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00Cr30Ni60Fe10 (Inconel 690)

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金是(shi)(shi)一種(zhong)在壓水(shui)堆(dui)(dui)蒸發(fa)(fa)(fa)器傳熱管工況條(tiao)件下，耐應力(li)腐蝕(shi)等性能(neng)更為優良的(de)(de)新三(san)代合(he)(he)(he)金(jin)。此合(he)(he)(he)金(jin)自(zi)(zi)1972年(nian)公(gong)開(kai)發(fa)(fa)(fa)表(biao)至今已近(jin)40年(nian)。圖3-3-54和圖3-3-55是(shi)(shi)發(fa)(fa)(fa)表(biao)此合(he)(he)(he)金(jin)時的(de)(de)部(bu)分主要試驗結果。它實際上是(shi)(shi)在0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)合(he)(he)(he)金(jin)基礎(chu)上提高鉻含量的(de)(de)一種(zhong)改進型合(he)(he)(he)金(jin)。自(zi)(zi)1982年(nian)起，此合(he)(he)(he)金(jin)開(kai)始制造壓水(shui)動力(li)堆(dui)(dui)的(de)(de)蒸發(fa)(fa)(fa)器U型管，目(mu)(mu)前(qian)國外已廣泛用(yong)于壓水(shui)堆(dui)(dui)核(he)(he)電(dian)廠的(de)(de)蒸發(fa)(fa)(fa)器中(zhong)并(bing)開(kai)始在堆(dui)(dui)內構件的(de)(de)一些部(bu)件上應用(yong)。目(mu)(mu)前(qian)，國內自(zi)(zi)國外已大量引進的(de)(de)大型壓水(shui)堆(dui)(dui)核(he)(he)電(dian)廠的(de)(de)蒸發(fa)(fa)(fa)器傳熱管也均采(cai)用(yong)此合(he)(he)(he)金(jin)。

一、化(hua)學成(cheng)分和組(zu)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(nai)全(quan)面(mian)腐蝕(shi)的(de)性能見表3-3-31。在300~350℃高溫高壓水中的(de)耐(nai)蝕(shi)性良好，腐蝕(shi)速(su)率≤10mg/(d㎡·月(yue)）。00Cr30Ni60Fe10 合金(jin)在316℃動水中的(de)耐(nai)蝕(shi)性見圖3-3-57.從圖中可知，由于00Cr30Ni60Fe10合金(jin)鉻(ge)含量高，所以其耐(nai)蝕(shi)性優(you)于Inconel 600和Incoloyl 800合金(jin)。

  2. 晶間腐蝕(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(ye)金因素對00Cr30Ni60Fe10合(he)金耐應力腐蝕(shi)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 合金在高溫下(xia)的(de)抗(kang)氧化和(he)抗(kang)硫化性能分別見圖 3-3-68 和(he) 圖 3-3-69 及表 3-3-36。

三、力學性能(neng)

  表(biao) 3-3-37 和 表(biao) 3-3-38 列入(ru)了  Inconel 690 合(he)金(jin)的(de)室溫(wen)和中溫(wen)長期時(shi)效的(de)性能。

  由于 Inconel 690 合金組織穩定且經長期中(zhong)溫(wen)時效也無脆性(xing)相析出(chu)。因此，該合金在中(zhong)溫(wen)長期使用時也不(bu)會有(you)任何催化(hua)傾向。表 3-3-38 系實驗室(shi)試(shi)驗結果。

  此合金的(de)室溫(wen)力學性(xing)能受(shou)熱處理(li)的(de)影響極大。圖3-3-70 中的(de)結(jie)果指出，固溶   處理(li)溫(wen)度(du)提高，合金的(de)強度(du)下降(jiang)，塑性(xing)增加(jia)。

  圖3-3-71系00Cr30Ni60Fe10合金的高溫瞬時力學性能，由圖可知，溫度高于40℃,此合金的抗拉強(qiang)度迅(xun)速降(jiang)低，伸(shen)長率明(ming)顯(xian)下(xia)降(jiang)。

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

四、冷、熱(re)加工性能

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合(he)金的(de)熱(re)加工一(yi)般在(zai)1040~1230℃進行，最低(di)的(de)熱(re)變形溫度不低(di)于(yu)870℃。

 此(ci)合金(jin)的冷加工成型性與前述0Cr15Ni75Fe合金(jin)相似。圖3-3-74系00Cr30Ni60Fe10合金(jin)的冷加工硬化行(xing)為與其他材(cai)料(liao)相比(bi)較的結果。

五、焊接性(xing)能(neng)

  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(chu)理工(gong)藝

  若在固(gu)溶(rong)處理(li)態使用，00Cr30Ni60Fe10合(he)金的(de)熱(re)處理(li)工(gong)藝(yi)為(wei)1000~1100℃加(jia)熱(re)保溫(wen)后(hou)快冷。供壓水核反應堆(dui)蒸(zheng)發器傳熱(re)管(guan)使用的(de)00Cr30Ni60Fe10 合(he)金則根據前述0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)的(de)經驗，需采(cai)用固(gu)溶(rong)處理(li)＋脫(tuo)敏處理(li)的(de)熱(re)處理(li)工(gong)藝(yi)。脫(tuo)敏處理(li)溫(wen)度為(wei)～720℃+5~15h時效(xiao)后(hou)冷卻，00Cr30Ni60Fe10合(he)金管(guan)材彎成(cheng)U型(xing)管(guan)后(hou)對于小(xiao)R的(de)U型(xing)管(guan)尚需進(jin)行消除應力熱(re)處理(li)。

七、物理性(xing)能

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

八(ba)、應用

  20世紀80年(nian)代，0Cr30Ni60Fe10合(he)(he)金(jin)開始(shi)制(zhi)造蒸(zheng)發器(qi)(qi)(qi)(qi)，1991年(nian)，法國采(cai)(cai)用(yong)此合(he)(he)金(jin)的(de)(de)(de)大(da)壓水(shui)堆核(he)電站（1450MW)的(de)(de)(de)四臺蒸(zheng)發器(qi)(qi)(qi)(qi)投(tou)入了商業運(yun)(yun)行(xing)(xing)(xing)。雖(sui)然(ran)在模擬蒸(zheng)發器(qi)(qi)(qi)(qi)工況(kuang)下(xia)，國內外對此合(he)(he)金(jin)性能(neng)的(de)(de)(de)評估仍(reng)(reng)在進行(xing)(xing)(xing)，但(dan)總的(de)(de)(de)來說(shuo)，已投(tou)人運(yun)(yun)行(xing)(xing)(xing)的(de)(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合(he)(he)金(jin)制(zhi)蒸(zheng)發器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)運(yun)(yun)行(xing)(xing)(xing)情況(kuang)良好。我(wo)國自法國引進的(de)(de)(de)大(da)亞灣和(he)(he)嶺澳核(he)電站的(de)(de)(de)蒸(zheng)發器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)傳熱(re)管均為00Cr30Ni60Fe10 合(he)(he)金(jin)管材制(zhi)造。目(mu)前 00Cr30Ni60Fe10合(he)(he)金(jin)已擴大(da)用(yong)于制(zhi)造壓水(shui)堆壓力(li)(li)容器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)穿(chuan)透件(jian)和(he)(he)控制(zhi)棒(bang)驅(qu)動(dong)機(ji)構的(de)(de)(de)零部件(jian)代替0Cr18Ni10、0Cr18Ni10Ti和(he)(he)0Cr15Ni75Fe.國外已開始(shi)用(yong)00Cr30Ni60Fe10合(he)(he)金(jin)全面代替壓水(shui)堆原用(yong)的(de)(de)(de)0Cr15Ni75Fe，俄(e)羅斯雖(sui)然(ran)仍(reng)(reng)然(ran)采(cai)(cai)用(yong)價廉的(de)(de)(de)0Cr18Ni10Ti不銹鋼做(zuo)臥式蒸(zheng)發器(qi)(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)傳熱(re)管，但(dan)要防止(zhi)水(shui)質超標(biao)，或蒸(zheng)發器(qi)(qi)(qi)(qi)在沿海海洋(yang)大(da)氣中維(wei)護不當，否則(ze)其傳熱(re)管易產生應力(li)(li)腐蝕破壞的(de)(de)(de)危險。