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00Cr30Ni60Fe10 (Inconel 690)

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合(he)金是一(yi)種(zhong)在(zai)壓(ya)(ya)水(shui)堆(dui)蒸發器傳(chuan)熱管工況(kuang)條件(jian)下，耐應(ying)力(li)(li)腐蝕(shi)等(deng)性(xing)能更(geng)為優(you)良(liang)的(de)(de)(de)新三代(dai)合(he)金。此(ci)合(he)金自1972年公(gong)開(kai)發表(biao)至今已近(jin)40年。圖3-3-54和圖3-3-55是發表(biao)此(ci)合(he)金時的(de)(de)(de)部分主要試(shi)驗結果(guo)。它實(shi)際(ji)上(shang)是在(zai)0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)合(he)金基礎上(shang)提高鉻含量的(de)(de)(de)一(yi)種(zhong)改進型(xing)合(he)金。自1982年起，此(ci)合(he)金開(kai)始制(zhi)造壓(ya)(ya)水(shui)動力(li)(li)堆(dui)的(de)(de)(de)蒸發器U型(xing)管，目(mu)前(qian)國(guo)外已廣泛用于壓(ya)(ya)水(shui)堆(dui)核(he)電廠(chang)的(de)(de)(de)蒸發器中并(bing)開(kai)始在(zai)堆(dui)內構件(jian)的(de)(de)(de)一(yi)些部件(jian)上(shang)應(ying)用。目(mu)前(qian)，國(guo)內自國(guo)外已大量引(yin)進的(de)(de)(de)大型(xing)壓(ya)(ya)水(shui)堆(dui)核(he)電廠(chang)的(de)(de)(de)蒸發器傳(chuan)熱管也均采(cai)用此(ci)合(he)金。

一、化學成(cheng)分和組織(zhi)特點

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金的化學(xue)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(nai)腐(fu)蝕(shi)性能(neng)

  1. 全面腐蝕

 （00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金的(de)(de)耐(nai)全面(mian)腐蝕(shi)的(de)(de)性能(neng)見表3-3-31。在300~350℃高溫高壓水(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性良好，腐蝕(shi)速(su)率≤10mg/(d㎡·月）。00Cr30Ni60Fe10 合金在316℃動(dong)水(shui)(shui)中(zhong)的(de)(de)耐(nai)蝕(shi)性見圖(tu)(tu)3-3-57.從(cong)圖(tu)(tu)中(zhong)可(ke)知，由于00Cr30Ni60Fe10合金鉻含量高，所以其耐(nai)蝕(shi)性優(you)于Inconel 600和(he)Incoloyl 800合金。

  2. 晶間腐(fu)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(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. 冶金因素(su)對00Cr30Ni60Fe10合金耐應力(li)腐(fu)蝕(shi)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(he)金在高溫(wen)下的(de)抗氧化和抗硫化性能分別見圖(tu) 3-3-68 和 圖(tu) 3-3-69 及表 3-3-36。

三、力學性能

  表(biao)(biao) 3-3-37 和 表(biao)(biao) 3-3-38 列入了(le)  Inconel 690 合金(jin)的室溫和中溫長期時(shi)效的性能。

  由于 Inconel 690 合金組織穩定且經長(chang)期中(zhong)溫時效(xiao)也無脆性相析(xi)出。因此，該(gai)合金在中(zhong)溫長(chang)期使用時也不(bu)會(hui)有任(ren)何催化傾向(xiang)。表 3-3-38 系實驗(yan)室試驗(yan)結(jie)果(guo)。

  此合金的室溫力(li)學性能受熱處理(li)(li)的影響極大。圖3-3-70 中的結果指出，固溶   處理(li)(li)溫度提高，合金的強(qiang)度下降(jiang)，塑性增加。

  圖3-3-71系(xi)00Cr30Ni60Fe10合金的(de)高(gao)溫瞬時力學性能(neng)，由圖可知，溫度高(gao)于40℃,此合金的(de)抗(kang)拉(la)強度迅速降低，伸長率明顯下降。

  圖3-3-72和圖3-3-73是(shi)00Cr30Ni60Fe10合金的高溫(wen)持(chi)久和蠕(ru)變性(xing)能。

四、冷、熱加(jia)工性(xing)能

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

 此合金(jin)的(de)冷(leng)加(jia)工成型性與前述0Cr15Ni75Fe合金(jin)相(xiang)似。圖3-3-74系00Cr30Ni60Fe10合金(jin)的(de)冷(leng)加(jia)工硬(ying)化(hua)行為與其他材料(liao)相(xiang)比(bi)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、熱處(chu)理工藝

  若在固(gu)溶處(chu)理(li)(li)態(tai)使(shi)用(yong)(yong)，00Cr30Ni60Fe10合(he)金的(de)(de)(de)熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)工藝(yi)為(wei)1000~1100℃加熱(re)(re)保溫(wen)(wen)后快冷(leng)。供壓(ya)水核反應堆蒸發(fa)器(qi)傳熱(re)(re)管(guan)使(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合(he)金則根(gen)據前述0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)的(de)(de)(de)經(jing)驗，需(xu)采用(yong)(yong)固(gu)溶處(chu)理(li)(li)＋脫敏處(chu)理(li)(li)的(de)(de)(de)熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)工藝(yi)。脫敏處(chu)理(li)(li)溫(wen)(wen)度為(wei)～720℃+5~15h時效后冷(leng)卻，00Cr30Ni60Fe10合(he)金管(guan)材彎成U型管(guan)后對于小R的(de)(de)(de)U型管(guan)尚需(xu)進行消除應力熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)。

七、物理性能

  00Cr30Ni60Fe10合金的物理性能見表3-3-39。

八、應用

  20世紀(ji)80年代(dai)，0Cr30Ni60Fe10合金(jin)(jin)開始(shi)制(zhi)造(zao)蒸發器(qi)，1991年，法國(guo)采用此合金(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)壓(ya)水(shui)堆(dui)核電站（1450MW)的(de)(de)(de)(de)(de)四(si)臺蒸發器(qi)投入了(le)商業運(yun)行。雖(sui)然(ran)(ran)在(zai)模擬蒸發器(qi)工(gong)況(kuang)下，國(guo)內(nei)外對此合金(jin)(jin)性能的(de)(de)(de)(de)(de)評估仍(reng)在(zai)進(jin)行，但總的(de)(de)(de)(de)(de)來說，已(yi)投人(ren)運(yun)行的(de)(de)(de)(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合金(jin)(jin)制(zhi)蒸發器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)行情況(kuang)良(liang)好。我國(guo)自法國(guo)引(yin)進(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)亞灣和嶺澳(ao)核電站的(de)(de)(de)(de)(de)蒸發器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)傳熱(re)管(guan)均為00Cr30Ni60Fe10 合金(jin)(jin)管(guan)材(cai)制(zhi)造(zao)。目(mu)前 00Cr30Ni60Fe10合金(jin)(jin)已(yi)擴大(da)用于制(zhi)造(zao)壓(ya)水(shui)堆(dui)壓(ya)力容器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)穿透件和控制(zhi)棒(bang)驅動機構的(de)(de)(de)(de)(de)零部件代(dai)替(ti)0Cr18Ni10、0Cr18Ni10Ti和0Cr15Ni75Fe.國(guo)外已(yi)開始(shi)用00Cr30Ni60Fe10合金(jin)(jin)全(quan)面代(dai)替(ti)壓(ya)水(shui)堆(dui)原(yuan)用的(de)(de)(de)(de)(de)0Cr15Ni75Fe，俄(e)羅斯雖(sui)然(ran)(ran)仍(reng)然(ran)(ran)采用價廉的(de)(de)(de)(de)(de)0Cr18Ni10Ti不銹鋼做臥式蒸發器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)傳熱(re)管(guan)，但要防止水(shui)質超標，或蒸發器(qi)在(zai)沿海海洋(yang)大(da)氣中維護(hu)不當，否則其(qi)傳熱(re)管(guan)易(yi)產生應力腐蝕破壞的(de)(de)(de)(de)(de)危險(xian)。