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00Cr30Ni60Fe10 (Inconel 690)

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金是(shi)一(yi)種在(zai)壓水(shui)(shui)堆(dui)(dui)蒸(zheng)(zheng)發(fa)器傳(chuan)熱管(guan)工(gong)況(kuang)條件下，耐應(ying)力腐蝕等性(xing)能更為優(you)良的(de)新三代合金(jin)。此合金(jin)自1972年(nian)公開(kai)發(fa)表至今已(yi)近40年(nian)。圖3-3-54和圖3-3-55是(shi)發(fa)表此合金(jin)時(shi)的(de)部(bu)分(fen)主要試驗結果。它實際上(shang)是(shi)在(zai)0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)合金(jin)基礎上(shang)提高(gao)鉻含(han)量的(de)一(yi)種改(gai)進(jin)型(xing)合金(jin)。自1982年(nian)起，此合金(jin)開(kai)始制造壓水(shui)(shui)動力堆(dui)(dui)的(de)蒸(zheng)(zheng)發(fa)器U型(xing)管(guan)，目前國外(wai)已(yi)廣(guang)泛(fan)用于壓水(shui)(shui)堆(dui)(dui)核電廠(chang)的(de)蒸(zheng)(zheng)發(fa)器中(zhong)并開(kai)始在(zai)堆(dui)(dui)內構件的(de)一(yi)些(xie)部(bu)件上(shang)應(ying)用。目前，國內自國外(wai)已(yi)大(da)量引(yin)進(jin)的(de)大(da)型(xing)壓水(shui)(shui)堆(dui)(dui)核電廠(chang)的(de)蒸(zheng)(zheng)發(fa)器傳(chuan)熱管(guan)也(ye)均采(cai)用此合金(jin)。

一(yi)、化學成分和組織特點

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金的(de)化學成(cheng)分見(jian)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(mian)腐蝕

 （00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金(jin)的耐(nai)全面腐蝕(shi)(shi)的性(xing)能見表(biao)3-3-31。在300~350℃高(gao)溫高(gao)壓水中(zhong)的耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)良好，腐蝕(shi)(shi)速率≤10mg/(d㎡·月）。00Cr30Ni60Fe10 合金(jin)在316℃動水中(zhong)的耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)見圖3-3-57.從(cong)圖中(zhong)可知，由于(yu)(yu)00Cr30Ni60Fe10合金(jin)鉻(ge)含量高(gao)，所以其(qi)耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)優(you)于(yu)(yu)Inconel 600和(he)Incoloyl 800合金(jin)。

  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(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. 冶金(jin)因素對00Cr30Ni60Fe10合金(jin)耐應力腐蝕性能的(de)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)氧化和(he)抗(kang)硫化性能分別見圖(tu) 3-3-68 和(he) 圖(tu) 3-3-69 及表 3-3-36。

三(san)、力學性能

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

  由于 Inconel 690 合(he)金(jin)組織穩定且經長(chang)期(qi)中溫時效(xiao)也(ye)無脆性(xing)相析(xi)出。因(yin)此，該合(he)金(jin)在(zai)中溫長(chang)期(qi)使用時也(ye)不會有任(ren)何催化傾向。表 3-3-38 系實驗室試(shi)驗結果。

  此合金的(de)(de)室溫力(li)學性能受熱處(chu)理的(de)(de)影響極(ji)大。圖3-3-70 中的(de)(de)結果指出(chu)，固溶   處(chu)理溫度提高，合金的(de)(de)強度下(xia)降，塑(su)性增加(jia)。

  圖(tu)(tu)3-3-71系00Cr30Ni60Fe10合(he)金的高溫瞬時力(li)學性能，由圖(tu)(tu)可知，溫度高于40℃,此合(he)金的抗拉強度迅速降低(di)，伸長率明顯(xian)下降。

  圖3-3-72和圖3-3-73是00Cr30Ni60Fe10合金(jin)的高(gao)溫持久和蠕(ru)變性能。

四、冷、熱(re)加工性能

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

 此(ci)合(he)金的冷加工(gong)(gong)成(cheng)型性與前述(shu)0Cr15Ni75Fe合(he)金相似。圖3-3-74系00Cr30Ni60Fe10合(he)金的冷加工(gong)(gong)硬化行為與其他材料相比較的結果。

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、熱處(chu)理工藝

  若在固溶處(chu)理(li)(li)(li)態使用(yong)(yong)，00Cr30Ni60Fe10合金(jin)的(de)熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)(li)工(gong)藝為1000~1100℃加熱(re)(re)保溫后(hou)(hou)快冷。供壓水核反應(ying)堆(dui)蒸發器傳熱(re)(re)管(guan)使用(yong)(yong)的(de)00Cr30Ni60Fe10 合金(jin)則根(gen)據(ju)前(qian)述(shu)0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)的(de)經驗，需采用(yong)(yong)固溶處(chu)理(li)(li)(li)＋脫(tuo)敏(min)處(chu)理(li)(li)(li)的(de)熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)(li)工(gong)藝。脫(tuo)敏(min)處(chu)理(li)(li)(li)溫度為～720℃+5~15h時效后(hou)(hou)冷卻，00Cr30Ni60Fe10合金(jin)管(guan)材彎成(cheng)U型(xing)(xing)管(guan)后(hou)(hou)對于小(xiao)R的(de)U型(xing)(xing)管(guan)尚需進行消除應(ying)力熱(re)(re)處(chu)理(li)(li)(li)。

七、物理性能

  00Cr30Ni60Fe10合金的物理(li)性(xing)能見表(biao)3-3-39。

八(ba)、應(ying)用

  20世紀(ji)80年代，0Cr30Ni60Fe10合金(jin)(jin)開始制(zhi)(zhi)(zhi)造蒸(zheng)發(fa)器(qi)，1991年，法國采用(yong)(yong)此合金(jin)(jin)的(de)(de)(de)大(da)壓水(shui)堆核電站（1450MW)的(de)(de)(de)四臺蒸(zheng)發(fa)器(qi)投入了商業運(yun)(yun)行(xing)。雖然(ran)在(zai)模擬蒸(zheng)發(fa)器(qi)工況下，國內外對(dui)此合金(jin)(jin)性能的(de)(de)(de)評估(gu)仍(reng)(reng)在(zai)進行(xing)，但總的(de)(de)(de)來說(shuo)，已投人運(yun)(yun)行(xing)的(de)(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合金(jin)(jin)制(zhi)(zhi)(zhi)蒸(zheng)發(fa)器(qi)的(de)(de)(de)運(yun)(yun)行(xing)情(qing)況良好。我(wo)國自法國引(yin)進的(de)(de)(de)大(da)亞灣和(he)嶺澳(ao)核電站的(de)(de)(de)蒸(zheng)發(fa)器(qi)的(de)(de)(de)傳(chuan)熱(re)管(guan)均為00Cr30Ni60Fe10 合金(jin)(jin)管(guan)材(cai)制(zhi)(zhi)(zhi)造。目前 00Cr30Ni60Fe10合金(jin)(jin)已擴大(da)用(yong)(yong)于制(zhi)(zhi)(zhi)造壓水(shui)堆壓力容器(qi)的(de)(de)(de)穿透件(jian)和(he)控(kong)制(zhi)(zhi)(zhi)棒驅動機(ji)構的(de)(de)(de)零部(bu)件(jian)代替0Cr18Ni10、0Cr18Ni10Ti和(he)0Cr15Ni75Fe.國外已開始用(yong)(yong)00Cr30Ni60Fe10合金(jin)(jin)全面代替壓水(shui)堆原(yuan)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)0Cr15Ni75Fe，俄羅斯(si)雖然(ran)仍(reng)(reng)然(ran)采用(yong)(yong)價廉的(de)(de)(de)0Cr18Ni10Ti不銹(xiu)鋼做臥式蒸(zheng)發(fa)器(qi)的(de)(de)(de)傳(chuan)熱(re)管(guan)，但要防止(zhi)水(shui)質(zhi)超標，或蒸(zheng)發(fa)器(qi)在(zai)沿海海洋大(da)氣中維護不當，否則其傳(chuan)熱(re)管(guan)易產生(sheng)應力腐蝕破壞的(de)(de)(de)危險(xian)。