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00Cr30Ni60Fe10 (Inconel 690)

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金是一種在壓(ya)水(shui)堆(dui)蒸(zheng)發器傳熱管工況條(tiao)件下(xia)，耐應(ying)力腐蝕等性能(neng)更為優良的(de)新三代合(he)金(jin)(jin)。此合(he)金(jin)(jin)自1972年(nian)公開發表(biao)至今已近40年(nian)。圖3-3-54和圖3-3-55是發表(biao)此合(he)金(jin)(jin)時的(de)部分主(zhu)要(yao)試驗結(jie)果。它實際上是在0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)合(he)金(jin)(jin)基(ji)礎上提高鉻含量(liang)的(de)一種改進型(xing)(xing)合(he)金(jin)(jin)。自1982年(nian)起，此合(he)金(jin)(jin)開始制造壓(ya)水(shui)動力堆(dui)的(de)蒸(zheng)發器U型(xing)(xing)管，目前國(guo)外已廣泛用(yong)于(yu)壓(ya)水(shui)堆(dui)核電廠的(de)蒸(zheng)發器中并開始在堆(dui)內構件的(de)一些部件上應(ying)用(yong)。目前，國(guo)內自國(guo)外已大量(liang)引(yin)進的(de)大型(xing)(xing)壓(ya)水(shui)堆(dui)核電廠的(de)蒸(zheng)發器傳熱管也均采用(yong)此合(he)金(jin)(jin)。

一、化學(xue)成分和組織特點

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合(he)金的(de)化(hua)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(nai)全面腐(fu)蝕(shi)的(de)性能見(jian)表3-3-31。在(zai)300~350℃高(gao)溫高(gao)壓水中(zhong)的(de)耐(nai)蝕(shi)性良(liang)好，腐(fu)蝕(shi)速率≤10mg/(d㎡·月）。00Cr30Ni60Fe10 合金(jin)在(zai)316℃動水中(zhong)的(de)耐(nai)蝕(shi)性見(jian)圖3-3-57.從圖中(zhong)可知，由(you)于00Cr30Ni60Fe10合金(jin)鉻含量高(gao)，所以(yi)其耐(nai)蝕(shi)性優于Inconel 600和Incoloyl 800合金(jin)。

  2. 晶間腐(fu)蝕(shi)

   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(fu)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(yin)素對00Cr30Ni60Fe10合金(jin)耐(nai)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 合金在高溫(wen)下的抗(kang)氧化(hua)和抗(kang)硫(liu)化(hua)性(xing)能分別見圖(tu) 3-3-68 和 圖(tu) 3-3-69 及表 3-3-36。

三、力學性能(neng)

  表 3-3-37 和 表 3-3-38 列入了  Inconel 690 合金的室溫和中溫長期(qi)時(shi)效的性能。

  由于 Inconel 690 合(he)金組織穩定(ding)且經長期中溫(wen)時效也(ye)無脆性相(xiang)析出。因此(ci)，該(gai)合(he)金在(zai)中溫(wen)長期使用時也(ye)不會有(you)任何催(cui)化傾向(xiang)。表 3-3-38 系(xi)實驗(yan)室試驗(yan)結果。

  此合(he)金的(de)(de)室溫(wen)力(li)學(xue)性能受(shou)熱處(chu)理(li)的(de)(de)影(ying)響極大。圖3-3-70 中的(de)(de)結(jie)果(guo)指(zhi)出，固溶   處(chu)理(li)溫(wen)度提高，合(he)金的(de)(de)強度下降，塑性增加。

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

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

四、冷、熱加工性能

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

 此(ci)合(he)金(jin)(jin)的(de)冷加工(gong)成型性與前述0Cr15Ni75Fe合(he)金(jin)(jin)相(xiang)似。圖3-3-74系00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)(jin)的(de)冷加工(gong)硬化行(xing)為與其他材料相(xiang)比較的(de)結果。

五、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

  若在(zai)固溶處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)態(tai)使(shi)用，00Cr30Ni60Fe10合金的熱處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)工(gong)藝為(wei)(wei)1000~1100℃加(jia)熱保溫(wen)后(hou)(hou)快(kuai)冷。供壓水核(he)反(fan)應堆蒸(zheng)發(fa)器傳(chuan)熱管(guan)使(shi)用的00Cr30Ni60Fe10 合金則根據前述0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)的經驗(yan)，需采用固溶處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)＋脫敏處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)的熱處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)工(gong)藝。脫敏處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)溫(wen)度為(wei)(wei)～720℃+5~15h時效后(hou)(hou)冷卻，00Cr30Ni60Fe10合金管(guan)材彎(wan)成U型管(guan)后(hou)(hou)對于(yu)小R的U型管(guan)尚需進行消除應力熱處(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)(chu)理(li)。

七、物理性能(neng)

  00Cr30Ni60Fe10合金(jin)的物(wu)理性(xing)能見表(biao)3-3-39。

八(ba)、應用

  20世紀80年(nian)代(dai)，0Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)開(kai)始制(zhi)造蒸(zheng)(zheng)發器(qi)(qi)，1991年(nian)，法國(guo)采(cai)用(yong)此(ci)合(he)金(jin)的(de)(de)大(da)(da)(da)壓(ya)(ya)水堆(dui)核電(dian)站(zhan)（1450MW)的(de)(de)四臺蒸(zheng)(zheng)發器(qi)(qi)投(tou)入了商業運行(xing)。雖然在模擬蒸(zheng)(zheng)發器(qi)(qi)工況(kuang)下(xia)，國(guo)內外對此(ci)合(he)金(jin)性能的(de)(de)評(ping)估仍(reng)(reng)在進行(xing)，但總的(de)(de)來說，已投(tou)人運行(xing)的(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合(he)金(jin)制(zhi)蒸(zheng)(zheng)發器(qi)(qi)的(de)(de)運行(xing)情況(kuang)良好。我國(guo)自法國(guo)引進的(de)(de)大(da)(da)(da)亞灣(wan)和嶺澳核電(dian)站(zhan)的(de)(de)蒸(zheng)(zheng)發器(qi)(qi)的(de)(de)傳(chuan)熱管(guan)(guan)(guan)均為(wei)00Cr30Ni60Fe10 合(he)金(jin)管(guan)(guan)(guan)材制(zhi)造。目前 00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)已擴大(da)(da)(da)用(yong)于制(zhi)造壓(ya)(ya)水堆(dui)壓(ya)(ya)力容器(qi)(qi)的(de)(de)穿(chuan)透(tou)件(jian)和控(kong)制(zhi)棒驅動機構的(de)(de)零(ling)部件(jian)代(dai)替0Cr18Ni10、0Cr18Ni10Ti和0Cr15Ni75Fe.國(guo)外已開(kai)始用(yong)00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)全面代(dai)替壓(ya)(ya)水堆(dui)原(yuan)用(yong)的(de)(de)0Cr15Ni75Fe，俄羅斯雖然仍(reng)(reng)然采(cai)用(yong)價廉的(de)(de)0Cr18Ni10Ti不銹鋼做臥(wo)式(shi)蒸(zheng)(zheng)發器(qi)(qi)的(de)(de)傳(chuan)熱管(guan)(guan)(guan)，但要(yao)防止水質(zhi)超標，或蒸(zheng)(zheng)發器(qi)(qi)在沿海海洋大(da)(da)(da)氣中維護(hu)不當，否則其傳(chuan)熱管(guan)(guan)(guan)易(yi)產生應力腐蝕破壞(huai)的(de)(de)危險。