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00Cr30Ni60Fe10 (Inconel 690)

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金是(shi)(shi)一種在(zai)壓水(shui)堆蒸發(fa)器(qi)傳熱管工況條件下，耐應力(li)腐蝕等性能更為優良的(de)新三代(dai)合(he)(he)金(jin)。此合(he)(he)金(jin)自1972年(nian)公(gong)開發(fa)表至(zhi)今已(yi)近40年(nian)。圖3-3-54和(he)圖3-3-55是(shi)(shi)發(fa)表此合(he)(he)金(jin)時的(de)部分主要試(shi)驗結果。它(ta)實際上(shang)是(shi)(shi)在(zai)0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)合(he)(he)金(jin)基礎上(shang)提高鉻含量的(de)一種改進(jin)型合(he)(he)金(jin)。自1982年(nian)起，此合(he)(he)金(jin)開始制(zhi)造壓水(shui)動力(li)堆的(de)蒸發(fa)器(qi)U型管，目(mu)前國(guo)(guo)外(wai)已(yi)廣泛(fan)用于壓水(shui)堆核(he)電廠(chang)的(de)蒸發(fa)器(qi)中并(bing)開始在(zai)堆內(nei)構件的(de)一些部件上(shang)應用。目(mu)前，國(guo)(guo)內(nei)自國(guo)(guo)外(wai)已(yi)大(da)量引進(jin)的(de)大(da)型壓水(shui)堆核(he)電廠(chang)的(de)蒸發(fa)器(qi)傳熱管也均采用此合(he)(he)金(jin)。

一、化學成分(fen)和(he)組織特點

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金(jin)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、耐腐蝕性(xing)能

  1. 全面腐(fu)蝕(shi)

 （00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金(jin)的耐全面腐蝕(shi)(shi)的性(xing)能見表3-3-31。在300~350℃高溫(wen)高壓水(shui)(shui)中的耐蝕(shi)(shi)性(xing)良好，腐蝕(shi)(shi)速率(lv)≤10mg/(d㎡·月）。00Cr30Ni60Fe10 合金(jin)在316℃動水(shui)(shui)中的耐蝕(shi)(shi)性(xing)見圖(tu)3-3-57.從圖(tu)中可知，由(you)于(yu)00Cr30Ni60Fe10合金(jin)鉻含量高，所以其耐蝕(shi)(shi)性(xing)優于(yu)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(li)腐(fu)蝕(shi)

  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(ye)金因(yin)素對00Cr30Ni60Fe10合金耐應力腐(fu)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 合金在高溫下的抗氧化和抗硫化性能(neng)分別見圖 3-3-68 和 圖 3-3-69 及表 3-3-36。

三(san)、力學性能(neng)

  表 3-3-37 和 表 3-3-38 列入了  Inconel 690 合金(jin)的室溫和中溫長(chang)期(qi)時效的性能。

  由于 Inconel 690 合金組織(zhi)穩定(ding)且經長(chang)期中(zhong)溫時效也(ye)無脆性相(xiang)析(xi)出。因此(ci)，該合金在中(zhong)溫長(chang)期使用時也(ye)不會有任何催(cui)化傾向。表 3-3-38 系實驗(yan)室試驗(yan)結果(guo)。

  此合金的(de)(de)室溫力(li)學性能受熱處(chu)理的(de)(de)影響(xiang)極大(da)。圖3-3-70 中(zhong)的(de)(de)結果指出，固溶   處(chu)理溫度(du)提高，合金的(de)(de)強度(du)下降，塑性增加。

  圖(tu)3-3-71系00Cr30Ni60Fe10合金的高溫(wen)瞬(shun)時(shi)力(li)學性(xing)能，由圖(tu)可知，溫(wen)度高于40℃,此合金的抗拉強度迅速降低，伸長(chang)率明顯下降。

  圖3-3-72和圖3-3-73是00Cr30Ni60Fe10合金的(de)高溫持久和蠕變性能。

四、冷、熱加工性(xing)能

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金的熱加工一般(ban)在1040~1230℃進行，最低的熱變(bian)形溫度(du)不低于870℃。

 此(ci)合金(jin)(jin)的(de)冷(leng)加工(gong)成型性與前述0Cr15Ni75Fe合金(jin)(jin)相似。圖3-3-74系00Cr30Ni60Fe10合金(jin)(jin)的(de)冷(leng)加工(gong)硬化行為與其他材(cai)料相比較的(de)結果。

五、焊接性能(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(liu)、熱處理工藝

  若在(zai)固溶處(chu)理(li)(li)態使用(yong)，00Cr30Ni60Fe10合金(jin)(jin)的(de)(de)熱(re)處(chu)理(li)(li)工(gong)藝為1000~1100℃加熱(re)保溫(wen)后(hou)(hou)快冷。供壓水核反應(ying)堆蒸發器傳熱(re)管使用(yong)的(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合金(jin)(jin)則根據前述0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)的(de)(de)經驗(yan)，需采用(yong)固溶處(chu)理(li)(li)＋脫敏處(chu)理(li)(li)的(de)(de)熱(re)處(chu)理(li)(li)工(gong)藝。脫敏處(chu)理(li)(li)溫(wen)度為～720℃+5~15h時(shi)效后(hou)(hou)冷卻(que)，00Cr30Ni60Fe10合金(jin)(jin)管材(cai)彎成(cheng)U型管后(hou)(hou)對于小R的(de)(de)U型管尚需進(jin)行消(xiao)除應(ying)力熱(re)處(chu)理(li)(li)。

七、物(wu)理性能

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

八、應用

  20世紀80年(nian)代(dai)(dai)，0Cr30Ni60Fe10合金(jin)(jin)(jin)開(kai)始(shi)制造蒸(zheng)(zheng)發(fa)器，1991年(nian)，法國(guo)采用(yong)此合金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)大(da)壓(ya)水(shui)(shui)堆(dui)核電站（1450MW)的(de)(de)(de)(de)四(si)臺蒸(zheng)(zheng)發(fa)器投入了(le)商業(ye)運(yun)(yun)行。雖然在模(mo)擬(ni)蒸(zheng)(zheng)發(fa)器工況下，國(guo)內外對(dui)此合金(jin)(jin)(jin)性能的(de)(de)(de)(de)評(ping)估仍在進行，但總的(de)(de)(de)(de)來說，已(yi)投人運(yun)(yun)行的(de)(de)(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合金(jin)(jin)(jin)制蒸(zheng)(zheng)發(fa)器的(de)(de)(de)(de)運(yun)(yun)行情況良好。我國(guo)自法國(guo)引(yin)進的(de)(de)(de)(de)大(da)亞灣和(he)嶺澳(ao)核電站的(de)(de)(de)(de)蒸(zheng)(zheng)發(fa)器的(de)(de)(de)(de)傳熱(re)管均為00Cr30Ni60Fe10 合金(jin)(jin)(jin)管材制造。目前 00Cr30Ni60Fe10合金(jin)(jin)(jin)已(yi)擴大(da)用(yong)于制造壓(ya)水(shui)(shui)堆(dui)壓(ya)力容器的(de)(de)(de)(de)穿透件和(he)控制棒驅(qu)動機(ji)構(gou)的(de)(de)(de)(de)零部件代(dai)(dai)替(ti)0Cr18Ni10、0Cr18Ni10Ti和(he)0Cr15Ni75Fe.國(guo)外已(yi)開(kai)始(shi)用(yong)00Cr30Ni60Fe10合金(jin)(jin)(jin)全(quan)面代(dai)(dai)替(ti)壓(ya)水(shui)(shui)堆(dui)原用(yong)的(de)(de)(de)(de)0Cr15Ni75Fe，俄羅斯雖然仍然采用(yong)價廉的(de)(de)(de)(de)0Cr18Ni10Ti不銹鋼做臥式蒸(zheng)(zheng)發(fa)器的(de)(de)(de)(de)傳熱(re)管，但要防止水(shui)(shui)質超標，或蒸(zheng)(zheng)發(fa)器在沿(yan)海海洋大(da)氣中維護不當，否(fou)則其傳熱(re)管易產生應力腐蝕破(po)壞的(de)(de)(de)(de)危險。