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NS 315 (Inconel 690)

 （00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合金是(shi)(shi)一(yi)種在壓(ya)水(shui)堆(dui)(dui)(dui)蒸(zheng)發(fa)器傳熱管(guan)(guan)工況條件(jian)下，耐應力腐(fu)蝕等性能更為優良(liang)的(de)(de)新三代合(he)金。此(ci)合(he)金自(zi)(zi)1972年(nian)公(gong)開發(fa)表(biao)至今已(yi)近40年(nian)。圖(tu)3-3-54和圖(tu)3-3-55是(shi)(shi)發(fa)表(biao)此(ci)合(he)金時的(de)(de)部(bu)分主要試驗結果。它實際上(shang)是(shi)(shi)在0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)合(he)金基礎上(shang)提高(gao)鉻(ge)含量(liang)的(de)(de)一(yi)種改進型合(he)金。自(zi)(zi)1982年(nian)起(qi)，此(ci)合(he)金開始(shi)制(zhi)造(zao)壓(ya)水(shui)動力堆(dui)(dui)(dui)的(de)(de)蒸(zheng)發(fa)器U型管(guan)(guan)，目前國(guo)外已(yi)廣泛(fan)用于壓(ya)水(shui)堆(dui)(dui)(dui)核(he)(he)電(dian)廠的(de)(de)蒸(zheng)發(fa)器中并(bing)開始(shi)在堆(dui)(dui)(dui)內構件(jian)的(de)(de)一(yi)些部(bu)件(jian)上(shang)應用。目前，國(guo)內自(zi)(zi)國(guo)外已(yi)大(da)量(liang)引進的(de)(de)大(da)型壓(ya)水(shui)堆(dui)(dui)(dui)核(he)(he)電(dian)廠的(de)(de)蒸(zheng)發(fa)器傳熱管(guan)(guan)也(ye)均采(cai)用此(ci)合(he)金。

一、化學成(cheng)分和組織特點(dian)

（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(shi)性能

  1. 全面腐(fu)蝕

 （00Cr30Ni60Fe10）、NS 315 、Inconel 690 合(he)金的(de)耐(nai)全面腐蝕(shi)的(de)性(xing)能見表3-3-31。在(zai)300~350℃高(gao)溫高(gao)壓水中(zhong)的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)良好，腐蝕(shi)速率≤10mg/(d㎡·月）。00Cr30Ni60Fe10 合(he)金在(zai)316℃動水中(zhong)的(de)耐(nai)蝕(shi)性(xing)見圖(tu)3-3-57.從圖(tu)中(zhong)可(ke)知，由于(yu)00Cr30Ni60Fe10合(he)金鉻含量高(gao)，所以其耐(nai)蝕(shi)性(xing)優于(yu)Inconel 600和Incoloyl 800合(he)金。

  2. 晶(jing)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(su)對(dui)00Cr30Ni60Fe10合金(jin)耐應力腐(fu)蝕(shi)性能(neng)的影響(xiang)

   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(zai)高溫下的抗(kang)氧化(hua)和抗(kang)硫化(hua)性能(neng)分(fen)別(bie)見圖 3-3-68 和 圖 3-3-69 及表 3-3-36。

三、力學(xue)性能(neng)

  表 3-3-37 和(he) 表 3-3-38 列入了  Inconel 690 合金的(de)室溫和(he)中溫長期時效的(de)性能(neng)。

  由于(yu) Inconel 690 合金(jin)組織穩定且(qie)經(jing)長期(qi)中(zhong)溫時(shi)效也無脆性相析出。因此，該合金(jin)在中(zhong)溫長期(qi)使用(yong)時(shi)也不會(hui)有任何催化傾(qing)向。表 3-3-38 系實驗室試驗結果。

  此合金的室溫力學性能(neng)受熱處理的影響極(ji)大。圖3-3-70 中的結果指出(chu)，固溶   處理溫度(du)提高，合金的強度(du)下降，塑性增加。

  圖3-3-71系00Cr30Ni60Fe10合金的(de)高溫(wen)瞬時力學(xue)性能(neng)，由圖可(ke)知，溫(wen)度(du)高于40℃,此(ci)合金的(de)抗拉(la)強度(du)迅速(su)降(jiang)低，伸長率明顯下降(jiang)。

  圖3-3-72和圖3-3-73是00Cr30Ni60Fe10合金的高溫(wen)持久和蠕(ru)變(bian)性能。

四、冷、熱加工性能

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

 此合(he)金的冷加工成型性與前述0Cr15Ni75Fe合(he)金相(xiang)似。圖3-3-74系00Cr30Ni60Fe10合(he)金的冷加工硬(ying)化行為與其(qi)他材(cai)料(liao)相(xiang)比較(jiao)的結果。

五、焊(han)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、熱處理工藝

  若在固溶處(chu)(chu)理態(tai)使用，00Cr30Ni60Fe10合(he)金的(de)(de)熱(re)處(chu)(chu)理工(gong)藝(yi)為(wei)1000~1100℃加熱(re)保溫后快冷(leng)。供壓水核反應(ying)堆蒸(zheng)發器(qi)傳熱(re)管使用的(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合(he)金則根(gen)據前述0Cr15Ni75Fe(Inconel 600)的(de)(de)經驗(yan)，需采用固溶處(chu)(chu)理＋脫敏(min)處(chu)(chu)理的(de)(de)熱(re)處(chu)(chu)理工(gong)藝(yi)。脫敏(min)處(chu)(chu)理溫度為(wei)～720℃+5~15h時效后冷(leng)卻(que)，00Cr30Ni60Fe10合(he)金管材彎成U型管后對于小R的(de)(de)U型管尚需進(jin)行消除應(ying)力(li)熱(re)處(chu)(chu)理。

七(qi)、物(wu)理性能

  00Cr30Ni60Fe10合金的物理性能(neng)見(jian)表3-3-39。

八(ba)、應用(yong)

  20世(shi)紀80年代(dai)，0Cr30Ni60Fe10合(he)(he)金(jin)(jin)開始制造(zao)蒸(zheng)發器(qi)，1991年，法國(guo)采(cai)用此合(he)(he)金(jin)(jin)的(de)(de)(de)大(da)(da)壓水(shui)堆(dui)核電(dian)站(zhan)（1450MW)的(de)(de)(de)四(si)臺蒸(zheng)發器(qi)投(tou)入(ru)了商業運(yun)行(xing)。雖(sui)然(ran)在模擬(ni)蒸(zheng)發器(qi)工況下，國(guo)內(nei)外對此合(he)(he)金(jin)(jin)性(xing)能的(de)(de)(de)評估仍在進(jin)行(xing)，但(dan)總的(de)(de)(de)來說，已投(tou)人運(yun)行(xing)的(de)(de)(de)00Cr30Ni60Fe10 合(he)(he)金(jin)(jin)制蒸(zheng)發器(qi)的(de)(de)(de)運(yun)行(xing)情況良好(hao)。我(wo)國(guo)自法國(guo)引進(jin)的(de)(de)(de)大(da)(da)亞灣和(he)嶺澳核電(dian)站(zhan)的(de)(de)(de)蒸(zheng)發器(qi)的(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)熱(re)(re)管(guan)均為00Cr30Ni60Fe10 合(he)(he)金(jin)(jin)管(guan)材制造(zao)。目前 00Cr30Ni60Fe10合(he)(he)金(jin)(jin)已擴(kuo)大(da)(da)用于制造(zao)壓水(shui)堆(dui)壓力容器(qi)的(de)(de)(de)穿透件和(he)控制棒驅動機構的(de)(de)(de)零部件代(dai)替0Cr18Ni10、0Cr18Ni10Ti和(he)0Cr15Ni75Fe.國(guo)外已開始用00Cr30Ni60Fe10合(he)(he)金(jin)(jin)全面代(dai)替壓水(shui)堆(dui)原用的(de)(de)(de)0Cr15Ni75Fe，俄羅斯雖(sui)然(ran)仍然(ran)采(cai)用價(jia)廉的(de)(de)(de)0Cr18Ni10Ti不(bu)銹鋼(gang)做臥式蒸(zheng)發器(qi)的(de)(de)(de)傳(chuan)(chuan)熱(re)(re)管(guan)，但(dan)要(yao)防止水(shui)質超標，或蒸(zheng)發器(qi)在沿海(hai)海(hai)洋大(da)(da)氣中(zhong)維(wei)護不(bu)當，否則其傳(chuan)(chuan)熱(re)(re)管(guan)易產生應力腐(fu)蝕破壞的(de)(de)(de)危險。