WO1998053114A1 - Verfahren zum überdecken eines bauteiles mit einer korrosionshemmenden fremdoxidschicht und mit einer solchen fremdoxidschicht überdecktes bauteil - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for covering a component, which is in particular part of a nuclear plant, in particular a boiling water reactor, with a corrosion-inhibiting foreign oxide layer made of an oxide of a metal of the fourth subgroup, in particular zirconium oxide and / or titanium oxide.
- the invention also relates to a component which is in particular part of a nuclear plant, in particular a boiling water reactor, which consists of a material which is covered with a corrosion-inhibiting foreign oxide layer composed of an oxide of a metal of the fourth subgroup, in particular of zirconium oxide and / or titanium oxide .
- Such a corrosion-inhibiting foreign oxide layer significantly reduces stress corrosion cracking in metal components which are in high-temperature water. This is because the presence of such an electrically insulating coating on the surface of the metal components inhibits oxygen diffusion to the metal surface and thereby shifts the corrosion potential in the negative direction. This does not require the addition of hydrogen or a catalyst.
- the invention is based on the object of specifying a method for covering a component and a component, the corrosion-inhibiting foreign oxide layer being simple and reliable to form or to be formed.
- the object of specifying a suitable method is achieved according to the invention in that the material from which the component is made is oxidized in the area of the surface of the component and that the corrosion-inhibiting foreign oxide layer is applied to the intrinsic oxide layer formed in this way.
- the method according to the invention surprisingly achieves the advantage for a person skilled in the art that the corrosion-inhibiting foreign oxide layer can be applied without gaps to the component using simple means.
- the advantage is achieved that the corrosion-inhibiting foreign oxide layer has the same property everywhere, because the surface on which it is applied, is covered everywhere in the same way with an oxide of the component material.
- the component is oxidized and coated in an autoclave.
- This has the advantage that the oxidation and also the coating take place in a defined environment.
- a uniformly thick layer of the oxide of the container material and / or of the corrosion-inhibiting foreign oxide is advantageously obtained.
- the component can also be oxidized and coated when installed.
- the component is brought into contact with an aqueous solution of an organic complex compound of zirconium and / or titanium, which contains 10 "5 to 10 ° mol / 1 zirconium and / or titanium, for formation a layer of zirconium oxide and / or titanium oxide as a corrosion-inhibiting foreign oxide layer that is up to 1 ⁇ thick.
- a particularly suitable organic complex compound is a complex compound of zirconium and / or titanium with EDTA or with EDTA and acetylacetone.
- Another metal from the fourth subgroup or a mixture of metals from this subgroup can also replace zirconium or titanium.
- the component is made of austenitic steel, for example. The method can be used particularly well there.
- the object of specifying a component which is covered with a corrosion-inhibiting foreign oxide layer is achieved according to the invention in that the corrosion-inhibiting foreign oxide layer is arranged on a natural oxide layer formed by targeted oxidation of the material in the region of the surface of the component.
- Such a component has a uniformly thick and particularly adherent corrosion-inhibiting foreign oxide layer, which protects it from stress corrosion cracking.
- the corrosion-inhibiting foreign oxide layer consists, for example, of zirconium oxide and / or titanium oxide and is up to 1 ⁇ m thick. Such a layer ensures good protection.
- the component consists, for example, of austenitic steel, which is often used in boiling water reactors.
- the oxide layers adhere reliably to austenitic steel. Good adhesion is also guaranteed on other steels.
- the advantage is achieved in particular that protection against stress corrosion cracking is reliably ensured.
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überdecken eines Bauteiles, das insbesondere Teil einer kerntechnischen Anlage ist, mit einer korrosionshemmenden Fremdoxidschicht aus einem Oxid eines Metalls der vierten Nebengruppe und ein überdecktes Bauteil. Es ist vorgesehen, daß das Material, aus dem das Bauteil besteht, im Bereich der Oberfläche des Bauteils oxidiert wird, und daß auf die so gebildete Eigenoxidschicht die korrosionshemmende Fremdoxidschicht aus dem Oxid des Metalls der vierten Nebengruppe aufgebracht wird. Das Bauteil zeichnet sich dadurch aus, daß die korrosionshemmende Fremdoxidschicht auf einer durch gezielte Oxidation des Materials, aus dem das Bauteilbesteht, gebildeten Eigenoxidschicht angeordnet ist.
Description
Beschreibung
Verfahren zum Oberdecken eines Bauteiles mit einer korrosi- onshemmenden Fremdoxidschicht und mit einer solchen Fremd- oxidschicht überdecktes Bauteil
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Oberdecken eines Bauteiles, das insbesondere Teil einer kerntechnischen Anlage, insbesondere eines Siedewasserreaktors, ist, mit einer korrosionshemmenden Fremdoxidschicht aus einem Oxid eines Metalls der vierten Nebengruppe, insbesondere aus Zirkoniumoxid und/oder Titanoxid.
Die Erfindung betrifft auch ein Bauteil, das insbesondere Teil einer kerntechnischen Anlage, insbesondere eines Siedewasserreaktors, ist, das aus einem Material besteht, das mit einer korrosionshemmenden Fremdoxidschicht aus einem Oxid eines Metalls der vierten Nebengruppe, insbesondere aus Zirkoniumoxid und/oder Titanoxid, überdeckt ist.
Durch eine solche korrosionshemmende Fremdoxidschicht wird besonders die Spannungsrißkorrosion bei Metallkomponenten, die sich in Wasser hoher Temperatur befinden, deutlich vermindert. Das ist darauf zurückzuführen, daß die Anwesenheit eines solchen elektrisch isolierenden Überzugs auf der Oberfläche der Metallkomponenten die Sauerstoffdiffusion zur Metalloberfläche hemmt und dadurch das Korrosionspotential in der negativen Richtung verschiebt. Dazu muß weder Wasserstoff zugegeben werden noch muß ein Katalysator vorhanden sein.
Ein Verfahren, mit dem eine korrosionshemmende Fremdoxidschicht hergestellt wird, ist aus dem Paper No . 105 zu Corrosion 96, Kim und Andresen, „Application of insulated pro- tective coatings for reduction of corrosion potential in high temperature water", bekannt. Dort wird davon ausgegangen, daß
in der Regel die korrosionshemmende Fremdoxidschicht auf die Metalloberfläche des Bauteils aufgebracht wird. Auf Seite 105/5 wird ausgeführt, daß eine Zirkoniumoxidschicht auch auf einer bereits oxidierten Oberfläche des Bauteils aufgebracht werden kann .
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Überdecken eines Bauteiles und ein Bauteil anzugeben, wobei die korrosionshemmende Fremdoxidschicht einfach und zuverl s- sig zu bilden bzw. gebildet ist.
Die Aufgabe, ein geeignetes Verfahren anzugeben, wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Material, aus dem das Bauteil besteht, im Bereich der Oberfläche des Bauteils oxi- diert wird, und daß auf die so gebildete Eigenoxidschicht die korrosionshemmende Fremdoxidschicht aufgebracht wird.
Dabei kommt es im wesentlichen darauf an, daß das Material des Bauteils im Bereich der Oberfläche gezielt oxidiert wird, bevor die korrosionshemmende Fremdoxidschicht aufgebracht wird. Es werden also stets zwei Verfahrensschritte durchgeführt. Es hat sich nämlich überraschenderweise herausgestellt, daß es nicht nur möglich ist, die korrosionshemmende Fremdoxidschicht auf eine oxidierte Oberfläche aufzubringen, sondern daß die korrosionshemmende Fremdoxidschicht auf einer gezielt vollständig oxidierten Oberfläche sogar besser haftet als auf einer nicht oxidierten Metalloberfläche.
Mit dem Verfahren nach der Erfindung wird für einen Fachmann überraschend der Vorteil erzielt, daß die korrosionshemmende Fremdoxidschicht lückenlos mit einfachen Mitteln auf das Bauteil aufgebracht werden kann. Darüber hinaus wird der Vorteil erzielt, daß die korrosionshemmende Fremdoxidschicht überall die gleichen Eigenschaft hat, da die Oberfläche, auf die sie
aufgebracht wird, überall in gleicher Weise mit einem Oxid des Bauteilmaterials bedeckt ist.
Beispielsweise wird das Bauteil in einem Autoklaven oxidiert und beschichtet. Damit wird der Vorteil erzielt, daß die Oxi- dation und auch die Beschichtung in einer definierten Umgebung erfolgen. Man erhält vorteilhafterweise eine gleichmäßig dicke Schicht aus dem Oxid des Behältermaterials und/oder aus dem korrosionshemmenden fremden Oxid.
Das Bauteil kann auch im eingebauten Zustand oxidiert und beschichtet werden.
Beispielsweise wird das Bauteil nach der Oxidation seines Ma- terials im Oberflächenbereich mit einer wässrigen Lösung einer organischen Komplexverbindung des Zirkoniums und/oder des Titans in Kontakt gebracht, die 10"5 bis 10° Mol/1 Zirkonium und/oder Titan enthält, zur Bildung einer Schicht aus Zirkoniumoxid und/oder Titanoxid als korrosionshemmende Fremdoxid- schicht, die bis zu lμ dick ist.
Dabei wird durch hydrothermale Zersetzung des Komplexes bei einer Temperatur, die größer als 200 °C ist, mit möglichst wenig Zirkonium oder Titan eine ' ausreichende Fremdoxidschicht gebildet.
Eine besonders geeignete organische Komplexverbindung ist eine Komplexverbindung des Zirkoniums und/oder des Titans mit EDTA oder mit EDTA und Acetylaceton .
An die Stelle von Zirkonium oder Titan können auch ein anderes Metall der vierten Nebengruppe oder eine Mischung aus Metallen dieser Nebengruppe treten.
Das Bauteil besteht beispielsweise aus austenitischem Stahl. Dort ist das Verfahren besonders gut einsetzbar.
Die Aufgabe, ein Bauteil anzugeben, das mit einer korrosions- hemmenden Fremdoxidschicht überdeckt ist, wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die korrsionshemmende Fremdoxidschicht auf einer durch gezielte Oxidation des Materials im Bereich der Oberfläche des Bauteils gebildeten Eigenoxidschicht angeordnet ist.
Ein solches Bauteil weist eine gleichmäßig dicke und besonders gut haftende korrosionshemmende Fremdoxidschicht auf, die es vor Spannungsrißkorrosion schützt.
Die korrosionshemmende Fremdoxidschicht besteht beispielsweise aus Zirkoniumoxid und/oder Titanoxid und ist bis zu lμ dick. Eine solche Schicht gewährleistet einen guten Schutz.
Das Bauteil besteht beispielsweise aus austenitischem Stahl, der häufig in Siedewasserreaktoren verwendet wird. Auf austenitischem Stahl haften die Oxidschichten zuverlässig. Eine gute Haftung ist aber auch auf anderen Stählen gewährleistet .
Mit dem Verfahren und mit dem Bauteil nach der Erfindung wird insbesondere der Vorteil erzielt, daß ein Schutz vor Spannungsrißkorrosion zuverlässig gewährleistet ist.
Claims
1. Verfahren zum Überdecken eines Bauteiles, das insbesondere Teil einer kerntechnischen Anlage, insbesondere eines Siede- wasserreaktors, ist, mit einer korrosionshemmenden Fremdoxidschicht aus einem Oxid eines Metalls der vierten Nebengruppe, insbesondere aus Zirkoniumoxid und/oder Titanoxid, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Material, aus dem das Bauteil besteht, im Bereich der Ober- fläche des Bauteils oxidiert wird, und daß auf die so gebildete Eigenoxidschicht die korrosionshemmende Fremdoxidschicht aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das
Bauteil in einem Autoklaven oxidiert und beschichtet wird.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Bauteil nach der Oxidation seines Materials im Oberflächenbereich mit einer wässrigen Lösung einer organischen Komplexverbindung des Zirkoniums und/oder des Titans in Kontakt gebracht wird, die 10"5 bis 10"3 Mol/1 Zirkonium und/oder Titan enthält, zur Bildung einer Schicht aus Zirkoniumoxid und/oder Titanoxid als korrosionshemmende Fremdoxidschicht, die bis zu lμ dick ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3 , d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die organische Komplexverbindung eine Komplexverbindung des Zirkoniums und/oder des Titans mit EDTA oder mit EDTA und Acetylaceton ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das
Bauteil aus austenitischem Stahl besteht.
6. Bauteil, das insbesondere Teil einer kerntechnischen An- läge, insbesondere eines Siedewasserreaktors, ist, das aus einem Material besteht, das mit einer korrosionshe menden Fremdoxidschicht aus einem Oxid eines Metalls der vierten Nebengruppe, insbesondere aus Zirkoniumoxid und/oder Titanoxid überdeckt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die korrosionshemmende Fremdoxidschicht auf einer durch gezielte Oxidation des Materials im Bereich der Oberfläche des Bauteils gebildeten Eigenoxidschicht angeordnet ist.
7. Bauteil nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die korrosionshemmende Fremdoxidschicht aus Zirkoniumoxid und/oder Titanoxid besteht und bis zu lμ dick ist.
8. Bauteil nach einem der Ansprüche 6 oder 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das
Bauteil aus austenitischem Stahl besteht.
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