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00Cr30Ni60Fe10 (Inconel 690)

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金是一種在(zai)壓水(shui)堆(dui)蒸(zheng)(zheng)發(fa)器(qi)傳熱管工況條件下(xia)，耐應力(li)腐(fu)蝕等性能更為優(you)良的(de)新三(san)代合(he)金(jin)。此(ci)合(he)金(jin)自1972年(nian)(nian)公開(kai)發(fa)表至(zhi)今已(yi)近40年(nian)(nian)。圖3-3-54和圖3-3-55是發(fa)表此(ci)合(he)金(jin)時的(de)部(bu)分主要試驗結果。它實(shi)際(ji)上是在(zai)0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)合(he)金(jin)基礎(chu)上提(ti)高(gao)鉻含(han)量的(de)一種改進(jin)型合(he)金(jin)。自1982年(nian)(nian)起，此(ci)合(he)金(jin)開(kai)始制造壓水(shui)動力(li)堆(dui)的(de)蒸(zheng)(zheng)發(fa)器(qi)U型管，目前國外已(yi)廣泛用于壓水(shui)堆(dui)核電廠的(de)蒸(zheng)(zheng)發(fa)器(qi)中并開(kai)始在(zai)堆(dui)內構件的(de)一些部(bu)件上應用。目前，國內自國外已(yi)大(da)量引進(jin)的(de)大(da)型壓水(shui)堆(dui)核電廠的(de)蒸(zheng)(zheng)發(fa)器(qi)傳熱管也均采用此(ci)合(he)金(jin)。

一(yi)、化學成(cheng)分和(he)組織特點(dian)

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金的化學成分見表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(er)、耐(nai)腐蝕性(xing)能

  1. 全面腐蝕

 （00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合(he)金的耐(nai)(nai)全(quan)面腐蝕的性(xing)(xing)(xing)能(neng)見(jian)表3-3-31。在(zai)300~350℃高溫高壓(ya)水(shui)中的耐(nai)(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)良好，腐蝕速率≤10mg/(d㎡·月）。00Cr30Ni60Fe10 合(he)金在(zai)316℃動水(shui)中的耐(nai)(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)見(jian)圖3-3-57.從圖中可(ke)知，由(you)于(yu)00Cr30Ni60Fe10合(he)金鉻含量(liang)高，所以(yi)其耐(nai)(nai)蝕性(xing)(xing)(xing)優于(yu)Inconel 600和Incoloyl 800合(he)金。

  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)(jin)因素對00Cr30Ni60Fe10合金(jin)(jin)耐(nai)應(ying)力(li)腐(fu)蝕性能(neng)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(he)金在高溫下的抗氧化和(he)抗硫化性能分別(bie)見圖(tu) 3-3-68 和(he) 圖(tu) 3-3-69 及表 3-3-36。

三、力學(xue)性(xing)能

  表 3-3-37 和 表 3-3-38 列入(ru)了(le)  Inconel 690 合(he)金(jin)的室溫(wen)和中溫(wen)長期時效的性能。

  由于 Inconel 690 合(he)金組織穩定且經(jing)長期中溫時效也(ye)無脆(cui)性相(xiang)析出。因此，該合(he)金在中溫長期使用時也(ye)不會有任何催化傾向。表(biao) 3-3-38 系實(shi)驗室(shi)試驗結果。

  此(ci)合金(jin)的室溫(wen)力學性能受(shou)熱(re)處理(li)的影響極大。圖3-3-70 中的結果指出，固溶   處理(li)溫(wen)度(du)提高，合金(jin)的強度(du)下降，塑(su)性增加。

  圖3-3-71系00Cr30Ni60Fe10合金的高溫(wen)瞬時力學性能，由圖可知，溫(wen)度高于40℃,此合金的抗拉(la)強度迅速降(jiang)低(di)，伸(shen)長(chang)率明顯下降(jiang)。

  圖(tu)3-3-72和(he)(he)圖(tu)3-3-73是(shi)00Cr30Ni60Fe10合金的(de)高(gao)溫持久(jiu)和(he)(he)蠕變(bian)性能。

四、冷、熱加(jia)工性能

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金的熱加(jia)工一般在1040~1230℃進(jin)行，最低(di)的熱變形溫度(du)不低(di)于870℃。

 此合金(jin)的(de)(de)(de)冷加工成型性與前述(shu)0Cr15Ni75Fe合金(jin)相似。圖3-3-74系00Cr30Ni60Fe10合金(jin)的(de)(de)(de)冷加工硬化行為與其他材料相比較的(de)(de)(de)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、熱處理工藝

  若在固(gu)溶處(chu)理態使用(yong)，00Cr30Ni60Fe10合金的(de)熱(re)處(chu)理工藝(yi)為(wei)1000~1100℃加熱(re)保溫(wen)后(hou)快冷。供壓水核反(fan)應堆(dui)蒸發器傳熱(re)管(guan)使用(yong)的(de)00Cr30Ni60Fe10 合金則根據前述0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)的(de)經驗，需采(cai)用(yong)固(gu)溶處(chu)理＋脫敏(min)處(chu)理的(de)熱(re)處(chu)理工藝(yi)。脫敏(min)處(chu)理溫(wen)度為(wei)～720℃+5~15h時(shi)效后(hou)冷卻，00Cr30Ni60Fe10合金管(guan)材(cai)彎成U型管(guan)后(hou)對于小R的(de)U型管(guan)尚(shang)需進行消(xiao)除應力熱(re)處(chu)理。

七、物(wu)理性能

  00Cr30Ni60Fe10合金(jin)的物理性能見(jian)表3-3-39。

八、應用

  20世紀80年代(dai)，0Cr30Ni60Fe10合金(jin)開(kai)始(shi)制(zhi)造蒸發(fa)器(qi)，1991年，法(fa)國(guo)采用(yong)此合金(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)壓(ya)水(shui)(shui)(shui)堆核電站(zhan)（1450MW)的(de)(de)(de)(de)(de)四(si)臺蒸發(fa)器(qi)投入了商業運(yun)行。雖然(ran)在(zai)模擬蒸發(fa)器(qi)工(gong)況下，國(guo)內(nei)外(wai)對此合金(jin)性(xing)能的(de)(de)(de)(de)(de)評估(gu)仍在(zai)進行，但總(zong)的(de)(de)(de)(de)(de)來說，已投人運(yun)行的(de)(de)(de)(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合金(jin)制(zhi)蒸發(fa)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)運(yun)行情況良好。我國(guo)自法(fa)國(guo)引進的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)亞(ya)灣和(he)嶺(ling)澳核電站(zhan)的(de)(de)(de)(de)(de)蒸發(fa)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)傳熱(re)管均為00Cr30Ni60Fe10 合金(jin)管材制(zhi)造。目前 00Cr30Ni60Fe10合金(jin)已擴大(da)(da)用(yong)于制(zhi)造壓(ya)水(shui)(shui)(shui)堆壓(ya)力(li)容(rong)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)穿透件和(he)控制(zhi)棒驅動機構的(de)(de)(de)(de)(de)零部件代(dai)替0Cr18Ni10、0Cr18Ni10Ti和(he)0Cr15Ni75Fe.國(guo)外(wai)已開(kai)始(shi)用(yong)00Cr30Ni60Fe10合金(jin)全面代(dai)替壓(ya)水(shui)(shui)(shui)堆原(yuan)用(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)0Cr15Ni75Fe，俄羅(luo)斯雖然(ran)仍然(ran)采用(yong)價(jia)廉的(de)(de)(de)(de)(de)0Cr18Ni10Ti不銹鋼做臥式(shi)蒸發(fa)器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)傳熱(re)管，但要防止(zhi)水(shui)(shui)(shui)質超標(biao)，或蒸發(fa)器(qi)在(zai)沿海(hai)海(hai)洋大(da)(da)氣中(zhong)維護不當，否則其(qi)傳熱(re)管易產生(sheng)應力(li)腐蝕破壞(huai)的(de)(de)(de)(de)(de)危險。