在1960年H. Coriou及其同事, 首先公布了 Inconel 600 合金在脱气的高温纯水中产生晶间型应力腐蚀,其真实性虽遭到20多年的怀疑,最终随着这种腐蚀在核电厂压水堆蒸汽发生 器运行一回路水质中不断出现,这种疑问被消除,Inconel 600 合金在高温水中的晶间型SCC被确认。目前对固溶强化合金(600)和沉淀强化合金 ( Inconel X-750 和 Inconel 718)在高温水中的晶间型应力腐蚀敏感性已取得共识。
针对Inconel 600 合金的晶间应力腐蚀问题,就产生这一问题的材料因素进行 了广泛深入地研究,集中于合金成分和组织结构两个方面。
在Ni-Fe-Cr合金中,低镍高铬合金 Incoloy 800 和 Inconel 690 合金对在高纯水中600合金产生的晶界型应力腐蚀不敏感,显示出合金中铬对耐IGSCC的有效性,加之一些试验结果指出在氢化的360℃的含氢的H3BO3 +LiOH溶液和300℃含Cl- 和[O]的高纯水中,随合金中铬含量的提高合金的耐应力腐蚀性能随之提高,分别见图 2-53和图2-42。中国的研究指出,在铁 镍基合金中,25% Cr使合金的耐应力腐蚀性能发生突变达到最佳水平,这一结果是 00Cr25Ni35AlTi耐应力腐蚀合金得以发展的最基础的数据。
与热处理条件相关的合金显微组织对 合金的应力腐蚀行为产生明显影响,Inconel 600 管材,在低于950℃工厂退火的条件下,合金具有大量晶内碳化物沉淀的细晶组织,在晶界上没有碳化物沉淀, 这种组织在高温水中呈现岀对晶间应力腐蚀的高度敏感性。高温退火,增加了晶粒尺寸,减少了晶内沉淀,诱发碳化物在晶界优先析出,这种显微组织,尽管对 SCC不免疫,但耐晶间应力腐蚀性能明显提高。对固溶处理的合金再经700℃几小时时效处理,在合金的晶界上出现不连续的Cr7C3沉淀,这种组织使合金更加耐晶间型应力腐蚀。这种处理的有效程度取决于固溶退火温度,合理的固溶处理应高于1000℃以确保足够的碳溶解在固溶体中。700℃时效处理的时间应足够长 (>15h)以便修复或部分修复沿晶界所形成的贫铬区,这种热处理制度,最终演变成 Inconel 600 和 Inconel 690 合金必须实施的脱敏处理的工艺措施。
迄今为止,在高温高压水中耐应力腐蚀性能优良的00Cr25Ni35AlTi和Inconel 690合金已成为压水堆核动力装置蒸发器传热管的首选材料。两个材料的共同特点是铬含量大于25%。
除压水堆动力装置蒸发器传热管使用固溶强化合金外,燃料组件固定弹簧, 反应堆堆芯用高强度钉销和螺栓需使用高强度材料,具有高强度并兼有适宜的在 高温高压水中耐应力腐蚀性能的沉淀强化型镍基合金成为主要选择对象,Inconel X-750(0Crl5Ni70Ti3AlNb)和 Inconel 718(0Crl9Ni52Mo3Nb5AITi)已在实际工程中得到应用,由于前者应用范围较广,应用量较大,所报道的应力腐蚀事故较多, 经深入研究指岀,通过釆用提高合金的铬含量可以改善合金的耐应力腐蚀性能 (图2-54),单次时效处理的合金的耐高温水的应力腐蚀性能优于双时效处理。