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NS 315 (Inconel 690)

 （00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金(jin)是一種在(zai)壓水(shui)(shui)(shui)(shui)堆(dui)蒸發(fa)器(qi)(qi)傳熱(re)管(guan)工況條件(jian)下，耐應力腐蝕等性能更為優良的新(xin)三代合(he)(he)金(jin)(jin)。此(ci)合(he)(he)金(jin)(jin)自(zi)(zi)1972年公開發(fa)表(biao)至今已近40年。圖3-3-54和(he)圖3-3-55是發(fa)表(biao)此(ci)合(he)(he)金(jin)(jin)時的部分主要試驗結(jie)果。它實際上(shang)(shang)是在(zai)0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)合(he)(he)金(jin)(jin)基礎上(shang)(shang)提高(gao)鉻含量的一種改進型合(he)(he)金(jin)(jin)。自(zi)(zi)1982年起，此(ci)合(he)(he)金(jin)(jin)開始(shi)制造(zao)壓水(shui)(shui)(shui)(shui)動力堆(dui)的蒸發(fa)器(qi)(qi)U型管(guan)，目(mu)(mu)前(qian)國外已廣泛用于壓水(shui)(shui)(shui)(shui)堆(dui)核電(dian)廠(chang)(chang)的蒸發(fa)器(qi)(qi)中并開始(shi)在(zai)堆(dui)內構件(jian)的一些部件(jian)上(shang)(shang)應用。目(mu)(mu)前(qian)，國內自(zi)(zi)國外已大量引進的大型壓水(shui)(shui)(shui)(shui)堆(dui)核電(dian)廠(chang)(chang)的蒸發(fa)器(qi)(qi)傳熱(re)管(guan)也均采用此(ci)合(he)(he)金(jin)(jin)。

一、化學成分和組織(zhi)特(te)點

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金的化學成(cheng)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(shi)

 （00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合(he)(he)(he)金(jin)的耐全面腐(fu)蝕的性(xing)(xing)能見表(biao)3-3-31。在(zai)300~350℃高溫高壓水中(zhong)的耐蝕性(xing)(xing)良(liang)好，腐(fu)蝕速率(lv)≤10mg/(d㎡·月）。00Cr30Ni60Fe10 合(he)(he)(he)金(jin)在(zai)316℃動水中(zhong)的耐蝕性(xing)(xing)見圖(tu)3-3-57.從(cong)圖(tu)中(zhong)可知，由于00Cr30Ni60Fe10合(he)(he)(he)金(jin)鉻含量高，所以其耐蝕性(xing)(xing)優于Inconel 600和Incoloyl 800合(he)(he)(he)金(jin)。

  2. 晶間(jian)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(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(he)金耐(nai)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)(kang)氧化和抗(kang)(kang)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(xue)性能

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

  由于 Inconel 690 合金組織(zhi)穩定且經長期中溫時效也(ye)無脆性相析出。因此，該(gai)合金在中溫長期使用時也(ye)不會(hui)有任何(he)催(cui)化傾向(xiang)。表 3-3-38 系(xi)實(shi)驗(yan)(yan)室(shi)試(shi)驗(yan)(yan)結果。

  此合金(jin)的(de)室溫(wen)力(li)學性(xing)(xing)能受熱處理(li)的(de)影響極大。圖3-3-70 中的(de)結果指出，固(gu)溶   處理(li)溫(wen)度提高(gao)，合金(jin)的(de)強(qiang)度下降，塑性(xing)(xing)增加。

  圖(tu)3-3-71系00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)的(de)高溫瞬時力(li)學(xue)性(xing)能(neng)，由(you)圖(tu)可知，溫度高于40℃,此合(he)金(jin)的(de)抗拉強度迅速降(jiang)低(di)，伸長率明(ming)顯下(xia)降(jiang)。

  圖3-3-72和(he)圖3-3-73是00Cr30Ni60Fe10合金的高溫持久(jiu)和(he)蠕變性能。

四(si)、冷、熱加工性能

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

 此合(he)(he)金的冷(leng)加工(gong)成(cheng)型性與前述0Cr15Ni75Fe合(he)(he)金相(xiang)似。圖3-3-74系00Cr30Ni60Fe10合(he)(he)金的冷(leng)加工(gong)硬化行為與其他材料(liao)相(xiang)比較的結果。

五、焊接性(xing)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(liu)、熱處理工藝

  若(ruo)在固溶(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)態使(shi)用(yong)，00Cr30Ni60Fe10合(he)金的(de)熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)(li)工藝為(wei)1000~1100℃加熱(re)(re)保(bao)溫(wen)后(hou)快冷。供壓水核反(fan)應堆蒸(zheng)發器(qi)傳熱(re)(re)管使(shi)用(yong)的(de)00Cr30Ni60Fe10 合(he)金則(ze)根據(ju)前(qian)述(shu)0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)的(de)經驗，需(xu)采用(yong)固溶(rong)處(chu)(chu)理(li)(li)＋脫敏處(chu)(chu)理(li)(li)的(de)熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)(li)工藝。脫敏處(chu)(chu)理(li)(li)溫(wen)度為(wei)～720℃+5~15h時效后(hou)冷卻，00Cr30Ni60Fe10合(he)金管材(cai)彎成(cheng)U型(xing)管后(hou)對于小R的(de)U型(xing)管尚需(xu)進行消除應力熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)(li)。

七、物理性能

  00Cr30Ni60Fe10合金的物理(li)性能見表3-3-39。

八、應用

  20世紀(ji)80年代(dai)，0Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)開始制(zhi)造蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器(qi)(qi)，1991年，法國(guo)采用(yong)此合(he)金(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)大壓水堆(dui)(dui)核(he)電站（1450MW)的(de)(de)(de)(de)(de)四臺蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器(qi)(qi)投(tou)入了商業運(yun)行。雖然在模擬蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器(qi)(qi)工況(kuang)下，國(guo)內外對此合(he)金(jin)性能的(de)(de)(de)(de)(de)評估仍(reng)在進行，但(dan)總的(de)(de)(de)(de)(de)來(lai)說，已(yi)投(tou)人運(yun)行的(de)(de)(de)(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合(he)金(jin)制(zhi)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)行情況(kuang)良好。我國(guo)自法國(guo)引進的(de)(de)(de)(de)(de)大亞灣(wan)和嶺(ling)澳核(he)電站的(de)(de)(de)(de)(de)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)傳(chuan)熱(re)管均為00Cr30Ni60Fe10 合(he)金(jin)管材制(zhi)造。目前 00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)已(yi)擴大用(yong)于制(zhi)造壓水堆(dui)(dui)壓力容器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)穿透件(jian)和控制(zhi)棒驅動機(ji)構的(de)(de)(de)(de)(de)零部(bu)件(jian)代(dai)替(ti)0Cr18Ni10、0Cr18Ni10Ti和0Cr15Ni75Fe.國(guo)外已(yi)開始用(yong)00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)全(quan)面(mian)代(dai)替(ti)壓水堆(dui)(dui)原用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)0Cr15Ni75Fe，俄(e)羅(luo)斯(si)雖然仍(reng)然采用(yong)價(jia)廉的(de)(de)(de)(de)(de)0Cr18Ni10Ti不銹鋼做臥式蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)傳(chuan)熱(re)管，但(dan)要(yao)防止水質超標，或蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器(qi)(qi)在沿海(hai)海(hai)洋(yang)大氣中維護不當(dang)，否則其傳(chuan)熱(re)管易產生應力腐蝕破壞的(de)(de)(de)(de)(de)危險。