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00Cr30Ni60Fe10 (Inconel 690)

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金(jin)是一種在(zai)(zai)壓(ya)水(shui)堆(dui)(dui)蒸(zheng)發(fa)(fa)器(qi)傳(chuan)熱(re)管(guan)工況(kuang)條件(jian)下(xia)，耐應力(li)腐蝕等性能更為優(you)良(liang)的(de)(de)新三代合(he)(he)金。此合(he)(he)金自(zi)(zi)1972年公(gong)開發(fa)(fa)表(biao)至(zhi)今已(yi)近40年。圖(tu)3-3-54和圖(tu)3-3-55是發(fa)(fa)表(biao)此合(he)(he)金時(shi)的(de)(de)部分主要(yao)試驗結果。它實(shi)際上(shang)是在(zai)(zai)0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)合(he)(he)金基礎上(shang)提高鉻含量的(de)(de)一種改進型合(he)(he)金。自(zi)(zi)1982年起，此合(he)(he)金開始(shi)制造壓(ya)水(shui)動力(li)堆(dui)(dui)的(de)(de)蒸(zheng)發(fa)(fa)器(qi)U型管(guan)，目(mu)(mu)前國(guo)外(wai)已(yi)廣泛用于壓(ya)水(shui)堆(dui)(dui)核電廠(chang)的(de)(de)蒸(zheng)發(fa)(fa)器(qi)中并開始(shi)在(zai)(zai)堆(dui)(dui)內構件(jian)的(de)(de)一些部件(jian)上(shang)應用。目(mu)(mu)前，國(guo)內自(zi)(zi)國(guo)外(wai)已(yi)大(da)量引(yin)進的(de)(de)大(da)型壓(ya)水(shui)堆(dui)(dui)核電廠(chang)的(de)(de)蒸(zheng)發(fa)(fa)器(qi)傳(chuan)熱(re)管(guan)也均采用此合(he)(he)金。

一(yi)、化學成分和組織特點

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金的化學成分見表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、耐腐蝕性能

  1. 全面腐蝕

 （00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金(jin)的(de)耐全面腐蝕(shi)的(de)性能見表3-3-31。在300~350℃高溫高壓水(shui)中的(de)耐蝕(shi)性良好，腐蝕(shi)速率≤10mg/(d㎡·月）。00Cr30Ni60Fe10 合金(jin)在316℃動水(shui)中的(de)耐蝕(shi)性見圖3-3-57.從圖中可知，由于00Cr30Ni60Fe10合金(jin)鉻含量高，所(suo)以其耐蝕(shi)性優于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. 冶金(jin)因素對00Cr30Ni60Fe10合金(jin)耐(nai)應力腐蝕(shi)性能(neng)的影(ying)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(zai)高溫(wen)下的(de)抗(kang)氧化(hua)和(he)抗(kang)硫化(hua)性能(neng)分別見圖 3-3-68 和(he) 圖 3-3-69 及(ji)表 3-3-36。

三、力學(xue)性能(neng)

  表 3-3-37 和(he) 表 3-3-38 列入了  Inconel 690 合(he)金的(de)室溫(wen)(wen)和(he)中(zhong)溫(wen)(wen)長期時效的(de)性能(neng)。

  由于 Inconel 690 合(he)金組織穩(wen)定且經長期中(zhong)溫時效也無(wu)脆性(xing)相析(xi)出(chu)。因此，該合(he)金在(zai)中(zhong)溫長期使(shi)用(yong)時也不會(hui)有任(ren)何催(cui)化(hua)傾向(xiang)。表 3-3-38 系實驗(yan)室試驗(yan)結果。

  此合金的(de)室溫力學性(xing)(xing)能受熱處理(li)的(de)影響極大(da)。圖3-3-70 中(zhong)的(de)結果指出，固溶(rong)   處理(li)溫度提高，合金的(de)強度下降，塑(su)性(xing)(xing)增加。

  圖(tu)3-3-71系(xi)00Cr30Ni60Fe10合金(jin)的(de)高溫瞬時力學性能，由圖(tu)可知，溫度(du)高于40℃,此合金(jin)的(de)抗拉強度(du)迅速(su)降低，伸長率明顯下降。

  圖3-3-72和圖3-3-73是(shi)00Cr30Ni60Fe10合金的(de)高溫(wen)持久和蠕(ru)變性能(neng)。

四、冷、熱(re)加工性能

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金的熱(re)加工(gong)一般(ban)在1040~1230℃進行，最(zui)低(di)的熱(re)變形(xing)溫度不低(di)于870℃。

 此合金的(de)冷加工(gong)成型性(xing)與前(qian)述0Cr15Ni75Fe合金相似。圖3-3-74系00Cr30Ni60Fe10合金的(de)冷加工(gong)硬化行(xing)為(wei)與其他材料相比(bi)較(jiao)的(de)結果。

五(wu)、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、熱處理工藝(yi)

  若(ruo)在(zai)固溶處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)態使用(yong)，00Cr30Ni60Fe10合金(jin)的(de)熱處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)工藝(yi)為(wei)(wei)1000~1100℃加熱保溫后快冷(leng)。供壓水核(he)反應堆蒸發器傳熱管使用(yong)的(de)00Cr30Ni60Fe10 合金(jin)則根(gen)據前述0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)的(de)經(jing)驗，需采用(yong)固溶處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)＋脫敏(min)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)的(de)熱處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)工藝(yi)。脫敏(min)處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)溫度為(wei)(wei)～720℃+5~15h時效后冷(leng)卻(que)，00Cr30Ni60Fe10合金(jin)管材(cai)彎(wan)成U型管后對于小(xiao)R的(de)U型管尚需進行消除應力熱處(chu)(chu)(chu)理(li)(li)。

七、物理性能

  00Cr30Ni60Fe10合金的物理性能見表3-3-39。

八、應(ying)用

  20世紀80年(nian)代(dai)，0Cr30Ni60Fe10合(he)(he)金開(kai)始制(zhi)造蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器(qi)(qi)(qi)，1991年(nian)，法國采用此合(he)(he)金的(de)(de)(de)(de)大(da)壓水堆核電站(zhan)(zhan)（1450MW)的(de)(de)(de)(de)四臺蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器(qi)(qi)(qi)投入了商業運行(xing)(xing)。雖然在模(mo)擬蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器(qi)(qi)(qi)工況(kuang)下，國內外對此合(he)(he)金性能的(de)(de)(de)(de)評估仍在進行(xing)(xing)，但(dan)總的(de)(de)(de)(de)來說，已投人運行(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合(he)(he)金制(zhi)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)運行(xing)(xing)情況(kuang)良好。我國自(zi)法國引(yin)進的(de)(de)(de)(de)大(da)亞灣(wan)和嶺澳核電站(zhan)(zhan)的(de)(de)(de)(de)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)傳熱(re)管(guan)(guan)均為00Cr30Ni60Fe10 合(he)(he)金管(guan)(guan)材制(zhi)造。目前 00Cr30Ni60Fe10合(he)(he)金已擴大(da)用于制(zhi)造壓水堆壓力(li)容器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)穿透件和控制(zhi)棒驅動機構的(de)(de)(de)(de)零(ling)部件代(dai)替0Cr18Ni10、0Cr18Ni10Ti和0Cr15Ni75Fe.國外已開(kai)始用00Cr30Ni60Fe10合(he)(he)金全(quan)面代(dai)替壓水堆原用的(de)(de)(de)(de)0Cr15Ni75Fe，俄羅斯雖然仍然采用價廉(lian)的(de)(de)(de)(de)0Cr18Ni10Ti不銹鋼(gang)做臥(wo)式蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)傳熱(re)管(guan)(guan)，但(dan)要防止水質(zhi)超標，或蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)器(qi)(qi)(qi)在沿海(hai)海(hai)洋大(da)氣中維(wei)護不當，否則其傳熱(re)管(guan)(guan)易產生應力(li)腐蝕(shi)破(po)壞的(de)(de)(de)(de)危險(xian)。