[发明专利]用于在金属部件中产生耐腐蚀锌-金属氧化物层的方法

说明书

本发明提供了一种用于制造具有耐腐蚀层的成品金属物品或产品的方法，所述耐腐蚀层与将暴露于腐蚀性环境的至少一个其表面的顶部一体或在该顶部内。在一个实施方案中，该制造方法涉及在其暴露于流体的内表面内具有耐腐蚀层的成品金属管道产品且其中所述耐腐蚀层是锌‑金属氧化物层，诸如锌‑铬氧化物层或锌‑混合金属氧化物层。除了制造方法之外，本发明还提供了具有耐腐蚀层的成品金属物品或产品，所述耐腐蚀层与将暴露于腐蚀性环境的至少一个表面的顶部一体或在该顶部内。

发明背景。

发明领域

本发明在其各种实施方案中提供了用于制造与金属物品或产品的金属表面的顶部一体的耐腐蚀层的方法，以减小金属表面的腐蚀和金属物质的释放。特别是，本发明提供了用于制造具有与暴露表面(诸如金属管的内表面)一体的稳定化的锌-金属氧化物或锌-混合金属氧化物层的成品金属物品或产品的方法，以减小腐蚀和从金属释放金属。本发明在其各种实施方案中还提供了具有一体的耐腐蚀层的成品金属物品或产品。

相关技术描述

在动力产生工业中，水冷体系中的金属腐蚀是主要的可靠性因素。从金属表面释放的金属释放驱动水性腐蚀，其在给定条件下受金属物类控制。任何金属、钢或合金经受这样的腐蚀。释放的物质通常沉积在体系中的任何地方，诸如低流动区域中或传热表面上，引起结垢和效率损失。特别是在核工业中，金属释放是在反应器容器外部产生辐射场的来源。

已经开发了众多技术通过保护金属表面免于腐蚀来减少金属腐蚀和金属释放。例如，在核动力应用中，原位处理用于在热功能试验(HFT)期间“预调节”金属表面。在新的加压水反应器(PWRs)中，用给定的化学处理蒸汽发生器管道历时给定的时段以预调节管道的内表面。在沸水反应器(BWRs)中，还可以预调节进水管道和在常规操作期间传输反应器冷却水或可能暴露于反应器冷却水的其他金属表面(例如进水加热器)。这种“预调节”的预期是在金属表面提供稳定的腐蚀膜，该膜会限制随后的腐蚀和在操作期间的金属释放，籍此减少在工厂操作期间放射活性物质在反应器水中的结合。遗憾的是，这种预调节不提供稳定、持久的避免在正常操作期间金属释放的耐腐蚀膜。另外，工厂仅有有限量的时间用于这种预调节并且无法投入数千小时的暴露时间，然而在大多数金属表面上建立稳定的膜可能需要数千小时。

因此，需要用于暴露的金属表面的更稳定的耐腐蚀层，特别是在PWR或BWR环境中使用的那些。特别是，需要制备具有与金属产品的暴露表面的顶部一体的更稳定的耐腐蚀层诸如耐腐蚀和相应金属释放的锌-金属氧化物层的金属产品的制造方法。

发明概述

本发明提供了一种用于制造在使用时将暴露于至少潜在地腐蚀性或腐蚀性环境中的至少一个其表面的顶部内具有耐腐蚀层的成品金属物品或产品的方法。因此，应该理解的是，在用于制作该成品金属物品或产品的制造过程期间形成耐腐蚀氧化物层，与在制造之后产生保护性层相对，例如通过原位产生保护性层(即，其中该成品金属物品或产品已经完全制造且准备就绪用于其预定用途，已经准备就绪用于这类用途，以及随后，但是在使用前，产生保护性层)。在一个实施方案中，耐腐蚀层是锌-金属氧化物层，其中锌已经结合到金属物品或产品中的金属中且与该金属结合，以形成锌-金属氧化物层。在一个实施方案中，锌-金属氧化物层为锌-铬氧化物层。在另一个实施方案中，耐腐蚀层是锌-混合金属氧化物层，其中锌已经结合到金属物品或产品内的多于一种金属中且与这些金属连接，以形成锌-混合金属氧化物层。应当理解的是，锌-金属氧化物层和锌-混合金属氧化物层比原位制造的类似层更稳定。

在一个实施方案中，本发明提供了一种用于产生具有耐腐蚀氧化物层的成品金属产品的方法，包括将锌结合到半成品金属产品的至少一个表面中，所述表面在由半成品金属产品生产的成品金属产品的使用期间将暴露，其中所述半成品金属产品包含金属；在锌结合之后使半成品金属产品形成为预定形状的成品金属产品；和在所述形成之后在受控环境中热处理半成品金属产品以在所述至少一个表面的顶部形成锌-金属氧化物层。在一个实施方案中，所述半成品金属产品包含金属，所述金属是铬并且形成的锌-金属氧化物是锌-铬氧化物层。在一个实施方案中，所述受控环境包括氢气和氧气的存在。