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00Cr30Ni60Fe10 (Inconel 690)

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金是一種在壓水(shui)(shui)(shui)堆(dui)蒸發(fa)器(qi)傳(chuan)熱管(guan)工況(kuang)條件下，耐應力腐(fu)蝕等性能(neng)更為(wei)優良的(de)(de)新三代(dai)合(he)金(jin)(jin)。此合(he)金(jin)(jin)自1972年公開發(fa)表(biao)至今已(yi)近40年。圖(tu)3-3-54和圖(tu)3-3-55是發(fa)表(biao)此合(he)金(jin)(jin)時的(de)(de)部分(fen)主要試驗結果。它實際上是在0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)合(he)金(jin)(jin)基礎上提高(gao)鉻含量的(de)(de)一種改(gai)進型合(he)金(jin)(jin)。自1982年起，此合(he)金(jin)(jin)開始制造(zao)壓水(shui)(shui)(shui)動(dong)力堆(dui)的(de)(de)蒸發(fa)器(qi)U型管(guan)，目(mu)前(qian)國(guo)外已(yi)廣泛用于壓水(shui)(shui)(shui)堆(dui)核(he)電(dian)廠(chang)的(de)(de)蒸發(fa)器(qi)中并開始在堆(dui)內(nei)(nei)構件的(de)(de)一些部件上應用。目(mu)前(qian)，國(guo)內(nei)(nei)自國(guo)外已(yi)大量引進的(de)(de)大型壓水(shui)(shui)(shui)堆(dui)核(he)電(dian)廠(chang)的(de)(de)蒸發(fa)器(qi)傳(chuan)熱管(guan)也均采用此合(he)金(jin)(jin)。

一、化(hua)學成分和組織特點

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合(he)金的化學成分見表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

 （00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金(jin)的(de)(de)(de)耐(nai)全(quan)面腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)性能(neng)見表3-3-31。在(zai)300~350℃高溫高壓水(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性良好，腐(fu)蝕(shi)(shi)(shi)速率(lv)≤10mg/(d㎡·月）。00Cr30Ni60Fe10 合金(jin)在(zai)316℃動水(shui)中(zhong)的(de)(de)(de)耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性見圖3-3-57.從(cong)圖中(zhong)可知，由于00Cr30Ni60Fe10合金(jin)鉻含量高，所以其耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性優于Inconel 600和(he)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(ying)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. 冶金因素對(dui)00Cr30Ni60Fe10合金耐應力腐蝕性能的影響

   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 合金在高溫下的抗氧化(hua)和抗硫化(hua)性能分別見圖(tu)(tu) 3-3-68 和 圖(tu)(tu) 3-3-69 及表(biao) 3-3-36。

三、力學(xue)性能

  表(biao) 3-3-37 和 表(biao) 3-3-38 列入了  Inconel 690 合金的室溫和中溫長期時效(xiao)的性能(neng)。

  由于 Inconel 690 合金(jin)組織穩(wen)定且經長期(qi)中溫(wen)時(shi)效(xiao)也(ye)無脆(cui)性相析(xi)出。因此，該(gai)合金(jin)在中溫(wen)長期(qi)使用時(shi)也(ye)不會有任何(he)催(cui)化傾(qing)向。表 3-3-38 系實驗室試驗結果(guo)。

  此合(he)金的(de)室溫力學性(xing)能(neng)受(shou)熱處理的(de)影響極大。圖3-3-70 中的(de)結果指出，固溶   處理溫度(du)提高，合(he)金的(de)強度(du)下降，塑(su)性(xing)增加(jia)。

  圖(tu)3-3-71系00Cr30Ni60Fe10合(he)金的(de)高溫(wen)瞬時力學性能，由圖(tu)可知(zhi)，溫(wen)度(du)高于40℃,此(ci)合(he)金的(de)抗拉強度(du)迅速降(jiang)低(di)，伸長率(lv)明(ming)顯下降(jiang)。

  圖3-3-72和圖3-3-73是(shi)00Cr30Ni60Fe10合金的(de)高(gao)溫(wen)持久和蠕(ru)變性能。

四、冷、熱加工(gong)性能

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金的(de)熱加(jia)工一般在1040~1230℃進行，最低的(de)熱變形溫度(du)不低于870℃。

 此合(he)(he)金的冷加工(gong)成型性與(yu)前(qian)述0Cr15Ni75Fe合(he)(he)金相似。圖(tu)3-3-74系(xi)00Cr30Ni60Fe10合(he)(he)金的冷加工(gong)硬化行為與(yu)其(qi)他材料相比較的結(jie)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、熱處理(li)工藝

  若在固溶處(chu)(chu)理(li)(li)態使用，00Cr30Ni60Fe10合(he)金的(de)熱(re)處(chu)(chu)理(li)(li)工藝為1000~1100℃加熱(re)保溫(wen)(wen)后(hou)快冷。供壓水核反應堆蒸發器(qi)傳(chuan)熱(re)管(guan)使用的(de)00Cr30Ni60Fe10 合(he)金則根據前述0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)的(de)經驗(yan)，需采(cai)用固溶處(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(wen)(wen)度為～720℃+5~15h時效后(hou)冷卻，00Cr30Ni60Fe10合(he)金管(guan)材彎成U型管(guan)后(hou)對于小(xiao)R的(de)U型管(guan)尚(shang)需進行(xing)消除應力熱(re)處(chu)(chu)理(li)(li)。

七、物理性(xing)能

  00Cr30Ni60Fe10合(he)金的(de)物(wu)理性能見(jian)表3-3-39。

八、應用

  20世(shi)紀(ji)80年(nian)代(dai)(dai)，0Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)(jin)(jin)開(kai)始制造蒸(zheng)發(fa)器(qi)(qi)(qi)，1991年(nian)，法國(guo)采(cai)用(yong)此(ci)合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)大(da)壓(ya)水(shui)(shui)堆(dui)核電(dian)站(zhan)（1450MW)的(de)(de)(de)四臺蒸(zheng)發(fa)器(qi)(qi)(qi)投入了(le)商(shang)業運(yun)行(xing)。雖然(ran)在(zai)模擬蒸(zheng)發(fa)器(qi)(qi)(qi)工況(kuang)下(xia)，國(guo)內外(wai)對此(ci)合(he)金(jin)(jin)(jin)性能的(de)(de)(de)評估仍(reng)在(zai)進行(xing)，但總的(de)(de)(de)來說，已投人(ren)運(yun)行(xing)的(de)(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合(he)金(jin)(jin)(jin)制蒸(zheng)發(fa)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)運(yun)行(xing)情(qing)況(kuang)良好。我國(guo)自法國(guo)引進的(de)(de)(de)大(da)亞灣和嶺澳核電(dian)站(zhan)的(de)(de)(de)蒸(zheng)發(fa)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)傳(chuan)熱(re)(re)管(guan)均(jun)為00Cr30Ni60Fe10 合(he)金(jin)(jin)(jin)管(guan)材制造。目前(qian) 00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)(jin)(jin)已擴大(da)用(yong)于制造壓(ya)水(shui)(shui)堆(dui)壓(ya)力容器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)穿(chuan)透(tou)件(jian)(jian)和控(kong)制棒驅動(dong)機(ji)構的(de)(de)(de)零部件(jian)(jian)代(dai)(dai)替0Cr18Ni10、0Cr18Ni10Ti和0Cr15Ni75Fe.國(guo)外(wai)已開(kai)始用(yong)00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)(jin)(jin)全(quan)面代(dai)(dai)替壓(ya)水(shui)(shui)堆(dui)原用(yong)的(de)(de)(de)0Cr15Ni75Fe，俄羅斯雖然(ran)仍(reng)然(ran)采(cai)用(yong)價廉的(de)(de)(de)0Cr18Ni10Ti不(bu)(bu)銹鋼做臥式蒸(zheng)發(fa)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)傳(chuan)熱(re)(re)管(guan)，但要防止(zhi)水(shui)(shui)質超標，或蒸(zheng)發(fa)器(qi)(qi)(qi)在(zai)沿海海洋大(da)氣(qi)中維(wei)護不(bu)(bu)當(dang)，否(fou)則(ze)其傳(chuan)熱(re)(re)管(guan)易(yi)產生應力腐蝕(shi)破壞的(de)(de)(de)危險。