NS 315
NS 315是一種在壓水堆蒸發(fā)器傳熱管工況條件下，耐應(yīng)力腐蝕等性能更為優(yōu)良的新三代合金。此合金自1972年公開發(fā)表至今已近40年。它實(shí)際上是在OCr15Ni75Fe (Inconel 600)合金基礎(chǔ)上提高鉻含量的一種改進(jìn)型合金。自1982年起，此合金開始制造壓水動力堆的蒸發(fā)器U型管，目前國外已廣泛用于壓水堆核電廠的蒸發(fā)器中并開始在堆內(nèi)構(gòu)件的一些部件上應(yīng)用。目前，國內(nèi)自國外已大量引進(jìn)的大型壓水堆核電廠的蒸發(fā)器傳熱管也均采用此合金。
化學(xué)成分和組織特點(diǎn)
用途 | C | Ni | Cr | Fe | Si | Mn | S | P | Cu | Co | B |
標(biāo)準(zhǔn)成分 | ≤0.05 | ≥58 | 27~31 | 7~8 | ≤0.50 | ≤0.50 | ≤0.015 | — | ≤0.50 | — | — |
核蒸發(fā)器用 | ≤0.04 | ≥58 | 28~31 | 7~11 | ≤0.50 | ≤0.50 | ≤0.015 | — | ≤0.50 | ≤0.10 | — |
法國蒸發(fā)器用 | 0.01~0.03 | ≥58 | 28~31 | 8~11 | ≤0.50 | ≤0.50 | ≤0.015 | ≤0.015 | ≤0.50 | ≤0.035① | ≤0.003 |
此合金固態(tài)為純奧氏體組織。由于碳在此合金中的溶解度很低。所以也常有M23C6等碳化物存在，特別是在敏化態(tài)（或焊后）更會有較大量碳化物析出，有時還有碳氮化物。當(dāng)合金中含有鈦時，還會有氮化鈦存在。由于此合金組織穩(wěn)定，即使經(jīng)過中溫加熱達(dá)12000h以上，也未見有σ脆性相析出。
冷、熱加工性能
NS 315合金的熱加工一般在1040～1230℃進(jìn)行，低的熱變形溫度不低于870℃。
此合金的冷加工成型性與前述0Cr15Ni75Fe合金相似。
焊接性能
NS 315合金的焊接性能良好。它可采用lCr15Ni65Mn7Nb2焊條和lCr20Ni67Mn3Nb2焊絲進(jìn)體保護(hù)焊接。當(dāng)NS 315用于HN03 HF酸中時，則需要選用lCr21Ni65Mn9Nb4焊條和lCr21Ni65Mn9Nb4焊絲進(jìn)行焊接。焊接規(guī)范與焊接高鎳合金基本相同。
熱處理工藝
若在固溶處理態(tài)使用，NS 315合金的熱處理工藝為1000～1100℃加熱保溫后快冷。供壓水核反應(yīng)堆蒸發(fā)器傳熱管使用的Inconel 690合金則根據(jù)前述0Cr15Ni75Fe (Inconel 600)的經(jīng)驗(yàn)，需采用固溶處理十脫敏處理的熱處理工藝。脫敏處理溫度為~720℃ 5～15h時效后冷卻，NS 315合金管材彎成U型管后對于小R的U型管尚需進(jìn)行消除應(yīng)力熱處理。
應(yīng)用
20世紀(jì)80年代，NS 315合金開始制造蒸發(fā)器，1991年，法國采用此合金的大型壓水堆核 電站(1450MW)的四臺蒸發(fā)器投入了商業(yè)運(yùn)行。雖然在模擬蒸發(fā)器工況下，國內(nèi)外對此合金性能的評估仍在進(jìn)行，但總的來說，已投入運(yùn)行的NS 315合金制蒸發(fā)器的運(yùn)行情況良好。我國自法國引進(jìn)的大亞灣和嶺澳核電站的蒸發(fā)器的傳熱管均為NS 315合金管材 制造。 目前NS 315合金已擴(kuò)大用于制造壓水堆壓力容器的穿透件和控制棒驅(qū)動機(jī)構(gòu)的零部件代替0Cr18Ni10、0Cr18Ni10Ti和0Cr15Ni75Fe。國外已開始用NS 315合金全面代替壓水堆原用的0Cr15Ni75Fe，俄羅斯雖然仍然采用價廉的0Cr18Ni10Ti不銹鋼做臥式蒸發(fā)器的傳熱管，但要防止水質(zhì)超標(biāo)，或蒸發(fā)器在沿海海洋大氣中維護(hù)不當(dāng)，否則其傳熱管易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕破壞的危險。
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