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00Cr30Ni60Fe10 (Inconel 690)

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金(jin)是(shi)(shi)一種在(zai)(zai)壓(ya)(ya)(ya)水(shui)堆(dui)(dui)蒸發(fa)(fa)器傳熱管(guan)工(gong)況條(tiao)件下(xia)，耐應力腐蝕等(deng)性能更(geng)為(wei)優(you)良的(de)(de)(de)新三(san)代(dai)合(he)(he)(he)(he)金。此(ci)合(he)(he)(he)(he)金自1972年(nian)(nian)公開發(fa)(fa)表(biao)至今(jin)已(yi)近(jin)40年(nian)(nian)。圖(tu)3-3-54和(he)圖(tu)3-3-55是(shi)(shi)發(fa)(fa)表(biao)此(ci)合(he)(he)(he)(he)金時的(de)(de)(de)部(bu)分主(zhu)要試驗結果(guo)。它實際上(shang)是(shi)(shi)在(zai)(zai)0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)合(he)(he)(he)(he)金基礎上(shang)提高鉻(ge)含(han)量的(de)(de)(de)一種改進型(xing)合(he)(he)(he)(he)金。自1982年(nian)(nian)起，此(ci)合(he)(he)(he)(he)金開始制造壓(ya)(ya)(ya)水(shui)動力堆(dui)(dui)的(de)(de)(de)蒸發(fa)(fa)器U型(xing)管(guan)，目前(qian)國(guo)(guo)外已(yi)廣(guang)泛(fan)用(yong)于壓(ya)(ya)(ya)水(shui)堆(dui)(dui)核(he)電(dian)(dian)廠的(de)(de)(de)蒸發(fa)(fa)器中并開始在(zai)(zai)堆(dui)(dui)內構件的(de)(de)(de)一些部(bu)件上(shang)應用(yong)。目前(qian)，國(guo)(guo)內自國(guo)(guo)外已(yi)大量引進的(de)(de)(de)大型(xing)壓(ya)(ya)(ya)水(shui)堆(dui)(dui)核(he)電(dian)(dian)廠的(de)(de)(de)蒸發(fa)(fa)器傳熱管(guan)也均(jun)采用(yong)此(ci)合(he)(he)(he)(he)金。

一、化學成分和組織特點(dian)

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

  1. 全面腐蝕

 （00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合(he)金(jin)的(de)(de)耐(nai)(nai)全面腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)性能見表3-3-31。在300~350℃高溫高壓水中的(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性良好，腐蝕(shi)(shi)速(su)率(lv)≤10mg/(d㎡·月）。00Cr30Ni60Fe10 合(he)金(jin)在316℃動水中的(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性見圖3-3-57.從圖中可知，由于00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)鉻含量高，所以其(qi)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性優于Inconel 600和Incoloyl 800合(he)金(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(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. 冶金因素對00Cr30Ni60Fe10合金耐應(ying)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(he)金(jin)在(zai)高(gao)溫下的抗氧化和抗硫化性能分別(bie)見圖 3-3-68 和 圖 3-3-69 及表(biao) 3-3-36。

三(san)、力(li)學性(xing)能

  表(biao) 3-3-37 和 表(biao) 3-3-38 列(lie)入了  Inconel 690 合金(jin)的(de)室溫(wen)(wen)和中(zhong)溫(wen)(wen)長期時效的(de)性能(neng)。

  由于(yu) Inconel 690 合金(jin)組織穩定(ding)且經(jing)長期中溫時效也無脆性相析出。因此，該合金(jin)在中溫長期使用時也不會有任何(he)催(cui)化(hua)傾向(xiang)。表 3-3-38 系實驗室試驗結果。

  此(ci)合金的(de)室溫(wen)力(li)學性(xing)能受熱(re)處理的(de)影響(xiang)極大。圖3-3-70 中的(de)結果指出，固溶(rong)   處理溫(wen)度(du)(du)提(ti)高(gao)，合金的(de)強(qiang)度(du)(du)下降(jiang)，塑性(xing)增加。

  圖3-3-71系00Cr30Ni60Fe10合金(jin)的高溫瞬時力學性能(neng)，由圖可知(zhi)，溫度高于(yu)40℃,此合金(jin)的抗拉(la)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合金的高溫持(chi)久(jiu)和(he)蠕(ru)變性能(neng)。

四、冷、熱(re)加工性能(neng)

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金的熱加工一般(ban)在1040~1230℃進行，最低(di)的熱變形溫度不低(di)于870℃。

 此合(he)(he)金(jin)的(de)(de)冷加工(gong)成型(xing)性與前(qian)述0Cr15Ni75Fe合(he)(he)金(jin)相似。圖3-3-74系(xi)00Cr30Ni60Fe10合(he)(he)金(jin)的(de)(de)冷加工(gong)硬化(hua)行為與其他材料相比較的(de)(de)結(jie)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(liu)、熱處理工藝

  若(ruo)在固溶(rong)處(chu)(chu)理(li)態使用(yong)，00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)(jin)的(de)熱處(chu)(chu)理(li)工藝為(wei)1000~1100℃加熱保溫后快冷。供壓水(shui)核反應堆蒸發器傳熱管(guan)使用(yong)的(de)00Cr30Ni60Fe10 合(he)金(jin)(jin)則根據前述(shu)0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)的(de)經驗，需采用(yong)固溶(rong)處(chu)(chu)理(li)＋脫敏處(chu)(chu)理(li)的(de)熱處(chu)(chu)理(li)工藝。脫敏處(chu)(chu)理(li)溫度為(wei)～720℃+5~15h時(shi)效(xiao)后冷卻，00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)(jin)管(guan)材彎成U型(xing)管(guan)后對于小R的(de)U型(xing)管(guan)尚需進行消除應力熱處(chu)(chu)理(li)。

七、物(wu)理(li)性能

  00Cr30Ni60Fe10合(he)金的物理性能見表3-3-39。

八、應用(yong)

  20世紀80年代(dai)，0Cr30Ni60Fe10合(he)(he)金(jin)開始(shi)制(zhi)(zhi)造蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)(fa)器(qi)(qi)，1991年，法國采用(yong)(yong)(yong)此合(he)(he)金(jin)的(de)(de)(de)(de)大(da)壓水(shui)堆核電站(zhan)（1450MW)的(de)(de)(de)(de)四臺蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)(fa)器(qi)(qi)投(tou)入了商業運(yun)行。雖然在(zai)(zai)模(mo)擬蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)(fa)器(qi)(qi)工(gong)況下，國內外對(dui)此合(he)(he)金(jin)性(xing)能的(de)(de)(de)(de)評估(gu)仍(reng)在(zai)(zai)進行，但總的(de)(de)(de)(de)來(lai)說，已投(tou)人(ren)運(yun)行的(de)(de)(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合(he)(he)金(jin)制(zhi)(zhi)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)(fa)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)運(yun)行情(qing)況良(liang)好。我(wo)國自法國引進的(de)(de)(de)(de)大(da)亞灣(wan)和嶺澳核電站(zhan)的(de)(de)(de)(de)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)(fa)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)熱(re)管均為(wei)00Cr30Ni60Fe10 合(he)(he)金(jin)管材制(zhi)(zhi)造。目(mu)前 00Cr30Ni60Fe10合(he)(he)金(jin)已擴大(da)用(yong)(yong)(yong)于制(zhi)(zhi)造壓水(shui)堆壓力(li)容器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)穿透(tou)件和控制(zhi)(zhi)棒驅動機構的(de)(de)(de)(de)零部件代(dai)替0Cr18Ni10、0Cr18Ni10Ti和0Cr15Ni75Fe.國外已開始(shi)用(yong)(yong)(yong)00Cr30Ni60Fe10合(he)(he)金(jin)全面代(dai)替壓水(shui)堆原(yuan)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)0Cr15Ni75Fe，俄(e)羅斯雖然仍(reng)然采用(yong)(yong)(yong)價廉(lian)的(de)(de)(de)(de)0Cr18Ni10Ti不銹鋼做(zuo)臥式蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)(fa)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)熱(re)管，但要防止水(shui)質超標，或(huo)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)(fa)器(qi)(qi)在(zai)(zai)沿海海洋大(da)氣中維護不當，否則(ze)其傳(chuan)熱(re)管易(yi)產生應(ying)力(li)腐蝕破壞的(de)(de)(de)(de)危險。