защитное покрытие для ослабления коррозионного растрескивания металла

Формула изобретения

Защитное покрытие для ослабления коррозионного растрескивания металла, выполненное из электроизоляционного материала, отличающееся тем, что в качестве материала использована пленка керамической структуры феррита лития, образуемая посредством "мокрой" консервации с коррекцией водородного показателя консервирующего раствора до уровня 10,0<рН<10,5 и добавкой гидразин-гидрата и гидроксида лития.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в ядерных энергетических установках или в аналогичном оборудовании.

Известно покрытие из металлического сплава для уменьшения коррозионного растрескивания металлических деталей в воде при высоких температурах (патент WO 9702576 Al, G 21 C 3/07, 1997 г.), имеющее электроизолированный наружный слой, причем в качестве покрытия использован циркониевый сплав, а наружный слой покрытия выполнен из чистого циркония.

Наиболее близким к заявляемому по технической сущности является изолирующее защитное покрытие с присадкой благородного металла для ослабления коррозионного растрескивания (патент US 5581588 А, G 21 C 9/00, 1996 г.), выполненное из электроизоляционного материала с присадкой благородного металла.

Недостатками защитных покрытий по указанным аналогам является ограниченная эффективность защиты от коррозионного растрескивания металлических элементов ядерных энергетических установок в воде, связанная с нарушением сплошности покрытия в процессе термогидравлических циклических нагрузок при пуске, переходе с одного уровня мощности на другой и останове ядерного реактора.

Задачей изобретения является повышение эффективности защитного покрытия для ослабления коррозионного растрескивания металлических элементов ядерных энергетических установок в воде путем обеспечения сплошности покрытия в процессе термогидравлических циклических нагрузок при пуске, переходе с одного уровня мощности на другой и останове ядерного реактора.

Решение задачи достигается тем, что защитное покрытие для ослабления коррозионного растрескивания металла выполнено из электроизоляционного материала, в качестве которого использована пленка керамической структуры феррита лития Li₂Fe₅0₈, образуемая посредством "мокрой" консервации с коррекцией водородного показателя консервирующего раствора до уровня 10,0<рН<10,5 и добавкой гидразин-гидрата и гидрооксида лития.

Технический результат состоит в увеличении инкубационного периода процесса коррозионного растрескивания при отсутствии щелочного охрупчивания.

Защитную пленку покрытия создают в процессе консервации контуров атомных станций (в стояночном режиме) посредством "мокрой" консервации с коррекцией водородного показателя консервирующего раствора до уровня 10,0<рН<10,5 и добавкой гидразин-гидрата и гидрооксида лития. Процесс ускорения перехода продуктов коррозии в воду при рН<10,0 и возможность возникновения эффекта щелочного охрупчивания при рН>10,5 определяют выбранный интервал значений для рН. Добавка гидразин-гидрата обеспечивает химическое связывание кислорода в воде, а добавка гидроксида лития определяет процесс взаимодействия с чистой поверхностью сплавов на основе железа по следующим стадиям.

1. Образование феррита лития и водорода при одновременном нарушении пассивного состояния сплава:

Fe + LiOH --> LiFeO₂+ 3/2H_2адс.

2. Образование на поверхности металла покрытия из нерастворимого феррита лития.

3. Формирование сплошного покрытия из Fе₃O₄ и LiFeO₂. При этом скорость реакции 1-ой стадии становится минимальной. Соотношение Li/Fе в покрытии зависит от концентрации лития в воде.

4. В результате взаимодействия магнетита с гидрооксидом лития при С_LiOH>1% образуется Li₂Fe₅O₈:

5Fе₃O₄ + 6LiOH + 2Н₂O --> 3Li₂Fe₅O₈+ 4H₂О + 2Н_адс

или по схеме:

2LiFeO₂ + Fе₃O₄ --> Li₃Fe₅O₈.

По мере образования Li₃Fe₅O₈ расходуется LiOH, концентрация которого падает до тех пор, пока не закончится формирование стабильной пленки Fе₃O₄ и скорость коррозии не станет минимальной по причине нерастворимости пленки феррита лития в воде, так как она имеет структуру керамики и обладает высоким диффузионным сопротивлением на пути миграции водорода, кислорода, железа и других атомов и ионов. В силу этого пленка обладает высокими защитными свойствами и снижает скорость процесса коррозии, в том числе коррозионного растрескивания, на несколько порядков. Таким образом, гидрооксид лития оказывается сильным пленкообразующим неорганическим ингибитором, вследствие чего щелочная коррозия, щелочное и водородное охрупчивание при коррекции рН гидрооксидом лития не идут благодаря наличию нерастворимой пленки феррита лития.

Изобретение может быть реализовано в проектируемых и действующих энергетических системах, в частности парогенераторах ядерных энергетических установок, например ПГВ-1000М, особенно для повышения ресурса коллекторов и трубных пучков, при использовании штатных технических средств и типовых технологий обслуживания.