JPH05195266A - 炭素鋼部品の流動性腐食を減少せしめる方法 - Google Patents
炭素鋼部品の流動性腐食を減少せしめる方法Info
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- JPH05195266A JPH05195266A JP4204160A JP20416092A JPH05195266A JP H05195266 A JPH05195266 A JP H05195266A JP 4204160 A JP4204160 A JP 4204160A JP 20416092 A JP20416092 A JP 20416092A JP H05195266 A JPH05195266 A JP H05195266A
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- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C19/00—Arrangements for treating, for handling, or for facilitating the handling of, fuel or other materials which are used within the reactor, e.g. within its pressure vessel
- G21C19/28—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core
- G21C19/30—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps
- G21C19/307—Arrangements for introducing fluent material into the reactor core; Arrangements for removing fluent material from the reactor core with continuous purification of circulating fluent material, e.g. by extraction of fission products deterioration or corrosion products, impurities, e.g. by cold traps specially adapted for liquids
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 低酸素濃度の流水に晒される炭素鋼部品の流
動性腐食(flow assistedcorrosion) を減少せしめる。
この流動性腐食は、酸素濃度を高めれば減少されるが、
酸素濃度が高いと、今度は、応力腐食割れ(stress corr
osion cracking)の進度が速くなる。 【構成】 上記流水中のｐｐｂ(parts per billion) で
表わした水素対酸素の比を約１：８以上とし乍ら、炭素
鋼部品上に白金族金属の被膜を形成する。白金族金属と
は、白金、パラジウム、オスミウム、ルテニウム、イリ
ジウム、ロジウム、及び、これらの混合物より成る群の
金属を意味する。尚、ｐｐｂで表わした約１：８の水素
対酸素の比は、約２：１という水素と酸素との化学量論
比に相当する。
動性腐食(flow assistedcorrosion) を減少せしめる。
この流動性腐食は、酸素濃度を高めれば減少されるが、
酸素濃度が高いと、今度は、応力腐食割れ(stress corr
osion cracking)の進度が速くなる。 【構成】 上記流水中のｐｐｂ(parts per billion) で
表わした水素対酸素の比を約１：８以上とし乍ら、炭素
鋼部品上に白金族金属の被膜を形成する。白金族金属と
は、白金、パラジウム、オスミウム、ルテニウム、イリ
ジウム、ロジウム、及び、これらの混合物より成る群の
金属を意味する。尚、ｐｐｂで表わした約１：８の水素
対酸素の比は、約２：１という水素と酸素との化学量論
比に相当する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本出願は、係属共願である処の、
１９９０年４月２日出願の米国特許出願第０７／５０
２，７２１号、１９９０年４月２日出願の米国特許出願
第０７／５０２，７２０号、及び、１９９１年５月１３
日出願の米国特許出願第０７／６９８，８８５号と関連
を有しており、これらの出願は援用するものとする。
１９９０年４月２日出願の米国特許出願第０７／５０
２，７２１号、１９９０年４月２日出願の米国特許出願
第０７／５０２，７２０号、及び、１９９１年５月１３
日出願の米国特許出願第０７／６９８，８８５号と関連
を有しており、これらの出願は援用するものとする。
【０００２】本発明は、約１５０ｐｐｂ（parts per bi
llion ；十億分の一部）以下という低い酸素含量を有す
る流水（本明細書中に於いては、低酸素水と称する）に
晒される炭素鋼部品の流動性腐食(flow assisted corro
sion) を減少せしめる方法に関する。本明細書中で使用
する「流動性腐食」という用語は、金属表面への、及
び、金属表面からの反応性化学種の質量輸送の速度の増
大により全面的腐食を助長する流体流の影響、並びに、
腐食性の流体と金属表面との相対運動により引き起こさ
れる腐食速度の加速、即ち増大を意味する。
llion ；十億分の一部）以下という低い酸素含量を有す
る流水（本明細書中に於いては、低酸素水と称する）に
晒される炭素鋼部品の流動性腐食(flow assisted corro
sion) を減少せしめる方法に関する。本明細書中で使用
する「流動性腐食」という用語は、金属表面への、及
び、金属表面からの反応性化学種の質量輸送の速度の増
大により全面的腐食を助長する流体流の影響、並びに、
腐食性の流体と金属表面との相対運動により引き起こさ
れる腐食速度の加速、即ち増大を意味する。
【０００３】
【従来の技術】低酸素水は、水の脱気装置、原子炉、及
び、蒸気駆動による中央発電システムのような公知の様
々な装置で生じる。原子炉は、中央発電、研究、推進、
及び、これらの目的を組合わせた形で使用されている。
原子炉圧力容器は、原子炉の炉心から熱を除去する原子
炉冷却剤（即ち、水）を含んでいる。配管回路は、加熱
された水、即ち蒸気、を蒸気発生器またはタービンまで
運搬し、水または給水を容器に再循環させる。原子炉内
ではこの給水中に低酸素水が見られるのが通例であり、
この給水の配管回路は、流動性腐食を最も受け易い。原
子炉内の腐食生成物は放射線レベル、放射性廃棄物およ
び伝熱に関連する問題を引き起こす。したがって、腐食
生成物の制御は極めて重要である。
び、蒸気駆動による中央発電システムのような公知の様
々な装置で生じる。原子炉は、中央発電、研究、推進、
及び、これらの目的を組合わせた形で使用されている。
原子炉圧力容器は、原子炉の炉心から熱を除去する原子
炉冷却剤（即ち、水）を含んでいる。配管回路は、加熱
された水、即ち蒸気、を蒸気発生器またはタービンまで
運搬し、水または給水を容器に再循環させる。原子炉内
ではこの給水中に低酸素水が見られるのが通例であり、
この給水の配管回路は、流動性腐食を最も受け易い。原
子炉内の腐食生成物は放射線レベル、放射性廃棄物およ
び伝熱に関連する問題を引き起こす。したがって、腐食
生成物の制御は極めて重要である。
【０００４】炭素鋼は、低圧および高圧のタービンセク
ション、並びに、蒸気‐水循環路の多くの付属部品（た
とえば湿気分離器および再加熱装置など）を含め、原子
力発電所の給水加熱器に広く用いられている。これらの
部品では単相（水）または二相（湿潤蒸気）の条件下で
流動速度が速いのが普通である。
ション、並びに、蒸気‐水循環路の多くの付属部品（た
とえば湿気分離器および再加熱装置など）を含め、原子
力発電所の給水加熱器に広く用いられている。これらの
部品では単相（水）または二相（湿潤蒸気）の条件下で
流動速度が速いのが普通である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】このような発電所の部
品では、たとえば２ｍ／秒より速い流速のため、または
局部的に大きな乱れを生じさせる曲部やオリフィスの如
き構造に起因して、金属の表面近くの流れの乱れが大き
いところで、流動性腐食に伴う損傷が生じる。この腐食
を起こしている表面には、通常（１ミクロン以下の）酸
化物の薄い膜層が存在しているが、この領域のうち特有
の二層酸化物薄膜を欠く部分の侵食速度は０．１〜１０
mm／年という高い値になることがある。設計寿命が３０
〜４０年の発電所ではそのような金属の除去速度は許容
できない。しかし、それより相当に少ない侵食速度でさ
えも、水回路中に望ましくない高濃度の腐食生成物が生
じることがある。
品では、たとえば２ｍ／秒より速い流速のため、または
局部的に大きな乱れを生じさせる曲部やオリフィスの如
き構造に起因して、金属の表面近くの流れの乱れが大き
いところで、流動性腐食に伴う損傷が生じる。この腐食
を起こしている表面には、通常（１ミクロン以下の）酸
化物の薄い膜層が存在しているが、この領域のうち特有
の二層酸化物薄膜を欠く部分の侵食速度は０．１〜１０
mm／年という高い値になることがある。設計寿命が３０
〜４０年の発電所ではそのような金属の除去速度は許容
できない。しかし、それより相当に少ない侵食速度でさ
えも、水回路中に望ましくない高濃度の腐食生成物が生
じることがある。
【０００６】炭素鋼からの鉄成分の放出は、３８℃から
２０４℃までの温度範囲で酸素濃度が１ｐｐｂから２０
０ｐｐｂまで増大すると最高で２オーダー分だけ減少す
る。従って、流動性腐食の速度も同様の挙動を示すこと
が期待され、例えば、０．５％のモリブデンを含む低合
金鋼を１２０℃で水に晒すと流動性腐食の速度が１５０
ｐｐｂ以上５００ｐｐｂまでの酸素濃度で４オーダー以
上低下することが既に示されている。これと一致して、
単相条件下での流動性腐食の損傷に関して報告されてい
る多くの事例は約５０〜２３０℃の温度範囲であり、一
方、二相流ではその温度範囲が約１４０〜２６０℃と高
めである。
２０４℃までの温度範囲で酸素濃度が１ｐｐｂから２０
０ｐｐｂまで増大すると最高で２オーダー分だけ減少す
る。従って、流動性腐食の速度も同様の挙動を示すこと
が期待され、例えば、０．５％のモリブデンを含む低合
金鋼を１２０℃で水に晒すと流動性腐食の速度が１５０
ｐｐｂ以上５００ｐｐｂまでの酸素濃度で４オーダー以
上低下することが既に示されている。これと一致して、
単相条件下での流動性腐食の損傷に関して報告されてい
る多くの事例は約５０〜２３０℃の温度範囲であり、一
方、二相流ではその温度範囲が約１４０〜２６０℃と高
めである。
【０００７】中性の低酸素水中における炭素鋼の流動性
腐食は、イズミヤ(M. Izumiya)ら、「ＢＷＲプラントに
おける腐食および／またはエロージョンならびにその対
策(Corrosion and/or Erosion in BWR Plants and thei
r Countermeasures)」、原子力発電所における水化学と
腐食問題(Water Chemistry and Corrosion Problemsin
Nuclear Power Plants)、国際原子力機関(Internationa
l atomic Energy Agency)、ＳＭ−２６４／４、１９８
３年で検討されている。この文献の開示に基づいて再現
した図１を参照すると、炭素約０．１５重量％、ケイ素
０．２１％、マンガン０．６９％およびリン０．０１３
％を含む炭素鋼の、１００℃の中性の水中における、流
動性腐食速度に対する溶解酸素の影響が示されている。
水の酸素含有量が２０ｐｐｂ未満である場合に炭素鋼の
腐食速度は大きいが、酸素添加により含有量を４０ｐｐ
ｂ以上にすると腐食が大幅に低減する。斯くして、原子
炉に放出される鉄と再循環用配管における放射線レベル
とを減少させる為に、沸騰水型原子力プラントの給水に
酸素ガスを添加することが行なわれて来ている。
腐食は、イズミヤ(M. Izumiya)ら、「ＢＷＲプラントに
おける腐食および／またはエロージョンならびにその対
策(Corrosion and/or Erosion in BWR Plants and thei
r Countermeasures)」、原子力発電所における水化学と
腐食問題(Water Chemistry and Corrosion Problemsin
Nuclear Power Plants)、国際原子力機関(Internationa
l atomic Energy Agency)、ＳＭ−２６４／４、１９８
３年で検討されている。この文献の開示に基づいて再現
した図１を参照すると、炭素約０．１５重量％、ケイ素
０．２１％、マンガン０．６９％およびリン０．０１３
％を含む炭素鋼の、１００℃の中性の水中における、流
動性腐食速度に対する溶解酸素の影響が示されている。
水の酸素含有量が２０ｐｐｂ未満である場合に炭素鋼の
腐食速度は大きいが、酸素添加により含有量を４０ｐｐ
ｂ以上にすると腐食が大幅に低減する。斯くして、原子
炉に放出される鉄と再循環用配管における放射線レベル
とを減少させる為に、沸騰水型原子力プラントの給水に
酸素ガスを添加することが行なわれて来ている。
【０００８】流動性腐食における上記変量の影響を完全
に説明し得るモデルは未だに開発されていない。しか
し、高い流速で観察される腐食速度は、マグネタイトの
溶解が進んでその溶解した薄膜を置換するために鉄が酸
化するにつれて金属の損失が促進されることに起因する
ものと信じられる。流動性腐食に関する他の情報は、た
とえば、「原子力システムにおけるエロージョン‐腐食
の概略(Erosion-Corrosion in Nuclear Power Systems-
An Overview)」、グラノリノ(G. Granolino)、腐食(Cor
rosion) ８７、米国カリフォルニア州サンフランシス
コ、論文番号８６に見ることができる。
に説明し得るモデルは未だに開発されていない。しか
し、高い流速で観察される腐食速度は、マグネタイトの
溶解が進んでその溶解した薄膜を置換するために鉄が酸
化するにつれて金属の損失が促進されることに起因する
ものと信じられる。流動性腐食に関する他の情報は、た
とえば、「原子力システムにおけるエロージョン‐腐食
の概略(Erosion-Corrosion in Nuclear Power Systems-
An Overview)」、グラノリノ(G. Granolino)、腐食(Cor
rosion) ８７、米国カリフォルニア州サンフランシス
コ、論文番号８６に見ることができる。
【０００９】本発明の目的は、低酸素の流水に晒される
炭素鋼部品の流動性腐食を低減する方法を提供すること
である。
炭素鋼部品の流動性腐食を低減する方法を提供すること
である。
【００１０】
【課題を解決する為の手段】本発明者らは、低酸素の流
水に晒される炭素鋼部品の流動性腐食が、炭素鋼部品上
に白金族金属の被膜を形成し、水中のｐｐｂで表わした
水素対酸素の比を約１：８以上にする段階から成る方法
により低減し得ることを発見した。本明細書中で使用す
る「白金族金属」という用語は、白金、パラジウム、オ
スミウム、ルテニウム、イリジウム、ロジウム、及び、
これらの混合物より成る群の金属を意味する。尚、本明
細書中では水素対酸素の比がｐｐｂで表わされている
が、ｐｐｂで表わした約１：８の水素対酸素の比は、約
２：１という水素と酸素との化学量論比に相当すること
に留意されたい。
水に晒される炭素鋼部品の流動性腐食が、炭素鋼部品上
に白金族金属の被膜を形成し、水中のｐｐｂで表わした
水素対酸素の比を約１：８以上にする段階から成る方法
により低減し得ることを発見した。本明細書中で使用す
る「白金族金属」という用語は、白金、パラジウム、オ
スミウム、ルテニウム、イリジウム、ロジウム、及び、
これらの混合物より成る群の金属を意味する。尚、本明
細書中では水素対酸素の比がｐｐｂで表わされている
が、ｐｐｂで表わした約１：８の水素対酸素の比は、約
２：１という水素と酸素との化学量論比に相当すること
に留意されたい。
【００１１】
【実施例】低酸素水、例えば原子炉の給水、への酸素の
添加により、炭素鋼部品の流動性腐食を低減させ得るこ
とは公知である。ところが、原子炉の高温水中に約５ｐ
ｐｂ以上の濃度の酸素が存在すると、今度は、ステンレ
ス鋼、低合金鋼およびニッケル基合金の”応力腐食割
れ”(stress corrosion cracking) の進度が速くなるこ
とが文献で充分に証明されている。従って、ステンレス
鋼、低合金鋼またはニッケル基合金製の部品の応力腐食
割れを低減するという観点からは、原子炉水中の酸素濃
度を最小にすることが寧ろ望ましい。
添加により、炭素鋼部品の流動性腐食を低減させ得るこ
とは公知である。ところが、原子炉の高温水中に約５ｐ
ｐｂ以上の濃度の酸素が存在すると、今度は、ステンレ
ス鋼、低合金鋼およびニッケル基合金の”応力腐食割
れ”(stress corrosion cracking) の進度が速くなるこ
とが文献で充分に証明されている。従って、ステンレス
鋼、低合金鋼またはニッケル基合金製の部品の応力腐食
割れを低減するという観点からは、原子炉水中の酸素濃
度を最小にすることが寧ろ望ましい。
【００１２】本発明者らは、白金族金属の被膜を炭素鋼
部品上に設けると、その部品の低酸素水中における腐食
電位が増大することを見出だした。その結果、流動して
いる低酸素水中に溶け出して流動性腐食を許容できない
程度にする薄い酸化物層は部品上に形成されないものと
なる。そして、水中の水素対酸素の比を１：８以上にす
ると、被覆された部品の流動性腐食は実質的に減少す
る。
部品上に設けると、その部品の低酸素水中における腐食
電位が増大することを見出だした。その結果、流動して
いる低酸素水中に溶け出して流動性腐食を許容できない
程度にする薄い酸化物層は部品上に形成されないものと
なる。そして、水中の水素対酸素の比を１：８以上にす
ると、被覆された部品の流動性腐食は実質的に減少す
る。
【００１３】適切な白金族金属の被膜は、少なくとも、
炭素鋼の表面で腐食電位を増大させるに充分なものであ
る。たとえば、約３０秒以上の無電解メッキ（化学メッ
キ）によって適切な被膜を形成することができる。ま
た、約０．３ミクロン以上の被膜が好ましい。白金族金
属の被膜を設けるのは、金属基板上に連続または実質的
に連続な被膜を形成するための業界で周知の方法によっ
て実施することができ、たとえば、プラズマ溶射、炎溶
射、化学蒸着、スパッタリングなどの物理蒸着プロセ
ス、金属不活性ガス溶接などの溶接、無電解メッキ、又
は、電解メッキにより実施することができる。このよう
な被膜プロセスに関する他の情報は、たとえば「金属お
よびセラミック被膜：製造、高温特性および応用(Metal
lic & Ceramic Coatings: Production, High Temperat
ure Properties & Applications)」、ホキング(M.G. Ho
cking)、バサンタスリー(V. Vasantasree)、シドキー
(P.S. Sidky)、ロングマン・サイエンティフィック・ア
ンド・テクニカル(Longman Scientific & Technical)、
英国エセックス、１９８９年（援用する）に見ることが
できる。
炭素鋼の表面で腐食電位を増大させるに充分なものであ
る。たとえば、約３０秒以上の無電解メッキ（化学メッ
キ）によって適切な被膜を形成することができる。ま
た、約０．３ミクロン以上の被膜が好ましい。白金族金
属の被膜を設けるのは、金属基板上に連続または実質的
に連続な被膜を形成するための業界で周知の方法によっ
て実施することができ、たとえば、プラズマ溶射、炎溶
射、化学蒸着、スパッタリングなどの物理蒸着プロセ
ス、金属不活性ガス溶接などの溶接、無電解メッキ、又
は、電解メッキにより実施することができる。このよう
な被膜プロセスに関する他の情報は、たとえば「金属お
よびセラミック被膜：製造、高温特性および応用(Metal
lic & Ceramic Coatings: Production, High Temperat
ure Properties & Applications)」、ホキング(M.G. Ho
cking)、バサンタスリー(V. Vasantasree)、シドキー
(P.S. Sidky)、ロングマン・サイエンティフィック・ア
ンド・テクニカル(Longman Scientific & Technical)、
英国エセックス、１９８９年（援用する）に見ることが
できる。
【００１４】炭素鋼部品が晒される流水中の水素対酸素
の比を約１：８以上にする。循環する炉心水のサンプル
を採取して水中の水素対酸素の比を決定することができ
る。必要があれば、原子炉の給水に水素を追加注入して
水素対酸素の比を１：８以上にする。以下の実施例によ
り、本発明の方法の更なる特徴及び利点を示す。
の比を約１：８以上にする。循環する炉心水のサンプル
を採取して水中の水素対酸素の比を決定することができ
る。必要があれば、原子炉の給水に水素を追加注入して
水素対酸素の比を１：８以上にする。以下の実施例によ
り、本発明の方法の更なる特徴及び利点を示す。
【００１５】以下の実施例で行なった流動性腐食の試験
は、熱交換器付きの１リットルのオートクレーブ、水化
学を調節する為の貯蔵及び調節用タンク、並びに、給水
のｐＨ、抵抗および溶解酸素濃度をモニターするための
分析ループから成る循環水ループ内で実施した。ラップ
・パルサフィーダー(Lapp Pulsafeeder)ポンプにより、
オートクレーブ内の流速を２０ミリリットル／分、或い
は、２００ミリリットル／分のいずれかとした。オート
クレーブは、約４重量％のバナジウム、及び、６重量％
のアルミニウムを含むとともに、充分に酸化された表面
を有するチタン合金から形成した。このシステムの他の
加熱部分は全て、同様に充分に酸化されたチタン合金ま
たはチタンから形成した。
は、熱交換器付きの１リットルのオートクレーブ、水化
学を調節する為の貯蔵及び調節用タンク、並びに、給水
のｐＨ、抵抗および溶解酸素濃度をモニターするための
分析ループから成る循環水ループ内で実施した。ラップ
・パルサフィーダー(Lapp Pulsafeeder)ポンプにより、
オートクレーブ内の流速を２０ミリリットル／分、或い
は、２００ミリリットル／分のいずれかとした。オート
クレーブは、約４重量％のバナジウム、及び、６重量％
のアルミニウムを含むとともに、充分に酸化された表面
を有するチタン合金から形成した。このシステムの他の
加熱部分は全て、同様に充分に酸化されたチタン合金ま
たはチタンから形成した。
【００１６】このループ中の水は、脱塩器、有機物除去
カラムおよびフィルターを通して精製してから、６０リ
ットルのＡＩＳＩ ３１６ステンレス鋼製コンディショ
ニングタンク中に通した。このタンク内で、窒素をキャ
リヤーガスとした酸素と水素とを添加して水を平衡状態
にして、水中の水素対酸素の比を望みの値にする。溶解
酸素濃度は、オルビスフェア(Orbisphere)モデル２７１
３により、オートクレーブに出入りする水の夫々に関し
て測定した。試験の全ては、水温２８５℃、圧力１２０
０ｐｓｉｇで実施した。
カラムおよびフィルターを通して精製してから、６０リ
ットルのＡＩＳＩ ３１６ステンレス鋼製コンディショ
ニングタンク中に通した。このタンク内で、窒素をキャ
リヤーガスとした酸素と水素とを添加して水を平衡状態
にして、水中の水素対酸素の比を望みの値にする。溶解
酸素濃度は、オルビスフェア(Orbisphere)モデル２７１
３により、オートクレーブに出入りする水の夫々に関し
て測定した。試験の全ては、水温２８５℃、圧力１２０
０ｐｓｉｇで実施した。
【００１７】実施例１ 約０．５〜０．２重量％の炭素と約０．６〜０．９重量
％のマンガンとを含む、ＡＳＴＭの表示で１０１８とさ
れる普通炭素鋼から約０．１×０．７×２．５cmの試験
片を得た。いくつかの試験片を、アセトン、エタノー
ル、及び、脱イオン水で超音波洗浄し、６５℃の５０容
量％塩酸中で２分間エッチングし、水で濯いだ。エッチ
ングした試験片に、米国ペンシルベニア州のカラリー・
ケミカル社(Callery Chemical Co.)から得たファースト
チョイスエレクトロレスパラジウム(First Choice Elec
troless Palladium)Ｐ−８３という無電解メッキ溶液中
でパラジウムを被覆した。腐食試験の前後に、セイコー
(Seiko) Ｘ線厚み計を用いてパラジウム被膜の厚みを測
定した。各試験片における被膜の平均の厚みは、約０．
３ミクロンであった。
％のマンガンとを含む、ＡＳＴＭの表示で１０１８とさ
れる普通炭素鋼から約０．１×０．７×２．５cmの試験
片を得た。いくつかの試験片を、アセトン、エタノー
ル、及び、脱イオン水で超音波洗浄し、６５℃の５０容
量％塩酸中で２分間エッチングし、水で濯いだ。エッチ
ングした試験片に、米国ペンシルベニア州のカラリー・
ケミカル社(Callery Chemical Co.)から得たファースト
チョイスエレクトロレスパラジウム(First Choice Elec
troless Palladium)Ｐ−８３という無電解メッキ溶液中
でパラジウムを被覆した。腐食試験の前後に、セイコー
(Seiko) Ｘ線厚み計を用いてパラジウム被膜の厚みを測
定した。各試験片における被膜の平均の厚みは、約０．
３ミクロンであった。
【００１８】普通炭素鋼の試験片、純白金の試験片、及
び、パラジウムで被覆した炭素鋼の試験片を上記の循環
水ループ中に入れた。このテストループを２００ml／分
の流速で作動させた。オートクレーブ中で試験片を２４
時間流水に晒した。この水には、約１５０ｐｐｂの水素
と、図２に示した様に種々の濃度の酸素とを含ませた。
各試験片に炭素鋼ワイヤをスポット溶接し、このワイヤ
をテフロン(Teflon)で包んだ。このワイヤを使用して各
試験片の電気化学電位を測定した。この電気化学電位を
測定するには、キースレー(Keithley)１６１電位計で、
ニードラッハ(L.W. Niedrach) およびストッダード(W.
H. Stoddard) が「腐食(Corrosion) 第４１巻、第４５
頁（１９８５年）に記載したような銅／酸化第一銅内部
結合を基準電極とするジルコニア高温ｐＨセンサを用い
た。
び、パラジウムで被覆した炭素鋼の試験片を上記の循環
水ループ中に入れた。このテストループを２００ml／分
の流速で作動させた。オートクレーブ中で試験片を２４
時間流水に晒した。この水には、約１５０ｐｐｂの水素
と、図２に示した様に種々の濃度の酸素とを含ませた。
各試験片に炭素鋼ワイヤをスポット溶接し、このワイヤ
をテフロン(Teflon)で包んだ。このワイヤを使用して各
試験片の電気化学電位を測定した。この電気化学電位を
測定するには、キースレー(Keithley)１６１電位計で、
ニードラッハ(L.W. Niedrach) およびストッダード(W.
H. Stoddard) が「腐食(Corrosion) 第４１巻、第４５
頁（１９８５年）に記載したような銅／酸化第一銅内部
結合を基準電極とするジルコニア高温ｐＨセンサを用い
た。
【００１９】電位は、中性の水の中のジルコニアセンサ
に対して計算した電位に基づいて、標準水素電極（ＳＨ
Ｅ）スケールに変換した。水の有効酸化還元電位をモニ
ターすべく白金電極が使用された。該白金電極は、水中
の酸素対水素の比の変化に対する、被覆された炭素鋼試
験片及び被覆されてない炭素鋼試験片の反応、を比較す
る際の基準としても機能させた。
に対して計算した電位に基づいて、標準水素電極（ＳＨ
Ｅ）スケールに変換した。水の有効酸化還元電位をモニ
ターすべく白金電極が使用された。該白金電極は、水中
の酸素対水素の比の変化に対する、被覆された炭素鋼試
験片及び被覆されてない炭素鋼試験片の反応、を比較す
る際の基準としても機能させた。
【００２０】図２は、１５０ｐｐｂの水素と、種々の濃
度の酸素とを含む水中における、普通炭素鋼試験片、純
白金試験片、及び、パラジウムを被覆した炭素鋼試験
片、の腐食電位を示すグラフである。図２は、白金試験
片、及び、パラジウムを被覆した炭素鋼試験片の腐食電
位が酸素濃度の影響を受けないことを示している。しか
し、被覆してない炭素鋼電極は、白金電極と同様の挙動
は示さず、低酸素濃度で低い電位を示していた。この原
因は、水素発生の過電圧が大きい為と考えられる。低い
電位で炭素鋼上に形成される酸化物は、高い電位で形成
される酸化物より溶解性が高く、その結果、低酸素の流
水中の腐食速度が速くなる。
度の酸素とを含む水中における、普通炭素鋼試験片、純
白金試験片、及び、パラジウムを被覆した炭素鋼試験
片、の腐食電位を示すグラフである。図２は、白金試験
片、及び、パラジウムを被覆した炭素鋼試験片の腐食電
位が酸素濃度の影響を受けないことを示している。しか
し、被覆してない炭素鋼電極は、白金電極と同様の挙動
は示さず、低酸素濃度で低い電位を示していた。この原
因は、水素発生の過電圧が大きい為と考えられる。低い
電位で炭素鋼上に形成される酸化物は、高い電位で形成
される酸化物より溶解性が高く、その結果、低酸素の流
水中の腐食速度が速くなる。
【００２１】実施例２ 普通炭素鋼の試験片を用意し、その内の幾つかに、実施
例１に記載した様にしてパラジウムを被覆した。被覆し
た炭素鋼試験片の一片と、被覆していない炭素鋼試験片
の一片との対を秤量し、オートクレーブ内に３０日間入
れて種々の濃度の酸素を含む流水に晒した。試験片対の
或るものは２０ml／分の流速で試験し、他のものは２０
０ml／分の流速で試験した。この様な一連の試験片対の
試験を図３に示してある様に種々の酸素濃度の水中で実
施した。オートクレーブ内での露出後、被覆された試験
片を脱イオン水中で超音波洗浄し、被覆されない炭素鋼
上の酸化物は、５％硫酸中の０．５ｇ／ｌヨウ化エチル
キノリニウム溶液に７ボルトの電流を通して剥離した。
各試験片の重量を測定し、この重量損失を水中の酸素濃
度の関数として図３に示す。
例１に記載した様にしてパラジウムを被覆した。被覆し
た炭素鋼試験片の一片と、被覆していない炭素鋼試験片
の一片との対を秤量し、オートクレーブ内に３０日間入
れて種々の濃度の酸素を含む流水に晒した。試験片対の
或るものは２０ml／分の流速で試験し、他のものは２０
０ml／分の流速で試験した。この様な一連の試験片対の
試験を図３に示してある様に種々の酸素濃度の水中で実
施した。オートクレーブ内での露出後、被覆された試験
片を脱イオン水中で超音波洗浄し、被覆されない炭素鋼
上の酸化物は、５％硫酸中の０．５ｇ／ｌヨウ化エチル
キノリニウム溶液に７ボルトの電流を通して剥離した。
各試験片の重量を測定し、この重量損失を水中の酸素濃
度の関数として図３に示す。
【００２２】図３は、１５０ｐｐｂの水素を含有する水
中における、炭素鋼試験片の重量損失に対するパラジウ
ム被膜の影響を、酸素濃度の関数として示している。黒
い四角と黒い丸は２００ml／分の流速で実施した試験で
の重量損失のデータを示し、白い四角と白い丸は２０ml
／分の流速で実施した試験での重量損失のデータを示し
ている。炭素鋼の重量損失はパラジウム被膜により大幅
に減少した。低酸素濃度で、被覆していない炭素鋼試験
片は、低酸素水中で試験片上に形成された酸化物薄膜の
溶解性が高いために、腐食による重量損失が比較的大き
い。対照的に、パラジウムで被覆した炭素鋼試験片では
１５０ｐｐｂの水素を含む低酸素水中で重量損失が殆ど
無かった。
中における、炭素鋼試験片の重量損失に対するパラジウ
ム被膜の影響を、酸素濃度の関数として示している。黒
い四角と黒い丸は２００ml／分の流速で実施した試験で
の重量損失のデータを示し、白い四角と白い丸は２０ml
／分の流速で実施した試験での重量損失のデータを示し
ている。炭素鋼の重量損失はパラジウム被膜により大幅
に減少した。低酸素濃度で、被覆していない炭素鋼試験
片は、低酸素水中で試験片上に形成された酸化物薄膜の
溶解性が高いために、腐食による重量損失が比較的大き
い。対照的に、パラジウムで被覆した炭素鋼試験片では
１５０ｐｐｂの水素を含む低酸素水中で重量損失が殆ど
無かった。
【図１】種々の酸素濃度の１００℃の流水に晒された、
炭素鋼サンプルの腐食速度（月当りの重量損失）を示す
グラフである。
炭素鋼サンプルの腐食速度（月当りの重量損失）を示す
グラフである。
【図２】１５０ｐｐｂの水素と種々の量の酸素とを含む
２８５℃の流水に晒された、炭素鋼試験片、純白金試験
片、及び、パラジウムを被覆した炭素鋼の試験片の腐食
電位を示すグラフである。
２８５℃の流水に晒された、炭素鋼試験片、純白金試験
片、及び、パラジウムを被覆した炭素鋼の試験片の腐食
電位を示すグラフである。
【図３】１５０ｐｐｂの水素と種々の量の酸素とを含む
とともに、２０ml／分、又は２００ml／分で流れる２８
５℃の水に晒された、炭素鋼試験片、及び、パラジウム
を被覆した炭素鋼試験片の重量損失を示すグラフであ
る。
とともに、２０ml／分、又は２００ml／分で流れる２８
５℃の水に晒された、炭素鋼試験片、及び、パラジウム
を被覆した炭素鋼試験片の重量損失を示すグラフであ
る。
Claims (3)
- 【請求項１】 流水に晒される炭素鋼部品の流動性腐食
を低減する方法であって、上記部品上に白金族金属の被
膜を形成し、上記流水中のｐｐｂで表わした水素対酸素
の比を約１：８以上にする段階から成る方法。 - 【請求項２】 前記被膜は、前記部品の腐食電位を高め
る、酸素と水素との接触再結合を起こすに充分な厚みを
有する、請求項１の方法。 - 【請求項３】 ｐｐｂで表わした水素対酸素の比が約
１：８以上である低酸素の流水中における流動性腐食に
対して抵抗性を有する炭素鋼部品であって、白金族金属
の被膜を有する部品。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US739546 | 1985-05-30 | ||
| US07/739,546 US5164152A (en) | 1991-08-02 | 1991-08-02 | Method for reducing flow assisted corrosion of carbon steel components |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05195266A true JPH05195266A (ja) | 1993-08-03 |
| JP2766435B2 JP2766435B2 (ja) | 1998-06-18 |
Family
ID=24972801
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4204160A Expired - Lifetime JP2766435B2 (ja) | 1991-08-02 | 1992-07-31 | 炭素鋼部品の流動性腐食を減少せしめる方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5164152A (ja) |
| EP (1) | EP0526160B1 (ja) |
| JP (1) | JP2766435B2 (ja) |
| DE (2) | DE69219829T2 (ja) |
| ES (1) | ES2103345T3 (ja) |
| TW (1) | TW200533B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008240073A (ja) * | 2007-03-27 | 2008-10-09 | Kurita Water Ind Ltd | ボイラの防食方法 |
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| US5285486A (en) * | 1992-11-25 | 1994-02-08 | General Electric Company | Internal passive hydrogen peroxide decomposer for a boiling water reactor |
| US5353650A (en) * | 1992-12-31 | 1994-10-11 | Combustion Engineering, Inc. | Method and apparatus for corrosion monitoring during steam generator cleaning |
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| US5600691A (en) * | 1993-10-29 | 1997-02-04 | General Electric Company | Noble metal doping or coating of crack interior for stress corrosion cracking protection of metals |
| US5608766A (en) * | 1993-10-29 | 1997-03-04 | General Electric Company | Co-deposition of palladium during oxide film growth in high-temperature water to mitigate stress corrosion cracking |
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| US5625656A (en) * | 1993-10-29 | 1997-04-29 | General Electric Company | Method for monitoring noble metal distribution in reactor circuit during plant application |
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| US5818893A (en) * | 1993-10-29 | 1998-10-06 | General Electric Company | In-situ palladium doping or coating of stainless steel surfaces |
| TW253058B (en) * | 1994-03-10 | 1995-08-01 | Gen Electric | Method of doping or coating metal surfaces with metallic elements to improve oxide film insulating characteristics |
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- 1991-08-02 US US07/739,546 patent/US5164152A/en not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-02-11 TW TW081100941A patent/TW200533B/zh not_active IP Right Cessation
- 1992-07-28 DE DE69219829T patent/DE69219829T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1992-07-28 DE DE0526160T patent/DE526160T1/de active Pending
- 1992-07-28 EP EP92306865A patent/EP0526160B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-07-28 ES ES92306865T patent/ES2103345T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1992-07-31 JP JP4204160A patent/JP2766435B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Also Published As
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|---|---|
| EP0526160A1 (en) | 1993-02-03 |
| TW200533B (ja) | 1993-02-21 |
| DE69219829D1 (de) | 1997-06-26 |
| DE69219829T2 (de) | 1997-11-27 |
| JP2766435B2 (ja) | 1998-06-18 |
| EP0526160B1 (en) | 1997-05-21 |
| US5164152A (en) | 1992-11-17 |
| ES2103345T3 (es) | 1997-09-16 |
| DE526160T1 (de) | 1996-10-10 |
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