人們利用核能發(fā)電，造福人類，滿足人類對能源的需求；然而，核是一把雙刃劍，核電站的安全穩(wěn)定運行是保證其實現(xiàn)對人類有利作用的前提。核電站一旦發(fā)生泄漏，將是人類的災(zāi)難。核電站的蒸發(fā)器傳熱管對核電站的安全運行起著非常重要的作用。為了不斷提高核電廠的安全性和經(jīng)濟性，蒸發(fā)器傳熱管用材料的優(yōu)化、抗腐蝕性能極為重要。

　　經(jīng)過五十多年的發(fā)展，核電蒸發(fā)器傳熱管用材料經(jīng)過了Inconel 600、Incoloy 800和Inconel 690的演變過程。Inconel 690材料以其顯著的抗氧化和優(yōu)異的抗應(yīng)力腐蝕能力被認為是最有前途的第三代核電站蒸汽發(fā)生器傳熱管材。由于核電站蒸發(fā)器傳熱管技術(shù)含量高，生產(chǎn)難度大，目前我國的核電站蒸發(fā)器用傳熱管Inconel 690仍然全部依賴進口，是亟待國產(chǎn)化的關(guān)鍵材料。國際上Inconel 690合金管的供給主要由法國Valinox、日本住友和瑞典Sandvik三大公司壟斷，其生產(chǎn)技術(shù)處于嚴格保密狀態(tài)。目前我國已有少數(shù)鋼鐵企業(yè)開始進行Inconel 690合金管的研究，隨著核電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，若能實現(xiàn)核電蒸發(fā)器傳熱管的國產(chǎn)化，對核電事業(yè)發(fā)展和鋼鐵工業(yè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整都具有重要的促進作用。
 

　　一、核電站蒸發(fā)器傳熱管用材料的選擇

　　核電站通常由一回路和二回路兩大系統(tǒng)組成，其中蒸發(fā)器是核電站的關(guān)鍵設(shè)備，是連接一、二回路的樞紐。蒸發(fā)器傳熱管內(nèi)流動介質(zhì)是高純水，通過高純水的循環(huán)流動，把反應(yīng)堆中核裂變所產(chǎn)生的熱量載至蒸發(fā)器，再通過數(shù)以千計的傳熱管把熱量傳給二回路介質(zhì)水，使之沸騰產(chǎn)生高壓蒸汽，再由高壓蒸汽驅(qū)動汽輪發(fā)電機組發(fā)電。由于蒸發(fā)器U型傳熱管內(nèi)外表面分別在兩種不同介質(zhì)下工作，其使用條件也各不相同，所以對其要求十分苛刻。一座100萬千瓦級的普通核電站需用各種鋼管1255t，其中，反應(yīng)堆蒸發(fā)器用U型傳熱管為200t。傳熱管的可靠性直接影響到核動力裝置的技術(shù)性能和安全性。

　　蒸發(fā)器傳熱管的材料基本上經(jīng)歷了以下三個階段：

　　第一階段是在20世紀50-60年代，核電發(fā)展的初期，主要選用18-8不銹鋼管。早期的壓水堆核電站所用的蒸發(fā)器傳熱管均采用18-8型鉻鎳不銹鋼。但這種鋼的抗氯離子腐蝕性能差，出現(xiàn)大量鋼管破裂事故。

　　第二階段是在20世紀70年代，根據(jù)石化工程經(jīng)驗，選用耐應(yīng)力腐蝕的Inconel 600鎳基合金管；Inconel 600鎳基合金在l970-1972年間又發(fā)生了苛性堿應(yīng)力腐蝕破損事故。西歐一些國家從1972年開始采用第三代耐應(yīng)力腐蝕材料Incoloy 800合金代替Inconel 600鎳基合金。Incoloy 800合金的Ni含量大大低于Inconel 600鎳基合金，所以節(jié)約了大量的鎳。在高溫高壓水中，由于這種合金的鎳含量處于一個既不產(chǎn)生穿晶又不產(chǎn)生晶間應(yīng)力腐蝕破裂的范圍，而且Incoloy 800合金的價格大大低于Inconel 600鎳基合金，所以Incoloy 800合金成為繼18-8型不銹鋼和Inconel 600鎳基合金之后，可用于壓水堆蒸發(fā)器的第三代合金。

　　第三階段是20世紀80年代以后，為了解決Inconel 600合金管在蒸發(fā)器介質(zhì)中的應(yīng)力腐蝕問題，法、美、日等國聯(lián)合開發(fā)了耐應(yīng)力腐蝕性能優(yōu)良的第四代Inconel 690。Inconel 690是一種具有優(yōu)異抗多種水性介質(zhì)和高溫氣氛侵蝕能力的鎳基合金。該合金在純水和低濃度苛性堿溶液中具有比Inconel 600、Incoloy 800和18-8不銹鋼優(yōu)異的抗應(yīng)力腐蝕開裂性能，還具有高的強度、良好的冶金穩(wěn)定性和優(yōu)良的加工特性，因而成為核蒸發(fā)器壓水反應(yīng)堆的重要材料。20世紀90年代初開始，高抗腐蝕的Inconel 690管材正式應(yīng)用于工程中。

　　我國發(fā)展核電以來，核蒸發(fā)器傳熱管材基本上是引進國外管材。引進管材的品種隨合作對象和當(dāng)時的技術(shù)狀態(tài)而變化，最初采用18-8型不銹鋼管，之后自行設(shè)計的秦山一期核電站與歐洲聯(lián)系較多，選用的是當(dāng)時德國人看好的Incoloy 800合金管，法國設(shè)計的大亞灣核電站選用了當(dāng)時開發(fā)成功不久的Inconel 690管材，秦山二期和嶺澳核電站都選用了當(dāng)前最流行的Inconel 690管材。

　　目前幾乎所有新設(shè)計和在建核電站的蒸發(fā)器都選用了Inconel 690管材作為傳熱管，并且許多原來使用18-8不銹鋼管或Inconel 600合金管的蒸發(fā)器機組也紛紛更換為Inconel 690傳熱管。

　　二、Inonel 690材料的化學(xué)成分

　　Inonel 690合金（名義成分Ni-30Cr-9Fe）是一種含C量不大于0.03%、Cr含量大約30%的奧氏體型鎳基耐蝕合金。Inconel 690與Inconel 600合金化學(xué)成分的主要區(qū)別在于Inconel 690提高了Cr含量（28%-30%），相應(yīng)降低了Ni含量（>58%），Inconel 600合金含15.5%Cr。相對于Inconel 600合金而言，Inconel 690具有成分不復(fù)雜且性能優(yōu)異的特點。