物品或产品中。在该实施方案中，即使在添加之前金属物品中可能存在固有地存在的铬，或者在金属物品或产品不含铬的情况下，将铬添加到金属物品或产品或与锌一起灌输(infuse)。以这种方式，例如在这样的情形中，其中认为金属物品或产品具有给定金属物类的缺陷，除了加入以产生耐腐蚀层的金属之外，金属物品或产品还可能通过加入金属来增强。因此，加入这样的金属和用于产生耐腐蚀层的金属可用于确保金属物品或产品的顶层的所需组成。应当理解的是，多于一种金属可与用于产生耐腐蚀层的金属一起加入。在某些实施方案中，可结合的额外的金属包括铝、钼、钛、锆、铂及上述的混合物。
更特别地，应当理解的是，可以形成更好的耐腐蚀层，做法是，与用于形成耐腐蚀层的金属一起组合地结合或添加额外的一种或多种金属。通过调节金属物品或产品的顶层的组成以提供一种组成，该组成与具体用于形成耐腐蚀层的金属的结合相组合，产生了耐腐蚀层本身的更合乎需要的组成。例如，在金属物品或产品无铬或具有相对低的铬浓度时，铬与具体结合或添加用于形成耐腐蚀层的金属(诸如锌)一起的结合或添加用于增加铬的浓度并产生所需的锌-铬氧化物构造(formation)，与无铬的情况相比该构造提供了更好的耐腐蚀层。在一些实施方案中，可以结合的额外的金属包括铝、钼、钛、锆、铂和上述的混合物。
在一个实施方案中，本发明涉及一种制造在其内部表面的顶部内具有耐腐蚀层的金属管的方法，在金属管的使用期间腐蚀性流体将流过该内部表面。这样的金属管可被用作例如与加压水反应器(PWR)相关的蒸汽发生器管或进水管和传输或将暴露于来自沸水反应器(BWR)的反应器冷却水的其他金属表面(例如进水加热器)。
概括而言，本发明还涉及各种具有耐腐蚀层的成品金属物品或产品，该耐腐蚀层已经在制造过程期间产生，这与在已经完成成品金属物品或产品的制造之后产生或沉积在金属表面的耐腐蚀层相反。如上所述，耐腐蚀层形成在给定金属或合金的上部内或在给定金属或合金的表面内，使得耐腐蚀层的表面将为将暴露于腐蚀性环境的表面。再次，应当理解的是，被制造以具有耐腐蚀层的金属物品或产品可由任何金属或合金组成。
如上所述，在一个实施方案中，成品金属物品或产品可为运输腐蚀性流体的金属管(tube)或管道(tubing)。例如，金属管道可用作与PWR相关的蒸汽发生器管道或进水管道和将暴露于来自BWR的反应器冷却水的其他金属表面。在核动力环境中这样的管道的使用特别重要，原因是，除了对管道自身的破坏外，管道的任何腐蚀还导致金属从管道释放到流体中并通常在体系中到处沉积，诸如在流动慢的区域或传热表面上，导致结垢和效率损失。特别是在核动力工业中，这些金属释放可能是在核反应器容器外部产生辐射场的来源，这是要避免的。
在一个实施方案中，本发明用于产生成品金属物品或产品并包括成品金属物品或产品，所述成品金属物品或产品在成品金属物品或产品的表面内具有锌-金属氧化物层或锌-混合金属氧化物层，该表面将暴露于潜在腐蚀性或腐蚀性环境或流体。在一个实施方案中，本发明用于由镍-铁-铬轴承钢或任何含铬合金产生成品金属物品或产品，所述成品金属物品或产品在将暴露于潜在腐蚀性或腐蚀性环境或流体的成品金属物品或产品的表面内具有稳定的锌-铬氧化物层。在一个实施方案中，本发明用于由任何金属或合金产生成品金属物品或产品，所述金属或合金包括不含任何铬的金属或合金或者具有不足以形成稳定的锌-铬氧化物所需量的或足够的耐腐蚀层所需的铬，其在成品金属物品或产品的表面内具有稳定的锌-铬氧化物层，所述表面将暴露于流体的潜在腐蚀性或腐蚀性环境。
接着，结合附图描述本发明的方法和产品的各种实施方案。应当理解的是，术语“金属”的使用旨在是概括性的，使得它包括任何金属或合金。此外，应当理解的是，术语“半成品金属产品”的使用是指仍然需要进一步加工才能成为准备就绪使用的成品金属物品或产品的任何金属物品，或者在成为准备就绪使用或销售的成品金属物品或产品之前仍然有一个或多个必须完成的步骤或工艺，诸如退火。例如，半成品金属产品包括由热金属生产的产品或已经由热金属或熔融钢(包括锭、块、条、板、棒和圆管)铸造的产品。一旦对这些半成品金属产品进行进一步加工，例如，通过退火或本领域技术人员已知的金属制造中通常采取的其他步骤，它们会变成成品金属产品。因此，“成品”金属物品或产品是不需要在标准金属制造工艺中的进一步加工步骤的金属物品或产品，并且所述金属物品或产品以其最终想要的方式准备就绪待使用。
还应当理解的是，通过本发明方法产生的耐腐蚀层不是物理上单独的层，诸如被连接到金属物品或产品的表面的覆盖层，也不是施加在金属物品或产品的已有表面顶部的额外的单独涂层。相反，如上所述，耐腐蚀层在物品或产品本身的金属主体的顶部内形成，使得耐腐蚀层从表面延伸到金属物品或产品的内部。耐腐蚀层的深度可根据金属物品或产品的组成和用于形成耐腐蚀层的金属而变化(无论是否加入了任何额外的金属以及无论在何种条件下形成耐腐蚀层)。因此，该层的组成不同于存在于耐腐蚀层下方的金属的下方部分的组成，后者的组成为初始金属或合金本身的组成或半成品金属产品的组成。例如，耐腐蚀层可通过将锌结合到金属中，随后通过氧化产生固有地在金属物品的上部中并且如所指出在金属内从金属的暴露外表面延伸至给定深度的锌-金属氧化物层或锌-混合金属氧化物层。
还应该认识到，耐腐蚀层的组成将随着在金属本身内的深度而变化。用锌作为例子，扩散到金属中的锌的量将影响耐腐蚀层的整个深度或厚度。并且，锌在耐腐蚀层内或在金属本身的顶部内的浓度很可能随着在金属内的深度而变化。因此，耐腐蚀层的总体组成可能本身随着在金属本身内的深度而变化，并且耐腐蚀层的深度将根据例如在制造期间用于产生耐腐蚀层的不同方法和条件(例如，用于使金属与锌接触的方法类型和这样的方法的操作条件，诸如在接触期间的温度、所用基础金属或合金的组成等)而不同。然而，在一个实施方案中，耐腐蚀层的深度或厚度可定义为在金属内的深度，在该深度组成不同于在产生耐腐蚀层之前的金属本身下面的组成或半成品金属产品的组成。在一个实施方案中，耐腐蚀层的深度或厚度可定义为在具有包括锌的组成的金属内的深度，其中锌已用于形成耐腐蚀层并且金属物品的初始组成不含锌。在一个实施方案中，耐腐蚀层的深度或厚度可定义为在具有包括锌-金属(例如锌-铬)或锌-混合金属氧化物的组成的金属内的深度。
图1示出了根据本发明的一个实施方案的用于制造具有耐腐蚀层的金属产品的方法。在该方法100中，在第一步骤102中，将锌结合到半成品金属物品或产品的至少一个表面中。取决于用于将锌扩散到金属表面中的具体工艺，锌可结合到一个或多个暴露于锌的表面。例如，锌可结合到半成品金属物品或产品(包括大型金属部件以及用于换热器的管道)的任何表面。然而，至少，锌结合到在成品金属物品或产品的使用期间将暴露于腐蚀或潜在腐蚀性环境的预定金属表面中。应当理解的是，本发明的方法可应用于任何半成品金属物品或产品。在一个实施方案中，半成品金属物品或产品为镍-铁-铬轴承钢或任何合金，包括例如任何含铬合金。在一些实施方案中，半成品金属物品或产品由任何金属或合金组成，包括不含任何铬或者具有不足以形成稳定的锌-铬氧化物的量或足够耐腐蚀层所需的铬的金属或合金。
可以使用本领域已知的将金属原子或化合物结合到金属表面的任何方法来进行将锌结合到金属表面中的过程。例如，可以使用扩散性包埋扩散(diffusing packdiffusion)、包埋渗(pack cementation)、化学沉积或气相沉积工艺。使用的锌的形式可以是将扩散或结合到金属表面并最终形成锌-金属键(诸如锌-铬氧化物)的任何形式的锌。例如，在一个实施方案中，可以使用二乙基锌或二甲基锌。在一个实施方案中，高活性二乙基锌气体(或其他锌气体)可用惰性气体稀释。该稀释的二乙基锌(或其他锌气体)随后与所需金属表面接触，在该表面中锌的扩散是期望的。应当理解的是，锌在金属表面中的结合不限于任何具体化学或物理机理，诸如扩散。换而言之，金属原子或化合物通过扩散在金属表面中的结合不应当被解释为将本发明限制为具体或排他地通过扩散方法将金属原子或化合物结合到金属表面中。
应当理解的是，气态二乙基锌和二甲基锌可以用于制造具有“贫”锌或不含锌64同位素的锌的金属物品或产品，锌64可以被激活并转化为锌65。后者(锌65)在核动力应用中应被最小化，因此，当将在核动力环境中使用时，优选产生具有贫锌64的成品金属物品或产品。然而，应该理解的是，也可以用任何锌同位素(包括天然锌)组合物产生将用于非核动力应用的成品金属物品或产品。
在步骤104中，使半成品金属物品或产品形成为最终金属物品或产品所需的形状。因为锌结合到半成品金属物品或产品中，必须随后使其形成为成品金属物品或产品所需的形状。因此，步骤104是使半成品金属物品或产品形成为所需形状的成品金属产品。例如，如果成品金属产品是平板金属板，则无论在该步骤104中使用什么起始半成品金属物品或产品，诸如金属条，将使那个金属条形成为所需形状的平板金属板。步骤104可使用本领域已知的任何方法进行来取用半成品金属物品或产品并使其成型为所需形状的成品金属物品或产品，这通常以本领域人员公知的金属制造工艺进行。
在步骤106中，对具有成品金属物品或产品所需形状的半成品金属物品或产品进行热处理。该热处理包括加热半成品金属物品或产品，如通常在成品金属物品或产品的标准制造中使用的退火工艺中所做的那样。该热处理在受控环境中进行以促进稳定的锌-金属氧化物层的形成，诸如锌-铬氧化物层，或锌-混合金属氧化物层。例如，受控环境可包括氢气和氧气的存在，使得结合的锌在半成品金属物品或产品的表面的顶部内形成稳定的锌-金属氧化物层，诸如锌-铬氧化物层。该氧化物层的产生提供了稳定的氧化物层，该氧化物层比在制造之后使用成品金属物品或产品产生(诸如在可行化学暴露期间进行的预调节)的氧化物层更稳定。不受限于理论，认为通过在热处理之前将锌结合在金属表面的一部分内，与原位形成的任何氧化锌层(在这种情况下，锌结合到的深度更浅)相比，相应的锌-金属氧化物层延伸到更大的深度或更厚，并且更稳定和持久。
如上所述，应当理解的是，一种或多种额外的金属可与锌一起结合到金属物品或产品中。例如，在一个实施方案中，其中锌用于产生耐腐蚀层，另一种金属诸如铬可与锌组合加入金属物品或产品。在一个实施方案中，铬以与锌结合相同的方式结合到金属物品或产品中。在一个实施方案中，铬在与锌结合的同时结合到金属物品或产品中。应当理解的是，任何金属可与锌一起结合到金属物品或产品中以在金属物品或产品的顶部中产生精调的金属组合物。例如，在其中金属物品或产品被视为具有给定金属物质的缺陷的情况下，这样的金属物质可与用于产生耐腐蚀层的金属一起结合到金属物品或产品中，包括结合到顶部。应当理解的是，可将多于一种金属与用于产生耐腐蚀层的金属一起加入。
尽管前述内容已经在制造金属物品或产品和在这样的制造期间形成耐腐蚀层的益处的上下文中进行了描述，在其他的实施方案中，在制造之后且甚至在这样的金属物品或产品已经就位使用或服务之后，仍然可能形成金属物品或产品的耐腐蚀层。在一些实施方案中，可能在金属物品或产品就位或原位的情况下形成耐腐蚀层。在这些情况下，用于形成耐腐蚀层的金属可以与上述关于图1的相同方式结合到金属物品或产品中。应该理解的是，也可如上所述结合额外的金属。
图2示出了根据本发明的一个实施方案的一种用于制造具有耐腐蚀层的金属管的方法。制造方法200类似于图1中所示，不同之处在于在图2所示的方法200具体涉及作为成品金属物品或产品的金属管的制造。
在第一步骤202中，锌结合到半成品金属产品(produce)中，在该实施方案中，所述半成品金属产品是可以被最终制造成金属管的半成品金属产品，诸如扁平条带。锌的结合可以与上述与图1相关的相同方式并使用任一相同的方法进行。然而，应该理解的是，在该实施方案中，需要将锌结合到半成品金属产品表面的顶部中，该表面最终形成金属管道的内表面。
在第二步骤204中，使半成品金属物品或产品，诸如扁平条带，形成为管(例如，焊接管)。该步骤如本领域技术人员公知在金属制造工艺中通常所做那样来进行。然而，应该理解的是，取决于用于形成金属管的方法，在另一个实施方案中，锌可以不结合到金属表面，直到金属管已经形成之后。在这种情况下，结合锌的第一步骤202将在形成金属管的第二步骤204之后进行。在该实施方案中，可以由半成品金属物品或产品(诸如锭或块或金属条)形成金属管(诸如无缝金属管)。一旦形成金属管，则如上关于图1所述将锌结合到金属管的内表面中。
在下一步骤206中，金属管可以是任选地(如由虚线表示)进一步处理，例如，在金属管的情况下，它可以被进一步处理，如本领域中已知的通过皮尔格式轧管或使用冷拔工艺。
在下一步骤208中，对金属管进行热处理。可如结合图1的描述以相同的方式和出于相同的目的进行该过程。
图3示出了I600基础合金的金属表面的组成与深度的函数关系的理论示例性计算。图4示出了SS304基础钢的金属表面的组成与函数关系的理论示例性计算。为了清楚起见，这些图中的每一个示出了从暴露表面(每个图的左侧)到金属内的给定深度(每个图的右侧)的金属的各种组分的浓度。具体是，镍、铁、铬和锌的相对浓度在每个图中从下到上分别示出。如所示，锌(每个图中的顶组分)量的降低从左到右示出，降低至没有锌且金属的组成与结合锌之前的起始半成品金属物品或产品的组成相同的深度。应该理解的是，图3和图4示出了这些具体金属的理论计算结果；然而，类似的金属预计会有类似的表现。
上文已经描述了本发明的各种实施方案。然而，应该理解的是，替代实施方案是可能的，并且本发明不限于上述的具体实施方案。

Claims (20)

1.一种用于产生具有耐腐蚀层的金属物品的方法，包括：
将锌结合到金属物品的至少一个金属表面的至少一部分中，所述金属表面在金属物品的使用期间将暴露；
在所述至少一个金属表面的那部分内形成耐腐蚀层。
2.权利要求1的方法，其中所述耐腐蚀层包含锌-金属氧化物层。
3.权利要求1的方法，其中所述金属表面包含铬并且其中所述锌-金属氧化物层包含锌-铬氧化物层。
4.权利要求1的方法，其中所述金属表面包含含有铬的合金。
5.权利要求1的方法，其中所述金属表面包含镍-铁-铬轴承钢。
6.权利要求1的方法，进一步包括：
将第二金属结合到所述至少一个金属表面的那部分中。
7.权利要求6的方法，其中所述第二金属包含铬。
8.一种用于产生具有耐腐蚀层的金属物品的方法，包括：
将锌结合到金属物品的至少一个金属表面的至少一部分中，所述金属表面在金属物品的使用期间将暴露；
在所述至少一个金属表面的那部分内形成包含锌-混合金属氧化物的耐腐蚀层。
9.权利要求8的方法，其中所述金属表面包含含有铬的合金。
10.权利要求8的方法，其中所述金属表面包含镍-铁-铬轴承钢。
11.权利要求8的方法，进一步包括：
将第二金属结合到所述至少一个金属表面的那部分中。
12.权利要求11的方法，其中所述第二金属包含铬。
13.一种用于产生具有耐腐蚀层的成品金属产品的方法，包括：
将锌结合到半成品金属产品的至少一个金属表面中，所述金属表面在由半成品金属产品生产的成品金属产品的使用期间将暴露；
在所述结合之后使半成品金属产品形成为预定形状的成品金属产品；和
在所述形成之后热处理所述半成品金属产品以在所述至少一个表面的顶部形成锌-金属氧化物层。
14.权利要求12的方法，其中所述金属表面包含铬并且所述锌-金属氧化物包含锌-铬氧化物。
15.权利要求12的方法，其中所述锌-金属氧化物包含锌-混合金属氧化物。
16.权利要求12的方法，进一步包括：
将第二金属结合到所述至少一个金属表面中。
17.一种用于产生具有与金属管的暴露内表面一体的耐腐蚀层的金属管的方法，包括：
将锌结合到半成品金属产品的至少一个金属表面中；
在所述结合之前或之后，由半成品金属产品形成金属管，其中所述至少一个金属表面是金属管的内表面；
在所述形成之后热处理金属管以在金属管的内表面的顶部内形成锌-金属氧化物层。
18.权利要求17的方法，进一步包括：
在所述结合之后、在所述形成之后和在所述热处理之前通过皮尔格式轧管或使用冷拔工艺加工金属管。
19.权利要求17的方法，其中所述至少一个金属表面包含铬并且所述锌-金属氧化物包含锌-铬氧化物。
20.权利要求17的方法，进一步包括：
将第二金属结合到所述至少一个金属表面中。
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