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00Cr30Ni60Fe10 (Inconel 690)

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金是一種(zhong)在(zai)壓水堆(dui)蒸(zheng)發(fa)(fa)器(qi)傳熱管(guan)工況條件(jian)下，耐應力(li)腐蝕等(deng)性能更為優良的(de)(de)(de)新三代合(he)(he)金(jin)(jin)。此(ci)合(he)(he)金(jin)(jin)自1972年公開發(fa)(fa)表(biao)至(zhi)今已(yi)近40年。圖3-3-54和圖3-3-55是發(fa)(fa)表(biao)此(ci)合(he)(he)金(jin)(jin)時的(de)(de)(de)部分主要(yao)試驗結果。它實際上(shang)是在(zai)0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)合(he)(he)金(jin)(jin)基礎上(shang)提(ti)高鉻含量的(de)(de)(de)一種(zhong)改進(jin)型(xing)合(he)(he)金(jin)(jin)。自1982年起，此(ci)合(he)(he)金(jin)(jin)開始(shi)制造壓水動力(li)堆(dui)的(de)(de)(de)蒸(zheng)發(fa)(fa)器(qi)U型(xing)管(guan)，目前(qian)國(guo)外已(yi)廣泛用于(yu)壓水堆(dui)核電廠的(de)(de)(de)蒸(zheng)發(fa)(fa)器(qi)中并開始(shi)在(zai)堆(dui)內(nei)構(gou)件(jian)的(de)(de)(de)一些(xie)部件(jian)上(shang)應用。目前(qian)，國(guo)內(nei)自國(guo)外已(yi)大量引進(jin)的(de)(de)(de)大型(xing)壓水堆(dui)核電廠的(de)(de)(de)蒸(zheng)發(fa)(fa)器(qi)傳熱管(guan)也均采(cai)用此(ci)合(he)(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(nai)腐(fu)蝕性能

  1. 全(quan)面腐蝕

 （00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合(he)金的(de)耐(nai)全面腐蝕(shi)的(de)性能見表3-3-31。在300~350℃高溫高壓水中(zhong)的(de)耐(nai)蝕(shi)性良好，腐蝕(shi)速率≤10mg/(d㎡·月）。00Cr30Ni60Fe10 合(he)金在316℃動水中(zhong)的(de)耐(nai)蝕(shi)性見圖(tu)3-3-57.從圖(tu)中(zhong)可知，由于(yu)00Cr30Ni60Fe10合(he)金鉻含量高，所以其(qi)耐(nai)蝕(shi)性優于(yu)Inconel 600和Incoloyl 800合(he)金。

  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(jin)因素對00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)耐應力腐(fu)蝕(shi)性能(neng)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 合金在高溫下(xia)的抗(kang)氧化和(he)抗(kang)硫化性能分別見圖 3-3-68 和(he) 圖 3-3-69 及表 3-3-36。

三、力學性能

  表 3-3-37 和 表 3-3-38 列入了(le)  Inconel 690 合金的室溫(wen)和中(zhong)溫(wen)長期時效的性能。

  由于 Inconel 690 合(he)金組織穩定且(qie)經(jing)長(chang)期(qi)中溫時(shi)(shi)效也無脆性(xing)相析出。因此，該合(he)金在中溫長(chang)期(qi)使(shi)用時(shi)(shi)也不會有任何催化傾向。表 3-3-38 系實驗室試驗結果。

  此(ci)合金的室溫力學性能受熱(re)處理的影響極(ji)大(da)。圖(tu)3-3-70 中的結果指(zhi)出(chu)，固溶   處理溫度提高，合金的強度下降，塑(su)性增加。

  圖3-3-71系00Cr30Ni60Fe10合(he)金的高(gao)溫(wen)瞬時力學性能，由圖可知，溫(wen)度(du)高(gao)于40℃,此合(he)金的抗拉(la)強度(du)迅速降低，伸長率明顯下降。

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

四(si)、冷、熱加(jia)工性能

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

 此合(he)(he)金(jin)的冷加工成型性與前述0Cr15Ni75Fe合(he)(he)金(jin)相似。圖3-3-74系00Cr30Ni60Fe10合(he)(he)金(jin)的冷加工硬化行為與其他材料相比較的結果。

五、焊(han)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、熱處理(li)工藝

  若在固溶處(chu)理態(tai)使(shi)用(yong)，00Cr30Ni60Fe10合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)熱(re)(re)處(chu)理工藝(yi)為1000~1100℃加(jia)熱(re)(re)保溫后(hou)快(kuai)冷。供(gong)壓水(shui)核反應堆蒸(zheng)發器傳熱(re)(re)管(guan)使(shi)用(yong)的(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合(he)(he)金(jin)(jin)則根據(ju)前述0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)的(de)(de)經(jing)驗，需采用(yong)固溶處(chu)理＋脫(tuo)敏(min)(min)處(chu)理的(de)(de)熱(re)(re)處(chu)理工藝(yi)。脫(tuo)敏(min)(min)處(chu)理溫度(du)為～720℃+5~15h時效后(hou)冷卻，00Cr30Ni60Fe10合(he)(he)金(jin)(jin)管(guan)材彎成U型管(guan)后(hou)對于小R的(de)(de)U型管(guan)尚需進行消除(chu)應力熱(re)(re)處(chu)理。

七(qi)、物理(li)性能

  00Cr30Ni60Fe10合金的物理性(xing)能見表3-3-39。

八(ba)、應用(yong)

  20世紀80年代(dai)，0Cr30Ni60Fe10合(he)金開始(shi)制造蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器(qi)(qi)，1991年，法國(guo)采(cai)用(yong)此(ci)合(he)金的(de)(de)(de)(de)大壓(ya)水堆核電站(zhan)（1450MW)的(de)(de)(de)(de)四臺蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器(qi)(qi)投入(ru)了商業運(yun)行(xing)(xing)。雖然在(zai)模擬蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器(qi)(qi)工況下(xia)，國(guo)內外對此(ci)合(he)金性能的(de)(de)(de)(de)評估仍(reng)在(zai)進行(xing)(xing)，但(dan)總(zong)的(de)(de)(de)(de)來說，已(yi)投人運(yun)行(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合(he)金制蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)運(yun)行(xing)(xing)情況良好。我國(guo)自法國(guo)引進的(de)(de)(de)(de)大亞灣(wan)和嶺澳核電站(zhan)的(de)(de)(de)(de)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)傳熱管(guan)均為00Cr30Ni60Fe10 合(he)金管(guan)材制造。目前 00Cr30Ni60Fe10合(he)金已(yi)擴大用(yong)于制造壓(ya)水堆壓(ya)力容器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)穿透件和控制棒驅動機構的(de)(de)(de)(de)零部件代(dai)替(ti)0Cr18Ni10、0Cr18Ni10Ti和0Cr15Ni75Fe.國(guo)外已(yi)開始(shi)用(yong)00Cr30Ni60Fe10合(he)金全(quan)面代(dai)替(ti)壓(ya)水堆原用(yong)的(de)(de)(de)(de)0Cr15Ni75Fe，俄(e)羅斯雖然仍(reng)然采(cai)用(yong)價廉的(de)(de)(de)(de)0Cr18Ni10Ti不銹鋼(gang)做(zuo)臥式蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)傳熱管(guan)，但(dan)要防(fang)止水質超標，或蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器(qi)(qi)在(zai)沿海(hai)海(hai)洋(yang)大氣中維護不當(dang)，否則其傳熱管(guan)易產生應(ying)力腐(fu)蝕破壞的(de)(de)(de)(de)危險。