JPS62182290A - Method for preventing hydrogen embrittlement of member - Google Patents

Method for preventing hydrogen embrittlement of member

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JPS62182290A
JPS62182290A JP2482686A JP2482686A JPS62182290A JP S62182290 A JPS62182290 A JP S62182290A JP 2482686 A JP2482686 A JP 2482686A JP 2482686 A JP2482686 A JP 2482686A JP S62182290 A JPS62182290 A JP S62182290A
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JP
Japan
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hydrogen peroxide
hydrogen
hydrogen embrittlement
water
embrittlement
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JP2482686A
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Japanese (ja)
Inventor
Eiji Kikuchi
菊池 英二
Noriyuki Onaka
大中 紀之
Yasumasa Furuya
古谷 保正
Junshi Shimomura
下村 純志
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23FNON-MECHANICAL REMOVAL OF METALLIC MATERIAL FROM SURFACE; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL; MULTI-STEP PROCESSES FOR SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL INVOLVING AT LEAST ONE PROCESS PROVIDED FOR IN CLASS C23 AND AT LEAST ONE PROCESS COVERED BY SUBCLASS C21D OR C22F OR CLASS C25
    • C23F11/00Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent
    • C23F11/08Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids
    • C23F11/18Inhibiting corrosion of metallic material by applying inhibitors to the surface in danger of corrosion or adding them to the corrosive agent in other liquids using inorganic inhibitors

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Abstract

PURPOSE:To effectively prevent the hydrogen embrittlement of a member placed in a corrosive environment by bringing nascent oxygen into contact with the member. CONSTITUTION:In a BWR plant, low pressure turbines 4 are connected to a power generator 7 through a shaft and a hydrogen peroxide sensor 10 is set in a pipe extended from a moisture separator 5. The sensor 10 always monitors the concn. of hydrogen peroxide and outputs a control signal to a hydrogen peroxide injector 9. The injector 9 injects hydrogen peroxide into a part on the downstream side of a high pressure turbine 2 and on the upper stream side of the low pressure turbines 4 so as to regulate the concn. of hydrogen peroxide to 0.01-100ppm. Thus, hydrogen embrittlement in the line is prevented.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、部材の水素脆化防止方法に係り、特に水また
は水蒸気等の腐食環境中にある鉄鋼材料の水素脆化を防
止する方法に関する。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to a method for preventing hydrogen embrittlement of members, and particularly relates to a method for preventing hydrogen embrittlement of steel materials in a corrosive environment such as water or steam. .

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来原子カプラントや火力プラントなどの発電プラント
における炉水中の配管は、鉄鋼材料で構成されているた
め、腐食からこの配管を守ることが必要となっていた。
Conventionally, piping in reactor water in nuclear power plants, thermal power plants, and other power plants is made of steel, so it has been necessary to protect the piping from corrosion.

腐食を防止する方法として従来から次のことが知られて
いる。
The following methods are conventionally known as methods for preventing corrosion.

原子炉の炉水中には水の放射線分解により生成した過酸
化水素や溶存酸素が安定に存在する9そこで、これらの
化学種を利用した原子カプラント構成材の腐食抑制方法
が提案され、一部実用化されている。沸騰水型原子炉(
+1 W Rプラント)における給水系の鉄および鉄基
合金、tとして炭素鋼の防食法として特公昭52−12
6641号に開示されたように、給水中への酸素ガスの
吹き込みまたは過酸化水素の添加により溶存酸素濃度を
50〜30(loOPpbに調整する方法が存在する。
Hydrogen peroxide and dissolved oxygen produced by radiolysis of water are stably present in the reactor water of a nuclear reactor9.Therefore, a method of inhibiting corrosion of atomic couplant constituent materials using these chemical species has been proposed, and some have been put into practical use. has been made into Boiling water reactor (
Iron and iron-based alloys for water supply systems in +1 W
As disclosed in No. 6641, there is a method of adjusting the dissolved oxygen concentration to 50 to 30 (loOPpb) by blowing oxygen gas into the water supply or adding hydrogen peroxide.

この従来技術は、炭素鋼の全面腐食を抑制する方法であ
って。
This prior art is a method for suppressing general corrosion of carbon steel.

酸素ガスの吹き込みまたは過酸化水素溶液の添加により
溶存酸素濃度を調整するものである。すなわち、この場
合の腐食を抑制する環境因子は、過酸化水素ではなく過
酸化水素の熱分解により生じた酸素である。これは、原
子炉の給水系配管内に注入された過酸化水素が288℃
(給水配管内温度)という高温環境下のために直ちに熱
分解し。
The dissolved oxygen concentration is adjusted by blowing oxygen gas or adding a hydrogen peroxide solution. That is, the environmental factor that suppresses corrosion in this case is not hydrogen peroxide but oxygen generated by thermal decomposition of hydrogen peroxide. This is because the hydrogen peroxide injected into the reactor's water supply piping reached a temperature of 288°C.
Because it is in a high temperature environment (temperature inside water supply pipes), it immediately thermally decomposes.

酸素に変わるためである。このほか9発電プラントでも
、鉄鋼材料の水素脆化を防止する必要がある。
This is because it turns into oxygen. Nine other power plants also need to prevent hydrogen embrittlement of steel materials.

しかし上記従来例では水素脆化の防止について何ら配慮
されていなかった。
However, in the conventional example described above, no consideration was given to preventing hydrogen embrittlement.

従来、鉄鋼材料の水素割れに対するインヒビターとして
は、N −Co Co 、  βアミノプロピオン酸な
どが知られている。
Conventionally, N-CoCo, β-aminopropionic acid, and the like are known as inhibitors against hydrogen cracking in steel materials.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

しかし、上記有機性のインヒビターは、鉄鋼材料である
たとえばタービンブレート等の表面に積層して濃縮する
ため次のような問題があった。
However, the above-mentioned organic inhibitors have the following problems because they accumulate and concentrate on the surface of steel materials such as turbine blades.

有機インヒビターがタービンブレード等の表面に濃縮す
ると、たとえば原子力発電プラントにおいてはかかる濃
縮した有機インヒビターが放射線の影響等により分解す
る。この結果分解産物として各種の有機物が炉水中に出
現することになる。
When an organic inhibitor is concentrated on the surface of a turbine blade or the like, for example in a nuclear power plant, the concentrated organic inhibitor is decomposed by the influence of radiation or the like. As a result, various organic substances appear in the reactor water as decomposition products.

このために、かえって鉄鋼材料の腐食を促進するという
相反する現象が生じていた。
For this reason, a contradictory phenomenon has occurred in which corrosion of the steel material is accelerated.

このような事情から、従来の発電プラントにおいては、
有効な水素脆化防止方法がなく、その結果原子カプラン
トの低圧タービンローターディスクに使用されている2
 N j、 Cr M o V鋼などの低合金鋼に割れ
が生じていることが発見され、その防止対策が511急
の課題となっていた。タービンロータのディスク部に見
られる割れは、全て粒界型の割れであり、ディスク部の
キー111デなどの隙間部に集中していることから、水
素脆化(水素割れ)と考えられている。
Due to these circumstances, in conventional power plants,
There is no effective method to prevent hydrogen embrittlement, and as a result, hydrogen embrittlement is used in low-pressure turbine rotor disks for atomic couplers.
It has been discovered that cracks are occurring in low alloy steels such as Nj and CrMoV steels, and measures to prevent them have become an urgent issue. The cracks observed in the disk of the turbine rotor are all grain boundary type cracks, and are concentrated in the gaps such as key 111 of the disk, so they are thought to be hydrogen embrittlement (hydrogen cracking). .

かかる問題点を解決するために本発明は、簡易かつ迅速
に部材の水素脆化を防止でき、かつ腐食の促進をおこす
恐れのない部材の水素脆化防止方法を提供することを目
的とする。
In order to solve these problems, an object of the present invention is to provide a method for preventing hydrogen embrittlement of a member, which can be easily and quickly prevented from hydrogen embrittlement, and which does not cause the risk of accelerating corrosion.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

上記目的を達成するために1本発明は腐食環境中にある
部材に発生期の酸素を接触させて部材の水素脆化を防止
することを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention is characterized in that nascent oxygen is brought into contact with a member in a corrosive environment to prevent hydrogen embrittlement of the member.

〔作用〕[Effect]

上記本発明によれば、発生期の酸素が水素過電圧を著し
く高めることになり、その結果水素発生を抑制す、るこ
とかできる、水素抑制の結果水素の母材中への拡散が阻
止でき、そのほか腐食電位を高めることにより水素の発
生を抑制することができる。
According to the present invention, oxygen during the generation period significantly increases the hydrogen overvoltage, and as a result, hydrogen generation can be suppressed. As a result of hydrogen suppression, hydrogen diffusion into the base material can be prevented. In addition, hydrogen generation can be suppressed by increasing the corrosion potential.

上記本発明の構成において、部材とは主に鉄鋼材料をい
うが、その他低合金鋼、ステンレス鋼。
In the above structure of the present invention, the members mainly refer to steel materials, but also include low alloy steel and stainless steel.

ニッケル基合金であってもよい。It may also be a nickel-based alloy.

腐食環境とは、たとえば鉄鋼材料等の部材が水または蒸
気の環境中にあることを意味するものである。
A corrosive environment means that the component, for example a steel material, is in a water or steam environment.

発生期の酸素を供給するためには次のことを考慮しなけ
ればならない。
To provide nascent oxygen, the following must be considered:

原子カプラントにおける水素脆化のインヒビターとして
は、電導度やpHなどの水質を変化させないものがよい
とされている。これは、腐食反応が電気化学的反応に従
いその律速過程が電導度によって支配されるためである
As inhibitors of hydrogen embrittlement in atomic couplants, it is said that those that do not change water quality such as electrical conductivity or pH are preferable. This is because the corrosion reaction is an electrochemical reaction and its rate-determining process is dominated by electrical conductivity.

このような水質制御を可能にするものとして。As something that enables this kind of water quality control.

たとえば過酸化水素やオゾンがあり、これらは原子カプ
ラントや火力ブランl−の濾水のように極めて純度の高
い水あるいは蒸気への添加剤として最も適していること
になる。よって上記本発明の構成における発生期の酸素
は過酸化水素やオゾンによって生ずる酸素が存在する。
Examples include hydrogen peroxide and ozone, which are most suitable as additives to extremely pure water or steam, such as atomic couplant or thermal bran filtrate. Therefore, in the configuration of the present invention, oxygen generated by hydrogen peroxide or ozone is present during the generation period.

特に過酸化水素は。Especially hydrogen peroxide.

タービンブレードの表面に濃縮することや放射線による
分解の問題がなく原子カブラン1−における水素脆化イ
ンヒビターとして何らの支障なく使用することができる
There is no problem of concentration on the surface of turbine blades or decomposition due to radiation, and it can be used as a hydrogen embrittlement inhibitor in atomic carblan 1- without any problems.

過酸化水素は、外部から注入して、直接部材と接触させ
る。その他、例えば水の放射線分解により生じた過酸化
水素を利用するようなものであっても良い。
Hydrogen peroxide is injected externally and brought into direct contact with the component. In addition, for example, hydrogen peroxide produced by radiolysis of water may be used.

過酸化水素およびオゾンを用いて水素脆化を防止するた
めには、過酸化水素等が添加される部材の腐食環境温度
を1般に200’C以下にすることが望ましい6200
℃を超えると過酸化水素の一瞬の分解がおき、その結果
溶存酸素量が著しく増加することがあるからである。溶
存酸素量が著しく増加すると鉄鋼材料などでは腐食の恐
れがある。
In order to prevent hydrogen embrittlement using hydrogen peroxide and ozone, it is generally desirable to keep the corrosive environment temperature of the member to which hydrogen peroxide etc. is added to 200'C or less6200
This is because when the temperature exceeds 0.degree. C., hydrogen peroxide decomposes momentarily, resulting in a significant increase in the amount of dissolved oxygen. If the amount of dissolved oxygen increases significantly, there is a risk of corrosion in steel materials.

なお、200℃以上であっても過酸化水素が安定に存在
する場合がある。例えば、原子炉の炉内のように高放射
線照射環境下では、炉水の放射線分解により生じた過酸
化水素が安定に存在するので、200℃以上の温度領域
においてもインヒビターとしての効果がみられる。
Note that hydrogen peroxide may exist stably even at 200° C. or higher. For example, in environments with high radiation exposure, such as inside a nuclear reactor, hydrogen peroxide produced by radiolysis of reactor water exists stably, so it is effective as an inhibitor even at temperatures above 200°C. .

過酸化水素の濃度は0.01〜100ρpNの範囲内で
あることが望ましい、0.01pp+a以下では充分な
発生期の酸素を供給できないために部材の水素脆化を防
止することができない。一方]、QQppmを超えると
過酸化水素の、1度の増加に伴って発生する溶存酸素濃
度も増加するため、部材の腐食の恐れがある。したがっ
て、過酸化水素の注入域は必要以上に多くしないことが
望ましいものである。
The concentration of hydrogen peroxide is preferably within the range of 0.01 to 100 pN; if it is less than 0.01 pp+a, sufficient nascent oxygen cannot be supplied and hydrogen embrittlement of the member cannot be prevented. On the other hand, if QQppm is exceeded, the dissolved oxygen concentration generated with each increase in hydrogen peroxide increases, so there is a risk of corrosion of members. Therefore, it is desirable that the hydrogen peroxide injection area is not larger than necessary.

上記本発明は原子カブラン1−の低圧タービンディスク
や高圧タービンディスクの水素割れ防[I農こ有効であ
る6火力発電プラントにおいても同様である。これらの
発電プラントのうち、特に水素割れを発生し易い部分を
選んで本発明を適用することができる。
The above-mentioned present invention is also effective in preventing hydrogen cracking of low-pressure turbine disks and high-pressure turbine disks in 6-thermal power plants. Of these power plants, the present invention can be applied to selected parts where hydrogen cracking is particularly likely to occur.

上記本発明は水素割ればかりでなく、応力腐食割れ、孔
食、隙間腐食、全面腐食に対しても適用することができ
る。
The present invention can be applied not only to hydrogen cracking but also to stress corrosion cracking, pitting corrosion, crevice corrosion, and general corrosion.

〔実施例〕〔Example〕

次に本発明に係る部材の水素脆化防止方法の各実施例に
ついて説明する。
Next, each embodiment of the method for preventing hydrogen embrittlement of a member according to the present invention will be described.

(実施例1) 本実施例では、過酸化水素による水素割れの抑制効果を
調べるため、過酸化水素濃度及び温度と。
(Example 1) In this example, in order to investigate the suppressing effect of hydrogen peroxide on hydrogen cracking, hydrogen peroxide concentration and temperature were investigated.

水素脆化との関係を定荷重法により検討した6過酸化水
14 lppm 〜100pp+nを含む水温50〜3
00℃純水中における2 M i Cr M o V鋼
の水素割れ挙動をカソード分極条件下で求めた。その結
果を第1図に示す6なお、第1図には比較のために過酸
化水素を含まない無処理の場合の結果も記載しである。
The relationship with hydrogen embrittlement was investigated using the constant load method. 6 Water temperature containing peroxide water 14 lppm ~ 100 ppm + n 50 ~ 3
Hydrogen cracking behavior of 2 M i Cr M o V steel in 00°C pure water was determined under cathodic polarization conditions. The results are shown in FIG. 16. For comparison, FIG. 1 also shows the results in the case of no treatment containing hydrogen peroxide.

水温50〜300℃の範囲内では過酸化水素を含まない
完全脱気水中(図中X)では、水素割れが生じた。また
過酸化水yA0.001ppmを含むもの(図中Δ)で
も水素割れの発生が認められた。しかし、過酸化水素を
Q、01ppn+以上含む完全脱気水中(図中0)では
水素割れの発生が認められなかった。
Hydrogen cracking occurred in completely degassed water containing no hydrogen peroxide (X in the figure) at a water temperature in the range of 50 to 300°C. Hydrogen cracking was also observed in the sample containing 0.001 ppm of peroxide water yA (Δ in the figure). However, no hydrogen cracking was observed in completely degassed water containing hydrogen peroxide of Q, 01 ppn+ or more (0 in the figure).

このように、過酸化水素が水素割れの発生を抑制するこ
とが明らかとなった。すなわち、第1図中の水素割れ発
生限界線へより上方の斜線部分がより優れた水素割れを
抑制する領域であることがわかる。
Thus, it has become clear that hydrogen peroxide suppresses the occurrence of hydrogen cracking. That is, it can be seen that the diagonally shaded area above the hydrogen cracking occurrence limit line in FIG. 1 is a region where hydrogen cracking is more effectively suppressed.

(実施例2) 次に過酸化水素の熱分解特性の試験をおこなった。試験
方法は、オートクレーブに超酸化水素を所定濃度含有し
た水素濃度を入れ、オートクレーブ入口と出口で過酸化
水素濃度およびOz1度を比較することによりおこなっ
た。その結果を第1表に示す。
(Example 2) Next, a test was conducted on the thermal decomposition characteristics of hydrogen peroxide. The test method was to fill an autoclave with a hydrogen concentration containing a predetermined concentration of hydrogen superoxide, and to compare the hydrogen peroxide concentration and Oz1 degree at the autoclave inlet and outlet. The results are shown in Table 1.

第   1    表 備考)滞留時間:15(1+ 上記第1表に示すように、過酸化水素の熱分解特性は、
100℃、150℃および200’Cでは大部分が過酸
化水素として存在する。しかし250℃を超えるころか
ら過酸化水素のほとんどが分解して溶存酸素となる。し
たがって、過酸化水素を用いた場合の処理温度は過酸化
水素が分解しがたい温度である200℃以下とすること
が望ましい。
Table 1 Note) Residence time: 15 (1+) As shown in Table 1 above, the thermal decomposition characteristics of hydrogen peroxide are as follows:
At 100°C, 150°C and 200'C, most of the hydrogen peroxide exists. However, when the temperature exceeds 250°C, most of the hydrogen peroxide decomposes and becomes dissolved oxygen. Therefore, when hydrogen peroxide is used, it is desirable that the treatment temperature be 200° C. or lower, at which hydrogen peroxide is difficult to decompose.

(実施例3) 一時的にも過酸化水素環境に曝された試験片は、始めか
ら純水環境に曝されていたものより破断時間が長くなる
ことが予想される。そこでこれを実証するために本実施
例では所定の熱処理をほどこした試験片を二連りに分け
て、一方は過酸化水素1 ppmを含む140℃の完全
脱気水中に10時間浸漬処理し、他方は無処理のままと
してこれらの両試験片をカソード分極化で水温140℃
の水素割れ試験を実施した。供試材には、原子カプラン
トの低圧タービンディスクに用いられる実機と同一の熱
処理をほどこした2NiCrMoV鋼を用いた。I&長
2000時間まで試験した結果を次の第2表に示す7 第   2   表 第2表中の分数は割れ発生率を示し、○印は割れが生じ
なかったことを示す。
(Example 3) It is expected that a test piece that has been exposed even temporarily to a hydrogen peroxide environment will have a longer rupture time than a test piece that has been exposed to a pure water environment from the beginning. Therefore, in order to demonstrate this, in this example, a test piece that had been subjected to a prescribed heat treatment was divided into two parts, and one part was immersed in completely deaerated water at 140°C containing 1 ppm of hydrogen peroxide for 10 hours. Both specimens were cathodically polarized and exposed to water at a temperature of 140°C, leaving the other untreated.
A hydrogen cracking test was conducted. The test material used was 2NiCrMoV steel, which had been subjected to the same heat treatment as that used in the actual low-pressure turbine disk of the atomic couplant. The results of testing up to 2000 hours of I&length are shown in Table 2 below.7 Table 2 The fractions in Table 2 indicate the cracking incidence, and the ○ mark indicates that no cracking occurred.

第2表から判るように無処理のものは全試験片が100
時間以内で破断した6一方、過酸化水素処理したものに
は3000時間経過後も全く水素割れが認められなかっ
た。すなわちあらかじめ過酸化水素処理をほどこすこと
によって、タービンディスク部のような腐食環Jrff
iに対して優れた耐水素脆性を付与できることが判る。
As can be seen from Table 2, all test pieces for untreated specimens were 100%
On the other hand, no hydrogen cracking was observed in those treated with hydrogen peroxide even after 3000 hours. In other words, by applying hydrogen peroxide treatment in advance, corrosion rings such as those on turbine disks can be removed.
It can be seen that excellent hydrogen embrittlement resistance can be imparted to i.

(実施例4) 本実施例では前記実施例2で述べた過酸化水素処理の最
適な処理温度と処理時間の関係を調べるため、過酸化水
素の濃度を一定にして処理時間と処理温度のみを変えて
前記タービンディスクもみ環境条件下で定荷重法により
実験をおこなった。
(Example 4) In this example, in order to investigate the relationship between the optimal treatment temperature and treatment time for the hydrogen peroxide treatment described in Example 2, the hydrogen peroxide concentration was kept constant and only the treatment time and treatment temperature were determined. Instead, an experiment was conducted using the constant load method under the above-mentioned turbine disk kneading environmental conditions.

本実施例に使用する処理液には、過酸化水素を17pp
m含む完全脱気水を用いた。その結果を次の第:3表に
示す。
The treatment liquid used in this example contained 17 pp of hydrogen peroxide.
Completely degassed water containing m. The results are shown in Table 3 below.

第   3   表 ff13表中の分数は割れ発生率を示し、O印は割れ未
発生の場合を示す。
The fractions in Table 3ff13 indicate the crack occurrence rate, and the O mark indicates the case where no cracks occurred.

上記第3表から判るように処理温度220℃で処理時間
が5時間の条件では、全試験片が100時間以内で水素
割れをおこした。処理温度である220℃を200℃に
下げた場合には、処理時間が5時間のときには3000
時間経過後も破断が生じなかったが、処理時間が4時間
のときには500時間以内で全試験片が破断した。処理
時間5時間を変えずに、処理温度を100”Cおよび1
50℃に下げた場合にはいずれも3000時間経過後で
あっても水素割れが認められなかったが、80℃に下げ
た場合にはtooo時間以内で全試験片に割れが発生し
た。このように処理温度が100℃以下でも、また処理
時間が短くても過酸化水素処理の効果は著しく減少する
As can be seen from Table 3 above, under the conditions of a treatment temperature of 220° C. and a treatment time of 5 hours, hydrogen cracking occurred in all test pieces within 100 hours. When the processing temperature of 220°C is lowered to 200°C, the processing time is 5 hours and the temperature is 3000°C.
No breakage occurred even after the lapse of time, but when the treatment time was 4 hours, all test pieces broke within 500 hours. Without changing the treatment time of 5 hours, the treatment temperature was changed to 100"C and 1
When the temperature was lowered to 50°C, no hydrogen cracking was observed even after 3000 hours, but when the temperature was lowered to 80°C, cracks occurred in all test pieces within too long. As described above, even if the treatment temperature is below 100° C. or the treatment time is short, the effect of the hydrogen peroxide treatment is significantly reduced.

以上の結果から最適な過酸化水素処理は100℃〜20
0℃で5時間以上おこなうことが特に望ましいことが判
る。
From the above results, the optimal hydrogen peroxide treatment is between 100°C and 20°C.
It turns out that it is particularly desirable to carry out the reaction at 0° C. for 5 hours or more.

(実施例5) 本実施例では、BWRプラント運転時におけるタービン
ディスクキー溝部の腐食環境の水質調査をおこなった。
(Example 5) In this example, a water quality investigation was conducted in the corrosive environment of the turbine disk keyway portion during operation of a BWR plant.

その結果を次の第4表に示す。The results are shown in Table 4 below.

第   4   表 上記第4表によると、キー溝部の腐食環Ktの特性とし
ては高濃度の溶存酸素が存在することおよび各種不純物
No、Cu、有機物の増加が挙げられる。NaおよびC
uは炉水のキャリオーバーによるもので数pptから数
PPbと極めて微量である。
Table 4 According to Table 4 above, the characteristics of the corrosion ring Kt in the keyway portion include the presence of a high concentration of dissolved oxygen and an increase in various impurities No., Cu, and organic matter. Na and C
U is due to carryover of reactor water and is extremely small, ranging from several ppt to several ppb.

これに対して溶存酸素濃度は20ppmと大きな値とな
っている7このように溶存酸素、9度が多いのは、次の
ような理由によるものである。すなわぢ、BWRプラン
トにおいては、炉心に復水を(It:給する復水給水系
に部材(鉄′a)の腐食を防止するため過酸化水素が添
加されるにの過酸化水素の添加は、溶存酸素濃度を高め
ることにより鋼材の腐食を防止せんとするものである。
On the other hand, the dissolved oxygen concentration has a large value of 20 ppm.7 The reason why there are so many dissolved oxygen at 9 degrees Celsius is as follows. In other words, in a BWR plant, hydrogen peroxide is added to the condensate water supply system that supplies condensate (It) to the reactor core to prevent corrosion of components (iron'a). The aim is to prevent corrosion of steel by increasing the dissolved oxygen concentration.

しかしこれら復水中に含まれていた過酸化水素は炉内で
蒸気となり蒸気温度が300℃近くなるため、タービン
」二流側でほとんど分解し溶存fIn素となる。この結
果溶存酸素濃度が多くなるのである。
However, since the hydrogen peroxide contained in the condensate turns into steam in the furnace and the steam temperature approaches 300°C, most of it decomposes on the second stream side of the turbine and becomes dissolved fIn elements. As a result, dissolved oxygen concentration increases.

しかし、水素脆化を防止するためには1発生期の酸素を
用いて水素が母相中に拡散することおよび水素の発生を
防止することが必要である。したがって、BWRプラン
トにおけるタービンディスク部のような部分における鋼
材の水素割れを防止するためには必然的に蒸気が高圧タ
ービンで仕事をした結果、蒸気温度が200℃近くまで
落ちる高圧タービン下流であり低圧タービン上流側に過
酸化水素をあらためて添加する必要がある。したかって
水素割れを抑制するためには主蒸気中の過酸化水素が常
時0.01ppm以上になるように過酸化水素を注入す
ることが必要となる。
However, in order to prevent hydrogen embrittlement, it is necessary to diffuse hydrogen into the parent phase using oxygen in the first generation stage and to prevent hydrogen generation. Therefore, in order to prevent hydrogen cracking of steel materials in parts such as the turbine disk in a BWR plant, it is necessary to remove hydrogen from the downstream of the high-pressure turbine where the steam temperature drops to nearly 200℃ as a result of the work done by the steam in the high-pressure turbine. It is necessary to add hydrogen peroxide to the upstream side of the turbine. Therefore, in order to suppress hydrogen cracking, it is necessary to inject hydrogen peroxide so that the hydrogen peroxide in the main steam is always 0.01 ppm or more.

なお、従来のBWRの原子炉上流側に過酸化水素を加え
ていたのは給水中の溶存酸素濃度を高めるためであり、
水素脆化を防止することについては何ら改良されていな
いものである。
Furthermore, hydrogen peroxide was added to the upstream side of the reactor in conventional BWRs in order to increase the dissolved oxygen concentration in the feed water.
No improvements have been made in preventing hydrogen embrittlement.

(実施例6) 次に本発明に係る過酸化水素の注入による水素割れ抑制
方法をB V/ Rプラントの低圧タービンに適用した
実施例について説明する。
(Example 6) Next, an example will be described in which the method of suppressing hydrogen cracking by injection of hydrogen peroxide according to the present invention is applied to a low pressure turbine of a BV/R plant.

本実施例で用いられるBWRプラントは、第2図に示す
ような構成からなりたっている。すなわち、復水器11
は配管により高圧ポンプ8に接続されている。高圧ポン
プ8はフィルタ12を介して給水加熱器13に接続され
ている。給水加熱器13からは復水を供給するための配
管が出ており。
The BWR plant used in this embodiment has a configuration as shown in FIG. That is, the condenser 11
is connected to the high pressure pump 8 by piping. High pressure pump 8 is connected to feed water heater 13 via filter 12 . A pipe for supplying condensate comes out from the feed water heater 13.

この配管は原子炉15に接続されている。原子炉15を
出た配管は高圧タービン2に接続されている。高圧ター
ビン2からは主蒸気配管6が出でおり、過酸化水素注入
装置9に接続されている。過酸化水素注入袋W19から
出た主蒸気配管16は湿分分離器5に接続されている6
湿分分離器5からは主蒸気配管が出ており、この主蒸気
配管は三つの配管に分れそれぞれ低圧タービン3に接続
されている。この低圧タービン3内にはタービンロータ
リスク4が設けられている。各低圧タービンから出た配
管は、前記復水器11に接続されている。
This pipe is connected to the nuclear reactor 15. The piping exiting the nuclear reactor 15 is connected to the high pressure turbine 2. A main steam pipe 6 emerges from the high-pressure turbine 2 and is connected to a hydrogen peroxide injection device 9. The main steam pipe 16 coming out of the hydrogen peroxide injection bag W19 is connected to the moisture separator 5 6
A main steam pipe comes out from the moisture separator 5, and this main steam pipe is divided into three pipes, each of which is connected to the low pressure turbine 3. A turbine rotary risk 4 is provided within the low pressure turbine 3. Piping from each low pressure turbine is connected to the condenser 11.

各低圧タービン4は1本の軸で発l!機7と接続されて
いる。また、上記湿分分離器5から出た配管の途中には
過酸化水素センサ10が設けられている。過酸化水素セ
ンサ10からは制御40号が出力され、その制御信号は
上記過酸化水素注入装置9に入力されるようになってい
る。
Each low pressure turbine 4 generates power from one shaft! It is connected to machine 7. Further, a hydrogen peroxide sensor 10 is provided in the middle of the pipe coming out of the moisture separator 5. A control signal 40 is output from the hydrogen peroxide sensor 10, and the control signal is input to the hydrogen peroxide injection device 9.

次に本実施例の動作について説明する。過酸化水素は、
上記過酸化水素注入袋!i′79から主蒸気中に所定量
注入されるようになっている。注入量は前記したように
0.01〜LOOppmの範囲に制御する。過酸化水素
の注入は高圧タービン2の下流側であって低圧タービン
4の上流側であることが望ましいものである。この理1
10よ原子炉15で発生した蒸気は通常300℃近くま
で加熱されている。したがって、配゛6圧タービンーI
−,流側で過酸化水素を注入すると、はとんどの過酸化
水素が一瞬に分解してしまうことになる。この結果酸素
は溶存酸素となり、原子状の酸素とならないために水素
割れを防ぐことができない。これに対して高圧タービン
2側で蒸気が仕事をすると、蒸気温度はほぼ200℃近
くまで落ちるため、過酸化水素を注入しても、過酸化水
素の一瞬の分解を防ぐことができる。
Next, the operation of this embodiment will be explained. Hydrogen peroxide is
The above hydrogen peroxide injection bag! A predetermined amount is injected into the main steam from i'79. The injection amount is controlled within the range of 0.01 to LOOppm as described above. It is desirable that hydrogen peroxide be injected downstream of the high pressure turbine 2 and upstream of the low pressure turbine 4. This principle 1
Steam generated in nuclear reactor 10 and 15 is normally heated to nearly 300°C. Therefore, the 6-pressure turbine I
- If hydrogen peroxide is injected on the downstream side, most of the hydrogen peroxide will decompose instantly. As a result, oxygen becomes dissolved oxygen and does not become atomic oxygen, making it impossible to prevent hydrogen cracking. On the other hand, when the steam does work on the high-pressure turbine 2 side, the steam temperature drops to approximately 200°C, so even if hydrogen peroxide is injected, instantaneous decomposition of hydrogen peroxide can be prevented.

このような過酸化水素の注入により低圧タービン4のタ
ービンローターディスクにおける水素脆化を防止するこ
とができる。
Hydrogen embrittlement in the turbine rotor disk of the low-pressure turbine 4 can be prevented by such injection of hydrogen peroxide.

過酸化水素の濃度は、過酸化水素センサ10で常時モニ
タされ、そのモニタ(1号が前記過酸化水素注入+3A
fflにフィードバックされる。この結果前記過酸化水
素注入装置では、所定量に過酸化水素濃度を保つ制御が
おこなわれる。
The concentration of hydrogen peroxide is constantly monitored by a hydrogen peroxide sensor 10.
It is fed back to ffl. As a result, the hydrogen peroxide injection device performs control to maintain the hydrogen peroxide concentration at a predetermined level.

なお、過酸化水素を復水供給側すなわち復水器11の下
流側で注入することにより、かかるラインにおける水素
脆化を防11−することも考えられる。
It is also possible to prevent hydrogen embrittlement in this line by injecting hydrogen peroxide on the condensate supply side, that is, on the downstream side of the condenser 11.

しかし、給水加熱器13において、原子炉に供給される
水の温度が高くなるために、過酸化水素の一瞬の分解の
恐れがある。したがって、BWRにおける過酸化水素の
注入は蒸気ないしは水温度を考慮して、注入部位を決め
なければならないにのようなことは通常の火力発電プラ
ント、その他の化学プラントにおいても同様である。
However, since the temperature of the water supplied to the reactor increases in the feed water heater 13, there is a risk of instantaneous decomposition of hydrogen peroxide. Therefore, when injecting hydrogen peroxide in a BWR, the injection site must be determined in consideration of the steam or water temperature, and this is also the case in ordinary thermal power plants and other chemical plants.

なお、プラントの製作時(組立て前後)や運転時あるい
はプラント定期点検時に過酸化水素処理をおこなうこと
も可能である。
Note that it is also possible to perform hydrogen peroxide treatment during plant manufacture (before and after assembly), during operation, or during periodic plant inspections.

〔効果〕〔effect〕

以上説明したように本発明にかかる部材の水素脆化防止
方法によれば1発生期の酸素により1部材の腐食に伴っ
て発生した水素の母材中への拡散を阻止できるために、
母材の水i脆化を迅速かつ硼実に防ぐことができる。し
たがって本発明方法を各種プラントに応用した場合には
、プラント内機器の寿命が向上し、かつプラント内にお
ける不慮の事故を防止することができる。
As explained above, according to the method for preventing hydrogen embrittlement of a member according to the present invention, it is possible to prevent hydrogen generated during the corrosion of a member from diffusing into the base material due to oxygen during the first generation stage.
Water embrittlement of the base material can be quickly and reliably prevented. Therefore, when the method of the present invention is applied to various plants, the life of equipment within the plant can be extended, and unexpected accidents within the plant can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は温度を過酸化水素濃度の関係を示すグラフ、第
2図はBWR発電プラントの構成図である。 2・・・高圧タービン、3・・・低圧タービン、4・・
・タービンロータディスク、5・・・湿分分離器、6・
・・主蒸気配管、7・・・発電機、8・・・高圧ポンプ
、9・・・過酸化水素注入装置、10・・・過酸化水素
濃度センサ。 】1・・・復水器、12・・・フィルタ、13・・・給
水加熱器、14・・・配管、15・・・BWR型原子炉
、16・・・主蒸気配管。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between temperature and hydrogen peroxide concentration, and FIG. 2 is a block diagram of a BWR power plant. 2...High pressure turbine, 3...Low pressure turbine, 4...
・Turbine rotor disk, 5...Moisture separator, 6.
...Main steam piping, 7.. Generator, 8.. High pressure pump, 9.. Hydrogen peroxide injection device, 10.. Hydrogen peroxide concentration sensor. ] 1... Condenser, 12... Filter, 13... Feed water heater, 14... Piping, 15... BWR reactor, 16... Main steam piping.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、腐食環境中にある部材に発生期の酸素を接触させて
なることを特徴とする部材の水素脆化防止方法。 2、特許請求の範囲第1項において、前記部材は鉄鋼材
料であることを特徴とする部材の水素脆化防止方法。 3、特許請求の範囲第1項または第2項において、前記
腐食環境は、水の液相または蒸気の相であることを特徴
とする部材の水素脆化防止方法。 4、特許請求の範囲第1項ないし第4項のいずれか1項
において、前記発生期の酸素を部材に接触させるのは、
過酸素水素を当該部材に接触させてなることを特徴とす
る部材の水素脆化防止方法。 5、特許請求の範囲第4項において、直接過酸化水素を
注入することを特徴とする部材の水素脆化防止方法。 6、特許請求の範囲第4項において、水の放射線分解に
より生成した過酸化水素を利用することを特徴とする部
材の水素脆化防止方法。
[Claims] 1. A method for preventing hydrogen embrittlement of a member, which comprises bringing nascent oxygen into contact with the member in a corrosive environment. 2. A method for preventing hydrogen embrittlement of a member according to claim 1, wherein the member is made of a steel material. 3. A method for preventing hydrogen embrittlement of a member according to claim 1 or 2, wherein the corrosive environment is a liquid phase of water or a phase of steam. 4. In any one of claims 1 to 4, bringing the nascent oxygen into contact with the member includes:
A method for preventing hydrogen embrittlement of a member, comprising bringing hydrogen peroxygen into contact with the member. 5. A method for preventing hydrogen embrittlement of a member according to claim 4, which comprises directly injecting hydrogen peroxide. 6. A method for preventing hydrogen embrittlement of a member according to claim 4, characterized in that hydrogen peroxide produced by radiolysis of water is used.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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