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NS 315 (Inconel 690)

 （00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金是一種在(zai)壓(ya)水(shui)堆(dui)蒸(zheng)發(fa)(fa)器(qi)傳熱管(guan)工況條件下，耐應力腐(fu)蝕(shi)等性能更為優良的(de)(de)新(xin)三代合(he)金(jin)(jin)。此(ci)合(he)金(jin)(jin)自1972年(nian)公開發(fa)(fa)表至今(jin)已(yi)近(jin)40年(nian)。圖3-3-54和圖3-3-55是發(fa)(fa)表此(ci)合(he)金(jin)(jin)時的(de)(de)部(bu)(bu)分主要(yao)試驗結果。它實際上是在(zai)0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)合(he)金(jin)(jin)基(ji)礎(chu)上提(ti)高(gao)鉻含量(liang)的(de)(de)一種改進型(xing)合(he)金(jin)(jin)。自1982年(nian)起，此(ci)合(he)金(jin)(jin)開始制造壓(ya)水(shui)動力堆(dui)的(de)(de)蒸(zheng)發(fa)(fa)器(qi)U型(xing)管(guan)，目前(qian)國(guo)(guo)外已(yi)廣(guang)泛(fan)用于(yu)壓(ya)水(shui)堆(dui)核電廠的(de)(de)蒸(zheng)發(fa)(fa)器(qi)中并開始在(zai)堆(dui)內構件的(de)(de)一些部(bu)(bu)件上應用。目前(qian)，國(guo)(guo)內自國(guo)(guo)外已(yi)大量(liang)引進的(de)(de)大型(xing)壓(ya)水(shui)堆(dui)核電廠的(de)(de)蒸(zheng)發(fa)(fa)器(qi)傳熱管(guan)也均采用此(ci)合(he)金(jin)(jin)。

一、化學成分和組織特點

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金的化學成分見(jian)表(biao)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(mian)腐蝕(shi)

 （00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金的(de)(de)耐全面(mian)腐蝕的(de)(de)性(xing)能見表3-3-31。在(zai)300~350℃高(gao)溫高(gao)壓水(shui)中(zhong)的(de)(de)耐蝕性(xing)良好，腐蝕速率≤10mg/(d㎡·月(yue)）。00Cr30Ni60Fe10 合金在(zai)316℃動水(shui)中(zhong)的(de)(de)耐蝕性(xing)見圖3-3-57.從(cong)圖中(zhong)可知，由于(yu)00Cr30Ni60Fe10合金鉻(ge)含量高(gao)，所以其耐蝕性(xing)優于(yu)Inconel 600和Incoloyl 800合金。

  2. 晶間腐蝕

   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

  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(fu)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 合金在高溫下的抗(kang)氧化(hua)和抗(kang)硫化(hua)性能分別見圖 3-3-68 和 圖 3-3-69 及表 3-3-36。

三(san)、力學性能

  表 3-3-37 和 表 3-3-38 列入了  Inconel 690 合金(jin)的(de)室(shi)溫(wen)和中溫(wen)長期時效的(de)性能。

  由于 Inconel 690 合(he)金組織穩定且經長期中溫(wen)時(shi)效(xiao)也無脆性(xing)相析出。因此，該合(he)金在中溫(wen)長期使用時(shi)也不會有(you)任何催化傾向。表(biao) 3-3-38 系實驗室試(shi)驗結果(guo)。

  此合金(jin)的室溫力學性(xing)能受熱處(chu)理的影響極大。圖3-3-70 中的結果指出，固溶   處(chu)理溫度提高，合金(jin)的強度下(xia)降(jiang)，塑性(xing)增加。

  圖3-3-71系00Cr30Ni60Fe10合(he)金的高(gao)溫瞬時力學(xue)性能，由(you)圖可知，溫度高(gao)于40℃,此合(he)金的抗拉強(qiang)度迅速降低，伸(shen)長率明顯下降。

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

四(si)、冷、熱加工性能(neng)

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金的(de)熱加工一般(ban)在1040~1230℃進(jin)行，最低的(de)熱變形溫度(du)不低于870℃。

 此(ci)合金的(de)(de)冷加工成型性與前述(shu)0Cr15Ni75Fe合金相似(si)。圖(tu)3-3-74系00Cr30Ni60Fe10合金的(de)(de)冷加工硬化行(xing)為與其(qi)他材料(liao)相比較的(de)(de)結果。

五、焊(han)接性能(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(re)處理(li)工(gong)藝(yi)

  若(ruo)在固(gu)溶(rong)處(chu)理(li)態使(shi)(shi)用(yong)，00Cr30Ni60Fe10合金的(de)(de)熱(re)處(chu)理(li)工(gong)藝為1000~1100℃加(jia)熱(re)保溫后快冷。供(gong)壓(ya)水核(he)反(fan)應堆蒸發器(qi)傳熱(re)管(guan)使(shi)(shi)用(yong)的(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合金則(ze)根(gen)據前(qian)述(shu)0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)的(de)(de)經驗(yan)，需采用(yong)固(gu)溶(rong)處(chu)理(li)＋脫(tuo)敏處(chu)理(li)的(de)(de)熱(re)處(chu)理(li)工(gong)藝。脫(tuo)敏處(chu)理(li)溫度(du)為～720℃+5~15h時(shi)效后冷卻，00Cr30Ni60Fe10合金管(guan)材彎成U型(xing)管(guan)后對于小R的(de)(de)U型(xing)管(guan)尚需進(jin)行消除應力熱(re)處(chu)理(li)。

七、物理性能

  00Cr30Ni60Fe10合(he)金的物理(li)性能見表3-3-39。

八、應(ying)用

  20世紀80年代，0Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)開(kai)始(shi)制(zhi)(zhi)造(zao)蒸(zheng)發(fa)器(qi)，1991年，法國(guo)采用(yong)此(ci)合(he)金(jin)的(de)(de)(de)大壓(ya)水堆(dui)核(he)電(dian)站（1450MW)的(de)(de)(de)四臺蒸(zheng)發(fa)器(qi)投入了商(shang)業運(yun)行。雖然(ran)在模(mo)擬蒸(zheng)發(fa)器(qi)工況下，國(guo)內(nei)外對此(ci)合(he)金(jin)性(xing)能的(de)(de)(de)評估仍在進行，但總的(de)(de)(de)來說，已投人運(yun)行的(de)(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合(he)金(jin)制(zhi)(zhi)蒸(zheng)發(fa)器(qi)的(de)(de)(de)運(yun)行情況良好。我國(guo)自(zi)法國(guo)引進的(de)(de)(de)大亞灣和嶺澳(ao)核(he)電(dian)站的(de)(de)(de)蒸(zheng)發(fa)器(qi)的(de)(de)(de)傳熱(re)管均為00Cr30Ni60Fe10 合(he)金(jin)管材制(zhi)(zhi)造(zao)。目前(qian) 00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)已擴大用(yong)于(yu)制(zhi)(zhi)造(zao)壓(ya)水堆(dui)壓(ya)力容器(qi)的(de)(de)(de)穿透(tou)件和控制(zhi)(zhi)棒驅動(dong)機構的(de)(de)(de)零部件代替0Cr18Ni10、0Cr18Ni10Ti和0Cr15Ni75Fe.國(guo)外已開(kai)始(shi)用(yong)00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)全面(mian)代替壓(ya)水堆(dui)原用(yong)的(de)(de)(de)0Cr15Ni75Fe，俄羅斯雖然(ran)仍然(ran)采用(yong)價廉的(de)(de)(de)0Cr18Ni10Ti不銹鋼(gang)做臥式(shi)蒸(zheng)發(fa)器(qi)的(de)(de)(de)傳熱(re)管，但要(yao)防(fang)止(zhi)水質超標(biao)，或蒸(zheng)發(fa)器(qi)在沿海(hai)海(hai)洋大氣中維護不當(dang)，否則其(qi)傳熱(re)管易(yi)產生應力腐蝕破壞(huai)的(de)(de)(de)危(wei)險(xian)。