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00Cr30Ni60Fe10 (Inconel 690)

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金是(shi)(shi)一種在壓(ya)(ya)水(shui)(shui)堆(dui)蒸(zheng)發器(qi)傳熱(re)管工況條件(jian)下，耐應力(li)腐(fu)蝕等(deng)性(xing)能更(geng)為(wei)優良的(de)新三(san)代(dai)合(he)(he)金(jin)。此(ci)合(he)(he)金(jin)自(zi)1972年公開發表(biao)至今已近(jin)40年。圖3-3-54和圖3-3-55是(shi)(shi)發表(biao)此(ci)合(he)(he)金(jin)時的(de)部分主要(yao)試驗結果。它實際上(shang)是(shi)(shi)在0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)合(he)(he)金(jin)基礎上(shang)提(ti)高鉻含(han)量的(de)一種改進型合(he)(he)金(jin)。自(zi)1982年起(qi)，此(ci)合(he)(he)金(jin)開始制造(zao)壓(ya)(ya)水(shui)(shui)動(dong)力(li)堆(dui)的(de)蒸(zheng)發器(qi)U型管，目(mu)前國(guo)外已廣泛用(yong)于壓(ya)(ya)水(shui)(shui)堆(dui)核(he)電廠的(de)蒸(zheng)發器(qi)中并開始在堆(dui)內(nei)構件(jian)的(de)一些部件(jian)上(shang)應用(yong)。目(mu)前，國(guo)內(nei)自(zi)國(guo)外已大量引進的(de)大型壓(ya)(ya)水(shui)(shui)堆(dui)核(he)電廠的(de)蒸(zheng)發器(qi)傳熱(re)管也均(jun)采用(yong)此(ci)合(he)(he)金(jin)。

一、化(hua)學成分和組(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(fu)蝕

 （00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金(jin)(jin)(jin)的耐(nai)全面(mian)腐(fu)蝕(shi)(shi)的性能見(jian)(jian)表3-3-31。在300~350℃高(gao)溫高(gao)壓水(shui)中的耐(nai)蝕(shi)(shi)性良好，腐(fu)蝕(shi)(shi)速(su)率≤10mg/(d㎡·月）。00Cr30Ni60Fe10 合金(jin)(jin)(jin)在316℃動水(shui)中的耐(nai)蝕(shi)(shi)性見(jian)(jian)圖(tu)3-3-57.從圖(tu)中可知，由于00Cr30Ni60Fe10合金(jin)(jin)(jin)鉻含(han)量高(gao)，所以其耐(nai)蝕(shi)(shi)性優(you)于Inconel 600和Incoloyl 800合金(jin)(jin)(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

  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合金耐應力腐蝕性能的影響

   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(zai)高溫下的抗氧化(hua)和(he)抗硫化(hua)性能分別見圖 3-3-68 和(he) 圖 3-3-69 及表 3-3-36。

三(san)、力學性能

  表 3-3-37 和(he) 表 3-3-38 列(lie)入(ru)了(le)  Inconel 690 合金的室溫(wen)和(he)中溫(wen)長期(qi)時效的性(xing)能。

  由(you)于(yu) Inconel 690 合金組織穩定且經(jing)長(chang)期中溫(wen)(wen)時(shi)(shi)效也無脆性相析出。因此，該合金在中溫(wen)(wen)長(chang)期使用(yong)時(shi)(shi)也不會有任何催化傾向。表 3-3-38 系實驗室試(shi)驗結果。

  此合金的(de)室溫(wen)(wen)力學性(xing)能(neng)受熱處理的(de)影響極大(da)。圖3-3-70 中的(de)結果指(zhi)出，固溶   處理溫(wen)(wen)度提(ti)高(gao)，合金的(de)強(qiang)度下降(jiang)，塑性(xing)增加(jia)。

  圖(tu)3-3-71系00Cr30Ni60Fe10合金的高(gao)(gao)溫(wen)瞬時力(li)學性(xing)能，由圖(tu)可知(zhi)，溫(wen)度(du)(du)高(gao)(gao)于40℃,此合金的抗拉強度(du)(du)迅速降低，伸長率(lv)明顯(xian)下(xia)降。

  圖3-3-72和圖3-3-73是00Cr30Ni60Fe10合金的(de)高溫(wen)持(chi)久(jiu)和蠕(ru)變性(xing)能(neng)。

四、冷、熱加(jia)工性能

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金的熱(re)加(jia)工一(yi)般在1040~1230℃進行，最(zui)低(di)的熱(re)變形溫度不低(di)于870℃。

 此合金的冷(leng)加工(gong)成型性與前述0Cr15Ni75Fe合金相(xiang)似(si)。圖(tu)3-3-74系(xi)00Cr30Ni60Fe10合金的冷(leng)加工(gong)硬化行為(wei)與其他材料(liao)相(xiang)比較的結(jie)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(liu)、熱處理工藝

  若在固溶處理(li)態使(shi)用，00Cr30Ni60Fe10合金的(de)(de)熱(re)(re)(re)處理(li)工藝為1000~1100℃加熱(re)(re)(re)保溫(wen)后(hou)快冷。供(gong)壓水核反(fan)應堆蒸發器(qi)傳熱(re)(re)(re)管使(shi)用的(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合金則根據前述(shu)0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)的(de)(de)經驗，需采用固溶處理(li)＋脫敏(min)處理(li)的(de)(de)熱(re)(re)(re)處理(li)工藝。脫敏(min)處理(li)溫(wen)度為～720℃+5~15h時效后(hou)冷卻，00Cr30Ni60Fe10合金管材彎成U型(xing)管后(hou)對于(yu)小R的(de)(de)U型(xing)管尚(shang)需進行消(xiao)除應力(li)熱(re)(re)(re)處理(li)。

七、物理性能

  00Cr30Ni60Fe10合金的物理性能見表(biao)3-3-39。

八(ba)、應用

  20世紀(ji)80年代(dai)，0Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)開(kai)始制(zhi)(zhi)造(zao)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)(fa)器(qi)，1991年，法國(guo)采用此合(he)金(jin)的(de)(de)(de)(de)大(da)壓(ya)水堆核電站(zhan)（1450MW)的(de)(de)(de)(de)四臺(tai)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)(fa)器(qi)投入了商業運行。雖(sui)然在(zai)(zai)模擬蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)(fa)器(qi)工況下，國(guo)內外對此合(he)金(jin)性(xing)能的(de)(de)(de)(de)評估仍(reng)在(zai)(zai)進行，但總的(de)(de)(de)(de)來說，已(yi)投人運行的(de)(de)(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合(he)金(jin)制(zhi)(zhi)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)(fa)器(qi)的(de)(de)(de)(de)運行情況良(liang)好。我國(guo)自法國(guo)引進的(de)(de)(de)(de)大(da)亞灣和(he)嶺澳核電站(zhan)的(de)(de)(de)(de)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)(fa)器(qi)的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)熱(re)管均(jun)為00Cr30Ni60Fe10 合(he)金(jin)管材制(zhi)(zhi)造(zao)。目前 00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)已(yi)擴大(da)用于制(zhi)(zhi)造(zao)壓(ya)水堆壓(ya)力(li)(li)容(rong)器(qi)的(de)(de)(de)(de)穿透件(jian)和(he)控制(zhi)(zhi)棒(bang)驅動機(ji)構(gou)的(de)(de)(de)(de)零部件(jian)代(dai)替(ti)0Cr18Ni10、0Cr18Ni10Ti和(he)0Cr15Ni75Fe.國(guo)外已(yi)開(kai)始用00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)全面代(dai)替(ti)壓(ya)水堆原用的(de)(de)(de)(de)0Cr15Ni75Fe，俄羅斯雖(sui)然仍(reng)然采用價廉的(de)(de)(de)(de)0Cr18Ni10Ti不銹鋼做臥(wo)式(shi)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)(fa)器(qi)的(de)(de)(de)(de)傳(chuan)熱(re)管，但要防止水質超(chao)標，或(huo)蒸(zheng)(zheng)發(fa)(fa)(fa)器(qi)在(zai)(zai)沿海海洋大(da)氣中維護(hu)不當，否則其傳(chuan)熱(re)管易產生應力(li)(li)腐蝕(shi)破(po)壞的(de)(de)(de)(de)危險。