在1960年H. Coriou及其同事, 首先公布了 Inconel 600 合金在脫氣的高溫純水中產(chǎn)生晶間型應力腐蝕,其真實(shí)性雖遭到20多年的懷疑,最終隨著(zhù)這種腐蝕在核電廠(chǎng)壓水堆蒸汽發(fā)生 器運行一回路水質(zhì)中不斷出現,這種疑問(wèn)被消除,Inconel 600 合金在高溫水中的晶間型SCC被確認。目前對固溶強化合金(600)和沉淀強化合金 ( Inconel X-750Inconel 718)在高溫水中的晶間型應力腐蝕敏感性已取得共識。


 針對Inconel 600 合金的晶間應力腐蝕問(wèn)題,就產(chǎn)生這一問(wèn)題的材料因素進(jìn)行 了廣泛深入地研究,集中于合金成分和組織結構兩個(gè)方面。


  在Ni-Fe-Cr合金中,低鎳高鉻合金 Incoloy 800Inconel 690 合金對在高純水中600合金產(chǎn)生的晶界型應力腐蝕不敏感,顯示出合金中鉻對耐IGSCC的有效性,加之一些試驗結果指出在氫化的360℃的含氫的H3BO3 +LiOH溶液和300℃含Cl- 和[O]的高純水中,隨合金中鉻含量的提高合金的耐應力腐蝕性能隨之提高,分別見(jiàn)圖 2-53和圖2-42。中國的研究指出,在鐵 鎳基合金中,25% Cr使合金的耐應力腐蝕性能發(fā)生突變達到最佳水平,這一結果是 00Cr25Ni35AlTi耐應力腐蝕合金得以發(fā)展的最基礎的數據。


圖 53.jpg



  與熱處理條件相關(guān)的合金顯微組織對 合金的應力腐蝕行為產(chǎn)生明顯影響,Inconel  600 管材,在低于950℃工廠(chǎng)退火的條件下,合金具有大量晶內碳化物沉淀的細晶組織,在晶界上沒(méi)有碳化物沉淀, 這種組織在高溫水中呈現岀對晶間應力腐蝕的高度敏感性。高溫退火,增加了晶粒尺寸,減少了晶內沉淀,誘發(fā)碳化物在晶界優(yōu)先析出,這種顯微組織,盡管對 SCC不免疫,但耐晶間應力腐蝕性能明顯提高。對固溶處理的合金再經(jīng)700℃幾小時(shí)時(shí)效處理,在合金的晶界上出現不連續的Cr7C3沉淀,這種組織使合金更加耐晶間型應力腐蝕。這種處理的有效程度取決于固溶退火溫度,合理的固溶處理應高于1000℃以確保足夠的碳溶解在固溶體中。700℃時(shí)效處理的時(shí)間應足夠長(cháng) (>15h)以便修復或部分修復沿晶界所形成的貧鉻區,這種熱處理制度,最終演變成 Inconel 600 和 Inconel 690 合金必須實(shí)施的脫敏處理的工藝措施。


  迄今為止,在高溫高壓水中耐應力腐蝕性能優(yōu)良的00Cr25Ni35AlTi和Inconel 690合金已成為壓水堆核動(dòng)力裝置蒸發(fā)器傳熱管的首選材料。兩個(gè)材料的共同特點(diǎn)是鉻含量大于25%。


圖 54.jpg


  除壓水堆動(dòng)力裝置蒸發(fā)器傳熱管使用固溶強化合金外,燃料組件固定彈簧, 反應堆堆芯用高強度釘銷(xiāo)和螺栓需使用高強度材料,具有高強度并兼有適宜的在 高溫高壓水中耐應力腐蝕性能的沉淀強化型鎳基合金成為主要選擇對象,Inconel X-750(0Crl5Ni70Ti3AlNb)和 Inconel 718(0Crl9Ni52Mo3Nb5AITi)已在實(shí)際工程中得到應用,由于前者應用范圍較廣,應用量較大,所報道的應力腐蝕事故較多, 經(jīng)深入研究指岀,通過(guò)釆用提高合金的鉻含量可以改善合金的耐應力腐蝕性能 (圖2-54),單次時(shí)效處理的合金的耐高溫水的應力腐蝕性能優(yōu)于雙時(shí)效處理。