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NS 1103 (00Cr25Ni35AlTi)

 根據研究(jiu)鎳、鉻對Ni-Fe-Cr合金(jin)耐(nai)應(ying)力(li)腐蝕(shi)性能(neng)的(de)影響(xiang)的(de)大(da)量實(shi)驗結果(guo)，國(guo)內20世紀70年代發(fa)展(zhan)了一種含氯離子(zi)和氧的(de)高(gao)溫水中耐(nai)應(ying)力(li)腐蝕(shi)性能(neng)優于(yu)18-8型(xing)不銹(xiu)鋼和00Cr20Ni32Fe（Incoloy 800)、0Cr15Ni75Fe（Inconel 600)的(de)新合金(jin)（新13號),此合金(jin)在含1%和10%NaOH的(de)高(gao)溫水中也具有(you)良好的(de)性能(neng)，它是(shi)一種適(shi)于(yu)壓水堆核電(dian)站蒸(zheng)發(fa)器的(de)新型(xing)材料，也適(shi)用于(yu)Cr18-Ni8型(xing)奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼易產生應(ying)力(li)腐蝕(shi)的(de)化工(gong)、石化等(deng)環境中的(de)各(ge)種熱交換器等(deng)設備。

一、耐腐蝕性能

  1. 全面腐蝕

  在壓水(shui)(shui)堆高溫(wen)水(shui)(shui)介質(zhi)中，合金和不銹鋼的全(quan)(quan)面(mian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性能(neng)也(ye)是一(yi)重要技(ji)術指標，耐全(quan)(quan)面(mian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性能(neng)好壞(huai)是影響一(yi)、二回路系(xi)統(tong)工作介質(zhi)污(wu)染程度(du)的關鍵(jian)數(shu)據。新13號合金在高溫(wen)水(shui)(shui)中的全(quan)(quan)面(mian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性能(neng)數(shu)據如下表，數(shu)據表明它的耐全(quan)(quan)面(mian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性能(neng)接近于18-8、00Cr20Ni32AlTi、0Cr15Ni75Fe,完全(quan)(quan)可滿足壓水(shui)(shui)堆核電(dian)站蒸發(fa)器對(dui)材料耐全(quan)(quan)面(mian)腐(fu)(fu)(fu)蝕(shi)性能(neng)的要求。

  2. 點蝕(shi)

   在35℃，5%NaCl+0.005mol/L 硫酸的水溶液中測得的新13號合金的點蝕擊穿電位時間結果，與在同樣條件下試驗的其他合金比較，新13號的耐點蝕性能優于18-8型不銹鋼，也優于00Cr20Ni32AlTi(I-800)和0Cr15Ni75Fe（I-600）合金。在40℃，10%FeCl₃+0.05mol/L HCl的試驗也證實了上述試驗結果。在pH=7的含硼高溫水中，經4000～5000h試驗未見新13號合金產生點蝕。

  3. 晶間腐(fu)蝕

  在嚴格控制合金中的C≤0.03%，Ti/C≥8，并具有細微組織結果的前提下，新13號合金可通過GB 1223-84 規定的方法檢驗；在含硼為700～800ppm,H₂為10～80g/kg水、Li為1.6～2.4mg/L、pH=7、溫度為335℃的動水回路中，以及pH=7、300℃高純水中，敏化態合金管和管材焊接接頭均未見晶間腐蝕現象。然而由于合金含碳量很低，在管材生產過程中，當采用不恰當的潤滑和脫脂工藝時，此合金易通過熱處理而滲碳，這種滲碳層在酸洗時會產生晶間腐蝕，應予以注意。

 4. 應力腐蝕(shi)

   a. 高溫水(shui)  

    新(xin)13號合(he)金(jin)在含(han)氯離(li)子和氧的(de)(de)高溫水中（290～316℃）具有良好(hao)的(de)(de)耐(nai)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)性(xing)能(neng)，雙U型試(shi)樣(yang)經10000小(xiao)時(shi)靜態高壓釜試(shi)驗結果未(wei)(wei)產生(sheng)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)斷(duan)裂(lie)。在同樣(yang)的(de)(de)試(shi)驗條(tiao)件下(xia)，18-8型不銹鋼在短時(shi)間內產生(sheng)擊穿晶(jing)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)斷(duan)裂(lie)，耐(nai)應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)斷(duan)裂(lie)性(xing)能(neng)較(jiao)優的(de)(de)超(chao)低碳型Incloy800 (00Cr20Ni32AlTi)和Inconel600 (0Cr15Ni75Fe)合(he)金(jin)也(ye)產生(sheng)晶(jing)間型應(ying)(ying)力(li)(li)(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)斷(duan)裂(lie)，其斷(duan)裂(lie)壽命(ming)隨試(shi)驗條(tiao)件而異(yi)，前者(zhe)最長的(de)(de)斷(duan)裂(lie)時(shi)間為(wei)10000小(xiao)時(shi)，后者(zhe)僅(jin)為(wei)5000小(xiao)時(shi)。在所試(shi)驗的(de)(de)合(he)金(jin)中僅(jin)Inconel690 (0Cr30Ni60Fe10）與新(xin)13號合(he)金(jin)未(wei)(wei)產生(sheng)斷(duan)裂(lie)。

   b. 含NaOH的高溫(wen)水   

   在兩種含NaOH高溫水中，新13號合金的應力腐蝕性能見圖 2-2-43。在含1%NaOH、8ppm 氧的高溫水中，新13號合金 5000小時試驗后未產生應力腐蝕，而18-8型不銹鋼、低碳 Incoloy800 和Inconel600 合金均產生應力腐蝕斷裂。在含 10% NaOH、8ppm 氧的高溫水中(zhong)， 合(he)金產生(sheng)嚴(yan)重潰爛和點(dian)蝕(shi)，而新13號(hao)合(he)金即不產生(sheng)應力(li)腐(fu)蝕(shi)，也不產生(sheng)其他形式的局部腐(fu)蝕(shi)。

   圖(tu) 2-2-42 和(he) 圖(tu) 2-2-43 的(de)(de)試驗(yan)結果表(biao)明，新13號合(he)金的(de)(de)應(ying)力(li)腐蝕(shi)性(xing)能可與Inconel690 (0Cr30Ni60Fe10）相媲美。用(yong)新13號合(he)金、18-8不(bu)銹鋼(gang)、超低碳(tan)Incoloy(00Cr20Ni32AlTi)以及Inconel 600等(deng)材(cai)料的(de)(de)管(guan)材(cai)制造(zao)的(de)(de)蒸發器模擬體，經長期(qi)運行表(biao)明新13號合(he)金耐(nai)蝕(shi)性(xing)（點蝕(shi)、應(ying)力(li)腐蝕(shi)等(deng)）遠優于18-8不(bu)銹鋼(gang)，也優于低碳(tan)Incoloy800和(he)Inconel600合(he)金，特別是并不(bu)承受工作應(ying)力(li)的(de)(de)18-8型(xing)不(bu)銹鋼(gang)支撐管(guan)的(de)(de)腐蝕(shi)（SCC、PC等(deng)）破損非常(chang)嚴重。

二、力學性(xing)能(neng)等其(qi)他性(xing)能(neng)

    1. 力學性能

   新13號合金的室溫和高溫力學性能如下表，由表中數據可知，此合金的力學性能接近于超低碳Incoloy800合金，且隨固溶處理溫度的提高而降低。

    2.  物理性能(neng)

     新13號合金的物理性能(neng)見表 2-2-18 

   3. 熱(re)加工及成型性能   

    新(xin)13號(hao)合金(jin)的(de)熱(re)塑性(xing)試(shi)驗結果見圖(tu)(tu) 2-2-44 和 圖(tu)(tu) 2-2-45 。盡管(guan)(guan)此合金(jin)較1Cr18Ni9Ti不銹(xiu)鋼稍低，但仍具有(you)良(liang)好的(de)熱(re)變形(xing)性(xing)能，易(yi)于(yu)熱(re)加工。實驗室試(shi)驗和生產(chan)實踐表明(ming)，合金(jin)適宜的(de)段、軋熱(re)加工溫(wen)度為1000～1150℃。新(xin)13號(hao)合金(jin)易(yi)于(yu)冷加工，其冷作(zuo)硬化傾(qing)向低于(yu)1Cr18Ni9Ti，見圖(tu)(tu) 2-2-46 。在(zai)設(she)置制造過程中的(de)冷、熱(re)成型性(xing)能類似一般奧氏(shi)體不銹(xiu)鋼，其蒸發器U型傳熱(re)管(guan)(guan)中小R者(zhe)需經消除應力處理(li)。

   4. 焊接性能  

   此(ci)合(he)金可(ke)(ke)焊性低于18-8不(bu)銹鋼，但當(dang)選用(yong)(yong)的(de)(de)填充金屬合(he)金焊接(jie)工(gong)藝時可(ke)(ke)獲得(de)滿(man)意的(de)(de)焊接(jie)結(jie)果(guo)。此(ci)合(he)金的(de)(de)抗裂性能與00Cr20Ni32AlTi和0Cr15Ni75Fe相當(dang)。為了獲得(de)良好(hao)的(de)(de)可(ke)(ke)焊性并保證合(he)金的(de)(de)優(you)良耐應力腐(fu)蝕性能，合(he)金中的(de)(de)雜質磷量(liang)應嚴(yan)加控制。此(ci)合(he)金可(ke)(ke)采用(yong)(yong)焊接(jie)不(bu)銹鋼的(de)(de)通用(yong)(yong)方(fang)法(fa)進行焊接(jie)，無特殊困難。

   5. 熱處(chu)理工藝(yi)  

   此(ci)合金熱處(chu)理工藝簡單(dan)，經(jing)固溶處(chu)理后快冷(leng)即可，但蒸發器中U型傳熱管彎曲(qu)半(ban)徑較(jiao)大者也需(xu)要進行消除應力處(chu)理。

三、應用

  新13號合金(jin)耐蝕、力學(xue)性能等(deng)(deng)(deng)優良(liang)，熱處(chu)理工藝(yi)簡單，冷、熱加工，焊接(jie)等(deng)(deng)(deng)工藝(yi)性能良(liang)好，可(ke)以生(sheng)產板(ban)、管、絲(si)、帶、鍛件等(deng)(deng)(deng)冶金(jin)產品。此合金(jin)主(zhu)要用于壓水堆核電廠(chang)的(de)蒸汽發生(sheng)器(qi)的(de)傳熱管，也可(ke)用于化學(xue)、石化等(deng)(deng)(deng)工業中耐應力腐蝕的(de)各種熱交換(huan)器(qi)等(deng)(deng)(deng)換(huan)熱設(she)備。