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00Cr30Ni60Fe10 (Inconel 690)

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合(he)金是一種在(zai)(zai)壓水(shui)堆(dui)(dui)蒸(zheng)發(fa)器(qi)(qi)傳熱(re)管工況條件(jian)(jian)下(xia)，耐應力腐蝕等性能更為優良(liang)的(de)(de)新三代(dai)合(he)金(jin)(jin)(jin)。此(ci)合(he)金(jin)(jin)(jin)自1972年(nian)(nian)公開(kai)發(fa)表(biao)至今已(yi)近40年(nian)(nian)。圖(tu)3-3-54和圖(tu)3-3-55是發(fa)表(biao)此(ci)合(he)金(jin)(jin)(jin)時的(de)(de)部(bu)分主要試驗結果。它(ta)實際上(shang)(shang)是在(zai)(zai)0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)合(he)金(jin)(jin)(jin)基礎上(shang)(shang)提高鉻含量(liang)的(de)(de)一種改(gai)進(jin)(jin)型合(he)金(jin)(jin)(jin)。自1982年(nian)(nian)起，此(ci)合(he)金(jin)(jin)(jin)開(kai)始(shi)制(zhi)造壓水(shui)動力堆(dui)(dui)的(de)(de)蒸(zheng)發(fa)器(qi)(qi)U型管，目(mu)前國(guo)(guo)外已(yi)廣泛用于(yu)壓水(shui)堆(dui)(dui)核(he)電廠的(de)(de)蒸(zheng)發(fa)器(qi)(qi)中并(bing)開(kai)始(shi)在(zai)(zai)堆(dui)(dui)內(nei)(nei)構件(jian)(jian)的(de)(de)一些部(bu)件(jian)(jian)上(shang)(shang)應用。目(mu)前，國(guo)(guo)內(nei)(nei)自國(guo)(guo)外已(yi)大量(liang)引進(jin)(jin)的(de)(de)大型壓水(shui)堆(dui)(dui)核(he)電廠的(de)(de)蒸(zheng)發(fa)器(qi)(qi)傳熱(re)管也均采用此(ci)合(he)金(jin)(jin)(jin)。

一、化學成(cheng)分(fen)和組(zu)織特點

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金(jin)的化學(xue)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、耐腐蝕(shi)性(xing)能(neng)

  1. 全(quan)面腐(fu)蝕(shi)

 （00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合(he)金(jin)的(de)耐(nai)全面腐(fu)(fu)蝕(shi)的(de)性(xing)能見表3-3-31。在(zai)300~350℃高(gao)溫(wen)高(gao)壓水(shui)(shui)中的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)良(liang)好，腐(fu)(fu)蝕(shi)速率(lv)≤10mg/(d㎡·月）。00Cr30Ni60Fe10 合(he)金(jin)在(zai)316℃動水(shui)(shui)中的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)見圖(tu)3-3-57.從(cong)圖(tu)中可知，由于00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)鉻含(han)量高(gao)，所(suo)以其耐(nai)蝕(shi)性(xing)優于Inconel 600和Incoloyl 800合(he)金(jin)。

  2. 晶(jing)間腐(fu)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. 冶金因素對00Cr30Ni60Fe10合金耐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(jin)在高溫下的抗氧(yang)化和抗硫化性(xing)能分別見圖(tu) 3-3-68 和 圖(tu) 3-3-69 及(ji)表 3-3-36。

三(san)、力學性能(neng)

  表 3-3-37 和 表 3-3-38 列入了  Inconel 690 合(he)金的室溫(wen)(wen)和中溫(wen)(wen)長期時(shi)效(xiao)的性能。

  由于(yu) Inconel 690 合(he)金組織穩定且經長期(qi)中(zhong)溫時效(xiao)也無脆性相析出。因此，該合(he)金在(zai)中(zhong)溫長期(qi)使用時也不會有任(ren)何催(cui)化傾向。表 3-3-38 系實驗室試驗結果。

  此合金(jin)的(de)室溫力(li)學性能受熱處理的(de)影響極大。圖3-3-70 中的(de)結(jie)果指出，固溶   處理溫度提高，合金(jin)的(de)強度下(xia)降，塑性增加。

  圖3-3-71系(xi)00Cr30Ni60Fe10合金(jin)的(de)高溫瞬時力學性(xing)能，由(you)圖可知，溫度(du)高于(yu)40℃,此(ci)合金(jin)的(de)抗(kang)拉強度(du)迅速降低，伸長率明(ming)顯(xian)下(xia)降。

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

四(si)、冷、熱(re)加(jia)工性能

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

 此(ci)合(he)金(jin)的(de)冷(leng)加工(gong)成(cheng)型性與(yu)前述0Cr15Ni75Fe合(he)金(jin)相似(si)。圖3-3-74系00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)的(de)冷(leng)加工(gong)硬化(hua)行為與(yu)其他材料相比較(jiao)的(de)結果。

五、焊接性能

  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(re)處理工藝

  若(ruo)在固(gu)溶(rong)處(chu)理態使用(yong)，00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)的(de)熱(re)(re)處(chu)理工(gong)藝為1000~1100℃加熱(re)(re)保溫(wen)后(hou)快冷。供壓(ya)水核反應(ying)堆(dui)蒸(zheng)發(fa)器傳熱(re)(re)管使用(yong)的(de)00Cr30Ni60Fe10 合(he)金(jin)則(ze)根據前述0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)的(de)經驗，需采用(yong)固(gu)溶(rong)處(chu)理＋脫(tuo)敏處(chu)理的(de)熱(re)(re)處(chu)理工(gong)藝。脫(tuo)敏處(chu)理溫(wen)度為～720℃+5~15h時效后(hou)冷卻，00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)管材(cai)彎成U型管后(hou)對于小R的(de)U型管尚需進行消(xiao)除應(ying)力(li)熱(re)(re)處(chu)理。

七、物(wu)理(li)性能

  00Cr30Ni60Fe10合金(jin)的(de)物(wu)理(li)性能見表3-3-39。

八、應用

  20世紀80年(nian)(nian)代，0Cr30Ni60Fe10合(he)(he)金(jin)開(kai)(kai)始(shi)制(zhi)造(zao)(zao)蒸(zheng)(zheng)發(fa)器(qi)(qi)，1991年(nian)(nian)，法國(guo)(guo)(guo)采(cai)用(yong)此合(he)(he)金(jin)的(de)(de)大(da)(da)(da)(da)壓水(shui)(shui)(shui)堆(dui)核電站(zhan)（1450MW)的(de)(de)四臺蒸(zheng)(zheng)發(fa)器(qi)(qi)投(tou)入了商業運行。雖(sui)然在模擬蒸(zheng)(zheng)發(fa)器(qi)(qi)工況(kuang)下，國(guo)(guo)(guo)內外對此合(he)(he)金(jin)性(xing)能的(de)(de)評估仍(reng)在進(jin)行，但總(zong)的(de)(de)來(lai)說(shuo)，已(yi)(yi)投(tou)人運行的(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合(he)(he)金(jin)制(zhi)蒸(zheng)(zheng)發(fa)器(qi)(qi)的(de)(de)運行情(qing)況(kuang)良好。我國(guo)(guo)(guo)自法國(guo)(guo)(guo)引進(jin)的(de)(de)大(da)(da)(da)(da)亞灣和嶺澳核電站(zhan)的(de)(de)蒸(zheng)(zheng)發(fa)器(qi)(qi)的(de)(de)傳熱(re)管(guan)均為00Cr30Ni60Fe10 合(he)(he)金(jin)管(guan)材制(zhi)造(zao)(zao)。目前 00Cr30Ni60Fe10合(he)(he)金(jin)已(yi)(yi)擴(kuo)大(da)(da)(da)(da)用(yong)于制(zhi)造(zao)(zao)壓水(shui)(shui)(shui)堆(dui)壓力(li)容器(qi)(qi)的(de)(de)穿(chuan)透件和控制(zhi)棒驅動機構(gou)的(de)(de)零部(bu)件代替0Cr18Ni10、0Cr18Ni10Ti和0Cr15Ni75Fe.國(guo)(guo)(guo)外已(yi)(yi)開(kai)(kai)始(shi)用(yong)00Cr30Ni60Fe10合(he)(he)金(jin)全面代替壓水(shui)(shui)(shui)堆(dui)原用(yong)的(de)(de)0Cr15Ni75Fe，俄羅(luo)斯雖(sui)然仍(reng)然采(cai)用(yong)價(jia)廉的(de)(de)0Cr18Ni10Ti不銹鋼做臥式蒸(zheng)(zheng)發(fa)器(qi)(qi)的(de)(de)傳熱(re)管(guan)，但要防止水(shui)(shui)(shui)質超(chao)標(biao)，或蒸(zheng)(zheng)發(fa)器(qi)(qi)在沿海海洋大(da)(da)(da)(da)氣(qi)中維護不當，否則(ze)其傳熱(re)管(guan)易產生應力(li)腐蝕破壞的(de)(de)危險。