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00Cr30Ni60Fe10 (Inconel 690)

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金是一種在壓(ya)(ya)水(shui)(shui)堆(dui)蒸(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器傳熱(re)管工況條件下，耐應力(li)腐蝕(shi)等性能更(geng)為優良(liang)的(de)新(xin)三代合(he)金(jin)。此合(he)金(jin)自1972年(nian)公開(kai)發(fa)(fa)表至(zhi)今已(yi)近40年(nian)。圖(tu)3-3-54和圖(tu)3-3-55是發(fa)(fa)表此合(he)金(jin)時的(de)部(bu)分主要試驗結果。它(ta)實際上(shang)是在0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)合(he)金(jin)基礎上(shang)提高鉻含量的(de)一種改進型(xing)合(he)金(jin)。自1982年(nian)起，此合(he)金(jin)開(kai)始(shi)制造(zao)壓(ya)(ya)水(shui)(shui)動力(li)堆(dui)的(de)蒸(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器U型(xing)管，目前國(guo)外已(yi)廣泛(fan)用于壓(ya)(ya)水(shui)(shui)堆(dui)核(he)電(dian)廠的(de)蒸(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器中并開(kai)始(shi)在堆(dui)內(nei)構件的(de)一些部(bu)件上(shang)應用。目前，國(guo)內(nei)自國(guo)外已(yi)大量引進的(de)大型(xing)壓(ya)(ya)水(shui)(shui)堆(dui)核(he)電(dian)廠的(de)蒸(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器傳熱(re)管也(ye)均采用此合(he)金(jin)。

一、化學成分和組(zu)織(zhi)特(te)點(dian)

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金的化學成分見表(biao)3-3-30。

  此合金固態為純奧氏體組織。由于碳在此合金中的溶解度很低（圖3-3-56),所以也常有M₂₃C。等碳化物存在，特別是在敏化態（或焊后）更會有較大量碳化物析出，有時還有碳氮化物。當合金中含有鈦時，還會有氮化鈦存在。由于此合金組織穩定，即使經過中溫長期加熱達12000小時以上，也未見有a脆性相析出。

二、耐腐(fu)蝕性能(neng)

  1. 全(quan)面腐蝕

 （00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金(jin)的耐(nai)全面腐蝕(shi)的性(xing)能見(jian)表3-3-31。在300~350℃高(gao)溫高(gao)壓(ya)水(shui)中的耐(nai)蝕(shi)性(xing)良好，腐蝕(shi)速(su)率≤10mg/(d㎡·月）。00Cr30Ni60Fe10 合金(jin)在316℃動水(shui)中的耐(nai)蝕(shi)性(xing)見(jian)圖3-3-57.從(cong)圖中可知，由于00Cr30Ni60Fe10合金(jin)鉻含量高(gao)，所以其耐(nai)蝕(shi)性(xing)優于Inconel 600和Incoloyl 800合金(jin)。

  2. 晶間腐蝕

   已知，采用65%HNO₃法檢查不銹鋼的晶間腐蝕傾向，既可腐蝕貧鉻區，又可腐蝕碳化物和a相。采用此法研究00Cr30Ni60Fe10合金耐腐蝕性能的結果表明，此合金的晶間腐蝕傾向主要取決于合金中的碳含量，部分結果見圖3-3-58和圖3-3-59.顯然，當00Cr30Ni60Fe10合金中碳含量≤0.02%時，對合金的耐晶間腐蝕是有利的，但熱處理條件也有重要影響。圖3-3-60系含碳0.05%的00Cr30Ni60Fe10 合金的TTS(時間－溫度－敏化）曲線。由圖可知，在65%HNO₃沸騰溫度下，碳含量為0.05%的0Cr30Ni60Fe10合金在中溫短暫停留便要產生晶間腐蝕。圖3-3-61系合金中鉻、鎳量對晶間腐蝕性能的影響。顯然，含鉻約30%、鎳約60%的合金耐晶間腐蝕性能優良。

  3. 應力腐蝕

  0Cr30Ni60Fe10合金的耐應力腐蝕性能是令人滿意的。在154℃沸騰MgCl₂溶液中的試驗結果見圖3-3-62.顯然，00Cr30Ni60Fe10合金（即Inconel 690 )處于免疫區。圖3-3-63~圖3-3-66和表3-3-32~表3-3-34均系上Inconel 690 的耐應力腐蝕性能與其他合金相比的試驗結果。顯然，Inconel 690 合金處于優勢。

  4. 冶金因素對00Cr30Ni60Fe10合金耐應力腐蝕性能的影響(xiang)

   表3-3-35和圖3-3-67系化學成分、冶煉工藝、蒸發器管材加工工藝以及熱處理對00Cr30Ni60Fe10合金耐應力腐蝕性能的影響。從表3-3-35中可看出，若向此合金中再加入鉬、硼、鈦、鈮等元素，對含Cl^-的300℃高溫水中的耐應力腐蝕性雖并無影響，但在325℃10%NaOH脫氣高溫水中則是有害的；圖3-3-67中的結果表明，00Cr30Ni60Fe10合金的冶煉工藝采用真空或VOD爐外精煉再經電渣重熔；管材生產工藝采用冷軋與冷拔相結合；熱處理采用固溶再經脫敏處理，可以獲得滿意的耐應力腐蝕性能。而單一冷軋工藝生產的管材，耐應力腐蝕性能最差。這些試驗結果，對于國內00Cr30Ni60Fel0 合金管材的生產工藝而言具有參考價值。

  5. Inconel 690 合金在高溫下的抗(kang)氧化(hua)和(he)(he)抗(kang)硫(liu)化(hua)性能分別見圖 3-3-68 和(he)(he) 圖 3-3-69 及表 3-3-36。

三、力學性能

  表(biao) 3-3-37 和 表(biao) 3-3-38 列入了(le)  Inconel 690 合金的(de)室溫和中溫長(chang)期(qi)時(shi)效的(de)性能。

  由于 Inconel 690 合(he)金(jin)組織穩(wen)定且經長期(qi)中溫時(shi)效也無(wu)脆性相析(xi)出。因(yin)此，該合(he)金(jin)在中溫長期(qi)使用(yong)時(shi)也不會有任何催化(hua)傾(qing)向(xiang)。表 3-3-38 系實驗室試驗結果。

  此合金的室溫力學性能(neng)受熱處理的影(ying)響極大。圖3-3-70 中的結果(guo)指出，固溶   處理溫度(du)提高，合金的強(qiang)度(du)下降，塑性增(zeng)加。

  圖3-3-71系00Cr30Ni60Fe10合(he)金的(de)高溫瞬時力學性(xing)能，由(you)圖可知，溫度高于40℃,此合(he)金的(de)抗拉強度迅(xun)速降低，伸長率明顯下降。

  圖(tu)3-3-72和(he)(he)圖(tu)3-3-73是00Cr30Ni60Fe10合金(jin)的高(gao)溫持(chi)久和(he)(he)蠕變性能(neng)。

四、冷、熱加(jia)工性能

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金的(de)(de)熱(re)加(jia)工一般在1040~1230℃進(jin)行，最低的(de)(de)熱(re)變形溫度不低于870℃。

 此(ci)合金的(de)冷(leng)加工成型性與(yu)前述0Cr15Ni75Fe合金相似。圖3-3-74系00Cr30Ni60Fe10合金的(de)冷(leng)加工硬(ying)化行(xing)為與(yu)其他材(cai)料相比較的(de)結果。

五(wu)、焊接性能

  00Cr30Ni60Fe10合金的焊接性能良好。它可采用1Cr15Ni65Mn7Nb2 焊條和1Cr20Ni67Mn3Nb2 焊絲進行氣體保護焊接。當00Cr30Ni60Fe10 用于HNO₃+HF酸中時，則需要選用1Cr21Ni65Mn9Nb4 焊條和1Cr21Ni65Mn9Nb4 焊絲進行焊接。焊接規范與焊接其他高鎳合金基本相同。

六、熱(re)處(chu)理工藝

  若(ruo)在固(gu)溶處(chu)理態使用，00Cr30Ni60Fe10合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)熱處(chu)理工藝(yi)為1000~1100℃加(jia)熱保溫后(hou)快冷。供壓水核反(fan)應堆蒸發器傳熱管使用的(de)(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合(he)(he)金(jin)(jin)則根(gen)據前述0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)的(de)(de)(de)經驗(yan)，需采用固(gu)溶處(chu)理＋脫敏處(chu)理的(de)(de)(de)熱處(chu)理工藝(yi)。脫敏處(chu)理溫度為～720℃+5~15h時效后(hou)冷卻，00Cr30Ni60Fe10合(he)(he)金(jin)(jin)管材(cai)彎成U型(xing)管后(hou)對(dui)于(yu)小R的(de)(de)(de)U型(xing)管尚需進行(xing)消除應力熱處(chu)理。

七、物理性能

  00Cr30Ni60Fe10合金的物理性能(neng)見(jian)表3-3-39。

八、應用

  20世紀(ji)80年代，0Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)(jin)開(kai)始制(zhi)(zhi)造(zao)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器(qi)，1991年，法國采用(yong)(yong)此合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)大壓(ya)水(shui)(shui)堆核電(dian)站（1450MW)的(de)(de)(de)(de)(de)四臺蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器(qi)投入了(le)商(shang)業運行。雖然在(zai)(zai)模擬蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器(qi)工況(kuang)下，國內外對此合(he)金(jin)(jin)性能的(de)(de)(de)(de)(de)評(ping)估仍在(zai)(zai)進行，但(dan)總的(de)(de)(de)(de)(de)來說，已投人運行的(de)(de)(de)(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合(he)金(jin)(jin)制(zhi)(zhi)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)運行情況(kuang)良好。我國自法國引進的(de)(de)(de)(de)(de)大亞灣和嶺澳核電(dian)站的(de)(de)(de)(de)(de)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)傳(chuan)熱(re)管(guan)均(jun)為00Cr30Ni60Fe10 合(he)金(jin)(jin)管(guan)材(cai)制(zhi)(zhi)造(zao)。目前(qian) 00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)(jin)已擴大用(yong)(yong)于制(zhi)(zhi)造(zao)壓(ya)水(shui)(shui)堆壓(ya)力容器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)穿透件和控制(zhi)(zhi)棒驅動(dong)機構的(de)(de)(de)(de)(de)零部件代替0Cr18Ni10、0Cr18Ni10Ti和0Cr15Ni75Fe.國外已開(kai)始用(yong)(yong)00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)(jin)全面代替壓(ya)水(shui)(shui)堆原用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)0Cr15Ni75Fe，俄羅斯雖然仍然采用(yong)(yong)價(jia)廉的(de)(de)(de)(de)(de)0Cr18Ni10Ti不銹鋼做(zuo)臥式蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)傳(chuan)熱(re)管(guan)，但(dan)要(yao)防止水(shui)(shui)質超標，或蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器(qi)在(zai)(zai)沿海海洋大氣中維護不當，否(fou)則(ze)其(qi)傳(chuan)熱(re)管(guan)易產生應(ying)力腐蝕破(po)壞的(de)(de)(de)(de)(de)危(wei)險。