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00Cr30Ni60Fe10 (Inconel 690)

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金是(shi)一種(zhong)在(zai)(zai)壓(ya)水(shui)(shui)堆(dui)(dui)蒸(zheng)發(fa)(fa)器(qi)傳熱(re)管工況條件下(xia)，耐應力(li)腐蝕等性(xing)能更為優(you)良的(de)(de)新三代合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)。此合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)自(zi)1972年(nian)公開發(fa)(fa)表至今已(yi)近40年(nian)。圖3-3-54和圖3-3-55是(shi)發(fa)(fa)表此合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)時的(de)(de)部分(fen)主要試(shi)驗結(jie)果(guo)。它(ta)實際上(shang)是(shi)在(zai)(zai)0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)基礎上(shang)提高(gao)鉻(ge)含(han)量的(de)(de)一種(zhong)改進型合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)。自(zi)1982年(nian)起(qi)，此合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)開始制造壓(ya)水(shui)(shui)動力(li)堆(dui)(dui)的(de)(de)蒸(zheng)發(fa)(fa)器(qi)U型管，目(mu)前(qian)國(guo)外已(yi)廣泛用于壓(ya)水(shui)(shui)堆(dui)(dui)核(he)電廠的(de)(de)蒸(zheng)發(fa)(fa)器(qi)中并開始在(zai)(zai)堆(dui)(dui)內構件的(de)(de)一些部件上(shang)應用。目(mu)前(qian)，國(guo)內自(zi)國(guo)外已(yi)大量引進的(de)(de)大型壓(ya)水(shui)(shui)堆(dui)(dui)核(he)電廠的(de)(de)蒸(zheng)發(fa)(fa)器(qi)傳熱(re)管也均采用此合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)。

一、化學成分和(he)組織特點

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金的化(hua)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、耐腐(fu)蝕性能

  1. 全面腐蝕(shi)

 （00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合(he)金(jin)(jin)的(de)(de)耐全面(mian)腐(fu)蝕(shi)的(de)(de)性能見表(biao)3-3-31。在300~350℃高(gao)(gao)溫高(gao)(gao)壓水中(zhong)的(de)(de)耐蝕(shi)性良好，腐(fu)蝕(shi)速率≤10mg/(d㎡·月）。00Cr30Ni60Fe10 合(he)金(jin)(jin)在316℃動水中(zhong)的(de)(de)耐蝕(shi)性見圖3-3-57.從圖中(zhong)可知，由于(yu)00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)(jin)鉻含量高(gao)(gao)，所以其耐蝕(shi)性優(you)于(yu)Inconel 600和Incoloyl 800合(he)金(jin)(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(ye)金(jin)因(yin)素對00Cr30Ni60Fe10合金(jin)耐(nai)應(ying)力腐蝕性能的(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 合金在高溫下的抗氧化(hua)和抗硫化(hua)性能分別見(jian)圖 3-3-68 和 圖 3-3-69 及表 3-3-36。

三、力學(xue)性能

  表 3-3-37 和 表 3-3-38 列入(ru)了  Inconel 690 合金的室溫和中(zhong)溫長期時效的性能。

  由于 Inconel 690 合(he)金組織穩定且經長(chang)期中(zhong)溫時(shi)效也無脆性相(xiang)析出。因此(ci)，該合(he)金在中(zhong)溫長(chang)期使用時(shi)也不會有任(ren)何催化(hua)傾向。表 3-3-38 系實驗(yan)室試驗(yan)結果。

  此合金的室(shi)溫(wen)力學性能受熱處理的影響極(ji)大。圖3-3-70 中的結果(guo)指出，固(gu)溶(rong)   處理溫(wen)度提高(gao)，合金的強度下(xia)降，塑性增加。

  圖3-3-71系(xi)00Cr30Ni60Fe10合金(jin)(jin)的高(gao)溫瞬(shun)時力學性能(neng)，由(you)圖可(ke)知，溫度高(gao)于40℃,此合金(jin)(jin)的抗(kang)拉強度迅速(su)降低，伸長率明顯下降。

  圖3-3-72和圖3-3-73是00Cr30Ni60Fe10合金(jin)的高溫(wen)持久和蠕變性能。

四、冷、熱加工性(xing)能

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合(he)金(jin)的(de)熱加工(gong)一般在1040~1230℃進行，最低的(de)熱變形溫度不低于870℃。

 此(ci)合(he)金的冷(leng)加(jia)工成型性與前(qian)述0Cr15Ni75Fe合(he)金相(xiang)(xiang)似(si)。圖3-3-74系00Cr30Ni60Fe10合(he)金的冷(leng)加(jia)工硬化行為與其他材料相(xiang)(xiang)比(bi)較的結(jie)果。

五(wu)、焊(han)接(jie)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(ruo)在(zai)固溶處(chu)(chu)(chu)理(li)態使(shi)用(yong)，00Cr30Ni60Fe10合金的(de)(de)熱處(chu)(chu)(chu)理(li)工藝為1000~1100℃加熱保溫后快(kuai)冷(leng)。供(gong)壓水核反應堆蒸(zheng)發器傳熱管(guan)使(shi)用(yong)的(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合金則(ze)根據(ju)前述0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)的(de)(de)經驗，需采(cai)用(yong)固溶處(chu)(chu)(chu)理(li)＋脫敏處(chu)(chu)(chu)理(li)的(de)(de)熱處(chu)(chu)(chu)理(li)工藝。脫敏處(chu)(chu)(chu)理(li)溫度為～720℃+5~15h時(shi)效后冷(leng)卻(que)，00Cr30Ni60Fe10合金管(guan)材彎(wan)成U型管(guan)后對于(yu)小R的(de)(de)U型管(guan)尚需進行消除應力(li)熱處(chu)(chu)(chu)理(li)。

七(qi)、物理性能

  00Cr30Ni60Fe10合(he)金的物理性能見表3-3-39。

八、應用(yong)

  20世紀80年(nian)(nian)代(dai)，0Cr30Ni60Fe10合(he)(he)金開始制造蒸(zheng)發(fa)(fa)器(qi)(qi)(qi)(qi)，1991年(nian)(nian)，法國(guo)(guo)采(cai)用(yong)此(ci)合(he)(he)金的(de)(de)大(da)壓(ya)水(shui)堆(dui)核(he)電(dian)站(zhan)（1450MW)的(de)(de)四臺(tai)蒸(zheng)發(fa)(fa)器(qi)(qi)(qi)(qi)投入(ru)了商業運行(xing)(xing)。雖然在(zai)模(mo)擬蒸(zheng)發(fa)(fa)器(qi)(qi)(qi)(qi)工況下，國(guo)(guo)內外對此(ci)合(he)(he)金性能的(de)(de)評估(gu)仍在(zai)進(jin)行(xing)(xing)，但總的(de)(de)來(lai)說(shuo)，已投人運行(xing)(xing)的(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合(he)(he)金制蒸(zheng)發(fa)(fa)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)運行(xing)(xing)情(qing)況良好(hao)。我(wo)國(guo)(guo)自法國(guo)(guo)引進(jin)的(de)(de)大(da)亞灣和嶺澳核(he)電(dian)站(zhan)的(de)(de)蒸(zheng)發(fa)(fa)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)傳熱(re)管均為00Cr30Ni60Fe10 合(he)(he)金管材制造。目前(qian) 00Cr30Ni60Fe10合(he)(he)金已擴大(da)用(yong)于制造壓(ya)水(shui)堆(dui)壓(ya)力容(rong)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)穿透件和控制棒驅動機構的(de)(de)零部件代(dai)替(ti)(ti)0Cr18Ni10、0Cr18Ni10Ti和0Cr15Ni75Fe.國(guo)(guo)外已開始用(yong)00Cr30Ni60Fe10合(he)(he)金全(quan)面代(dai)替(ti)(ti)壓(ya)水(shui)堆(dui)原(yuan)用(yong)的(de)(de)0Cr15Ni75Fe，俄羅斯(si)雖然仍然采(cai)用(yong)價(jia)廉的(de)(de)0Cr18Ni10Ti不銹鋼做臥式蒸(zheng)發(fa)(fa)器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)傳熱(re)管，但要防(fang)止水(shui)質超標(biao)，或(huo)蒸(zheng)發(fa)(fa)器(qi)(qi)(qi)(qi)在(zai)沿海(hai)海(hai)洋大(da)氣(qi)中維護(hu)不當，否則其傳熱(re)管易產生(sheng)應(ying)力腐蝕破(po)壞的(de)(de)危(wei)險(xian)。