JP6848277B2 - Local corrosion control method for stainless steel and storage method for metal containers - Google Patents
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Description
本発明は、ステンレス鋼の局部腐食抑制方法及び金属容器の保管方法に関するものである。 The present invention relates to a method for suppressing local corrosion of stainless steel and a method for storing a metal container.
ステンレス鋼は、腐食が許容されない構造物などの構成材料として、広く用いられている。ステンレス鋼は、材料表面に緻密な保護皮膜(不働態皮膜)が形成されており、高い耐食性を有する。 Stainless steel is widely used as a constituent material for structures and the like where corrosion is not tolerated. Stainless steel has a dense protective film (passivation film) formed on the surface of the material and has high corrosion resistance.
しかし、使用環境によってはステンレス鋼に腐食が生じることがある。例えば、ステンレス鋼で構成される構造物(以下、単に「構造物」ということがある)が海水(水分)などに接触する湿潤環境においては、構造物の表面に接触する海水に含まれる塩化物イオンが、ステンレス鋼の不働態皮膜に作用する。その結果、不働態皮膜が局部的に損傷し、構造物に局部腐食が生じることがある。 However, depending on the usage environment, stainless steel may be corroded. For example, in a moist environment in which a structure made of stainless steel (hereinafter, may be simply referred to as “structure”) comes into contact with seawater (moisture), chloride contained in the seawater that comes into contact with the surface of the structure. Ions act on the passivation film of stainless steel. As a result, the passivation film may be locally damaged and the structure may be locally corroded.
ここで、本明細書において「局部腐食」とは、ステンレス鋼の表面の不働態皮膜が局部的に損傷し、不働態皮膜が損傷した部位において露出する新生面が急速に腐食(溶解)する現象を指す。局部腐食は、鉄や炭素鋼などでみられる「全面腐食(全面がほぼ一様に腐食する形態)」と対照的な現象である。局部腐食は、腐食部位の面積が小さい分、深さ方向への進行速度が全面腐食に比べて著しく大きくなる。本明細書においては、局部腐食には、孔食、すきま腐食、応力腐食割れ(SCC)、粒界腐食を含むものとする。 Here, the term "local corrosion" as used herein refers to a phenomenon in which the passive film on the surface of stainless steel is locally damaged and the exposed new surface is rapidly corroded (dissolved) at the damaged portion of the passive film. Point to. Local corrosion is a phenomenon that contrasts with "total corrosion (a form in which the entire surface is corroded almost uniformly)" found in iron and carbon steel. In local corrosion, the progress rate in the depth direction is significantly higher than that in total corrosion because the area of the corroded portion is small. In the present specification, local corrosion includes pitting corrosion, crevice corrosion, stress corrosion cracking (SCC), and intergranular corrosion.
局部腐食は進行が速い。例えば孔食が生じると構造物の表面から構造物の深度方向へ腐食が年間数mmから数十mmの速度で拡大し、数日から数か月で貫通損傷に至ることもある。そのため、構造物にステンレス鋼を用いる場合、ステンレス鋼の局部腐食を抑制することは、重要な課題の一つである。当該課題解決のために種々の検討がなされている。 Local corrosion progresses quickly. For example, when pitting corrosion occurs, corrosion spreads from the surface of the structure to the depth of the structure at a rate of several mm to several tens of mm per year, and penetration damage may occur in several days to several months. Therefore, when stainless steel is used for the structure, suppressing local corrosion of the stainless steel is one of the important issues. Various studies have been made to solve the problem.
例えば、構造物の設計段階においては、(1)種々のステンレス鋼の中から、使用される環境に十分耐えうるだけの高い耐食性を有するステンレス鋼を選択すること、(2)局部腐食を起こしやすくするすきま構造を有さない設計にすること、(3)すきまを生じさせないために表面への付着物を抑制する構造にすることなどが検討されている。 For example, at the design stage of a structure, (1) select a stainless steel having high corrosion resistance that can sufficiently withstand the environment in which it is used from among various stainless steels, and (2) easily cause local corrosion. It is being studied to have a design that does not have a clearance structure, and (3) a structure that suppresses adhesion to the surface so as not to generate a clearance.
また、(4)ステンレス鋼で構成された構造物に、電気防食用の設備を併設することも検討されている。 In addition, (4) it is also being considered to add equipment for anticorrosion to the structure made of stainless steel.
更には、構造物に接触する水溶液について、(5)水溶液を除去して十分に乾燥させること、(6)水溶液から塩化物イオンを除去すること、(7)水溶液から溶存酸素を除去することが検討されている。水溶液中の水、塩化物イオン、酸素は、局部腐食の原因となりうるためである。 Furthermore, for the aqueous solution that comes into contact with the structure, (5) the aqueous solution can be removed and sufficiently dried, (6) chloride ions can be removed from the aqueous solution, and (7) dissolved oxygen can be removed from the aqueous solution. It is being considered. This is because water, chloride ions, and oxygen in the aqueous solution can cause local corrosion.
またこの他に、(8)水溶液を冷却すること、(9)局部腐食を抑制するための薬剤(腐食抑制剤)を構造物が接触する水溶液に添加することが検討されている(例えば、特許文献1〜3参照)。
In addition to this, (8) cooling the aqueous solution and (9) adding a chemical (corrosion inhibitor) for suppressing local corrosion to the aqueous solution with which the structure comes into contact are being studied (for example, patent). Refer to
しかしながら、上記方法のうち(1)から(3)の方法は、構造物の設計段階でしか反映できない。そのため、すでに使用している構造物や設備について局部腐食を抑制することができない。 However, of the above methods, the methods (1) to (3) can be reflected only at the design stage of the structure. Therefore, it is not possible to suppress local corrosion of structures and equipment that are already in use.
(4)の方法は、非常に効果的な局部腐食抑制の方法であることが知られている。しかしながら、立地上の制約などから電気防食用設備を設置することができない場合には適応できない。また構造物の数が多い場合、それぞれの構造物に電気防食用設備を設置することは、設備が大掛かりになる。 The method (4) is known to be a very effective method for suppressing local corrosion. However, it cannot be applied when it is not possible to install anticorrosion equipment due to location restrictions. In addition, when the number of structures is large, installing anticorrosion equipment in each structure requires a large amount of equipment.
(5)から(9)の方法は、構造物に適用することができれば効果が期待できるが、様々な制約から適用が困難な場合も多い。また、放射線が照射されるような特殊環境下では必ずしも有用とはいえない。放射線が照射されるという特殊な環境下は、放射線が照射されていない通常の環境下と異なり、想定されない問題が生じることがある。例えば、放射線の照射によって新たな腐食性物質が生成し、腐食を抑制しにくくなる場合や、添加した腐食抑制剤が放射線により分解、変質することにより腐食抑制効果が失われること等がある。場合によっては、分解、変質した腐食抑制剤が、局部腐食を逆に促進してしまう場合もある。 The methods (5) to (9) can be expected to be effective if they can be applied to a structure, but they are often difficult to apply due to various restrictions. Moreover, it is not always useful in a special environment where radiation is applied. In a special environment where radiation is applied, unlike a normal environment where radiation is not applied, unexpected problems may occur. For example, a new corrosive substance may be generated by irradiation with radiation, making it difficult to suppress corrosion, or the added corrosion inhibitor may be decomposed or altered by radiation to lose the corrosion suppressing effect. In some cases, the decomposed or altered corrosion inhibitor may promote local corrosion on the contrary.
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、放射線が照射される環境下においても、簡便かつ効果的に局部腐食を抑制できるステンレス鋼の局部腐食抑制方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to provide a method for suppressing local corrosion of stainless steel, which can easily and effectively suppress local corrosion even in an environment irradiated with radiation. And.
本発明者らは、鋭意検討の結果、放射線が照射される環境下において、水のpHを所定の値以上にすることで、ステンレス鋼の局部腐食を抑制できることを見出した。また、水に放射線が照射されることによって生成し、腐食促進作用を有する過酸化水素の生成量が、水のpHを所定の値以上にすることで著しく低下することを見出した。
すなわち、本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
As a result of diligent studies, the present inventors have found that local corrosion of stainless steel can be suppressed by setting the pH of water to a predetermined value or higher in an environment irradiated with radiation. It was also found that the amount of hydrogen peroxide produced by irradiating water with radiation and having a corrosion promoting action is remarkably reduced by setting the pH of water to a predetermined value or higher.
That is, the present invention provides the following means for solving the above problems.
本発明の一態様にかかるステンレス鋼の局部腐食抑制方法は、放射線が照射される湿潤環境におけるステンレス鋼の局部腐食抑制方法であって、前記ステンレス鋼に接触する水分のpHを12.5以上にする方法である。 The method for suppressing local corrosion of stainless steel according to one aspect of the present invention is a method for suppressing local corrosion of stainless steel in a moist environment irradiated with radiation, in which the pH of water in contact with the stainless steel is set to 12.5 or higher. How to do it.
上記態様にかかるステンレス鋼の局部腐食抑制方法において、前記水分のpHを測定する工程と、測定したpHの測定値に基づいて、前記水分に水酸化物を含有する物質を添加し、前記水分のpHを12.5以上にする工程と、を有してもよい。 In the method for suppressing local corrosion of stainless steel according to the above aspect, a substance containing a hydroxide is added to the water content based on the step of measuring the pH of the water content and the measured value of the measured pH, and the water content is changed. It may have a step of raising the pH to 12.5 or higher.
上記態様にかかるステンレス鋼の局部腐食抑制方法において、前記水分中に含まれる塩化物イオンの濃度が、6000ppm以下であってもよい。 In the method for suppressing local corrosion of stainless steel according to the above aspect, the concentration of chloride ions contained in the water may be 6000 ppm or less.
上記態様にかかるステンレス鋼の局部腐食抑制方法において、前記放射線の照射線量率が10kGy/h以下であってもよい。 In the method for suppressing local corrosion of stainless steel according to the above aspect, the irradiation dose rate of the radiation may be 10 kGy / h or less.
上記態様にかかるステンレス鋼の局部腐食抑制方法において、前記水分のpHを12.5以上とし、腐食部におけるpH低下を抑制すると共に、放射線の照射により生じる腐食促進物質である過酸化水素の前記水分中における濃度を低減する構成でもよい。 In the method for suppressing local corrosion of stainless steel according to the above aspect, the pH of the water is set to 12.5 or more, the pH decrease in the corroded part is suppressed, and the water content of hydrogen peroxide, which is a corrosion promoting substance generated by irradiation with radiation, is the water content. It may be configured to reduce the concentration in the medium.
本発明の一態様にかかる金属容器の保管方法は、放射線が照射されるステンレス鋼製の金属容器内に貯留または滞留する水のpHを12.5以上にする。 The method for storing a metal container according to one aspect of the present invention sets the pH of water stored or retained in a stainless steel metal container irradiated with radiation to 12.5 or higher.
上記態様にかかる金属容器の保管方法において、前記金属容器が、放射性核種吸着材が充填された吸着塔であってもよい。 In the method for storing a metal container according to the above aspect, the metal container may be an adsorption tower filled with a radionuclide adsorbent.
本発明の一態様にかかるステンレス鋼の局部腐食抑制方法によれば、放射線が照射される環境下においても簡便かつ効果的に局部腐食を抑制することができる。 According to the method for suppressing local corrosion of stainless steel according to one aspect of the present invention, local corrosion can be easily and effectively suppressed even in an environment irradiated with radiation.
(第1実施形態:ステンレス鋼の局部腐食抑制方法)
本発明の第1実施形態に係るステンレス鋼の局部腐食抑制方法は、放射線が照射される湿潤環境におけるステンレス鋼の局部腐食抑制方法である。
(First Embodiment: Method for suppressing local corrosion of stainless steel)
The method for suppressing local corrosion of stainless steel according to the first embodiment of the present invention is a method for suppressing local corrosion of stainless steel in a moist environment irradiated with radiation.
本実施形態のステンレス鋼の局部腐食抑制方法において、「湿潤環境」とは、ステンレス鋼で構成された構造物に、水分が恒常的に接触しているような環境を指す。例えば、ステンレス鋼で構成された配管内を水が流れている場合、ステンレス鋼で構成された金属容器に水を貯留する場合、ステンレス鋼で構成された金属容器内に水が滞留する場合、ステンレス鋼で構成された架台に水しぶきがかかるような場合などの各環境を指す。本実施形態のステンレス鋼の局部腐食抑制方法は、これらの環境において広く適用することが可能である。 In the method for suppressing local corrosion of stainless steel of the present embodiment, the "wet environment" refers to an environment in which moisture is in constant contact with a structure made of stainless steel. For example, when water is flowing in a pipe made of stainless steel, when water is stored in a metal container made of stainless steel, when water stays in a metal container made of stainless steel, stainless steel It refers to each environment, such as when a pedestal made of steel is splashed with water. The method for suppressing local corrosion of stainless steel of the present embodiment can be widely applied in these environments.
ステンレス鋼に接触する水分に、許容限界濃度を超える塩化物イオンが含まれていると、塩化物イオンの作用によりステンレス鋼の表面の不働態皮膜が損傷する。不働態皮膜が損傷すると、ステンレス鋼の表面に局部腐食が発生し、進行する。 If the moisture in contact with the stainless steel contains chloride ions exceeding the permissible limit concentration, the passive film on the surface of the stainless steel is damaged by the action of the chloride ions. When the passivation film is damaged, local corrosion occurs on the surface of the stainless steel and progresses.
本明細書において「局部腐食の発生」とは、水分に接触したステンレス鋼の表面において、不働態皮膜が局部的に損傷し、局部腐食がない状態から局部腐食が認められる状態に変化することを指す。 As used herein, the term "occurrence of local corrosion" means that the passive film is locally damaged on the surface of stainless steel that has come into contact with moisture, and the state changes from no local corrosion to a state in which local corrosion is observed. Point to.
また、本明細書において「局部腐食の進行」とは、ステンレス鋼に発生した局部腐食の範囲が拡大することを指す。「局部腐食の範囲が拡大」とは、ステンレス鋼表面の面方向への局部腐食の拡大と、ステンレス鋼の表面から深度方向への局部腐食の拡大と、の両方を含むものとする。 Further, in the present specification, "progress of local corrosion" means that the range of local corrosion generated in stainless steel is expanded. “Expanding the range of local corrosion” includes both the expansion of local corrosion in the surface direction of the stainless steel surface and the expansion of local corrosion in the depth direction from the surface of the stainless steel.
局部腐食の発生及び進行は、ステンレス鋼に対して放射線が照射される環境下において促進される。「放射線が照射される環境」とは、ステンレス鋼に対して外部から放射線が照射される場合、及び、ステンレス鋼に接触する水中に存在する放射性核種から放射線が照射される場合のいずれも含む。 The occurrence and progression of local corrosion is promoted in an environment where stainless steel is exposed to radiation. The “environment to be irradiated with radiation” includes both the case where the stainless steel is irradiated from the outside and the case where the radiation is emitted from a radionuclide existing in the water in contact with the stainless steel.
放射線が照射されると、ステンレス鋼に接触する水の放射線分解が進む。水が放射線分解すると、ステンレス鋼に接触する水に含まれる過酸化水素濃度が高まる。過酸化水素は腐食性(酸化性)が強いため、ステンレス鋼の腐食が促進される。過酸化水素の生成によりステンレス鋼に接触する水の腐食性が強まることは、ステンレス鋼の自然浸漬電位の上昇という形で現れる。 When irradiated with radiation, radiolysis of water in contact with stainless steel proceeds. When water is radiolyzed, the concentration of hydrogen peroxide contained in the water that comes into contact with stainless steel increases. Since hydrogen peroxide is highly corrosive (oxidizing), corrosion of stainless steel is promoted. The increased corrosiveness of water in contact with stainless steel due to the formation of hydrogen peroxide appears in the form of an increase in the natural immersion potential of stainless steel.
またステンレス鋼に接触する水中に放射性核種が存在する場合は、核種の崩壊熱により水分が蒸発し、ステンレス鋼に接触する水中における塩化物イオン濃度が高まる。ステンレス鋼の局部腐食は、塩化物イオン濃度が高いほど発生しやすくなる。そのため、塩化物イオン濃度が高まることでも、ステンレス鋼の腐食が促進される。 When a radionuclide is present in the water in contact with the stainless steel, the water evaporates due to the decay heat of the nuclide, and the chloride ion concentration in the water in contact with the stainless steel increases. Local corrosion of stainless steel is more likely to occur as the chloride ion concentration increases. Therefore, even if the chloride ion concentration is increased, the corrosion of stainless steel is promoted.
照射される放射線は、アルファ線、ベータ線、ガンマ線等の種々の放射線のいずれの場合も含む。特にガンマ線は電磁波であり、粒子であるアルファ線やベータ線よりも透過性が高い。そのため、ガンマ線は遮蔽物により遮蔽することが難しく、水の放射線分解に対する影響が大きい。 The irradiated radiation includes any of various radiations such as alpha rays, beta rays, and gamma rays. In particular, gamma rays are electromagnetic waves and are more transparent than particles such as alpha rays and beta rays. Therefore, it is difficult to shield gamma rays with a shield, and the effect on radiolysis of water is large.
本実施形態のステンレス鋼の局部腐食抑制方法では、ステンレス鋼に接触する水分のpHを12.5以上にする。ステンレス鋼に接触する水分のpHを所定の量以上にすることで、放射線が照射される環境下でも、ステンレス鋼における局部腐食の発生を抑制することが可能である。 In the method for suppressing local corrosion of stainless steel of the present embodiment, the pH of water in contact with stainless steel is set to 12.5 or higher. By setting the pH of the water in contact with the stainless steel to a predetermined amount or higher, it is possible to suppress the occurrence of local corrosion in the stainless steel even in an environment irradiated with radiation.
局部腐食の発生が抑制される理由は、以下の2つが考えられる。
第1の理由は、ステンレス鋼に接触する水分のpHを高めることで、水素発生反応が抑制されることである。第2の理由は、ステンレス鋼に接触する水分のpHを12.5以上にすることで、水の放射線分解により生じる過酸化水素の水分中における濃度が低減することである。
There are two possible reasons for suppressing the occurrence of local corrosion.
The first reason is that the hydrogen generation reaction is suppressed by increasing the pH of the water that comes into contact with the stainless steel. The second reason is that by setting the pH of the water in contact with the stainless steel to 12.5 or higher, the concentration of hydrogen peroxide generated by the radiolysis of water in the water is reduced.
第1の理由について具体的に説明する。
ステンレス鋼は、表面に自発的に形成される保護皮膜(不働態皮膜)によって下地金属の溶解が著しく抑制されるため、ほとんど腐食しない。この保護皮膜は広いpH範囲で安定に存在するが、強酸性(例:pH<2)では溶解して下地保護性が失われる。
The first reason will be specifically described.
Stainless steel is hardly corroded because the protective film (passivation film) spontaneously formed on the surface significantly suppresses the dissolution of the base metal. This protective film exists stably in a wide pH range, but dissolves in a strong acidity (eg, pH <2) and loses the underlying protective property.
pHが中性の水溶液中で保護皮膜が形成されたステンレス鋼に対して塩化物イオンが作用すると、保護皮膜が局所的に破壊されて下地金属が露出する。すると、露出した下地金属部をアノード(陽極)、それ以外の健全な保護皮膜部をカソード(陰極)とする局部電池が形成される。 When chloride ions act on stainless steel on which a protective film is formed in an aqueous solution having a neutral pH, the protective film is locally destroyed and the underlying metal is exposed. Then, a local battery is formed in which the exposed base metal portion is an anode (anode) and the other sound protective film portion is a cathode (cathode).
アノード部では金属がイオンとなって溶解する反応が主体となるため、金属イオン濃度が上昇する。さらに、濃化した金属イオンの一部が加水分解して水素イオンが生成・蓄積するため、アノード部のpHが著しく低下して強酸性となる。その結果、保護皮膜が安定に存在できなくなり、アノード部で局部腐食が進行することになる。すなわちアノード部が腐食部となる。 At the anode part, the main reaction is that the metal becomes ions and dissolves, so the metal ion concentration increases. Further, a part of the concentrated metal ions is hydrolyzed to generate and accumulate hydrogen ions, so that the pH of the anode portion is remarkably lowered and becomes strongly acidic. As a result, the protective film cannot exist stably, and local corrosion progresses at the anode portion. That is, the anode portion becomes a corroded portion.
このように、ステンレス鋼の局部腐食は、アノード部でのpH低下(酸性化)が主要因であるため、水分のpHをアルカリ性にするとpH低下(酸性化)が抑制される結果として、局部腐食が抑制されるものと考えられる。 As described above, local corrosion of stainless steel is mainly caused by a decrease in pH (acidification) at the anode portion. Therefore, when the pH of water is made alkaline, the decrease in pH (acidification) is suppressed, resulting in local corrosion. Is considered to be suppressed.
次いで、第2の理由について具体的に説明する。
ステンレス鋼の局部腐食は、水の酸化性が強いほど起こりやすい。水の酸化性の強さは、水中の酸化剤の種類によって決まる。非放射線環境の場合、一般には、水中の溶存酸素が酸化剤として腐食に作用する。
Next, the second reason will be specifically described.
Local corrosion of stainless steel is more likely to occur as the oxidizing property of water is stronger. The oxidative strength of water depends on the type of oxidant in the water. In a non-radiation environment, dissolved oxygen in water generally acts as an oxidant on corrosion.
一方、放射線が照射される環境下では、水が放射線によって分解して、過酸化水素が生成する。過酸化水素は溶存酸素よりも強い酸化力を有する。そのため、放射線が照射される環境下では、非照射環境に比べて局部腐食が起こりやすくなることが知られている。 On the other hand, in an environment irradiated with radiation, water is decomposed by radiation to generate hydrogen peroxide. Hydrogen peroxide has a stronger oxidizing power than dissolved oxygen. Therefore, it is known that local corrosion is more likely to occur in an environment irradiated with radiation than in a non-irradiated environment.
これに対し、本実施形態では、水分のpHを12.5以上にすることで、水の放射線分解により生じる過酸化水素の水分中における濃度が著しく低減する。pHを12.5以上にすることで過酸化水素量が低減することは、実験的に確認した。すなわち、水分のpHを12.5以上にすることは、放射線照射環境に特有の腐食促進現象を低減するという効果も有している。このことは、放射線が照射される環境下における局部腐食の検討を行って、初めて確認されたものである。 On the other hand, in the present embodiment, by setting the pH of water to 12.5 or higher, the concentration of hydrogen peroxide generated by radiolysis of water in water is remarkably reduced. It was experimentally confirmed that the amount of hydrogen peroxide was reduced by setting the pH to 12.5 or higher. That is, setting the pH of water to 12.5 or higher also has the effect of reducing the corrosion promotion phenomenon peculiar to the irradiation environment. This was confirmed for the first time by examining local corrosion in an environment irradiated with radiation.
ステンレス鋼に接触する水分のpHを12.5以上にする方法は特に問わない。例えば、水酸化物を薬剤として水分中に添加することで、水分のpHを12.5以上に調整できる。 The method of raising the pH of the water in contact with the stainless steel to 12.5 or higher is not particularly limited. For example, by adding a hydroxide as a drug to water, the pH of the water can be adjusted to 12.5 or higher.
薬剤として添加する水酸化物は、水酸化物イオンとカチオンによって構成される水酸化物であれば、カチオンの種類は問わない。例えば、水酸化ナトリウム(NaOH)、水酸化カルシウム(Ca(OH)2)、水酸化カリウム(KOH)、水酸化リチウム(LiOH)、水酸化セシウム(CsOH)、水酸化ルビジウム(RbOH)、水酸化ストロンチウム(Sr(OH)2)、水酸化バリウム(Ba(OH)2)、水酸化ユーロピウム(Eu(OH)2)、水酸化タリウム(TlOH)等を用いることができる。 The hydroxide added as a drug may be of any type as long as it is a hydroxide composed of hydroxide ions and cations. For example, sodium hydroxide (NaOH), calcium hydroxide (Ca (OH) 2 ), potassium hydroxide (KOH), lithium hydroxide (LiOH), cesium hydroxide (CsOH), barium hydroxide (RbOH), hydroxide. Strontium (Sr (OH) 2 ), barium hydroxide (Ba (OH) 2 ), europium hydroxide (Eu (OH) 2 ), talium hydroxide (TlOH) and the like can be used.
上述の水酸化物の中でも、入手が容易な水酸化ナトリウム及び水酸化カルシウムは特に好ましい。また水分に飽和濃度の水酸化カルシウムを添加すると、水分のpHは12.5以上になる。そのため、水酸化カルシウムを秤量することなく、水分に対して過剰に添加するだけで、容易にpHを12.5以上にすることができる。また、過飽和で残存した水酸化カルシウムに放射線が照射されることで、局部腐食の抑制に悪影響を及ぼすこともない。 Among the above-mentioned hydroxides, easily available sodium hydroxide and calcium hydroxide are particularly preferable. When a saturated concentration of calcium hydroxide is added to the water, the pH of the water becomes 12.5 or more. Therefore, the pH can be easily adjusted to 12.5 or higher simply by adding excess calcium hydroxide to water without weighing it. Further, by irradiating the calcium hydroxide remaining due to supersaturation with radiation, there is no adverse effect on the suppression of local corrosion.
ステンレス鋼は、通常知られたステンレス鋼を用いることができる。局部腐食をより抑制するためには、ステンレス鋼自身の耐食性が高いことが好ましい。例えば、下記式(1)で求められる耐孔食指数(PRE:Pitting Resistance Equivalent)が18以上であるステンレス鋼を用いることが好ましく、23以上であるステンレス鋼を用いることがより好ましく、25以上であるステンレス鋼を用いることがさらに好ましい。 As the stainless steel, commonly known stainless steel can be used. In order to further suppress local corrosion, it is preferable that the stainless steel itself has high corrosion resistance. For example, it is preferable to use stainless steel having a pitting corrosion resistance index (PRE) of 18 or more, more preferably 23 or more, and 25 or more, which is obtained by the following formula (1). It is more preferred to use some stainless steel.
[数1]
(耐孔食指数)=[%Cr]+3.3×[%Mo]+n×[%N] …(1)
式中、[%Cr]は、ステンレス鋼全体に含まれるクロムの割合(質量%)であり、[%Mo]は、ステンレス鋼全体に含まれるモリブデンの割合(質量%)であり、[%N]は、ステンレス鋼全体に含まれる窒素の割合(質量%)である。
[Number 1]
(Pitting corrosion resistance index) = [% Cr] + 3.3 x [% Mo] + n x [% N] ... (1)
In the formula, [% Cr] is the proportion of chromium contained in the entire stainless steel (mass%), [% Mo] is the proportion of molybdenum contained in the entire stainless steel (% by mass), and [% N. ] Is the ratio (mass%) of nitrogen contained in the entire stainless steel.
上記式(1)中の[%N]の係数であるnは、研究者によって異なるが10〜30程度とされている値である。 The coefficient n of [% N] in the above formula (1) is a value of about 10 to 30, although it varies depending on the researcher.
具体的には、JIS G4303「ステンレス鋼棒」に規定するステンレス鋼であるSUS304(PRE=18)と同等以上の耐食性を有するステンレス鋼が好ましい。またSUS304クラスの汎用ステンレス鋼よりも塩化物イオンに対する耐食性に優れるSUS316Lグレード(PRE=23)のステンレス鋼が特に好ましい。例えば、JIS G4303に規定されるSUS316L鋼の場合、クロムが16%以上、モリブデンが2%以上であるため、(1)式より耐孔食指数は22.6となる。なお、SUS316Lグレードは、クロム濃度(16〜18%)とモリブデン濃度(2〜3%)に幅があり、耐孔食指数をより高い値(例えば、25以上)とすることもできる。 Specifically, stainless steel having corrosion resistance equal to or higher than that of SUS304 (PRE = 18), which is a stainless steel defined in JIS G4303 "Stainless steel rod", is preferable. Further, SUS316L grade (PRE = 23) stainless steel, which is superior in corrosion resistance to chloride ions, is particularly preferable to general-purpose stainless steel of SUS304 class. For example, in the case of SUS316L steel specified in JIS G4303, since chromium is 16% or more and molybdenum is 2% or more, the pitting corrosion resistance index is 22.6 from the equation (1). The SUS316L grade has a range of chromium concentration (16 to 18%) and molybdenum concentration (2 to 3%), and the pitting corrosion resistance index can be set to a higher value (for example, 25 or more).
本実施形態のステンレス鋼の局部腐食抑制方法は、水分中に含まれる塩化物イオン濃度は、20000ppm以下であることが好ましく、6000ppm以下であることがより好ましい。海水中に含まれる塩化物イオン濃度は、20000ppm程度である。ステンレス鋼を海水以上の塩化物イオン濃度の水溶液と接触させることは通常想定しにくいが、塩化物イオン濃度が高すぎると、腐食が進行する可能性が高まる。 In the method for suppressing local corrosion of stainless steel of the present embodiment, the chloride ion concentration contained in the water is preferably 20000 ppm or less, more preferably 6000 ppm or less. The chloride ion concentration contained in seawater is about 20000 ppm. It is usually difficult to imagine that stainless steel is brought into contact with an aqueous solution having a chloride ion concentration higher than that of seawater, but if the chloride ion concentration is too high, the possibility of corrosion progressing increases.
また、局部腐食の発生および局部腐食の進行を構成する各反応は、水分の温度が高いと速度論的に進行しやすい。そのため、ステンレス鋼に接触する水分の温度は低いほど好ましい。例えば常温に管理することで、局部腐食に係る反応の反応速度を低下させ、本実施形態のステンレス鋼の局部腐食抑制方法の効果を高めることができる。 In addition, each reaction constituting the occurrence of local corrosion and the progress of local corrosion tends to proceed kinetically when the temperature of water is high. Therefore, the lower the temperature of the moisture in contact with the stainless steel, the more preferable. For example, by controlling the temperature at room temperature, the reaction rate of the reaction related to local corrosion can be reduced, and the effect of the method for suppressing local corrosion of stainless steel of the present embodiment can be enhanced.
放射線の照射線量率が高いほど、生成する過酸化水素濃度が上昇するため局部腐食が促進される。そのため、照射線量率は低いほど好ましい。例えば、10kGy/h以下であれば、本実施形態のステンレス鋼の局部腐食抑制方法の効果を高めることができる。 The higher the radiation dose rate, the higher the concentration of hydrogen peroxide produced, which promotes local corrosion. Therefore, the lower the irradiation dose rate, the more preferable. For example, if it is 10 kGy / h or less, the effect of the method for suppressing local corrosion of stainless steel of the present embodiment can be enhanced.
本実施形態のステンレス鋼の局部腐食抑制方法においては、水分のpHを測定する工程と、測定したpHの測定値に基づいて、水分に水酸化物を含有する物質を添加し、水分のpHを12.5以上にする工程と、を有するとよい。このような方法とすることで、ステンレス鋼に接触する水分のpHを確実に12.5以上にすることが可能となる。 In the method for suppressing local corrosion of stainless steel of the present embodiment, a substance containing a hydroxide is added to the water content based on the step of measuring the pH of the water content and the measured value of the measured pH, and the pH of the water content is adjusted. It is preferable to have a step of making it 12.5 or more. By using such a method, the pH of the water in contact with the stainless steel can be surely set to 12.5 or higher.
なお、水分のpHが既知である場合は、これらの値を用いて添加する水酸化物量を決定してもよい。例えば、水分として海水を想定する場合、海水のpHは8前後であることが知られており、この値を基に添加する水酸化物量を決定してもよい。また水酸化カルシウム等を水分に対して過剰に添加する場合は、pH等を測定する必要はない。 If the pH of the water is known, the amount of hydroxide to be added may be determined using these values. For example, when seawater is assumed as water, it is known that the pH of seawater is around 8, and the amount of hydroxide to be added may be determined based on this value. When calcium hydroxide or the like is added excessively with respect to water, it is not necessary to measure the pH or the like.
以上のようなステンレス鋼の局部腐食抑制方法によれば、放射線環境下においても、簡便かつ効果的に局部腐食を抑制することができる。 According to the above-mentioned method for suppressing local corrosion of stainless steel, local corrosion can be easily and effectively suppressed even in a radiation environment.
(第2実施形態:金属容器の保管方法)
本発明の第2実施形態にかかる金属容器の保管方法は、放射線が照射されるステンレス鋼製の金属容器内に貯留または滞留する水のpHを12.5以上にして、金属容器を安定的に保管する方法である。
(Second Embodiment: Storage method of metal container)
In the storage method of the metal container according to the second embodiment of the present invention, the pH of the water stored or retained in the stainless steel metal container irradiated with radiation is set to 12.5 or more, and the metal container is stably stored. It is a method of storage.
なお、本実施形態におけるステンレス鋼の金属容器は、第1実施形態におけるステンレス鋼に対応する。そのため、第1実施形態における構成は、第2実施形態においても用いることができる。 The stainless steel metal container in the present embodiment corresponds to the stainless steel in the first embodiment. Therefore, the configuration in the first embodiment can also be used in the second embodiment.
金属容器は、形状、用途等を特に問わない。放射線が照射される環境下におかれるステンレス鋼製の金属容器としては、放射性核種を含む汚染水を貯留、あるいは浄化するためのタンクや吸着塔、放射線を発する使用済燃料を貯蔵するためのプールなどがある。以下、吸着塔の場合を例に説明を進めるが、金属容器は吸着塔に限られるものではない。 The shape and use of the metal container are not particularly limited. As a stainless steel metal container placed in an environment exposed to radiation, a tank or adsorption tower for storing or purifying contaminated water containing radionuclides, and a pool for storing spent fuel that emits radiation. and so on. Hereinafter, the case of the adsorption tower will be described as an example, but the metal container is not limited to the adsorption tower.
吸着塔は、放射性核種を吸着する作用を有する物質(放射性核種吸着材)を充填した金属製の容器である。吸着塔内に放射性核種を含む汚染水を通過させ、放射性核種を吸着塔内に吸着し、汚染水を浄化する。 The adsorption tower is a metal container filled with a substance (radionuclide adsorbent) having an action of adsorbing radionuclides. Contaminated water containing radionuclides is passed through the adsorption tower, and the radionuclides are adsorbed in the adsorption tower to purify the contaminated water.
汚染水には、塩化物イオンが多量に含まれる場合がある。例えば、福島第1原子力発電所では、原子炉の冷却に海水を使用せざるを得なかったため、塩化物イオンと放射性核種が含まれる汚染水が発生している。 Contaminated water may contain a large amount of chloride ions. For example, at the Fukushima Daiichi Nuclear Power Station, seawater had to be used to cool the reactor, so contaminated water containing chloride ions and radionuclides was generated.
使用済みの吸着塔は、吸着した放射性核種により強い放射線を発するため、人が容易に近づくことができない。そのため、吸着材を内包したまま所定期間保管された後、処分される。放射性物質を多量に含んでいるため、金属容器である吸着塔に腐食等の経年劣化による損傷が起こらないように留意する必要がある。 The used adsorption tower emits stronger radiation due to the adsorbed radionuclides, so it cannot be easily approached by humans. Therefore, it is stored for a predetermined period of time with the adsorbent contained therein, and then disposed of. Since it contains a large amount of radioactive substances, it is necessary to be careful not to damage the adsorption tower, which is a metal container, due to aging deterioration such as corrosion.
腐食等の経年劣化を防ぐために、腐食の原因物質である水と塩化物イオンを除去する方策として、水抜きや淡水による通水が行われる場合がある。しかしながら、強い放射線や構造上の問題などにより、十分な水抜きが難しい場合もある。この場合は、塩化物イオンを含む水が吸着塔内に残水として滞留する。 In order to prevent aging deterioration such as corrosion, water drainage or fresh water may be used as a measure for removing water and chloride ions, which are the causative substances of corrosion. However, sufficient drainage may be difficult due to strong radiation or structural problems. In this case, water containing chloride ions stays in the adsorption tower as residual water.
吸着材に吸着された放射性核種は、吸着塔内で放射線を放射する。すなわち、吸着塔を構成するステンレス鋼は、放射線が照射される環境となる。 Radionuclides adsorbed on the adsorbent emit radiation in the adsorption tower. That is, the stainless steel constituting the adsorption tower is in an environment where radiation is irradiated.
すなわち、吸着塔における残水と接触する部分は「放射線が照射される湿潤環境」となる。上述のように、放射線により腐食性の強い過酸化水素が生成するため、通常より厳しい腐食環境となる。そのため、残水中の塩化物イオン濃度によっては、吸着塔に局部腐食が起こり、放射性物質を含む残水が漏えいする恐れがある。なお、例えば貯水タンク等では、「滞留」では無く、「貯留」の場合もあるが、以下「滞留」の場合を例に説明する。 That is, the portion of the adsorption tower that comes into contact with the residual water becomes a "wet environment in which radiation is irradiated". As described above, since hydrogen peroxide, which is highly corrosive, is generated by radiation, the corrosive environment becomes more severe than usual. Therefore, depending on the chloride ion concentration in the residual water, local corrosion may occur in the adsorption tower, and the residual water containing radioactive substances may leak. In addition, for example, in a water storage tank or the like, there is a case of "retention" instead of "retention", but the case of "retention" will be described below as an example.
本実施形態においては、金属容器内に滞留する水のpHを12.5以上にする。pHの調整は、水酸化物等を金属容器内に滞留した水に添加することで行うことができる。金属容器内に滞留する水のpHを12.5以上に調整することで、第1実施形態にかかるステンレス鋼の局部腐食抑制方法と同様に、金属容器の腐食が抑制される。その結果、金属容器を安定的に保管することができる。 In this embodiment, the pH of the water retained in the metal container is set to 12.5 or higher. The pH can be adjusted by adding a hydroxide or the like to the water retained in the metal container. By adjusting the pH of the water retained in the metal container to 12.5 or higher, corrosion of the metal container is suppressed as in the method for suppressing local corrosion of stainless steel according to the first embodiment. As a result, the metal container can be stably stored.
以下、吸着塔の場合を例に、金属容器の保管方法について具体的に説明する。
本実施形態にかかる吸着塔の保管方法は、ステンレス鋼製の金属容器内に滞留する水のpHを12.5以上にする方法である。
Hereinafter, the storage method of the metal container will be specifically described by taking the case of the adsorption tower as an example.
The storage method of the adsorption tower according to the present embodiment is a method of setting the pH of water staying in the metal container made of stainless steel to 12.5 or more.
pHの調整方法は特に問わないが、例えば、吸着塔内の水に水酸化物を含有する物質を添加する第1の方法と、所定のpH以上の調整液を吸着塔内に通水する第2の方法と、がある。 The method for adjusting the pH is not particularly limited, but for example, the first method of adding a substance containing a hydroxide to the water in the adsorption tower and the first method of passing an adjusting liquid having a predetermined pH or higher into the adsorption tower. There are two methods.
第1の方法は、吸着塔に残った残水に水酸化物を含有する物質を添加し、残水のpHを高める方法である。添加する水酸化物量は、残水のpHを事前に測定することで必要量を計算してもよいし、放射線により分解しない物質であれば、飽和溶解量を超える過剰な量を添加してもよい。 The first method is a method of increasing the pH of the residual water by adding a substance containing a hydroxide to the residual water remaining in the adsorption tower. The required amount of hydroxide to be added may be calculated by measuring the pH of the residual water in advance, or if the substance is not decomposed by radiation, an excessive amount exceeding the saturated dissolved amount may be added. Good.
第1の方法において、水酸化物を含有する物質を添加する前に、吸着塔内に淡水を通水することが好ましい。淡水で通水することで、残水の塩化物イオン濃度を低減できる。残水の塩化物イオン濃度が低くなれば、より金属容器の腐食の可能性を低減できる。 In the first method, it is preferable to pass fresh water through the adsorption tower before adding the substance containing the hydroxide. By passing fresh water, the chloride ion concentration of the residual water can be reduced. If the chloride ion concentration of the residual water is low, the possibility of corrosion of the metal container can be further reduced.
なお、淡水を通水した場合、残水の塩化物イオン濃度は十分低下する。したがって、残水に接触するステンレス鋼が腐食することはまれである。しかしながら、残水が濃縮して塩化物イオン濃度が上昇するなどした場合は局部腐食を起こす可能性がある。放射性物質の漏えいは大きな問題であり、局部腐食を起こす可能性があるという段階で、充分な予防手段を設けることは重要である。 When fresh water is passed through, the chloride ion concentration of the residual water is sufficiently reduced. Therefore, stainless steel that comes into contact with residual water rarely corrodes. However, if the residual water is concentrated and the chloride ion concentration is increased, local corrosion may occur. Leakage of radioactive materials is a major problem, and it is important to provide sufficient preventive measures at the stage where local corrosion can occur.
第1の方法によれば、残水中のpHが所定の値以上となる。そのため、吸着塔を構成するステンレス鋼が腐食することを抑制することができる。すなわち、吸着塔が腐食等の経年劣化により損傷することを避け、吸着塔を安全かつ安定に保管できる。 According to the first method, the pH of the residual water becomes equal to or higher than a predetermined value. Therefore, it is possible to prevent the stainless steel constituting the adsorption tower from corroding. That is, it is possible to prevent the adsorption tower from being damaged due to aged deterioration such as corrosion, and to store the adsorption tower safely and stably.
第1の方法は、既に保管を開始している吸着塔の保管安定性を高める際に、特に有用である。水酸化物を含有する物質を保管中の吸着塔内に添加するだけでよく、複雑な作業を得ずに、簡便に吸着塔の保管安定性を高めることができる。 The first method is particularly useful for improving the storage stability of the adsorption tower that has already started storage. It is only necessary to add a substance containing a hydroxide into the adsorption tower during storage, and the storage stability of the adsorption tower can be easily improved without complicated work.
第2の方法は、吸着塔内にpHが12.5以上に調整された調整液を通水する方法である。残水を全置換する場合はpHを12.5以上に調整すれば良く、一部置換の場合は残水の量と通水する調整液の液量とから調整液のpHを調整することが好ましい。 The second method is a method in which a adjusting liquid having a pH adjusted to 12.5 or higher is passed through the adsorption tower. In the case of total replacement of residual water, the pH may be adjusted to 12.5 or higher, and in the case of partial replacement, the pH of the adjusting liquid can be adjusted from the amount of residual water and the amount of the adjusting liquid to be passed. preferable.
吸着塔内に調整液を通水すると、調整液の一部が吸着塔内に残水として残る。調整液は、予めpHが調整されているため、吸着塔を構成するステンレス鋼が腐食することを抑制することができる。すなわち、吸着塔が腐食等の経年劣化により損傷することを避け、吸着塔を安全かつ安定に保管できる。 When the adjusting liquid is passed through the adsorption tower, a part of the adjusting liquid remains as residual water in the adsorption tower. Since the pH of the adjusting liquid is adjusted in advance, it is possible to prevent the stainless steel constituting the adsorption tower from corroding. That is, it is possible to prevent the adsorption tower from being damaged due to aged deterioration such as corrosion, and to store the adsorption tower safely and stably.
第2の方法は、これから保管を開始する吸着塔の保管安定性を高める際に、特に有用である。特別な設備等を設ける必要がなく、塩化物イオン濃度を低減するために通常行われる淡水通水工程を置き換えるだけで行うことができる。 The second method is particularly useful for improving the storage stability of the adsorption tower, which is about to start storage. It is not necessary to provide special equipment or the like, and it can be carried out simply by replacing the freshwater water flow process that is usually performed in order to reduce the chloride ion concentration.
吸着塔に用いるステンレス鋼は、SUS304グレード以上のステンレス鋼が好ましく、SUS316Lグレードのステンレスがより好ましい。放射性核種吸着材は、公知のものを用いることができる。例えば、ゼオライト等を用いることができる。 The stainless steel used for the adsorption tower is preferably SUS304 grade or higher stainless steel, and more preferably SUS316L grade stainless steel. As the radionuclide adsorbent, a known one can be used. For example, zeolite or the like can be used.
吸着塔内に吸着する放射線核種は、特に限定されない。例えば、セシウム137、コバルト60、ストロンチウム90、ヨウ素131等が挙げられる。 The radiation nuclide adsorbed in the adsorption tower is not particularly limited. For example, cesium-137, cobalt-60, strontium-90, iodine-131 and the like can be mentioned.
上述のように、本実施形態にかかる金属容器の保管方法を用いれば、残水中のpHが所定の値以上となり、吸着塔を構成するステンレス鋼が腐食することを抑制することができる。すなわち、吸着塔が腐食等の経年劣化により損傷することを避け、吸着塔を安全かつ安定に保管できる。 As described above, by using the method for storing the metal container according to the present embodiment, it is possible to prevent the pH of the residual water from becoming higher than a predetermined value and the stainless steel constituting the adsorption tower from being corroded. That is, it is possible to prevent the adsorption tower from being damaged due to aged deterioration such as corrosion, and to store the adsorption tower safely and stably.
以上、本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。 Although preferred embodiments of the present invention have been described above, it goes without saying that the present invention is not limited to such examples. The various shapes and combinations of the constituent members shown in the above-mentioned examples are examples, and can be variously changed based on design requirements and the like within a range not deviating from the gist of the present invention.
[実施例]
以下に本発明を実施例により説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
[Example]
Hereinafter, the present invention will be described with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.
[1.局部腐食(すきま腐食)の発生抑制に対する効果検証]
(試験片)
図1は、すきま腐食発生試験の試験片を示す模式図であり、図1(a)は側面図、図1(b)は正面図である。
[1. Verification of the effect on suppressing the occurrence of local corrosion (crevice corrosion)]
(Test pieces)
FIG. 1 is a schematic view showing a test piece of a crevice corrosion occurrence test, FIG. 1 (a) is a side view, and FIG. 1 (b) is a front view.
図に示すように、本実施例においては、50mm×24mm×3mmのステンレス鋼製の平板状の試験片1を用いた。ステンレス鋼としては、市販のSUS304鋼板を用い、機械加工により作製した。SUS304の化学成分(質量%)は、ステンレス鋼全体に対して、炭素(C):0.060%、珪素(Si):0.44%、マンガン(Mn):1.09%、リン(P):0.028%、硫黄(S):0.005%、クロム(Cr):18.30%、ニッケル(Ni):8.16%である。SUS304の耐孔食指数は、18.3である。
As shown in the figure, in this embodiment, a flat plate-shaped
試験片1には、長手方向の一端から12mmの位置に直径6mmのボルト穴を形成し、表面に600メッシュの耐水研磨紙を用いて湿式研磨を施した。
A bolt hole having a diameter of 6 mm was formed in the
このような試験片1を、直径16mm×厚み1mmの円形のワッシャ2で挟持し、さらにボルト3を試験片1のボルト穴に挿通した後、ナット4を用いて2.0N・mのトルクでねじ止めした。ワッシャ2、ボルト3およびナット4は工業用純チタン製のものを用いた。
Such a
(実施例1)
図2は、すきま腐食発生試験の試験方法を示す模式図である。
ガラスビーカー5内に、イオン交換水と特級試薬から調整した塩化ナトリウム(NaCl)水溶液6を注入した。ガラスビーカー5の容積は200mlであり、NaCl水溶液6を100ml注入した。NaCl水溶液6の塩化物イオン濃度は、6000ppmであった。
(Example 1)
FIG. 2 is a schematic view showing a test method for a crevice corrosion occurrence test.
An aqueous sodium chloride (NaCl) solution 6 prepared from ion-exchanged water and a special grade reagent was injected into the glass beaker 5. The volume of the glass beaker 5 was 200 ml, and 100 ml of the NaCl aqueous solution 6 was injected. The chloride ion concentration of the NaCl aqueous solution 6 was 6000 ppm.
そして、NaCl水溶液6に水酸化ナトリウムを添加し、pHを13.2に調整した。そして、pH調整後のNaCl水溶液6に試験片1を静置した。ガラスビーカー5の上面には、NaCl水溶液6の蒸発を防ぐために、アルミホイルからなる蓋8をした。
Then, sodium hydroxide was added to the NaCl aqueous solution 6 to adjust the pH to 13.2. Then, the
そして、NaCl水溶液6中に浸漬した試験片1に対してガンマ線照射線源9を用いて、照射線量率10kGy/hのガンマ線を160時間照射した。ガンマ線照射線源9は、Co−60γ線照射設備(一般財団法人放射線利用振興協会所有)を用いた。
Then, the
照射終了後の試験片1をNaCl水溶液6から取出し、すきま腐食発生の有無を確認した。すきま腐食発生の有無は、試験片1とワッシャ2との間の隙間を目視で確認した。また試験後のpH及び過酸化水素濃度を測定した。試験後のpHは13.0であり、過酸化水素濃度は測定限界の0.5ppm以下であった。その結果を表1にまとめた。
After the irradiation was completed, the
(比較例1)
比較例1は、水酸化ナトリウムの添加量を変更し、pHを10.2に調整した点が実施例1と異なる。その他の条件は、実施例1と同様にして、すきま腐食発生の有無を確認した。また試験後のpH及び過酸化水素濃度を測定した。試験後のpHは8.2であり、過酸化水素濃度は4ppmであった。その結果を表1にまとめた。
(Comparative Example 1)
Comparative Example 1 is different from Example 1 in that the amount of sodium hydroxide added was changed and the pH was adjusted to 10.2. As for other conditions, the presence or absence of crevice corrosion was confirmed in the same manner as in Example 1. In addition, the pH and hydrogen peroxide concentration after the test were measured. The pH after the test was 8.2 and the hydrogen peroxide concentration was 4 ppm. The results are summarized in Table 1.
(比較例2)
比較例2は、水酸化ナトリウムの添加量を変更し、pHを6.6に調整した点が実施例1と異なる。その他の条件は、実施例1と同様にして、すきま腐食発生の有無を確認した。また試験後のpH及び過酸化水素濃度を測定した。試験後のpHは5.6であり、過酸化水素濃度は4ppmであった。その結果を表1にまとめた。
(Comparative Example 2)
Comparative Example 2 is different from Example 1 in that the amount of sodium hydroxide added was changed and the pH was adjusted to 6.6. As for other conditions, the presence or absence of crevice corrosion was confirmed in the same manner as in Example 1. In addition, the pH and hydrogen peroxide concentration after the test were measured. The pH after the test was 5.6 and the hydrogen peroxide concentration was 4 ppm. The results are summarized in Table 1.
(実施例2)
実施例2は、添加する水酸化物を水酸化カルシウムに変えた点が実施例1と異なる。水酸化カルシウム添加量は飽和濃度以上の過飽和であり、試験前のpHは12.7であった。その他の条件は、実施例1と同様にして、すきま腐食発生の有無を確認した。また試験後のpHを測定した。試験後のpHは12.5であった。過酸化水素濃度は測定しなかった。その結果を表1にまとめた。
(Example 2)
Example 2 is different from Example 1 in that the hydroxide to be added is changed to calcium hydroxide. The amount of calcium hydroxide added was supersaturated above the saturation concentration, and the pH before the test was 12.7. As for other conditions, the presence or absence of crevice corrosion was confirmed in the same manner as in Example 1. The pH after the test was also measured. The pH after the test was 12.5. Hydrogen peroxide concentration was not measured. The results are summarized in Table 1.
(比較例3)
比較例3は、水酸化カルシウムの添加量を変更し、pHを9.5に調整した点が実施例2と異なる。その他の条件は、実施例2と同様にして、すきま腐食発生の有無を確認した。また試験後のpHを測定した。試験後のpHは8.3であった。過酸化水素濃度は測定しなかった。その結果を表1にまとめた。
(Comparative Example 3)
Comparative Example 3 is different from Example 2 in that the amount of calcium hydroxide added was changed and the pH was adjusted to 9.5. As for other conditions, the presence or absence of crevice corrosion was confirmed in the same manner as in Example 2. The pH after the test was also measured. The pH after the test was 8.3. Hydrogen peroxide concentration was not measured. The results are summarized in Table 1.
(比較例4)
比較例4は、水酸化カルシウムの添加量を変更し、pHを6.6に調整した点が実施例2と異なる。その他の条件は、実施例2と同様にして、すきま腐食発生の有無を確認した。また試験後のpHを測定した。試験後のpHは6.4であった。過酸化水素濃度は測定しなかった。その結果を表1にまとめた。
(Comparative Example 4)
Comparative Example 4 is different from Example 2 in that the amount of calcium hydroxide added was changed and the pH was adjusted to 6.6. As for other conditions, the presence or absence of crevice corrosion was confirmed in the same manner as in Example 2. The pH after the test was also measured. The pH after the test was 6.4. Hydrogen peroxide concentration was not measured. The results are summarized in Table 1.
(比較例5)
比較例5は、水酸化物を添加しなかった点が実施例1及び2と異なる。その他の条件は、実施例1及び2と同様にして、すきま腐食発生の有無を確認した。また試験前後のpH及び過酸化水素濃度を測定した。試験前のpHは5.5、試験後のpHは4.9であり、試験後の過酸化水素濃度は5ppmであった。その結果を表1にまとめた。
(Comparative Example 5)
Comparative Example 5 is different from Examples 1 and 2 in that no hydroxide was added. As for other conditions, the presence or absence of crevice corrosion was confirmed in the same manner as in Examples 1 and 2. In addition, the pH and hydrogen peroxide concentration before and after the test were measured. The pH before the test was 5.5, the pH after the test was 4.9, and the hydrogen peroxide concentration after the test was 5 ppm. The results are summarized in Table 1.
(比較例6)
比較例6は、照射する放射線の照射線量率を1kGy/hに変えた点が比較例5と異なる。その他の条件は、比較例5と同様にして、すきま腐食発生の有無を確認した。また試験前後のpH及び過酸化水素濃度を測定した。試験前のpHは5.5、試験後のpHは6.0であり、試験後の過酸化水素濃度は3ppmであった。その結果を表1にまとめた。
(Comparative Example 6)
Comparative Example 6 is different from Comparative Example 5 in that the irradiation dose rate of the irradiated radiation was changed to 1 kGy / h. As for other conditions, the presence or absence of crevice corrosion was confirmed in the same manner as in Comparative Example 5. In addition, the pH and hydrogen peroxide concentration before and after the test were measured. The pH before the test was 5.5, the pH after the test was 6.0, and the hydrogen peroxide concentration after the test was 3 ppm. The results are summarized in Table 1.
表1において「○」はすきま腐食が発生しなかったことを意味し、「×」はすきま腐食が発生したことを意味する。すきま腐食が発生したか否かは、赤さびの発生状況ならびにすきま内部での侵食の有無を目視で確認することにより判断した。 In Table 1, "○" means that crevice corrosion did not occur, and "x" means that crevice corrosion did occur. Whether or not crevice corrosion occurred was determined by visually confirming the occurrence of red rust and the presence or absence of erosion inside the crevice.
表1に示すように、試験終了時に試験片1に接触する水溶液のpH(試験後のpH)が12.5以上の実施例1及び実施例2では、すきま腐食が発生しなかった。また、実施例1での試験後の過酸化水素濃度は著しく小さかった。腐食部(アノード部)でのpH低下(酸性化)が抑制されたこと、ならびに放射線照射によって生じる腐食促進物質である過酸化水素の生成が抑制されたこと、の複合的な効果によるものと考えられる。放射線が照射される環境下で、試験片1に接触する水溶液のpHが12.5以上とすることで、腐食促進物質である過酸化水素の生成が抑制されることは、新たに見出された知見である。
As shown in Table 1, in Example 1 and Example 2 in which the pH of the aqueous solution (pH after the test) in contact with the
孔食、すきま腐食、応力腐食割れなどの局部腐食の中で、最も穏和な条件で発生するのが、すきま腐食である。そのため、すきま腐食の発生を防止できれば、他の局部腐食の発生も防止できることになる。 Among local corrosion such as pitting corrosion, crevice corrosion, and stress corrosion cracking, crevice corrosion occurs under the mildest conditions. Therefore, if the occurrence of crevice corrosion can be prevented, the occurrence of other local corrosion can also be prevented.
これらの結果から、ステンレス鋼に接触する水分のpHを12.5以上にすることにより、強い放射線が照射される環境であっても、局部腐食の発生を防止できることが確かめられた。 From these results, it was confirmed that the occurrence of local corrosion can be prevented even in an environment exposed to strong radiation by setting the pH of the water in contact with the stainless steel to 12.5 or higher.
1…試験片、2…ワッシャ、3…ボルト、4…ナット、5…ガラスビーカー、6…NaCl水溶液、8…蓋、9…ガンマ線照射線源 1 ... test piece, 2 ... washer, 3 ... bolt, 4 ... nut, 5 ... glass beaker, 6 ... NaCl aqueous solution, 8 ... lid, 9 ... gamma ray irradiation source
Claims (7)
前記ステンレス鋼に接触する水分のpHを12.5以上にするステンレス鋼の局部腐食抑制方法。 A method for suppressing local corrosion of stainless steel in a moist environment where water is decomposed by radiation to become hydrogen peroxide.
A method for suppressing local corrosion of stainless steel so that the pH of water in contact with the stainless steel is 12.5 or higher.
測定したpHの測定値に基づいて、前記水分に水酸化物を含有する物質を添加し、前記水分のpHを12.5以上にする工程と、を有する請求項1に記載のステンレス鋼の局部腐食抑制方法。 The step of measuring the pH of the water and
The local part of stainless steel according to claim 1, further comprising a step of adding a substance containing a hydroxide to the water content to bring the pH of the water content to 12.5 or higher based on the measured value of the measured pH. Corrosion control method.
腐食部でのpH低下を抑制すると共に、
放射線の照射により生じる腐食促進物質である過酸化水素の前記水分中における濃度を低減する請求項1から4のいずれか一項に記載のステンレス鋼の局部腐食抑制方法。 The pH of the water is set to 12.5 or higher.
While suppressing the decrease in pH at the corroded part,
The method for suppressing local corrosion of stainless steel according to any one of claims 1 to 4, wherein the concentration of hydrogen peroxide, which is a corrosion promoting substance generated by irradiation with radiation, in the water is reduced.
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