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00Cr30Ni60Fe10 (Inconel 690)

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金(jin)是(shi)一(yi)種(zhong)在(zai)壓(ya)(ya)水(shui)堆(dui)蒸發器(qi)傳熱管工況(kuang)條件(jian)下，耐應力腐(fu)蝕等性能更為(wei)優(you)良的(de)新三代合(he)金(jin)。此(ci)合(he)金(jin)自1972年(nian)公開發表至今已近(jin)40年(nian)。圖(tu)3-3-54和圖(tu)3-3-55是(shi)發表此(ci)合(he)金(jin)時的(de)部分主要試(shi)驗(yan)結果(guo)。它實際上是(shi)在(zai)0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)合(he)金(jin)基礎上提高鉻含量的(de)一(yi)種(zhong)改進(jin)型合(he)金(jin)。自1982年(nian)起，此(ci)合(he)金(jin)開始(shi)制造壓(ya)(ya)水(shui)動(dong)力堆(dui)的(de)蒸發器(qi)U型管，目前國(guo)外(wai)已廣泛(fan)用(yong)于壓(ya)(ya)水(shui)堆(dui)核(he)電(dian)廠(chang)的(de)蒸發器(qi)中(zhong)并(bing)開始(shi)在(zai)堆(dui)內構(gou)件(jian)的(de)一(yi)些部件(jian)上應用(yong)。目前，國(guo)內自國(guo)外(wai)已大(da)(da)量引進(jin)的(de)大(da)(da)型壓(ya)(ya)水(shui)堆(dui)核(he)電(dian)廠(chang)的(de)蒸發器(qi)傳熱管也均采用(yong)此(ci)合(he)金(jin)。

一、化學成分(fen)和組(zu)織特點

（00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金的化學(xue)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)耐全面腐蝕(shi)(shi)的(de)性(xing)(xing)(xing)能(neng)見表3-3-31。在(zai)(zai)300~350℃高(gao)(gao)溫(wen)高(gao)(gao)壓水(shui)中的(de)耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)良(liang)好，腐蝕(shi)(shi)速率(lv)≤10mg/(d㎡·月）。00Cr30Ni60Fe10 合金在(zai)(zai)316℃動水(shui)中的(de)耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)見圖3-3-57.從圖中可(ke)知，由(you)于00Cr30Ni60Fe10合金鉻含(han)量(liang)高(gao)(gao)，所以其耐蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)(xing)優于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(ying)力腐(fu)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. 冶金因素對00Cr30Ni60Fe10合金耐應力腐蝕性能的(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(jin)在高(gao)溫下的抗氧化和抗硫化性能分(fen)別見圖(tu) 3-3-68 和 圖(tu) 3-3-69 及(ji)表 3-3-36。

三、力學性能

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

  由于 Inconel 690 合金組(zu)織穩定且經(jing)長期(qi)中(zhong)溫時(shi)效也(ye)(ye)無脆性(xing)相析出。因此(ci)，該合金在(zai)中(zhong)溫長期(qi)使用時(shi)也(ye)(ye)不會(hui)有任(ren)何催化(hua)傾向(xiang)。表 3-3-38 系(xi)實驗室試(shi)驗結果。

  此合(he)金的室溫力學性能受熱處(chu)理的影響(xiang)極大。圖(tu)3-3-70 中的結果指出，固(gu)溶   處(chu)理溫度提高(gao)，合(he)金的強(qiang)度下降，塑性增加。

  圖3-3-71系00Cr30Ni60Fe10合金的高溫(wen)瞬時力學性(xing)能，由圖可(ke)知，溫(wen)度高于40℃,此合金的抗拉(la)強度迅速降(jiang)低，伸長率明顯下(xia)降(jiang)。

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

四、冷、熱加工性能

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

 此合金的(de)冷加工成(cheng)型性與前述(shu)0Cr15Ni75Fe合金相似。圖3-3-74系(xi)00Cr30Ni60Fe10合金的(de)冷加工硬化行為與其他材料相比(bi)較的(de)結(jie)果。

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(re)處理工藝

  若在固溶處理(li)態使用(yong)，00Cr30Ni60Fe10合金(jin)的熱處理(li)工(gong)藝(yi)為1000~1100℃加熱保溫后(hou)快冷。供壓(ya)水(shui)核(he)反應堆(dui)蒸發器(qi)傳熱管(guan)使用(yong)的00Cr30Ni60Fe10 合金(jin)則根(gen)據前述0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)的經驗(yan)，需采(cai)用(yong)固溶處理(li)＋脫敏處理(li)的熱處理(li)工(gong)藝(yi)。脫敏處理(li)溫度為～720℃+5~15h時效(xiao)后(hou)冷卻，00Cr30Ni60Fe10合金(jin)管(guan)材彎成U型(xing)管(guan)后(hou)對(dui)于(yu)小R的U型(xing)管(guan)尚需進行消(xiao)除(chu)應力熱處理(li)。

七、物理性能

  00Cr30Ni60Fe10合金(jin)的物(wu)理性能見表3-3-39。

八、應用

  20世紀(ji)80年代(dai)，0Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)(jin)(jin)開(kai)(kai)始(shi)制造(zao)蒸(zheng)(zheng)發器(qi)，1991年，法國(guo)(guo)(guo)采用(yong)(yong)此合(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)壓(ya)(ya)水(shui)堆核電站（1450MW)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)四臺蒸(zheng)(zheng)發器(qi)投入了(le)商業運行(xing)。雖(sui)然(ran)在模(mo)擬蒸(zheng)(zheng)發器(qi)工(gong)況下，國(guo)(guo)(guo)內外對此合(he)金(jin)(jin)(jin)性能的(de)(de)(de)(de)(de)(de)評估(gu)仍(reng)在進行(xing)，但總的(de)(de)(de)(de)(de)(de)來說，已投人運行(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合(he)金(jin)(jin)(jin)制蒸(zheng)(zheng)發器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)運行(xing)情(qing)況良好。我(wo)國(guo)(guo)(guo)自法國(guo)(guo)(guo)引進的(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)亞灣和(he)嶺(ling)澳核電站的(de)(de)(de)(de)(de)(de)蒸(zheng)(zheng)發器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)傳熱管(guan)均為00Cr30Ni60Fe10 合(he)金(jin)(jin)(jin)管(guan)材制造(zao)。目前 00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)(jin)(jin)已擴大(da)(da)用(yong)(yong)于制造(zao)壓(ya)(ya)水(shui)堆壓(ya)(ya)力(li)容器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)穿透(tou)件和(he)控制棒驅動機(ji)構的(de)(de)(de)(de)(de)(de)零部件代(dai)替0Cr18Ni10、0Cr18Ni10Ti和(he)0Cr15Ni75Fe.國(guo)(guo)(guo)外已開(kai)(kai)始(shi)用(yong)(yong)00Cr30Ni60Fe10合(he)金(jin)(jin)(jin)全面代(dai)替壓(ya)(ya)水(shui)堆原用(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)0Cr15Ni75Fe，俄羅斯雖(sui)然(ran)仍(reng)然(ran)采用(yong)(yong)價廉的(de)(de)(de)(de)(de)(de)0Cr18Ni10Ti不(bu)銹(xiu)鋼做臥式蒸(zheng)(zheng)發器(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)傳熱管(guan)，但要防(fang)止(zhi)水(shui)質(zhi)超標，或蒸(zheng)(zheng)發器(qi)在沿海海洋大(da)(da)氣中(zhong)維護不(bu)當，否則其傳熱管(guan)易產(chan)生(sheng)應力(li)腐蝕(shi)破壞的(de)(de)(de)(de)(de)(de)危險。