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NS 315 (Inconel 690)

 （00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金是(shi)一種(zhong)在(zai)壓(ya)水(shui)堆(dui)蒸(zheng)發(fa)器(qi)傳(chuan)熱管(guan)工況條件(jian)下，耐(nai)應力腐蝕等性能更為優良(liang)的(de)(de)新三代合(he)金(jin)。此(ci)(ci)(ci)合(he)金(jin)自(zi)1972年公(gong)開發(fa)表至今已(yi)近40年。圖3-3-54和圖3-3-55是(shi)發(fa)表此(ci)(ci)(ci)合(he)金(jin)時(shi)的(de)(de)部分(fen)主要(yao)試驗結果。它(ta)實際上(shang)是(shi)在(zai)0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)合(he)金(jin)基礎上(shang)提高鉻(ge)含量的(de)(de)一種(zhong)改進型合(he)金(jin)。自(zi)1982年起，此(ci)(ci)(ci)合(he)金(jin)開始制造壓(ya)水(shui)動(dong)力堆(dui)的(de)(de)蒸(zheng)發(fa)器(qi)U型管(guan)，目(mu)前國(guo)外已(yi)廣泛用于(yu)壓(ya)水(shui)堆(dui)核(he)(he)電廠(chang)的(de)(de)蒸(zheng)發(fa)器(qi)中并開始在(zai)堆(dui)內構件(jian)的(de)(de)一些部件(jian)上(shang)應用。目(mu)前，國(guo)內自(zi)國(guo)外已(yi)大(da)(da)量引進的(de)(de)大(da)(da)型壓(ya)水(shui)堆(dui)核(he)(he)電廠(chang)的(de)(de)蒸(zheng)發(fa)器(qi)傳(chuan)熱管(guan)也均采用此(ci)(ci)(ci)合(he)金(jin)。

一、化學成(cheng)分和組織特點

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金的化學(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(er)、耐腐蝕性能

  1. 全面腐(fu)蝕

 （00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合(he)金(jin)的耐全面腐(fu)蝕的性(xing)能見(jian)表3-3-31。在300~350℃高(gao)溫高(gao)壓水中(zhong)的耐蝕性(xing)良好，腐(fu)蝕速率≤10mg/(d㎡·月）。00Cr30Ni60Fe10 合(he)金(jin)在316℃動水中(zhong)的耐蝕性(xing)見(jian)圖3-3-57.從(cong)圖中(zhong)可知，由于00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)鉻含量高(gao)，所以其(qi)耐蝕性(xing)優于Inconel 600和Incoloyl 800合(he)金(jin)。

  2. 晶(jing)間腐蝕(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(ying)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. 冶金因素對00Cr30Ni60Fe10合金耐(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(gao)溫下的抗氧化(hua)和抗硫(liu)化(hua)性能(neng)分別見圖(tu) 3-3-68 和 圖(tu) 3-3-69 及(ji)表 3-3-36。

三、力學性(xing)能

  表 3-3-37 和 表 3-3-38 列入了  Inconel 690 合(he)金的室溫和中溫長期時效的性能。

  由于 Inconel 690 合金(jin)組織(zhi)穩定且經長(chang)期(qi)中(zhong)溫(wen)時效也無脆性相析(xi)出。因此，該(gai)合金(jin)在中(zhong)溫(wen)長(chang)期(qi)使用(yong)時也不會(hui)有任何催(cui)化傾向。表 3-3-38 系實驗(yan)室試(shi)驗(yan)結果。

  此合金的室溫(wen)力學性(xing)能受熱處理的影響極(ji)大(da)。圖3-3-70 中的結果指出，固溶(rong)   處理溫(wen)度提高，合金的強度下降(jiang)，塑性(xing)增加。

  圖(tu)3-3-71系00Cr30Ni60Fe10合金(jin)的(de)高(gao)(gao)溫瞬(shun)時(shi)力學性(xing)能，由圖(tu)可知，溫度高(gao)(gao)于40℃,此合金(jin)的(de)抗拉強度迅速降低(di)，伸長(chang)率(lv)明顯下降。

  圖3-3-72和(he)圖3-3-73是00Cr30Ni60Fe10合金的高溫持久和(he)蠕變性能(neng)。

四(si)、冷、熱加(jia)工性(xing)能

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金(jin)的(de)熱(re)加工一般在1040~1230℃進行，最(zui)低的(de)熱(re)變形溫度不低于870℃。

 此合金的(de)冷(leng)加(jia)工成型性與前述0Cr15Ni75Fe合金相似。圖3-3-74系00Cr30Ni60Fe10合金的(de)冷(leng)加(jia)工硬化行為與其他材料相比(bi)較的(de)結果。

五、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(re)處理工藝

  若在固溶(rong)處(chu)理(li)態使用(yong)，00Cr30Ni60Fe10合金的(de)(de)熱處(chu)理(li)工藝(yi)為(wei)1000~1100℃加熱保溫后快冷(leng)。供(gong)壓水核反應堆蒸發(fa)器傳熱管(guan)(guan)使用(yong)的(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合金則(ze)根據(ju)前述0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)的(de)(de)經驗(yan)，需采(cai)用(yong)固溶(rong)處(chu)理(li)＋脫(tuo)敏處(chu)理(li)的(de)(de)熱處(chu)理(li)工藝(yi)。脫(tuo)敏處(chu)理(li)溫度為(wei)～720℃+5~15h時(shi)效后冷(leng)卻，00Cr30Ni60Fe10合金管(guan)(guan)材彎成U型(xing)管(guan)(guan)后對于小R的(de)(de)U型(xing)管(guan)(guan)尚需進行(xing)消除應力熱處(chu)理(li)。

七、物理性能

  00Cr30Ni60Fe10合(he)金的物理性(xing)能(neng)見表3-3-39。

八、應用

  20世紀80年代，0Cr30Ni60Fe10合(he)(he)(he)金(jin)(jin)開始(shi)制造蒸(zheng)發(fa)器(qi)(qi)，1991年，法國采用(yong)此(ci)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)大壓(ya)水堆核電站（1450MW)的(de)(de)(de)四臺蒸(zheng)發(fa)器(qi)(qi)投入了(le)商業運(yun)行。雖(sui)然在(zai)(zai)模擬蒸(zheng)發(fa)器(qi)(qi)工況(kuang)下，國內外對此(ci)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)性能(neng)的(de)(de)(de)評(ping)估仍在(zai)(zai)進行，但總的(de)(de)(de)來說，已投人運(yun)行的(de)(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合(he)(he)(he)金(jin)(jin)制蒸(zheng)發(fa)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)運(yun)行情況(kuang)良好(hao)。我國自(zi)法國引(yin)進的(de)(de)(de)大亞灣和(he)嶺澳(ao)核電站的(de)(de)(de)蒸(zheng)發(fa)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)熱(re)(re)管(guan)(guan)均為(wei)00Cr30Ni60Fe10 合(he)(he)(he)金(jin)(jin)管(guan)(guan)材制造。目前 00Cr30Ni60Fe10合(he)(he)(he)金(jin)(jin)已擴大用(yong)于制造壓(ya)水堆壓(ya)力(li)(li)容器(qi)(qi)的(de)(de)(de)穿透件(jian)和(he)控制棒驅動(dong)機構的(de)(de)(de)零(ling)部件(jian)代替0Cr18Ni10、0Cr18Ni10Ti和(he)0Cr15Ni75Fe.國外已開始(shi)用(yong)00Cr30Ni60Fe10合(he)(he)(he)金(jin)(jin)全面(mian)代替壓(ya)水堆原用(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(zuo)臥式蒸(zheng)發(fa)器(qi)(qi)的(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)熱(re)(re)管(guan)(guan)，但要防止水質超標(biao)，或蒸(zheng)發(fa)器(qi)(qi)在(zai)(zai)沿海(hai)海(hai)洋(yang)大氣中維護(hu)不當(dang)，否則其傳(chuan)(chuan)熱(re)(re)管(guan)(guan)易產生應力(li)(li)腐蝕(shi)破(po)壞的(de)(de)(de)危險。