JPS60262955A - ステンレス鋼部材表面の不動態化方法 - Google Patents

ステンレス鋼部材表面の不動態化方法

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JPS60262955A
JPS60262955A JP60074580A JP7458085A JPS60262955A JP S60262955 A JPS60262955 A JP S60262955A JP 60074580 A JP60074580 A JP 60074580A JP 7458085 A JP7458085 A JP 7458085A JP S60262955 A JPS60262955 A JP S60262955A
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water
pipe
carried out
oxygen source
stainless steel
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JP60074580A
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ロジヤー　エイチ・アセイ
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REIDEIOROJIKARU ANDO CHEM TEKU
REIDEIOROJIKARU ANDO CHEM TEKUNOROJII Inc
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REIDEIOROJIKARU ANDO CHEM TEKU
REIDEIOROJIKARU ANDO CHEM TEKUNOROJII Inc
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    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C8/00—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals
    • C23C8/06—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases
    • C23C8/08—Solid state diffusion of only non-metal elements into metallic material surfaces; Chemical surface treatment of metallic material by reaction of the surface with a reactive gas, leaving reaction products of surface material in the coating, e.g. conversion coatings, passivation of metals using gases only one element being applied
    • C23C8/10—Oxidising
    • C23C8/12—Oxidising using elemental oxygen or ozone
    • C23C8/14—Oxidising of ferrous surfaces

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はステンレス鋼部材表面の少なくとも一部を不動
態化して該表面部分上への放射性物質の蓄積を防止する
方法並びにこの不動態化部材の軽水型核反応器の水系へ
の使用に関するものである。特に、本発明は軽水型核反
応器の水系に利用するステンレス鋼パイプの不動態化方
法に関するものである。
加圧水反応器および沸醜水反応器の両者を包含する軽水
核反応器においては、使用中しばらくすると、放射性生
成物がその水系の配管内壁に蓄積する。基本的には、Ｃ
ｏ　、Ｚｎ　、Ｃｏの如き放射性物質の前駆物質がパイ
プから浸出されるので、放射性物質が該先駆物質から核
反応器のフラックスゾーンで形成され、水を介して系の
他の部分に移送されて配管の内側に集まる。その結果、
軽水系のパイプ上で作業せねばならない保守管理者は発
生した放射線の場に曝される。
上述した問題を緩和する一つの試みとしては、反応器の
パイプ類に対する放射能が極めて放射性になると、該反
応器を閉鎖し、次いでこれらパイプを取出し、浄化する
か又は（パイプの構造的保全が不適当な場合）新らしい
パイプと交換する。
不幸なことには、水が溶解した放射性物質ですでに飽和
されており、またかかる放射性物質は交換したパイプの
表面に速かに混入し得るため、上記試みの実施後放射能
レベルは極めて速やかに増進する。
後者の問題、すなわち元の又は新しい装置上に生ずるよ
りも交換したパイプ上に生ずる一層速い放射性物質の蓄
積を解決するための試みは、軽水反応器の水系に取付け
た際露出されるべき液体系中の交換パイプを不動態化す
ることである。不幸なことには、かくして得た不動態化
はほとんど浄化又は交換パイプの表面上への放射性物質
の急速蓄積を停止するに十分なものでなかった。さらに
、従来達成し得るような不動態化を果たすよう閉鎖系を
形成するのは比較的高価である。
本発明の目的は上述した如き問題の１つ以上を克服する
ことにある。
本発明の一例によれば、ステンレス鋼部材表面の少なく
とも一部を不動態化する方法である。この方法は、該表
面部分をガス状酸素源に約１５０〜４５０℃の温度で少
なくとも５時間暴露することにある。
本発明の他の例によれば、軽水核反応器の配管内側上へ
の放射性生成物の蓄積速度を減する方法である。この方
法は上述した如く不動態化したパイプを軽水反応器に取
付け、使用することにある。
ガス相不動態化処理を軽水反応器の水を包囲するのに用
いるステンレス鋼パイプに施す場合、極めて有効な不動
態化層が生成し、これは放射性物質の不動態化表面上へ
の生成を著しく防止する。
この事は反応器をしばらくの間使用し、壊れたり、また
は著しい放射能蓄積を有する古いパイプとの交換品とし
て、かかるパイプを利用する場合でも当てはまる。この
方法は圧力および酸素源に対し比較的鈍感で、これによ
りその実行は安価で、速やかで、比較的簡単である。
次に本発明の詳細な説明する。
本発明は軽水核反応器の水系に用いるステンレス鋼部材
、普通パイプの不動態化に関するものである。一般に、
本発明の第１工程は沸騰水反応器の水に露出されるべき
ステンレス鋼パイプの表面部分を倍率　１００倍、好ま
しくは倍率５００倍で測定して平滑になる、すなわち特
色がなくなるまで研磨することにある。かかる研磨は焼
鈍、酸洗い等の如き全ての工場処理完了後に行われる従
来の電解研磨技術によって達成することができる。電解
研磨表面が平滑か否かの決定は普通走査型電子顕微鏡に
よって行われる。第１図および第２図は電解研磨前およ
び電解研磨後の表面をそれぞれ示し、これから電解研磨
技術における平滑の意味が分る。
表面の研磨に続いて、不動態化すべき表面部分をガス状
酸素源に暴露する。このガス状酸素源は酸素そのもの、
または酸素と他のガ不との混合物、たとえば空気、蒸気
、不活性希釈剤類およびこれらの混合物とす９ことがで
きる。酸素源はガス相であり、暴露工程を該ガス相中で
行うことか必須である。
暴露は約１５０〜４５０℃の範囲内の温度で行なう必要
がある。特に、暴露工程は軽水反応器内の水温度とほぼ
等しい温度、すなわち２５０〜３２０℃の温度で行なう
。一般に、温度はパイプが使用時に遭遇する温度より少
なくとも高いのが望ましい。
暴露時間は臨界がないが、少なくとも５時間とすべきで
ある。一般に、一層長い時間を用いることができるが、
約５０〜３００時間の暴露が好ましい。
暴露を圧力容器内で行う場合には、該容器自体を清浄に
し、パイプを該容器内に暴露すべき条件と同じ条件に予
備調整すべきである。パイプを圧力容器内で不動態化し
、水並びに酸素が不動態化工程中容器内に存在する場合
には、水が圧力容器の底部のみにあり、パイプを蒸気相
のみに暴露することが重要である。
本発明の一例においては、不動態化を軽水反応器の水系
内で行うことができる。この場合、かかる系の水を十分
空にして水が不動態化すべき新しいパイプ部分と接触し
ないようにする。酸素源をかかる系内に設ける。この系
を上述した如く十分に高い温度に加熱し、この条件を不
動態化が生ずるに十分な時間維持する。然る後、鎖糸を
水で満たし、使用に供する。
本発明の一好適例によれば、パイプのガス状酸素源への
暴露は大気圧条件下で生ずる。かかる場合、酸素源は普
通単に空気又は少量の水蒸気を含有する空気である。こ
れは圧力容器に対し、またかかる容器の不動態化に対す
る必要性を排除する０本来、パイプを所望の温度まで加
熱し、該湿度を所要の期間維持する。然る後、パイプを
不動態化し、これを軽水反応器の水系に取付けることが
できる。
表面を研磨する場合、沸騰水反応器内の水に露出される
べきパイプの表面を研磨することのみが必要であること
に注目すべきである。すなわち、パイプの内面が沸騰水
反応器の水系に露出されるべき表面である場合には、該
内面だけを不動態化する必要がある。
第３図は研磨工程の有無による本発明の有効性を示す１
曲線Ａは沸膿水型核反応器に取付けた際の新しく未処理
（本発明の方法によらない）のパイプ上での放射能の蓄
積速彦を示す０曲線Ｂは上記と同様のパイプを電解研磨
するが他の処理を行なわなかった際の放射能蓄積速度に
対する効果を示す６曲線Ｃは電解研磨なしで不動態化し
たパイプの放射能蓄積速度に対する効果を示す９曲線り
は本発明に従って先ず電解研磨し、ガス状酸素源に暴露
した際の放射能蓄積速度に対する効果を示す。
特に、本発明はステンレス鋼部材、好ましくはステンレ
ス鋼パイプを不動態化するのに有用である。ここで用い
るステンレス鋼はたとえば５ｔａｎｄａｒｄ　）ｌａｎ
ｄｂｏｏｋ　ｆｏｒ　）Ｉｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｅｎｇ
ｉｎｅｅｒｓ。
第７版、第８〜３８頁に記載された如き普通に許容され
るものを意味する。任意多数のステンレス鋼をこの方法
で不動態化することができる。たとえば、　３０４ステ
ンレス鋼、３１６ステンレス鋼、３４７ステンレス鋼を
本発明の方法で不動態化することができる。
次に本発明を実施例につき説明する。これらの例はまた
酸素源の選択および不動態化が生ずる圧力の選択に臨界
がないことを示す。
ｌ　で　＼ 清澄な圧力容器、すなわち３４７ステンレス鋼製オート
クレーブを不動態化工程のために選択した温度で予備調
整した。すなわち、これを脱イオン水を用いて２８５℃
で７２時間予備！ａｌｌ！した。
次いで、容器を完全に脱水し、電解研磨したパイプ形材
をその中に入れた。脱イオン水（ｐ）ｌ−７，０、Ｉｇ
Ｓ／ｃ−以下の導電率）を圧力容器の底部に添加した。
３１８ＮＧタイプのパイプ形材を液体の水と接触しない
よう位置決めした。
大気中の空気を圧力容器内で水中に２時間泡立てて水を
空気で飽和した。不動態化工程中、空気の連続パージを
圧力容器内の液体水相を介して維持した。空気飽和が達
成された後、圧力容器の温度を大気温度から約２８７℃
まで６時間に亘って一■−げた。圧力は約８１１１００
　ｋＰａまで上昇した。この系をかかる条件下で１５０
時間維持した。水の溶存酸素分を少なくとも毎日点検し
て空気飽和が不動態化処理中維持されていることを確か
めた。
不動態化処理の終了時に、圧力容器の温度を９時間に亘
って大気温度まで下げた０次いで、パイプ形材を圧力容
器から注意深く取出し、Ｌ述したと同じ基準の脱イオン
水で洗浄し、風乾した。然る後、これら形材を沸騰水反
応器の水系への取付けに供した。
２　＼ ３１ＥＩＮＧステンレス鋼の電解研磨パイプを大気圧下
約３０ｃｃ／分の割合で蒸気を注入しながら約２８５℃
で空気流（約４０　ｃｆ■）に暴露した。この処理を　
１５０時間行った。パイプを脱イオン水で洗浄し、風乾
した。然る後、これを沸騰水反応器の水系への取付けに
供した。
３　で　＼ 電解研磨した３ｚθステンレス鋼パイプを、軽水反応器
内の液体の水を該パイプが接触しなくなるまで↑−分に
排水した後、該反応器の水系に取付けた。この系に空気
を充填して必要な酸＊源を得た０次いで、績糸を約２８
５℃に加熱し、該温度で５０〜３００時間維持した。然
る後、この軽水系に水を再充填し、反応器を再使用状態
にした。
本発明は、沸騰水反応器の水系に用いるパイプを不動態
化して該パイプへの放射性物質の蓄積を極めて著しく減
するための独特な不動態化処理を提供する。この不動態
化処理は実施が極めて容易である。このようにして不動
態化したパイプを現存する沸醜水型核反応器の水系にお
ける交換パイプとして用いることにより保守管理者の放
射線被曝が著しく減ぜられる。
【図面の簡単な説明】
第１図は研磨前の被処理表面の結晶構造を倍率５００倍
で示す顕微鏡写真、 第２図は電解研磨後の被処理表面の結晶構造を倍率５０
０倍で示す顕微鏡写真。 第３図は本発明方法の有効性を示す実験データのグラフ
である。 特許出願人　レイデイオロジカル　アンドケミカル　テ
クノロジー インコーホレーテッド ＦＩＧ、１ −二

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １）ステンレス鋼部材表面の少くとも一部を不動態化す
    るにあたり、該表面の一部をガス状酸素源に約１５０〜
    ４５０°Ｃの温度で少くとも５時間暴露することを特徴
    とするステンレス鋼部材表面の少なくとも一部を不動態
    化する方法。 ２）前記表面の一部を暴露前に倍率１００倍で測定して
    平滑になるまで研磨することを特徴とする特許請求の範
    囲第１項記載の方法。 ３）暴露工程をほぼ大気圧で行うことを特徴とする特許
    請求の範囲第２項記載の方法。 ４）酸素源が酸素であることを特徴とする特許請求の範
    囲第２項記載の方法。 ５）酸素源がさらに少量の水蒸気を含有することを特徴
    とする特許請求の範囲第４項記載の方法。 ６）酸素源が空気であることを特徴とする特許請求の範
    囲第２項記載の方法。 ？）暴露工程をほぼ大気圧で行うことを特徴とする特許
    請求の範囲第６項記載の方法。 ８）酸素源はさらに少量の水蒸気を含有することを特徴
    とする特許請求の範囲１１８７項記載の方法。 ８）暴露工程を圧力容器中で行うことを特徴とする特許
    請求の範囲第２項記載の方法。 １０）圧力容器を暴露工程前に約１５０〜４５０℃の温
    度で予備調整することを特徴とする特許請求の範囲第９
    項記載の方法。 １１）暴露工程をステンレス鋼部材が使用時に遭遇する
    温度よりも少なくとも高い温度で行なうことを特徴とす
    る特許請求の範囲第２項記載の方法。 １２）ステンレス鋼部材はパイプで、その表面は該パイ
    プの内面であることを特徴とする特許請求の範囲第２項
    記載の方法。 １３）パイプを暴露工程前に軽水核反応器の水系にその
    中に含まれる水レベルの上方で取付け、次いで暴露工程
    を該水系内に取付けた位置で行なうことを特徴とする特
    許請求の範囲第１２項記載の方法。 １４）暴露工程をほぼ大気圧で行なうことを特徴とする
    特許請求の範囲第１項記載の方法。 】５）酸素源が酸素であることを特徴とする特許請求の
    範囲第１項記載の方法。 １Ｇ）酸素源がさらに少量の水蒸気を含有することを特
    徴とする特許請求の範囲第１５項記載の方法。 １７）酸素源が空気であることを特徴とする特許請求の
    範囲第１項記載の方法。 １Ｂ）暴露工程をほぼ大気圧で行なうことを特徴とする
    特許請求の範囲第１７項記載の方法。 ＋９）酸素源はさらに少量の水蒸気を含有することを特
    徴とする特許請求の範、囲第１８項記載の方法。 ２０）暴露工程を圧力容器内で行なうことを特徴とする
    特許請求の範囲第１項記載の方法。 ２１）圧力容器を暴露工程前に約１５０〜４５０℃の温
    度で予備調整することを特徴とする特許請求の範囲第２
    ０項記載の方法。 ２２）暴露工程をステンレス鋼部材が使用中に遭遇する
    温度よりも少なくとも高い温度で行なうことを特徴とす
    る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ２３）ステンレス鋼部材がパイプで、その表面が該パイ
    プの内面であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
    記載の方法。 ２４）パイプを暴露工程前に軽水核反応器の水系にその
    中に含まれる水レベルの上方で取付け、次いで暴露工程
    を該水系中の取付は位置で行うことを特徴とする特許請
    求の範囲１４２３項記載の方法。 ２５）沸騰水核反応器の水系の一部を構成するパイプの
    水露出表面上に放射性物質が蓄積するのを防止するにあ
    たり、 前記パイプの水露出表面をガス状酸素源に約１５０〜４
    ５０℃の温度で少なくとも５時間暴露し、このように処
    理したパイプを軽水核反応器の水系の一部として用いる
    ことを特徴とする放射性物質の水露出表面上への蓄積を
    防止する方法。 ２Ｂ）パイプの水露出表面を暴露工程前に倍率１００倍
    で測定して平滑になるまで研磨することを特徴とする特
    許請求の範囲第２５項記載の方法。 ２７）パイプを水系中の使用済パイプと交換することを
    特徴とする特許請求の範囲第２８項記載の方法。 ２８）パイプは水系中で予め用いた汚染パイ・ブである
    ことを特徴とする特許請求の範囲第２６項記載の方法。 ２９）パイプを水系中の使用済パイプと交換することを
    特徴とする特許請求の範囲ｗ４２５項記載の方法。 ３０）パイプは水系中で予め用いた汚染パイプであるこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第２５項記載の方法。
JP60074580A 1984-06-06 1985-04-10 ステンレス鋼部材表面の不動態化方法 Pending JPS60262955A (ja)

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