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NS 1103 (00Cr25Ni35AlTi)

 根據(jù)研究鎳、鉻對Ni-Fe-Cr合金耐應(yīng)力腐蝕性能的影響的大量實驗結(jié)果，國內(nèi)20世紀70年代發(fā)展了一種含氯離子和氧的高溫水中耐應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)于18-8型不銹鋼和00Cr20Ni32Fe（Incoloy 800)、0Cr15Ni75Fe（Inconel 600)的新合金（新13號),此合金在含1%和10%NaOH的高溫水中也具有良好的性能，它是一種適于壓水堆核電站蒸發(fā)器的新型材料，也適用于Cr18-Ni8型奧氏體不銹鋼易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕的化工、石化等環(huán)境中的各種熱交換器等設(shè)備。

一、耐腐蝕性能

  1. 全面腐蝕

  在壓水堆高溫水介質(zhì)中，合金和不銹鋼的全面腐蝕性能也是一重要技術(shù)指標，耐全面腐蝕性能好壞是影響一、二回路系統(tǒng)工作介質(zhì)污染程度的關(guān)鍵數(shù)據(jù)。新13號合金在高溫水中的全面腐蝕性能數(shù)據(jù)如下表，數(shù)據(jù)表明它的耐全面腐蝕性能接近于18-8、00Cr20Ni32AlTi、0Cr15Ni75Fe,完全可滿足壓水堆核電站蒸發(fā)器對材料耐全面腐蝕性能的要求。

  2. 點蝕

   在35℃，5%NaCl+0.005mol/L 硫酸的水溶液中測得的新13號合金的點蝕擊穿電位時間結(jié)果，與在同樣條件下試驗的其他合金比較，新13號的耐點蝕性能優(yōu)于18-8型不銹鋼，也優(yōu)于00Cr20Ni32AlTi(I-800)和0Cr15Ni75Fe（I-600）合金。在40℃，10%FeCl₃+0.05mol/L HCl的試驗也證實了上述試驗結(jié)果。在pH=7的含硼高溫水中，經(jīng)4000～5000h試驗未見新13號合金產(chǎn)生點蝕。

  3. 晶間腐蝕

  在嚴格控制合金中的C≤0.03%，Ti/C≥8，并具有細微組織結(jié)果的前提下，新13號合金可通過GB 1223-84 規(guī)定的方法檢驗；在含硼為700～800ppm,H₂為10～80g/kg水、Li為1.6～2.4mg/L、pH=7、溫度為335℃的動水回路中，以及pH=7、300℃高純水中，敏化態(tài)合金管和管材焊接接頭均未見晶間腐蝕現(xiàn)象。然而由于合金含碳量很低，在管材生產(chǎn)過程中，當采用不恰當?shù)臐櫥兔撝に嚂r，此合金易通過熱處理而滲碳，這種滲碳層在酸洗時會產(chǎn)生晶間腐蝕，應(yīng)予以注意。

 4. 應(yīng)力腐蝕

   a. 高溫水  

    新13號合金在含氯離子和氧的高溫水中（290～316℃）具有良好的耐力腐蝕性能，雙U型試樣經(jīng)10000小時靜態(tài)高壓釜試驗結(jié)果未產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂。在同樣的試驗條件下，18-8型不銹鋼在短時間內(nèi)產(chǎn)生擊穿晶應(yīng)力腐蝕斷裂，耐應(yīng)力腐蝕斷裂性能較優(yōu)的超低碳型Incloy800 (00Cr20Ni32AlTi)和Inconel600 (0Cr15Ni75Fe)合金也產(chǎn)生晶間型應(yīng)力腐蝕斷裂，其斷裂壽命隨試驗條件而異，前者最長的斷裂時間為10000小時，后者僅為5000小時。在所試驗的合金中僅Inconel690 (0Cr30Ni60Fe10）與新13號合金未產(chǎn)生斷裂。

   b. 含NaOH的高溫水   

   在兩種含NaOH高溫水中，新13號合金的應(yīng)力腐蝕性能見圖 2-2-43。在含1%NaOH、8ppm 氧的高溫水中，新13號合金 5000小時試驗后未產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，而18-8型不銹鋼、低碳 Incoloy800 和Inconel600 合金均產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂。在含 10% NaOH、8ppm 氧的高溫水中， 合金產(chǎn)生嚴重潰爛和點蝕，而新13號合金即不產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕，也不產(chǎn)生其他形式的局部腐蝕。

   圖 2-2-42 和 圖 2-2-43 的試驗結(jié)果表明，新13號合金的應(yīng)力腐蝕性能可與Inconel690 (0Cr30Ni60Fe10）相媲美。用新13號合金、18-8不銹鋼、超低碳Incoloy(00Cr20Ni32AlTi)以及Inconel 600等材料的管材制造的蒸發(fā)器模擬體，經(jīng)長期運行表明新13號合金耐蝕性（點蝕、應(yīng)力腐蝕等）遠優(yōu)于18-8不銹鋼，也優(yōu)于低碳Incoloy800和Inconel600合金，特別是并不承受工作應(yīng)力的18-8型不銹鋼支撐管的腐蝕（SCC、PC等）破損非常嚴重。

二、力學(xué)性能等其他性能

    1. 力學(xué)性能

   新13號合金的室溫和高溫力學(xué)性能如下表，由表中數(shù)據(jù)可知，此合金的力學(xué)性能接近于超低碳Incoloy800合金，且隨固溶處理溫度的提高而降低。

    2.  物理性能

     新13號合金的物理性能見表 2-2-18 

   3. 熱加工及成型性能   

    新13號合金的熱塑性試驗結(jié)果見圖 2-2-44 和 圖 2-2-45 。盡管此合金較1Cr18Ni9Ti不銹鋼稍低，但仍具有良好的熱變形性能，易于熱加工。實驗室試驗和生產(chǎn)實踐表明，合金適宜的段、軋熱加工溫度為1000～1150℃。新13號合金易于冷加工，其冷作硬化傾向低于1Cr18Ni9Ti，見圖 2-2-46 。在設(shè)置制造過程中的冷、熱成型性能類似一般奧氏體不銹鋼，其蒸發(fā)器U型傳熱管中小R者需經(jīng)消除應(yīng)力處理。

   4. 焊接性能  

   此合金可焊性低于18-8不銹鋼，但當選用的填充金屬合金焊接工藝時可獲得滿意的焊接結(jié)果。此合金的抗裂性能與00Cr20Ni32AlTi和0Cr15Ni75Fe相當。為了獲得良好的可焊性并保證合金的優(yōu)良耐應(yīng)力腐蝕性能，合金中的雜質(zhì)磷量應(yīng)嚴加控制。此合金可采用焊接不銹鋼的通用方法進行焊接，無特殊困難。

   5. 熱處理工藝  

   此合金熱處理工藝簡單，經(jīng)固溶處理后快冷即可，但蒸發(fā)器中U型傳熱管彎曲半徑較大者也需要進行消除應(yīng)力處理。

三、應(yīng)用

  新13號合金耐蝕、力學(xué)性能等優(yōu)良，熱處理工藝簡單，冷、熱加工，焊接等工藝性能良好，可以生產(chǎn)板、管、絲、帶、鍛件等冶金產(chǎn)品。此合金主要用于壓水堆核電廠的蒸汽發(fā)生器的傳熱管，也可用于化學(xué)、石化等工業(yè)中耐應(yīng)力腐蝕的各種熱交換器等換熱設(shè)備。