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00Cr30Ni60Fe10 (Inconel 690)

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金是(shi)(shi)一種在(zai)壓(ya)(ya)水堆(dui)蒸發(fa)器傳(chuan)熱管工況條(tiao)件下，耐(nai)應力腐蝕等(deng)性能更為優良(liang)的(de)新三代合(he)(he)金。此(ci)合(he)(he)金自1972年(nian)公開發(fa)表至(zhi)今已近(jin)40年(nian)。圖3-3-54和圖3-3-55是(shi)(shi)發(fa)表此(ci)合(he)(he)金時的(de)部(bu)分主要試驗結果。它實(shi)際上是(shi)(shi)在(zai)0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)合(he)(he)金基礎上提高鉻(ge)含量(liang)(liang)的(de)一種改進型合(he)(he)金。自1982年(nian)起，此(ci)合(he)(he)金開始制(zhi)造壓(ya)(ya)水動力堆(dui)的(de)蒸發(fa)器U型管，目前(qian)國外已廣泛用于壓(ya)(ya)水堆(dui)核(he)電廠(chang)的(de)蒸發(fa)器中并(bing)開始在(zai)堆(dui)內(nei)構件的(de)一些部(bu)件上應用。目前(qian)，國內(nei)自國外已大(da)量(liang)(liang)引進的(de)大(da)型壓(ya)(ya)水堆(dui)核(he)電廠(chang)的(de)蒸發(fa)器傳(chuan)熱管也均采用此(ci)合(he)(he)金。

一、化學成分和組織特點

（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 合金的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)全面腐蝕(shi)(shi)的(de)(de)(de)性(xing)能見(jian)表3-3-31。在300~350℃高溫高壓水中(zhong)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)良(liang)好，腐蝕(shi)(shi)速率≤10mg/(d㎡·月）。00Cr30Ni60Fe10 合金在316℃動水中(zhong)的(de)(de)(de)耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)見(jian)圖3-3-57.從圖中(zhong)可知，由于(yu)00Cr30Ni60Fe10合金鉻(ge)含量高，所以其耐(nai)(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)優(you)于(yu)Inconel 600和Incoloyl 800合金。

  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合金耐應力(li)腐蝕性(xing)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 合金在高溫下的抗氧(yang)化(hua)和抗硫化(hua)性能分別(bie)見(jian)圖(tu) 3-3-68 和 圖(tu) 3-3-69 及表(biao) 3-3-36。

三、力學性(xing)能(neng)

  表 3-3-37 和 表 3-3-38 列(lie)入了  Inconel 690 合金的(de)室溫和中溫長(chang)期時(shi)效的(de)性能。

  由于 Inconel 690 合金(jin)組織穩定且經長期中溫時效也無脆性相析(xi)出。因(yin)此，該合金(jin)在中溫長期使用時也不(bu)會(hui)有(you)任何(he)催(cui)化傾向(xiang)。表 3-3-38 系實驗室試驗結果(guo)。

  此合(he)金的(de)(de)室溫力學(xue)性(xing)能受熱處理(li)的(de)(de)影響(xiang)極大。圖(tu)3-3-70 中的(de)(de)結果指出(chu)，固溶   處理(li)溫度提高，合(he)金的(de)(de)強度下降(jiang)，塑性(xing)增加(jia)。

  圖(tu)3-3-71系00Cr30Ni60Fe10合金的高溫(wen)瞬時力學性能，由圖(tu)可知，溫(wen)度(du)高于40℃,此(ci)合金的抗(kang)拉強(qiang)度(du)迅(xun)速降(jiang)低，伸長(chang)率明顯下降(jiang)。

  圖3-3-72和圖3-3-73是00Cr30Ni60Fe10合金的高溫持久和蠕變(bian)性能(neng)。

四(si)、冷、熱加工性(xing)能

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金的熱加(jia)工一般在1040~1230℃進行，最低的熱變形溫度不低于870℃。

 此合金(jin)的冷(leng)加工成型(xing)性與(yu)前(qian)述(shu)0Cr15Ni75Fe合金(jin)相(xiang)似。圖3-3-74系00Cr30Ni60Fe10合金(jin)的冷(leng)加工硬化(hua)行為與(yu)其(qi)他材料相(xiang)比(bi)較(jiao)的結(jie)果(guo)。

五、焊接性能(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、熱處(chu)理工藝

  若在固溶處(chu)理態(tai)使用，00Cr30Ni60Fe10合金的熱(re)(re)處(chu)理工(gong)藝為1000~1100℃加熱(re)(re)保溫后快冷。供(gong)壓水核反應(ying)(ying)堆蒸發器傳(chuan)熱(re)(re)管(guan)(guan)使用的00Cr30Ni60Fe10 合金則根(gen)據前述0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)的經驗，需采用固溶處(chu)理＋脫敏處(chu)理的熱(re)(re)處(chu)理工(gong)藝。脫敏處(chu)理溫度(du)為～720℃+5~15h時效(xiao)后冷卻，00Cr30Ni60Fe10合金管(guan)(guan)材彎成U型(xing)管(guan)(guan)后對于(yu)小R的U型(xing)管(guan)(guan)尚需進行消(xiao)除應(ying)(ying)力熱(re)(re)處(chu)理。

七、物理性能

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

八、應用

  20世(shi)紀80年代，0Cr30Ni60Fe10合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)開始制(zhi)造蒸(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)器(qi)，1991年，法(fa)國采用(yong)(yong)此(ci)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)的(de)(de)大壓(ya)水(shui)堆(dui)核(he)電站（1450MW)的(de)(de)四臺蒸(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)器(qi)投入了(le)商業運(yun)(yun)行(xing)(xing)。雖(sui)然在(zai)模(mo)擬蒸(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)器(qi)工況下，國內(nei)外對此(ci)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)性能的(de)(de)評估仍(reng)在(zai)進(jin)行(xing)(xing)，但總(zong)的(de)(de)來說，已投人運(yun)(yun)行(xing)(xing)的(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)制(zhi)蒸(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)器(qi)的(de)(de)運(yun)(yun)行(xing)(xing)情況良(liang)好。我國自法(fa)國引進(jin)的(de)(de)大亞灣(wan)和(he)嶺澳核(he)電站的(de)(de)蒸(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)器(qi)的(de)(de)傳(chuan)熱管(guan)均為00Cr30Ni60Fe10 合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)管(guan)材制(zhi)造。目前(qian) 00Cr30Ni60Fe10合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)已擴大用(yong)(yong)于制(zhi)造壓(ya)水(shui)堆(dui)壓(ya)力(li)容器(qi)的(de)(de)穿透件(jian)和(he)控制(zhi)棒(bang)驅動機構的(de)(de)零(ling)部(bu)件(jian)代替0Cr18Ni10、0Cr18Ni10Ti和(he)0Cr15Ni75Fe.國外已開始用(yong)(yong)00Cr30Ni60Fe10合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)(jin)全面代替壓(ya)水(shui)堆(dui)原(yuan)用(yong)(yong)的(de)(de)0Cr15Ni75Fe，俄羅斯雖(sui)然仍(reng)然采用(yong)(yong)價廉的(de)(de)0Cr18Ni10Ti不銹鋼(gang)做臥式蒸(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)器(qi)的(de)(de)傳(chuan)熱管(guan)，但要(yao)防止水(shui)質超標，或蒸(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)器(qi)在(zai)沿海(hai)海(hai)洋大氣中(zhong)維護(hu)不當，否則其傳(chuan)熱管(guan)易(yi)產生應力(li)腐蝕破(po)壞的(de)(de)危險。