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00Cr30Ni60Fe10 (Inconel 690)

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金是(shi)一種(zhong)在壓水堆(dui)蒸發(fa)(fa)(fa)器傳熱管工況(kuang)條件下，耐應力(li)腐(fu)蝕(shi)等性能更為優(you)良的(de)新三代合金(jin)。此(ci)合金(jin)自(zi)(zi)1972年(nian)公開(kai)發(fa)(fa)(fa)表至(zhi)今已近(jin)40年(nian)。圖3-3-54和圖3-3-55是(shi)發(fa)(fa)(fa)表此(ci)合金(jin)時(shi)的(de)部分主要試驗(yan)結果。它實(shi)際上(shang)是(shi)在0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)合金(jin)基(ji)礎上(shang)提高鉻含量(liang)的(de)一種(zhong)改(gai)進型(xing)合金(jin)。自(zi)(zi)1982年(nian)起，此(ci)合金(jin)開(kai)始(shi)制(zhi)造壓水動(dong)力(li)堆(dui)的(de)蒸發(fa)(fa)(fa)器U型(xing)管，目前(qian)國(guo)外(wai)已廣泛用(yong)于壓水堆(dui)核電廠的(de)蒸發(fa)(fa)(fa)器中并開(kai)始(shi)在堆(dui)內(nei)(nei)構件的(de)一些部件上(shang)應用(yong)。目前(qian)，國(guo)內(nei)(nei)自(zi)(zi)國(guo)外(wai)已大量(liang)引進的(de)大型(xing)壓水堆(dui)核電廠的(de)蒸發(fa)(fa)(fa)器傳熱管也均采用(yong)此(ci)合金(jin)。

一、化學成分和組織(zhi)特(te)點

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金(jin)的化學成(cheng)分(fen)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、耐腐蝕性能

  1. 全面腐蝕(shi)

 （00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合(he)金的耐(nai)(nai)全面腐蝕(shi)的性(xing)(xing)能見表(biao)3-3-31。在300~350℃高(gao)溫高(gao)壓(ya)水(shui)中(zhong)(zhong)的耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)良好，腐蝕(shi)速(su)率≤10mg/(d㎡·月）。00Cr30Ni60Fe10 合(he)金在316℃動水(shui)中(zhong)(zhong)的耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)見圖3-3-57.從(cong)圖中(zhong)(zhong)可(ke)知，由于00Cr30Ni60Fe10合(he)金鉻含量高(gao)，所以其耐(nai)(nai)蝕(shi)性(xing)(xing)優于Inconel 600和Incoloyl 800合(he)金。

  2. 晶(jing)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(fu)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(yin)素對00Cr30Ni60Fe10合金耐應力腐蝕性能的(de)影響

   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(he)金在高溫下的抗氧化(hua)和抗硫化(hua)性能分別(bie)見(jian)圖 3-3-68 和 圖 3-3-69 及表 3-3-36。

三、力學性能

  表 3-3-37 和(he) 表 3-3-38 列入了  Inconel 690 合金的室(shi)溫(wen)和(he)中溫(wen)長(chang)期(qi)時(shi)效的性能。

  由于(yu) Inconel 690 合(he)金組織穩定且(qie)經長期中溫時效也無脆性(xing)相(xiang)析(xi)出(chu)。因此(ci)，該(gai)合(he)金在中溫長期使(shi)用時也不(bu)會有任(ren)何催化傾向。表 3-3-38 系實驗室試驗結果(guo)。

  此合(he)(he)金(jin)的室溫力學性能受熱處理的影響極大。圖3-3-70 中的結果(guo)指出，固溶   處理溫度(du)提(ti)高，合(he)(he)金(jin)的強度(du)下降，塑性增加。

  圖3-3-71系00Cr30Ni60Fe10合金的高(gao)溫(wen)瞬時力學性能(neng)，由圖可知，溫(wen)度高(gao)于(yu)40℃,此合金的抗拉(la)強度迅(xun)速降低，伸長率明顯下(xia)降。

  圖3-3-72和(he)圖3-3-73是00Cr30Ni60Fe10合金的(de)高溫(wen)持(chi)久和(he)蠕變性能。

四、冷、熱加(jia)工性能

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合(he)金的(de)(de)熱(re)加工一(yi)般在1040~1230℃進行，最低(di)的(de)(de)熱(re)變形溫度不低(di)于870℃。

 此(ci)合金的(de)冷(leng)加工(gong)成型(xing)性與(yu)前述0Cr15Ni75Fe合金相(xiang)似。圖3-3-74系(xi)00Cr30Ni60Fe10合金的(de)冷(leng)加工(gong)硬化行為與(yu)其他材料相(xiang)比較的(de)結果。

五、焊(han)接性能(neng)

  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、熱處(chu)理工(gong)藝

  若在(zai)固(gu)溶處(chu)(chu)理(li)(li)態(tai)使(shi)用(yong)，00Cr30Ni60Fe10合金的(de)熱(re)處(chu)(chu)理(li)(li)工藝為(wei)1000~1100℃加熱(re)保溫后快冷。供壓(ya)水(shui)核反應(ying)堆蒸發器傳(chuan)熱(re)管使(shi)用(yong)的(de)00Cr30Ni60Fe10 合金則根據前(qian)述0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)的(de)經(jing)驗，需采用(yong)固(gu)溶處(chu)(chu)理(li)(li)＋脫(tuo)敏處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)熱(re)處(chu)(chu)理(li)(li)工藝。脫(tuo)敏處(chu)(chu)理(li)(li)溫度為(wei)～720℃+5~15h時效(xiao)后冷卻，00Cr30Ni60Fe10合金管材彎成U型管后對于小R的(de)U型管尚需進行消除應(ying)力(li)熱(re)處(chu)(chu)理(li)(li)。

七、物理性能

  00Cr30Ni60Fe10合金的物(wu)理性能見表3-3-39。

八、應用

  20世紀80年代，0Cr30Ni60Fe10合金(jin)(jin)開(kai)始(shi)(shi)制(zhi)造(zao)(zao)蒸發器(qi)(qi)，1991年，法國(guo)(guo)采(cai)用(yong)(yong)此合金(jin)(jin)的(de)大(da)(da)(da)壓(ya)水堆(dui)核電站（1450MW)的(de)四臺(tai)蒸發器(qi)(qi)投(tou)入(ru)了商(shang)業運行。雖然在(zai)(zai)模擬蒸發器(qi)(qi)工況下，國(guo)(guo)內外對此合金(jin)(jin)性能的(de)評估仍在(zai)(zai)進(jin)(jin)行，但(dan)總的(de)來說，已(yi)投(tou)人(ren)運行的(de)00Cr30Ni60Fe10 合金(jin)(jin)制(zhi)蒸發器(qi)(qi)的(de)運行情況良好。我國(guo)(guo)自法國(guo)(guo)引進(jin)(jin)的(de)大(da)(da)(da)亞(ya)灣和(he)嶺(ling)澳核電站的(de)蒸發器(qi)(qi)的(de)傳熱管均為00Cr30Ni60Fe10 合金(jin)(jin)管材制(zhi)造(zao)(zao)。目前(qian) 00Cr30Ni60Fe10合金(jin)(jin)已(yi)擴大(da)(da)(da)用(yong)(yong)于制(zhi)造(zao)(zao)壓(ya)水堆(dui)壓(ya)力容器(qi)(qi)的(de)穿透件和(he)控制(zhi)棒(bang)驅動機構的(de)零部件代替0Cr18Ni10、0Cr18Ni10Ti和(he)0Cr15Ni75Fe.國(guo)(guo)外已(yi)開(kai)始(shi)(shi)用(yong)(yong)00Cr30Ni60Fe10合金(jin)(jin)全面(mian)代替壓(ya)水堆(dui)原用(yong)(yong)的(de)0Cr15Ni75Fe，俄羅(luo)斯雖然仍然采(cai)用(yong)(yong)價廉的(de)0Cr18Ni10Ti不(bu)銹鋼做臥式(shi)蒸發器(qi)(qi)的(de)傳熱管，但(dan)要防止水質超(chao)標，或蒸發器(qi)(qi)在(zai)(zai)沿海海洋大(da)(da)(da)氣中維護(hu)不(bu)當(dang)，否則其傳熱管易產生應力腐(fu)蝕破壞的(de)危險。