Inconel 690 的碳不超过 0.05%：换热管焊后不再退火的理由

Inconel 690 是高铬镍基固溶合金，镍不低于 58%、铬 27.0%~30.0%、铁 7.0%~11.0%、碳不超过 0.05%，密度 8.19 g/cm³。冷拔管 12.7×1.27 mm 的退火态性能是屈服 461 MPa、抗拉 758 MPa、延伸率 39%，常用退火温度 1040℃。

铬 30% 把晶界腐蚀的边界推远

铬到 27%~30%，晶界析出碳化铬后，即使局部贫铬，贫铬区的铬浓度仍高于钝化所需的门槛，晶间腐蚀因此不敏感。碳压到 0.05% 以下（核电向 0.04%），碳化物的总量进一步减少，焊后不固溶也能保持耐蚀。这一条是它替代 600 用于核蒸汽发生器的根本原因：600 在敏化温度停留后晶间腐蚀敏感，690 不会。

1040℃ 退火不为强度

1040℃ 退火的作用不是提高强度，而是把晶界碳化物的形态调成不连续的小颗粒，并消除冷加工应力。温度低，碳化物沿晶界连续析出，耐蚀下降；温度高，晶粒粗化，塑性与抗热疲劳下降。退火后的冷却要快，慢冷会在敏化区停留，重新析出碳化物。

70% 硝酸里 0.03 mm/a

厂商手册给的耐蚀数据是：浓度到 70% 的硝酸，室温和 80℃ 下的腐蚀率低于 1 mpy，即低于 0.03 mm/a。这个数据是退火态、不含焊缝的口径，焊缝与热影响区的腐蚀率要高一些。硝酸环境的选材，690 是常用的一档，浓度再高或含氟离子，要另做试验。

热加工 1040~1230℃

重变形温度区间是 1040~1230℃，轻成形可低到 870℃。温度低于 1040℃，变形抗力大、加工硬化快，容易开裂；高于 1230℃，晶粒粗化、晶界熔化风险上升。热加工后的冷却要快，避免在敏化区停留；热加工后一般要做固溶，把组织拉回均匀态。

管束的胀接与焊接

焊缝的晶间腐蚀

690 的焊缝与热影响区在焊接时经过敏化温度，虽然高铬让贫铬区的铬浓度仍高于门槛，但焊缝的凝固组织与母材不同，耐蚀性要单独评。评定的方法是按 GB/T 4334 做硫酸硫酸铜试验，试样取自焊缝与热影响区，弯曲后看裂纹。不合格的件要做固溶。

管束的清洗与酸洗

管束在制造过程中会形成氧化皮与焊渣，酸洗用硝酸氢氟酸的混合液，浓度与温度按工艺卡。酸洗时间过长会沿晶界侵蚀，管壁减薄；酸洗后必须彻底冲净，残酸在服役时浓缩，引起点蚀。不锈钢与镍基合金的酸洗液不能混用，混用会产生沉淀。

热交换器的温差应力

管束与壳体的材料不同，膨胀系数不同，操作温度下产生温差应力。690 的膨胀系数与碳钢接近，与不锈钢差得多，管板与壳体的连接要考虑这个差。固定管板式的换热器要在壳体上加膨胀节，浮头式的不需要，选型时一并考虑。

标准与验收

牌号对应 UNS N06690，管材按 ASTM B163、B167，板材按 B168。化学成分按标准核对镍、铬、铁、碳，碳超过 0.05% 的炉次不能用于焊接结构。力学按 GB/T 228.1 与 GB/T 2039，晶间腐蚀按 GB/T 4334。

换热管与管板的连接多用胀接或胀焊并用。690 的膨胀系数与碳钢接近，胀接的过盈量按热态计算；胀焊并用时先焊后胀，焊后不做热处理，胀接段避开热影响区。管孔的表面粗糙度控制在 Ra 1.6 以内，划痕在含氯介质里是点蚀起点，胀接后做一次水压试验。