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00Cr30Ni60Fe10 (Inconel 690)

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金是一種在壓水堆蒸(zheng)(zheng)發器(qi)(qi)傳(chuan)熱管工(gong)況條件下，耐應力腐蝕等性(xing)能(neng)更為優良的(de)新三代合(he)金(jin)。此合(he)金(jin)自(zi)(zi)(zi)1972年(nian)(nian)公(gong)開(kai)(kai)發表至今已(yi)近40年(nian)(nian)。圖3-3-54和圖3-3-55是發表此合(he)金(jin)時的(de)部(bu)分主要試(shi)驗結果。它實際(ji)上是在0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)合(he)金(jin)基礎上提高(gao)鉻含量的(de)一種改進(jin)(jin)型(xing)合(he)金(jin)。自(zi)(zi)(zi)1982年(nian)(nian)起，此合(he)金(jin)開(kai)(kai)始制造壓水動(dong)力堆的(de)蒸(zheng)(zheng)發器(qi)(qi)U型(xing)管，目前國外(wai)已(yi)廣泛用(yong)(yong)于(yu)壓水堆核電廠的(de)蒸(zheng)(zheng)發器(qi)(qi)中(zhong)并開(kai)(kai)始在堆內(nei)構件的(de)一些部(bu)件上應用(yong)(yong)。目前，國內(nei)自(zi)(zi)(zi)國外(wai)已(yi)大量引進(jin)(jin)的(de)大型(xing)壓水堆核電廠的(de)蒸(zheng)(zheng)發器(qi)(qi)傳(chuan)熱管也均采用(yong)(yong)此合(he)金(jin)。

一、化學成分和組織特(te)點

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金的(de)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(shi)性(xing)能(neng)

  1. 全面腐蝕

 （00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金(jin)的(de)耐(nai)全面腐蝕(shi)的(de)性(xing)能見表3-3-31。在300~350℃高溫高壓水中的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)良好(hao)，腐蝕(shi)速率≤10mg/(d㎡·月）。00Cr30Ni60Fe10 合金(jin)在316℃動水中的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)見圖3-3-57.從圖中可知，由于00Cr30Ni60Fe10合金(jin)鉻(ge)含量(liang)高，所以其耐(nai)蝕(shi)性(xing)優于Inconel 600和Incoloyl 800合金(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

  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)金因素對00Cr30Ni60Fe10合金耐應力腐蝕性能的影響

   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抗硫化性(xing)能分別(bie)見(jian)圖(tu) 3-3-68 和 圖(tu) 3-3-69 及(ji)表 3-3-36。

三、力(li)學性(xing)能

  表(biao) 3-3-37 和 表(biao) 3-3-38 列入了(le)  Inconel 690 合金的室溫(wen)和中(zhong)溫(wen)長期時(shi)效的性能。

  由(you)于 Inconel 690 合(he)金(jin)組織(zhi)穩(wen)定(ding)且經(jing)長期中溫時效也(ye)無脆(cui)性相(xiang)析(xi)出(chu)。因(yin)此，該合(he)金(jin)在中溫長期使(shi)用時也(ye)不會有(you)任何催(cui)化傾(qing)向。表 3-3-38 系實驗室試驗結(jie)果(guo)。

  此合金(jin)的(de)室(shi)溫(wen)力學性能受(shou)熱處理的(de)影響(xiang)極大。圖(tu)3-3-70 中的(de)結果(guo)指(zhi)出，固溶   處理溫(wen)度(du)提高，合金(jin)的(de)強度(du)下降，塑性增加(jia)。

  圖3-3-71系00Cr30Ni60Fe10合金(jin)的高(gao)溫瞬時力學性能，由圖可知，溫度高(gao)于(yu)40℃,此合金(jin)的抗拉強度迅速降(jiang)低，伸(shen)長率明顯下降(jiang)。

  圖3-3-72和(he)圖3-3-73是00Cr30Ni60Fe10合(he)金的高溫持(chi)久(jiu)和(he)蠕變性能(neng)。

四、冷、熱(re)加工性能(neng)

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金(jin)的熱(re)加工一般在1040~1230℃進(jin)行，最低的熱(re)變形溫(wen)度不低于870℃。

 此合(he)(he)金的(de)冷加工(gong)成型性與(yu)前述0Cr15Ni75Fe合(he)(he)金相(xiang)似(si)。圖3-3-74系00Cr30Ni60Fe10合(he)(he)金的(de)冷加工(gong)硬化行為與(yu)其他(ta)材料相(xiang)比較的(de)結(jie)果。

五(wu)、焊(han)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、熱處理工藝(yi)

  若在固溶處理態使(shi)用(yong)，00Cr30Ni60Fe10合金的(de)(de)熱處理工藝(yi)為(wei)1000~1100℃加熱保溫(wen)后快(kuai)冷。供(gong)壓水核(he)反應(ying)堆蒸發(fa)器傳(chuan)熱管使(shi)用(yong)的(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合金則根據(ju)前述0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)的(de)(de)經驗，需采用(yong)固溶處理＋脫(tuo)敏處理的(de)(de)熱處理工藝(yi)。脫(tuo)敏處理溫(wen)度為(wei)～720℃+5~15h時效后冷卻(que)，00Cr30Ni60Fe10合金管材彎(wan)成U型(xing)(xing)管后對于小R的(de)(de)U型(xing)(xing)管尚需進行(xing)消除應(ying)力熱處理。

七(qi)、物理性(xing)能

  00Cr30Ni60Fe10合金(jin)的物理(li)性能(neng)見表3-3-39。

八、應用

  20世紀80年代(dai)，0Cr30Ni60Fe10合(he)金開(kai)始制(zhi)造蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)發器，1991年，法(fa)國采用(yong)此合(he)金的(de)(de)(de)(de)大(da)(da)(da)壓(ya)(ya)(ya)(ya)水(shui)堆(dui)核(he)(he)電(dian)(dian)站（1450MW)的(de)(de)(de)(de)四臺蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)發器投入了(le)商(shang)業運(yun)行。雖然在模擬蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)發器工況下，國內外(wai)對此合(he)金性(xing)能的(de)(de)(de)(de)評估仍(reng)在進行，但總的(de)(de)(de)(de)來說，已(yi)投人(ren)運(yun)行的(de)(de)(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合(he)金制(zhi)蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)發器的(de)(de)(de)(de)運(yun)行情(qing)況良(liang)好(hao)。我國自法(fa)國引進的(de)(de)(de)(de)大(da)(da)(da)亞灣和(he)(he)嶺(ling)澳核(he)(he)電(dian)(dian)站的(de)(de)(de)(de)蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)發器的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)熱(re)管均(jun)為00Cr30Ni60Fe10 合(he)金管材制(zhi)造。目(mu)前(qian) 00Cr30Ni60Fe10合(he)金已(yi)擴大(da)(da)(da)用(yong)于(yu)制(zhi)造壓(ya)(ya)(ya)(ya)水(shui)堆(dui)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力容器的(de)(de)(de)(de)穿透件和(he)(he)控制(zhi)棒驅動機構的(de)(de)(de)(de)零(ling)部件代(dai)替(ti)0Cr18Ni10、0Cr18Ni10Ti和(he)(he)0Cr15Ni75Fe.國外(wai)已(yi)開(kai)始用(yong)00Cr30Ni60Fe10合(he)金全(quan)面(mian)代(dai)替(ti)壓(ya)(ya)(ya)(ya)水(shui)堆(dui)原用(yong)的(de)(de)(de)(de)0Cr15Ni75Fe，俄羅斯雖然仍(reng)然采用(yong)價(jia)廉的(de)(de)(de)(de)0Cr18Ni10Ti不銹鋼做臥式蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)發器的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)熱(re)管，但要防止水(shui)質(zhi)超標，或蒸(zheng)(zheng)(zheng)(zheng)發器在沿海(hai)海(hai)洋(yang)大(da)(da)(da)氣中維護不當，否則(ze)其傳(chuan)熱(re)管易產生應力腐蝕破壞的(de)(de)(de)(de)危險。