Inconel 690 的 1040℃ 退火不为强度,为晶界碳化物形态
Inconel 690 是固溶强化型镍铬合金,27%~31% 的铬让它不能靠热处理提强度。它的退火温度定在 1040℃,目的是把晶界碳化物溶回基体、得到均匀的过饱和固溶态,而不是为了调硬度。核电与化工换热器选这支料,看的是氯化物与高温水环境下的应力腐蚀余量,以及焊后热影响区还能不能守住耐蚀性。
高铬把敏化窗口压窄
18-8 型不锈钢在 450~850℃ 析出晶界碳化铬、出现敏化,690 靠 27%~31% 的铬把这个窗口压得很窄:铬足够高,晶界附近即使析出碳化物,也不至于形成连续的贫铬区。碳上限 0.05%,核电向进一步收到 0.04%、钴 0.10%,都是为了压住晶界析出与活化腐蚀。成分单上铬取上限还是下限,长期高温水的表现并不一样。
冷拔管的屈服随壁厚往下走
同批退火态冷拔管,12.7×1.27 mm 的屈服 461 MPa、抗拉 758 MPa、延伸 39%;19.0×1.65 mm 屈服 379 MPa;88.9×5.49 mm 屈服 282 MPa、延伸 52%。壁厚与外径上去,冷作量残留少、晶粒更粗,屈服自然下降。换热器设计若按小管数据套大管,安全裕度会被高估,选型时要按实际规格的那一列取值。

长时暴露后冲击功掉得比强度快
退火态未暴露时室温抗拉 714 MPa、屈服 283 MPa、延伸 48%、冲击功 190 J。在 400~600℃ 长时暴露后,抗拉与屈服变化不大,冲击功却明显下滑,原因是晶界析出相把韧性吃掉。高温换热器检修时若只复测硬度与拉伸,会漏掉韧性这一项,补充冲击试样更接近真实状态。
焊材按 ERNiCrFe-7 配
钨极氩弧与熔化极氩弧都用 ERNiCrFe-7(对应 AWS A5.14),埋弧用同体系的焊丝配焊剂。690 的焊缝热裂纹敏感性低于 600,但稀释率控制不好会把铬拉到下限以下,焊缝耐蚀性先掉。多层焊的层间温度压在 150℃ 以内,焊后不做稳定化退火,靠成分本身抵抗敏化,这一点与 321、347 的处理逻辑相反。

换热管的涡流与尺寸复验
换热管到货按 ASTM B163 或 B167 验收,涡流探伤按 ASME SB-163 的伤标准,外径与壁厚公差按订货规格,端部要检查切口毛刺与椭圆度。管板胀接前测一遍壁厚减薄量,冷拔管的偏心在 0.05~0.10 mm 一档,胀接后会放大成泄漏点。U 形管的弯管段要单独做通球与椭圆度检查。
物理常数在热设计里的位置
退火态密度 8.19 g/cm³,熔点 1343~1377℃,比热容 450 J/(kg·℃),电阻率 1.148 µΩ·m,弹性模量 211 GPa,泊松比 0.289。热交换设计算管壁温差应力时,弹性模量与线膨胀要一起取;690 的热导率低于碳钢,壁厚与流速的取值要按镍基合金重算,直接套碳钢经验会把管壁温度算低。

管板胀接的配合余量
换热管与管板的胀接,过盈量按壁厚 5%~8% 取。690 的弹性模量 211 GPa 高于碳钢,同样过盈量下胀紧力更大,管板孔的公差要相应收紧。胀接前把管端 100 mm 内的壁厚测三点,冷拔管偏心 0.05~0.10 mm 会造成局部过胀。胀接后做 1.5 倍设计压力的水压试验,保压 30 min,管端渗漏要逐根标记并换管。
Inconel 690 的牌号标识是 UNS N06690、W.Nr. 2.4642,管材按 ASTM B163/B167、板材按 ASTM B168 订货,焊材对照 AWS A5.14 的 ERNiCrFe-7。上海熔恒特种合金有限公司可提供换热管、管板与配套焊材,按图纸定尺与坡口加工,炉批与探伤报告随货;需要核电向成分收紧的批次,熔恒可按 28%~31% 铬、碳 0.04% 以下的窄区间专项询货。
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