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00Cr30Ni60Fe10 (Inconel 690)

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合(he)金是(shi)一種在壓(ya)水(shui)堆(dui)蒸發(fa)器(qi)傳熱(re)管(guan)工況條件下，耐應(ying)力腐蝕等(deng)性(xing)能更為優良的(de)(de)(de)新三(san)代合(he)(he)(he)金。此(ci)合(he)(he)(he)金自(zi)1972年公開發(fa)表(biao)(biao)至今已(yi)(yi)近40年。圖(tu)3-3-54和圖(tu)3-3-55是(shi)發(fa)表(biao)(biao)此(ci)合(he)(he)(he)金時(shi)的(de)(de)(de)部分主要試驗結果。它實際上是(shi)在0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)合(he)(he)(he)金基礎上提高鉻含量的(de)(de)(de)一種改進(jin)型(xing)合(he)(he)(he)金。自(zi)1982年起，此(ci)合(he)(he)(he)金開始制造(zao)壓(ya)水(shui)動力堆(dui)的(de)(de)(de)蒸發(fa)器(qi)U型(xing)管(guan)，目(mu)前(qian)國(guo)外已(yi)(yi)廣泛用于壓(ya)水(shui)堆(dui)核電廠的(de)(de)(de)蒸發(fa)器(qi)中并開始在堆(dui)內(nei)構件的(de)(de)(de)一些部件上應(ying)用。目(mu)前(qian)，國(guo)內(nei)自(zi)國(guo)外已(yi)(yi)大量引進(jin)的(de)(de)(de)大型(xing)壓(ya)水(shui)堆(dui)核電廠的(de)(de)(de)蒸發(fa)器(qi)傳熱(re)管(guan)也(ye)均(jun)采用此(ci)合(he)(he)(he)金。

一、化學成分和(he)組織特(te)點

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金(jin)的(de)化學成分見(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(neng)

  1. 全面腐(fu)蝕

 （00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合(he)金(jin)的(de)(de)耐全面腐蝕的(de)(de)性(xing)能見(jian)表3-3-31。在300~350℃高溫高壓(ya)水(shui)中的(de)(de)耐蝕性(xing)良好，腐蝕速率≤10mg/(d㎡·月）。00Cr30Ni60Fe10 合(he)金(jin)在316℃動水(shui)中的(de)(de)耐蝕性(xing)見(jian)圖3-3-57.從(cong)圖中可知，由于00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)鉻含量高，所以(yi)其耐蝕性(xing)優于Inconel 600和(he)Incoloyl 800合(he)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. 冶金(jin)因素對00Cr30Ni60Fe10合金(jin)耐應力(li)腐蝕(shi)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(xia)的(de)抗(kang)氧化和抗(kang)硫化性能(neng)分(fen)別見圖 3-3-68 和 圖 3-3-69 及表 3-3-36。

三、力學性能

  表 3-3-37 和 表 3-3-38 列入了  Inconel 690 合金的室溫和中溫長期時(shi)效的性能。

  由于(yu) Inconel 690 合金組(zu)織穩定且經長期中溫(wen)(wen)時效也無脆性相析(xi)出。因此，該(gai)合金在中溫(wen)(wen)長期使用時也不會(hui)有任(ren)何催化傾向。表 3-3-38 系實驗室(shi)試驗結(jie)果。

  此合金的(de)室(shi)溫力學性能受(shou)熱處(chu)理的(de)影響極大。圖3-3-70 中的(de)結果指出，固(gu)溶(rong)   處(chu)理溫度(du)提(ti)高(gao)，合金的(de)強度(du)下降(jiang)，塑(su)性增加(jia)。

  圖3-3-71系00Cr30Ni60Fe10合金的高溫瞬時力學性(xing)能(neng)，由(you)圖可知，溫度高于40℃,此(ci)合金的抗拉強度迅(xun)速降低，伸(shen)長率(lv)明顯下降。

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

四(si)、冷、熱加(jia)工(gong)性能(neng)

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金(jin)的(de)熱加工一般在1040~1230℃進(jin)行，最低的(de)熱變形(xing)溫度不低于870℃。

 此(ci)合金(jin)的冷加(jia)工(gong)成型性與前述0Cr15Ni75Fe合金(jin)相似(si)。圖3-3-74系(xi)00Cr30Ni60Fe10合金(jin)的冷加(jia)工(gong)硬化行(xing)為與其(qi)他材料相比較(jiao)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)理工藝

  若在固溶(rong)處(chu)(chu)理(li)態(tai)使(shi)用，00Cr30Ni60Fe10合(he)金的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)理(li)工藝(yi)為(wei)1000~1100℃加熱(re)(re)(re)保溫(wen)后(hou)(hou)快冷(leng)。供壓水核(he)反(fan)應堆蒸(zheng)發器傳熱(re)(re)(re)管使(shi)用的(de)(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合(he)金則根據前述0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)的(de)(de)(de)經驗，需采用固溶(rong)處(chu)(chu)理(li)＋脫敏處(chu)(chu)理(li)的(de)(de)(de)熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)理(li)工藝(yi)。脫敏處(chu)(chu)理(li)溫(wen)度為(wei)～720℃+5~15h時(shi)效后(hou)(hou)冷(leng)卻，00Cr30Ni60Fe10合(he)金管材彎成U型(xing)管后(hou)(hou)對(dui)于小R的(de)(de)(de)U型(xing)管尚需進行消(xiao)除應力熱(re)(re)(re)處(chu)(chu)理(li)。

七、物理性(xing)能

  00Cr30Ni60Fe10合金的物理(li)性能見表3-3-39。

八(ba)、應用

  20世紀(ji)80年(nian)代，0Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)(jin)開始制(zhi)造蒸(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)器(qi)(qi)，1991年(nian)，法國(guo)(guo)采(cai)用此(ci)合(he)金(jin)(jin)的(de)大壓水(shui)(shui)堆核(he)電站（1450MW)的(de)四臺蒸(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)器(qi)(qi)投(tou)入了商業(ye)運(yun)行。雖然在模(mo)擬蒸(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)器(qi)(qi)工況下，國(guo)(guo)內外對此(ci)合(he)金(jin)(jin)性(xing)能的(de)評估仍(reng)在進行，但總的(de)來說，已(yi)投(tou)人(ren)運(yun)行的(de)00Cr30Ni60Fe10 合(he)金(jin)(jin)制(zhi)蒸(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)器(qi)(qi)的(de)運(yun)行情況良好。我國(guo)(guo)自法國(guo)(guo)引進的(de)大亞(ya)灣和嶺澳(ao)核(he)電站的(de)蒸(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)器(qi)(qi)的(de)傳(chuan)熱(re)管均為(wei)00Cr30Ni60Fe10 合(he)金(jin)(jin)管材制(zhi)造。目(mu)前 00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)(jin)已(yi)擴大用于(yu)制(zhi)造壓水(shui)(shui)堆壓力(li)容(rong)器(qi)(qi)的(de)穿(chuan)透件和控制(zhi)棒(bang)驅動機構的(de)零部件代替(ti)0Cr18Ni10、0Cr18Ni10Ti和0Cr15Ni75Fe.國(guo)(guo)外已(yi)開始用00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)(jin)全面代替(ti)壓水(shui)(shui)堆原用的(de)0Cr15Ni75Fe，俄(e)羅(luo)斯雖然仍(reng)然采(cai)用價廉的(de)0Cr18Ni10Ti不銹(xiu)鋼做臥(wo)式蒸(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)器(qi)(qi)的(de)傳(chuan)熱(re)管，但要防止水(shui)(shui)質超標(biao)，或蒸(zheng)(zheng)(zheng)發(fa)器(qi)(qi)在沿(yan)海海洋大氣(qi)中(zhong)維護不當，否則(ze)其傳(chuan)熱(re)管易產(chan)生應(ying)力(li)腐蝕破壞(huai)的(de)危險。