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DE19721080C1 - Verfahren zum Überdecken eines Bauteiles mit einer korrosionshemmenden Fremdoxidschicht und mit einer solchen Fremdoxidschicht überdecktes Bauteil - Google Patents

Verfahren zum Überdecken eines Bauteiles mit einer korrosionshemmenden Fremdoxidschicht und mit einer solchen Fremdoxidschicht überdecktes Bauteil

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DE19721080C1
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Norbert Dr Henzel
Bernhard Dr Stellwag
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Areva GmbH
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Siemens AG
Siemens Corp
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    • G21C13/087—Metallic vessels
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
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    • G21C3/00—Reactor fuel elements and their assemblies; Selection of substances for use as reactor fuel elements
    • G21C3/02—Fuel elements
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    • G21C3/07—Casings; Jackets characterised by their material, e.g. alloys
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Description

Verfahren zum Überdecken eines Bauteiles mit einer korrosi­ onshemmenden Fremdoxidschicht und mit einer solchen Fremd­ oxidschicht überdecktes Bauteil
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Überdecken eines Bauteiles, das insbesondere Teil einer kerntechnischen An­ lage, insbesondere eines Siedewasserreaktors, ist, mit einer korrosionshemmenden Fremdoxidschicht aus einem Oxid eines Me­ talls der vierten Nebengruppe, insbesondere aus Zirkoniumoxid und/oder Titanoxid.
Die Erfindung betrifft darüber hinaus auch ein Bauteil, das insbesondere Teil einer kerntechnischen Anlage, insbesondere eines Siede­ wasserreaktors, ist, das aus einem Material besteht, das mit einer korrosionshemmenden Fremdoxidschicht aus einem Oxid ei­ nes Metalls der vierten Nebengruppe, insbesondere aus Zirko­ niumoxid und/oder Titanoxid, überdeckt ist.
Durch eine solche korrosionshemmende Fremdoxidschicht wird besonders die Spannungsrißkorrosion bei Metallkomponenten, die sich in Wasser hoher Temperatur befinden, deutlich ver­ mindert. Das ist darauf zurückzuführen, daß die Anwesenheit eines solchen elektrisch isolierenden Überzugs auf der Ober­ fläche der Metallkomponenten die Sauerstoffdiffusion zur Me­ talloberfläche hemmt und dadurch das Korrosionspotential in der negativen Richtung verschiebt. Dazu muß weder Wasserstoff zugegeben werden noch muß ein Katalysator vorhanden sein.
Aus der DE 33 05 730 A1 ist ein Verfahren zum Oberflächenbe­ handeln von Fertigteilen bekannt, die insbesondere Teile ei­ nes Kernreaktorbrennelementes sind. Dabei wird durch Zugabe eines Oxidationsmittels aus dem Material des Fertigteils eine weitestgehend wasserstoffundurchlässige Oberflächenschicht aus Oxid ausgebildet. Diese Schicht verhindert einen weiter­ gehenden Korrosionsangriff. Die gebildete Oxidschicht ist keine Fremdoxidschicht.
Ein Verfahren, mit dem eine korrosionshemmende Fremdoxid­ schicht hergestellt wird, ist aus dem Paper No. 105 zu Corro­ sion 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 zuverläs­ 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 durchge­ führt. Es hat sich nämlich überraschenderweise herausge­ stellt, 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 Bau­ teil 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 Umge­ bung 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 be­ schichtet werden.
Beispielsweise wird das Bauteil nach der Oxidation seines Ma­ terials im Oberflächenbereich mit einer wässrigen Lösung ei­ ner organischen Komplexverbindung des Zirkoniums und/oder des Titans in Kontakt gebracht, die 10-5 bis 10-3 mol/l Zirkonium und/oder Titan enthält, zur Bildung einer Schicht aus Zirko­ niumoxid und/oder Titanoxid als korrosionshemmende Fremdoxid­ schicht, die bis zu 1 µm dick ist.
Dabei wird durch hydrothermale Zersetzung des Komplexes bei einer Temperatur, die gröber als 200°C ist, mit möglichst wenig Zirkonium oder Titan eine ausreichende Fremdoxidschicht gebildet.
Eine besonders geeignete organische Komplexverbindung ist ei­ ne Komplexverbindung des Zirkoniums und/oder des Titans mit EDTA oder mit EDTA und Acetylaceton.
An die Stelle von Zirkonium oder Titan können auch ein ande­ res Metall der vierten Nebengruppe oder eine Mischung aus Me­ tallen 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 Er­ findung dadurch gelöst, daß die korrsionshemmende Fremdoxid­ schicht auf einer durch gezielte Oxidation des Materials im Bereich der Oberfläche des Bauteils gebildeten Eigenoxid­ schicht angeordnet ist.
Ein solches Bauteil weist eine gleichmäßig dicke und beson­ ders gut haftende korrosionshemmende Fremdoxidschicht auf, die es vor Spannungsrißkorrosion schützt.
Die korrosionshemmende Fremdoxidschicht besteht beispiels­ weise aus Zirkoniumoxid und/oder Titanoxid und ist bis zu 1 µm 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 gewähr­ leistet.
Mit dem Verfahren und mit dem Bauteil nach der Erfindung wird insbesondere der Vorteil erzielt, daß ein Schutz vor Span­ nungsrißkorrosion zuverlässig gewährleistet ist.

Claims (8)

1. Verfahren zum Überdecken eines Bauteiles, das insbesondere Teil einer kerntechnischen Anlage, insbesondere eines Siede­ wasserreaktors, ist, mit einer korrosionshemmenden Fremdoxid­ schicht aus einem Oxid eines Metalls der vierten Nebengruppe, insbesondere aus Zirkoniumoxid und/oder Titanoxid, dadurch gekennzeichnet, daß das Material, aus dem das Bauteil besteht, im Bereich der Ober­ fläche des Bauteils oxidiert wird, und daß auf die so gebil­ dete Eigenoxidschicht die korrosionshemmende Fremdoxidschicht aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil in einem Autoklaven oxidiert und beschichtet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil nach der Oxidation seines Materials im Oberflächenbe­ reich mit einer wässrigen Lösung einer organischen Komplex­ verbindung des Zirkoniums und/oder des Titans in Kontakt ge­ bracht wird, die 10-5 bis 10-3 mol/l Zirkonium und/oder Titan enthält, zur Bildung einer Schicht aus Zirkoniumoxid und/oder Titanoxid als korrosionshemmende Fremdoxidschicht, die bis zu 1 µm dick ist.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die organische Komplexverbindung eine Komplexverbindung des Zir­ koniums und/oder des Titans mit EDTA oder mit EDTA und Acetylaceton ist.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil aus austenitischem Stahl besteht.
6. Bauteil, das insbesondere Teil einer kerntechnischen An­ lage, insbesondere eines Siedewasserreaktors, ist, das aus einem Material besteht, das mit einer korrosionshemmenden Fremdoxidschicht aus einem Oxid eines Metalls der vierten Ne­ bengruppe, insbesondere aus Zirkoniumoxid und/oder Titanoxid überdeckt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die korrosionshemmende Fremdoxidschicht auf einer durch gezielte Oxidation des Materials im Bereich der Oberfläche des Bau­ teils gebildeten Eigenoxidschicht angeordnet ist.
7. Bauteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die korrosionshemmende Fremdoxidschicht aus Zirkoniumoxid und/oder Titanoxid besteht und bis zu 1 µm dick ist.
8. Bauteil nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauteil aus austenitischem Stahl besteht.
DE19721080A 1997-05-20 1997-05-20 Verfahren zum Überdecken eines Bauteiles mit einer korrosionshemmenden Fremdoxidschicht und mit einer solchen Fremdoxidschicht überdecktes Bauteil Expired - Fee Related DE19721080C1 (de)

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