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NS 315 (Inconel 690)

 （00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合(he)金是(shi)一(yi)種(zhong)在(zai)壓水(shui)堆(dui)蒸(zheng)發(fa)器(qi)傳熱管工況(kuang)條件(jian)下，耐應力腐蝕等(deng)性能(neng)更為優良的(de)新三(san)代合(he)(he)金。此(ci)(ci)合(he)(he)金自(zi)1972年公開發(fa)表至今已(yi)(yi)近40年。圖(tu)3-3-54和圖(tu)3-3-55是(shi)發(fa)表此(ci)(ci)合(he)(he)金時的(de)部分主要試驗結果。它實(shi)際上(shang)是(shi)在(zai)0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)合(he)(he)金基礎上(shang)提高鉻含量的(de)一(yi)種(zhong)改進型合(he)(he)金。自(zi)1982年起，此(ci)(ci)合(he)(he)金開始(shi)制造壓水(shui)動力堆(dui)的(de)蒸(zheng)發(fa)器(qi)U型管，目前國(guo)(guo)(guo)外(wai)已(yi)(yi)廣泛用(yong)于壓水(shui)堆(dui)核電廠的(de)蒸(zheng)發(fa)器(qi)中并開始(shi)在(zai)堆(dui)內構件(jian)的(de)一(yi)些部件(jian)上(shang)應用(yong)。目前，國(guo)(guo)(guo)內自(zi)國(guo)(guo)(guo)外(wai)已(yi)(yi)大量引進的(de)大型壓水(shui)堆(dui)核電廠的(de)蒸(zheng)發(fa)器(qi)傳熱管也均采用(yong)此(ci)(ci)合(he)(he)金。

一(yi)、化學成分和組(zu)織特點

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合(he)金的化學(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(nai)腐蝕性能

  1. 全面腐蝕

 （00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合(he)(he)金(jin)的(de)(de)耐全面(mian)腐蝕(shi)的(de)(de)性能見表3-3-31。在300~350℃高溫高壓水(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)耐蝕(shi)性良好，腐蝕(shi)速率≤10mg/(d㎡·月(yue)）。00Cr30Ni60Fe10 合(he)(he)金(jin)在316℃動水(shui)中(zhong)(zhong)的(de)(de)耐蝕(shi)性見圖(tu)3-3-57.從圖(tu)中(zhong)(zhong)可知，由于(yu)00Cr30Ni60Fe10合(he)(he)金(jin)鉻含量高，所以其耐蝕(shi)性優(you)于(yu)Inconel 600和Incoloyl 800合(he)(he)金(jin)。

  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. 應力腐蝕(shi)

  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(yin)素對00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)耐應力腐蝕性(xing)能的影(ying)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(zai)高(gao)溫下的抗氧(yang)化(hua)(hua)和抗硫化(hua)(hua)性能分別(bie)見圖 3-3-68 和 圖 3-3-69 及表 3-3-36。

三(san)、力學性能

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

  由于 Inconel 690 合(he)金組(zu)織穩定且經長(chang)期中溫時效(xiao)也無(wu)脆性(xing)相析出。因(yin)此(ci)，該合(he)金在中溫長(chang)期使用(yong)時也不會有任(ren)何催(cui)化傾向。表 3-3-38 系實驗(yan)室試驗(yan)結果。

  此合金(jin)的室溫(wen)力學性能(neng)受(shou)熱處理的影響極(ji)大。圖(tu)3-3-70 中的結果指出，固(gu)溶   處理溫(wen)度提(ti)高，合金(jin)的強度下降(jiang)，塑性增加。

  圖(tu)3-3-71系00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)的高(gao)溫瞬時力學性能，由圖(tu)可知，溫度高(gao)于40℃,此合(he)金(jin)的抗拉強度迅速(su)降低，伸長率明顯(xian)下降。

  圖(tu)3-3-72和(he)圖(tu)3-3-73是00Cr30Ni60Fe10合金(jin)的(de)高溫(wen)持久和(he)蠕(ru)變性能。

四、冷、熱加工性能(neng)

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金的(de)熱加工一般在(zai)1040~1230℃進行，最低的(de)熱變形溫度不低于(yu)870℃。

 此合金(jin)(jin)的冷加工(gong)成型性與(yu)前(qian)述0Cr15Ni75Fe合金(jin)(jin)相(xiang)似。圖3-3-74系00Cr30Ni60Fe10合金(jin)(jin)的冷加工(gong)硬化(hua)行(xing)為與(yu)其(qi)他材料相(xiang)比較的結果。

五、焊接性(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(chu)理(li)工藝

  若在固(gu)溶(rong)處(chu)(chu)理(li)態使用，00Cr30Ni60Fe10合(he)金的(de)(de)熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)工藝(yi)(yi)為1000~1100℃加熱(re)(re)保溫(wen)后(hou)(hou)快冷(leng)(leng)。供壓水核反(fan)應(ying)堆蒸(zheng)發(fa)器傳(chuan)熱(re)(re)管使用的(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合(he)金則根據前述0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)的(de)(de)經驗，需(xu)采用固(gu)溶(rong)處(chu)(chu)理(li)＋脫(tuo)敏處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)工藝(yi)(yi)。脫(tuo)敏處(chu)(chu)理(li)溫(wen)度為～720℃+5~15h時效后(hou)(hou)冷(leng)(leng)卻，00Cr30Ni60Fe10合(he)金管材彎成U型(xing)管后(hou)(hou)對于小R的(de)(de)U型(xing)管尚需(xu)進行消除應(ying)力熱(re)(re)處(chu)(chu)理(li)。

七、物理(li)性能

  00Cr30Ni60Fe10合金的物理性能(neng)見表3-3-39。

八(ba)、應用

  20世紀80年(nian)代(dai)，0Cr30Ni60Fe10合金(jin)(jin)開始制(zhi)造蒸發(fa)器(qi)(qi)，1991年(nian)，法國(guo)采用(yong)此合金(jin)(jin)的(de)(de)(de)大(da)(da)壓水(shui)(shui)堆(dui)核電(dian)站(zhan)（1450MW)的(de)(de)(de)四臺蒸發(fa)器(qi)(qi)投(tou)入了商業(ye)運(yun)行(xing)。雖(sui)然在(zai)(zai)模擬蒸發(fa)器(qi)(qi)工(gong)況(kuang)下(xia)，國(guo)內外(wai)對此合金(jin)(jin)性能的(de)(de)(de)評估仍在(zai)(zai)進行(xing)，但總的(de)(de)(de)來說，已(yi)投(tou)人運(yun)行(xing)的(de)(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合金(jin)(jin)制(zhi)蒸發(fa)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)運(yun)行(xing)情況(kuang)良好。我國(guo)自法國(guo)引進的(de)(de)(de)大(da)(da)亞灣和(he)(he)嶺澳核電(dian)站(zhan)的(de)(de)(de)蒸發(fa)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)傳(chuan)熱管均為00Cr30Ni60Fe10 合金(jin)(jin)管材(cai)制(zhi)造。目前 00Cr30Ni60Fe10合金(jin)(jin)已(yi)擴大(da)(da)用(yong)于制(zhi)造壓水(shui)(shui)堆(dui)壓力容器(qi)(qi)的(de)(de)(de)穿透件和(he)(he)控(kong)制(zhi)棒(bang)驅動機構的(de)(de)(de)零(ling)部件代(dai)替0Cr18Ni10、0Cr18Ni10Ti和(he)(he)0Cr15Ni75Fe.國(guo)外(wai)已(yi)開始用(yong)00Cr30Ni60Fe10合金(jin)(jin)全(quan)面代(dai)替壓水(shui)(shui)堆(dui)原(yuan)用(yong)的(de)(de)(de)0Cr15Ni75Fe，俄羅斯雖(sui)然仍然采用(yong)價廉的(de)(de)(de)0Cr18Ni10Ti不銹鋼做臥(wo)式(shi)蒸發(fa)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)傳(chuan)熱管，但要防止水(shui)(shui)質超(chao)標(biao)，或蒸發(fa)器(qi)(qi)在(zai)(zai)沿海海洋大(da)(da)氣中維護不當，否(fou)則(ze)其傳(chuan)熱管易產(chan)生應力腐蝕破壞(huai)的(de)(de)(de)危險。