一种低碳马氏体镍铬不锈钢的去污方法
阅读说明：本技术 一种低碳马氏体镍铬不锈钢的去污方法 (Decontamination method of low-carbon martensite nickel-chromium stainless steel ) 是由 崔玉杰 武明亮 王永仙 郭丽潇 梁宇 邓少刚 赵伟 高志婷 梁栋 高亚华 张宇航 于 2021-08-19 设计创作，主要内容包括：本发明属于金属去污技术领域,涉及一种低碳马氏体镍铬不锈钢的去污方法。所述的去污方法包括如下步骤：(1)用含氧化剂的溶液对所述的低碳马氏体镍铬不锈钢进行氧化去污；(2)用去离子水对所述的低碳马氏体镍铬不锈钢进行漂洗；(3)用含还原剂的溶液对所述的低碳马氏体镍铬不锈钢进行还原去污；(4)用去离子水对所述的低碳马氏体镍铬不锈钢进行漂洗；(5)将所述的低碳马氏体镍铬不锈钢晾干。利用本发明的低碳马氏体镍铬不锈钢的去污方法,能够去除低碳马氏体镍铬不锈钢表面沉积的金属氧化物,且不损伤基体,无晶间腐蚀。(The invention belongs to the technical field of metal decontamination, and relates to a decontamination method of low-carbon martensite nickel-chromium stainless steel. The decontamination method comprises the following steps: (1) oxidizing and decontaminating the low-carbon martensite nickel-chromium stainless steel by using a solution containing an oxidant; (2) rinsing the low-carbon martensite nickel-chromium stainless steel by using deionized water; (3) reducing and decontaminating the low-carbon martensite nickel-chromium stainless steel by using a solution containing a reducing agent; (4) rinsing the low-carbon martensite nickel-chromium stainless steel by using deionized water; (5) and drying the low-carbon martensite nickel-chromium stainless steel. By using the decontamination method of the low-carbon martensitic nickel-chromium stainless steel, the metal oxide deposited on the surface of the low-carbon martensitic nickel-chromium stainless steel can be removed, and the low-carbon martensitic nickel-chromium stainless steel does not damage a matrix and has no intergranular corrosion.)
技术领域
本发明属于金属去污技术领域，涉及一种低碳马氏体镍铬不锈钢的去污方法。
背景技术
反应堆一回路主工艺系统的材料上沉积的活化腐蚀产物是核电站集体剂量的主要诱因，一回路冷却剂对材料的腐蚀作用产生腐蚀产物，一回路主工艺设备中的不锈钢和镍基合金会比堆芯材料的锆合金产生更多的腐蚀产物。冷却剂载带着腐蚀产物进入堆芯后沉积或活化，活化产物大部分是58Co,58Co的半衰期很短，所以在几个循环过后，长寿命核素60Co成为主要的活化腐蚀产物。活化腐蚀产物随着冷却剂沉积在一回路主工艺设备的材料表面。
一回路主工艺设备的材料多为不锈钢材质，针对不锈钢的放射性去污工艺很多，但不锈钢型号众多，化学组成及性质更是各有特点。
中国专利申请CN101079334A中描述的去污工艺及方法，有良好的去污效果，但是只适用于奥氏体不锈钢。
中国专利申请CN 101714414 A描述了一种涉及马氏体不锈钢的放射性去污工艺，采用氧化-还原的去污剂，大大降低马氏体不锈钢部件的放射性污染程度并确保其可重复使用，保证了相关工作人员的身体健康，有效减少了放射性废物的产生。然而低碳马氏体镍铬不锈钢相较于传统的马氏体不锈钢，降低碳含量，增加镍和钼的含量，使其性质变得不同。将该专利的方法用于低碳马氏体镍铬不锈钢的去污时，对材料造成了严重的晶间腐蚀。
中国专利申请CN 1988051 A描述了一种核设施放射性污染去污剂及去污方法，以硝酸、(NH4)2Ce(NO3)6混合液为去污介质进行超声去污，这种去污剂及方法同样不适用于低碳马氏体镍铬不锈钢的部件。
因此，低碳马氏体镍铬不锈钢与奥氏体不锈钢及传统的马氏体不锈钢性质上存在差异，现有的放射性污染去污方法难以满足低碳马氏体镍铬不锈钢的去污要求，即：去除低碳马氏体镍铬不锈钢表面沉积的氧化物的效率大于99％，且不损伤基体，无晶间腐蚀。
发明内容
本发明的目的是提供一种低碳马氏体镍铬不锈钢(元素含量(wt％)C:0.03～0.06；Ni:3.5～4.5；Cr:11.5～14.0；Mo:0.4～1，其余为Fe和不可避免的杂质)的去污方法，以能够去除低碳马氏体镍铬不锈钢表面沉积的金属氧化物，且不损伤基体，无晶间腐蚀。
为实现此目的，在基础的实施方案中，本发明提供一种低碳马氏体镍铬不锈钢的去污方法，所述的去污方法包括如下步骤：
(1)用含氧化剂的溶液对所述的低碳马氏体镍铬不锈钢进行氧化去污；
(2)用去离子水对所述的低碳马氏体镍铬不锈钢进行漂洗；
(3)用含还原剂的溶液对所述的低碳马氏体镍铬不锈钢进行还原去污；
(4)用去离子水对所述的低碳马氏体镍铬不锈钢进行漂洗；
(5)将所述的低碳马氏体镍铬不锈钢晾干。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种低碳马氏体镍铬不锈钢的去污方法，其中步骤(1)中，所述的氧化剂为高锰酸钾和/或过硫酸钾。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种低碳马氏体镍铬不锈钢的去污方法，其中步骤(1)中，所述的氧化剂为高锰酸钾，含高锰酸钾的溶液的质量浓度为0.05-0.75％，pH为11-13；氧化去污的温度为50-80℃，时间为4-8h。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种低碳马氏体镍铬不锈钢的去污方法，其中步骤(1)中，所述的氧化剂为过硫酸钾，含过硫酸钾的溶液的质量浓度为0.1-0.5％，pH为10-12；氧化去污的温度为60-75℃，时间为6-8h。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种低碳马氏体镍铬不锈钢的去污方法，其中步骤(2)与步骤(4)中，所述的漂洗的温度为50-80℃，时间为0.25-0.5h。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种低碳马氏体镍铬不锈钢的去污方法，其中步骤(3)中，所述的还原剂选自柠檬酸、柠檬酸钠、草酸、草酸钠中的一种或多种。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种低碳马氏体镍铬不锈钢的去污方法，其中步骤(3)中，所述的还原剂为柠檬酸或草酸，溶液中所述的还原剂的质量浓度为0.05-0.75％，溶液pH为4.5-5.5；还原去污的温度为50-80℃，时间为4-8h。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种低碳马氏体镍铬不锈钢的去污方法，其中步骤(3)中，所述的还原剂为柠檬酸和草酸，溶液中所述的还原剂的质量浓度为0.1-0.5％，溶液pH为4.5-5.5；还原去污的温度为55-75℃，时间为4-8h。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种低碳马氏体镍铬不锈钢的去污方法，其中步骤(3)中，所述的还原剂为柠檬酸钠和草酸钠，溶液中所述的还原剂的质量浓度为0.1-0.5％，溶液pH为4.5-5.5；还原去污的温度为55-75℃，时间为4-8h。
在一种优选的实施方案中，本发明提供一种低碳马氏体镍铬不锈钢的去污方法，其中步骤(1)至步骤(4)在超声清洗槽中超声进行，超声功率密度为15-35W/cm2，超声频率为15-45KHz。
本发明的有益效果在于，利用本发明的低碳马氏体镍铬不锈钢的去污方法，能够去除低碳马氏体镍铬不锈钢表面沉积的金属氧化物，且不损伤基体，无晶间腐蚀。
本发明针对现有的放射性污染去污方法难以满足低碳马氏体镍铬不锈钢的去污要求的缺陷，开发了一种用于低碳马氏体镍铬不锈钢的去污方法。该方法去除低碳马氏体镍铬不锈钢表面沉积的氧化物的效率大于99％，且不损伤基体，无晶间腐蚀，降低了作业人员的辐照剂量。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的具体实施方式作出进一步的说明。
实施例1：低碳马氏体镍铬不锈钢的去污(一)
本实施例为用于注锌反应堆RNS余热排出泵MP08泵壳的去污。
(1)氧化去污：采用质量浓度0.2％的高锰酸钾溶液，氢氧化钠调整溶液的pH值为11。控制温度60-75℃，将待去污部件放置于去污槽中的支架上固定，在超声协同作用下氧化去污6h，超声功率密度30W/cm2，超声频率40KHz(以下步骤超声条件相同)。
(2)漂洗：采用去离子水，于50-70℃下超声协同漂洗待去污部件40min。
(3)还原去污：采用质量浓度0.2％的草酸溶液，氢氧化钠调整溶液的pH值为4.5。控制温度60-75℃，在超声协同作用下将待去污部件还原去污6h。
(4)漂洗：采用去离子水，于50-70℃下超声协同漂洗待去污部件20min。
(5)将固定去污部件的支架吊至去污槽上部，控干水分。
实施例2：低碳马氏体镍铬不锈钢的去污(二)
本实施例为用于注锌反应堆RNS余热排出泵MP08泵壳的去污。
(1)氧化去污：采用质量浓度0.25％的高锰酸钾溶液，氢氧化钠调整溶液的pH值为11。控制温度60-75℃，将待去污部件放置于去污槽中的支架上固定，在超声协同作用下氧化去污8h，超声功率密度25W/cm2，超声频率35KHz(以下步骤超声条件相同)。
(2)漂洗：采用去离子水，于60-80℃下超声协同漂洗待去污部件30min。
(3)还原去污：采用质量浓度0.2％的草酸+0.2％的柠檬酸溶液，氢氧化钠调整溶液的pH值为4.75。控制温度60-80℃，在超声协同作用下将待去污部件还原去污8h。
(4)漂洗：采用去离子水，于60-80℃下超声协同漂洗待去污部件30min。
(5)将固定去污部件的支架吊至去污槽上部，控干水分。
实施例3：低碳马氏体镍铬不锈钢的去污(三)
本实施例为用于注锌反应堆RNS余热排出泵MP08泵壳的去污。
(1)氧化去污：采用质量浓度0.2％的过硫酸钾溶液，氢氧化钠调整溶液的pH值为12。控制温度60-75℃，将待去污部件放置于去污槽中的支架上固定，在超声协同作用下氧化去污8h，超声功率密度35W/cm2，超声频率45KHz(以下步骤超声条件相同)。
(2)漂洗：采用去离子水，于60-80℃下超声协同漂洗待去污部件30min。
(3)还原去污：采用质量浓度0.5％柠檬酸溶液，氢氧化钠调整溶液的pH值为5。控制温度55-75℃，在超声协同作用下将待去污部件还原去污8h。
(4)漂洗：采用去离子水，于60-80℃下超声协同漂洗待去污部件30min。
(5)将固定去污部件的支架吊至去污槽上部，控干水分。
实施例4：低碳马氏体镍铬不锈钢的去污(四)
本实施例为用于注锌反应堆RNS余热排出泵MP08泵壳的去污。
(1)氧化去污：采用质量浓度0.5％的过硫酸钾溶液，氢氧化钠调整溶液的pH值为10。控制温度60-75℃，将待去污部件放置于去污槽中的支架上固定，在超声协同作用下氧化去污8h，超声功率密度35W/cm2，超声频率30KHz(以下步骤超声条件相同)。
(2)漂洗：采用去离子水，于60-80℃下超声协同漂洗待去污部件30min。
(3)还原去污：采用质量浓度0.25％的草酸+0.25％的柠檬酸溶液，氢氧化钠调整溶液的pH值为5.5。控制温度55-75℃，在超声协同作用下将待去污部件还原去污8h。
(4)漂洗：采用去离子水，于60-80℃下超声协同漂洗待去污部件30min。
(5)将固定去污部件的支架吊至去污槽上部，控干水分。
对上述实施例1-4的去污效果进行验证，结果表明：
(1)去污后，对基材腐蚀深度≤0.8μm，去污后挂片扫描电镜10000倍显示，无晶间腐蚀；
(2)去污后，经擦拭取样测量，表面污染水平从260Bq/cm2～900Bq/cm2降至0.8Bq/cm2～1.5Bq/cm2，沉积金属氧化物去除率均达到99％，剂量率水平从3000μSv/h～5000μSv/h降至50μSv/h～100μSv/h，去污系数DF＝325～600，DRRF＝50～60；
(3)工艺配方中化学试剂浓度0.05％～0.5％，没有使用新的化学物质，需处理的放射性废物量很小。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若对本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。上述实施例或实施方式只是对本发明的举例说明，本发明也可以以其它的特定方式或其它的特定形式实施，而不偏离本发明的要旨或本质特征。因此，描述的实施方式从任何方面来看均应视为说明性而非限定性的。本发明的范围应由附加的权利要求说明，任何与权利要求的意图和范围等效的变化也应包含在本发明的范围内。
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