Inconel 600 in der Kernenergie: Materialauswahl und Serviceerfahrung für Dampferzeugerrohre

In jedem Dampferzeuger eines Druckwasserreaktors (PWR) befinden sich Tausende von dünnwandigen Rohren -, eine typische große Einheit enthält über 7.000 U{4}}-Röhren. Jedes Rohr stellt eine Druckgrenze dar, die das radioaktive Primärkühlmittel vom nicht-radioaktiven Dampf trennt, und das gesamte Bündel bildet die größte Wärmeübertragungsoberfläche im Reaktorsystem. Das für diese Rohre gewählte Material bestimmt, ob eine Anlage 40-60 Jahre lang zuverlässig läuft oder ein vorzeitiger, mehrere Millionen Dollar kostender Dampferzeugeraustausch bevorsteht.

Etwa zwei Jahrzehnte lang war dieses MaterialInconel 600 (UNS N06600). Es war eine rationale Wahl: Sein hoher Nickelgehalt (mindestens 72 %) machte es immun gegen Chlorid-Spannungskorrosionsrisse, es hatte eine starke Hochtemperaturfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit und übertraf die austenitischen Edelstähle, die in den ersten Dampferzeugern verwendet wurden. Dann erzählten die Felddaten eine andere Geschichte. Rohre begannen von innen nach außen zu reißen, und der Mechanismus - primäre Spannungsrisskorrosion durch Wasser (PWSCC) - wurde zu einer der folgenreichsten Materiallehren in der kommerziellen Nukleargeschichte und trieb die Industrie schließlich zur Legierung 690.

Inconel 600 ist eine ausgezeichnete Hochtemperaturlegierung, deren einzige kritische Schwäche - PWSCC in heißem, hoch{3}reinem Primärwasser - seinen relativ niedrigen Chromgehalt (14-17 %) widerspiegelt. Für neue nukleare Dampferzeuger ist Alloy 690TT (27-31 % Cr) heute der weltweite Standard, da es Chrom ungefähr verdoppelt und die PWSCC-Beständigkeit um einen Verbesserungsfaktor von über 10 erhöht. Inconel 600 bleibt jedoch voll qualifiziert und wird häufig in nicht-nuklearen Hochtemperaturanwendungen - Ofen-, Chemie- und Wärmebehandlungsdiensten eingesetzt, bei denen PWSCC nicht die maßgebende Rolle spielt Fehlermodus. Bei der Auswahl kommt es darauf an, die Legierung an den tatsächlichen Korrosionsmechanismus anzupassen.

Was ist Inconel 600 und warum wurde es ausgewählt?

Inconel 600 ist eine Nickel-Chrom-Eisen-Mischkristalllegierung mit mindestens 72 % Nickel und 14{7}}17 % Chrom. Der sehr hohe Nickelgehalt ist das wichtigste Konstruktionsmerkmal: Nickelmatrizen sind immun gegen Chlorid-Spannungskorrosionsrisse und verspröden nicht durch Wasserstoff-wie ferritischer Stahl. Chrom sorgt für die Oxidations- und Hochtemperaturkorrosionsbeständigkeit. Diese Kombination machte 600 zur logischen Weiterentwicklung austenitischer Edelstähle, als in den späten 1960er und 1970er Jahren DWR-Dampferzeuger konstruiert wurden.

Inconel 600 ist keine ausscheidungs{1}gehärtete Legierung -, sondern ein durch eine feste-Lösung-verstärktes, flächenzentriertes-kubisches Material, das über einen sehr weiten Temperaturbereich duktil und zäh bleibt, von kryogenen Bedingungen bis hin zur Oxidation bei hohen Temperaturen. Es lässt sich leicht zu dünnwandigen, nahtlosen Rohren verarbeiten, ohne Wärmebehandlung nach dem Schweißen verschweißen und widersteht Aufkohlungs-, Nitrierungs- und Oxidationsatmosphären bis zu etwa 1095 Grad (2000 Grad F). Diese Eigenschaften erklären, warum es nicht nur für Reaktorrohre, sondern auch für Ofeneinbauten, Wärmebehandlungsvorrichtungen und chemische Prozessausrüstung eingesetzt wurde.

[Quelle] ASTM B167 / ASME SB-163 (nahtlose Inconel 600-Rohre); ASME SB-166 (Stange/Stange).

Warum der Nickelgehalt für Nuklearentwickler wichtig ist

Die Konstrukteure entschieden sich aus drei Gründen für Inconel 600, die alle auf seinen hohen Nickelgehalt zurückzuführen sind: Immunität gegen Chlorid-Spannungskorrosionsrisse (ein Problem für die rostfreien Stähle der Serie 300-in den ersten Dampferzeugern), starke mechanische Eigenschaften bei erhöhten{4}}Temperaturen und Beständigkeit gegenüber den damals auf der Sekundärseite verwendeten ätzenden und phosphathaltigen Wasserchemikalien. Der später auftretende Fehlermodus - PWSCC - ist ein primär-seitiges Phänomen mit hoch-reinem-Wasser, kein Chlorid- oder allgemeines Korrosionsproblem, weshalb es bei den frühen Qualifikationstests nicht vorhergesagt wurde.

Ein nützlicher Weg, um den Kompromiss zu verstehen: Inconel 600 wurde für Hochtemperaturfestigkeit, Oxidationsbeständigkeit und Chloridimmunität - optimiert, die alle durch seinen sehr hohen Nickelgehalt bestimmt werden. Worauf es nicht optimiert war, war die langfristige Rissbeständigkeit in heißem, hochreinem, hydriertem Primärwasser. Diese zweite Anforderung wurde erst nach Auftreten von Rissen im Feld zum dominanten Designfaktor und wird durch den Chromgehalt bestimmt, - das Element, das Inconel 600 in seiner Familie am wenigsten aufweist.

Mechanische und physikalische Eigenschaften von Inconel 600

Inconel 600 bietet im geglühten Zustand eine Mindestzugfestigkeit von etwa 550 MPa (80 ksi), eine Mindeststreckgrenze von 240 MPa (35 ksi), eine Dehnung von mindestens 30 % und eine Härte von maximal etwa 184 HB. Dies sind im Vergleich zu Superlegierungen moderate Festigkeitswerte, aber der wahre Wert der Legierung liegt in der Kombination von Festigkeit mit Duktilität, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit über einen breiten Temperaturbereich. -Eigenschaften, die sich gut für dünnwandige Dampferzeugerrohre und Strukturkomponenten für hohe{10}Temperaturen eignen.

[Quelle] Special Metals Inconel 600 Datenblatt; ASTM B167, ASME SB-163, ASME SB-166.

Wie verhält sich Inconel 600 bei hohen Temperaturen?

Inconel 600 widersteht Oxidation an Luft bis zu etwa 1095 Grad (2000 Grad F) und behält seine Nutzfestigkeit bis etwa 650-815 Grad bei, abhängig von der Belastung und der erforderlichen Lebensdauer. Unterhalb von etwa 540 Grad ist es auch in reduzierenden oder sulfidierenden Atmosphären einsetzbar. In nuklearen Dampferzeugern liegt das Betriebsfenster jedoch viel niedriger - bei etwa 290–325 Grad Primärwasser – und dort ist es die Korrosion, nicht die Oxidation, die die Leistung bestimmt.

Diese Unterscheidung ist für die Auswahl wichtig. Der Ruf von Inconel 600 als „Hochtemperatur“ beruht hauptsächlich auf dem Einsatz in Gasen und Öfen, wo eine schützende Schicht aus Chromoxid (Cr₂O₃) das Metall intakt hält. Im heißen wässrigen Betrieb wird derselbe Oxidfilm durch die Wasserchemie, den mechanischen Spannungszustand und den metallurgischen Zustand der Korngrenzen - einem völlig anderen Regime ausgesetzt. Die Lehre aus der nuklearen Erfahrung ist, dass eine Legierung im Trockenbetrieb bei hohen Temperaturen hervorragend sein kann, im wässrigen Betrieb bei hohen Temperaturen jedoch dennoch anfällig ist, da die maßgeblichen Mechanismen nicht dieselben sind.

Serviceerfahrung - Die Verschlechterungsmechanismen, die die Branche verändert haben

Primäre Wasserspannungsrisskorrosion (PWSCC) ist ein intergranularer Rissmechanismus, der auftritt, wenn drei Bedingungen zusammen auftreten: anhaltende Zugspannung in der Rohrwand (durch die Herstellung, das Einrollen in den Rohrboden oder das U-Biegen), eine anfällige Mikrostruktur und lange Einwirkung von heißem boriertem Primärwasser bei etwa 290-325 Grad. Legierung 600 war die PWSCC-anfälligste Dampferzeugerlegierung, da ihr Chromgehalt von 14–17 % nicht ausreichte, um den Passivfilm intakt zu halten und eine Chromverarmung an den Korngrenzen zu verhindern. Risse entstehen und wachsen entlang der Korngrenzen von der Innenfläche nach außen.

PWSCC ist gerade deshalb gefährlich, weil es langsam und versteckt ist. Eine Röhre kann jahrelang in Betrieb sein, bevor ein messbares Anzeichen eines Risses auftritt; Bis es durch Wirbelstromtests erkannt wird, ist die Röhre bereits beschädigt. Die Industrie betrachtete dies nie als plötzlichen Konstruktionsfehler - es war eine langsame Ansammlung von Felddaten, die in den 1970er und 1980er Jahren Risse in einem großen Teil der in Betrieb befindlichen PWR-Dampferzeuger aufdeckten und die Versorgungsunternehmen zu teuren Management- und Austauschprogrammen zwangen.

• Die primär-bedenklichen PWSCC-Standorte in Alloy 600-Dampferzeugern waren:
• Rohr-zu-Rohrbodenausdehnungsübergang - hohe Eigenspannung durch Rollen/Ausdehnung.
• U-Biegebereich - hohe Eigenspannung durch Kaltbiegen, insbesondere bei engsten Radien.
• Stellen mit Dellen und Dellen, an denen mechanische Schäden zu lokaler Belastung führten.
• Schweißen Sie die von der Hitze-beeinflussten Bereiche von Rohr-an-Rohrboden und andere Verbindungen.

Welche anderen Abbaumechanismen wirkten sich auf Alloy 600-Rohre aus?

Über die PWSCC hinaus erlitten die Dampferzeugerrohre aus Alloy 600 eine sekundärseitige Verschlechterung -Außen-Spannungsrisskorrosion (ODSCC), intergranularen Angriff (IGA), kaustische SCC, bleiinduzierte SCC (PbSCC), Dellen, Lochfraß und durch Strömung{{5} verursachten Reibverschleiß/Verschleiß. Diese werden durch die Wasserchemie auf der Sekundärseite-, die Schlammansammlung und die Spaltbedingungen an den Rohrstützplatten - und nicht durch die Primärseite verursacht. Zusammen mit PWSCC machten sie Alloy 600 zum am aktivsten verwalteten Material in der Dampferzeugerflotte.

[Quelle] NRC/EPRI PWR Steam Generator Examination Guidelines; NRC-Akten über den Abbau von Alloy 600 und den Austausch des Dampferzeugers.

Wie schlecht war die Feldaufzeichnung - und wie war die Reaktion?

In den 1990er-Jahren wurde in einem großen Teil der in Betrieb befindlichen PWR-Dampferzeuger primäres-Wassercracken festgestellt, und die Versorgungsunternehmen sahen sich Jahrzehnte früher als geplant mit Ersatzprogrammen konfrontiert. Die unmittelbare Reaktion bestand darin, Rohre zu verstopfen und zu ummanteln - beschädigte Rohre außer Betrieb zu nehmen oder sie mit geschweißten Muffen zu reparieren. Die langfristige Reaktion bestand darin, ganze Dampferzeuger durch thermisch behandelte Alloy 690-Rohre zu ersetzen oder auszutauschen. Durch die Verwendung von Schläuchen wird Zeit gespart, es kommt jedoch zu einer Durchflussbeschränkung und einem erhöhten Inspektionsaufwand. Außerdem verringern ausreichend verstopfte Schläuche die Wärmeübertragungskapazität eines Generators über die wirtschaftlichen Grenzen hinaus.

Beschleunigte Labortests quantifizierten die Lücke zwischen den Legierungsbedingungen und gaben der Industrie das Vertrauen, den Wechsel vorzunehmen. In einem häufig zitierten Programm zu statisch belasteten Proben mit umgekehrter U--Biegung in Primärwasser mit einer Temperatur von 680 °F (360 °F) traten bei der walzwerkgeglühten Legierung 600 nach etwa 300 Stunden und bei der thermisch behandelten Legierung 600 - nach etwa 800 Stunden Risse auf, wurden jedoch bei der thermisch behandelten Legierung 690 auch nach 12.000 Stunden nicht beobachtet.

Bei statischen Zugversuchen bei 680 °F (680 °F) riss das walzwerkgeglühte 600 innerhalb von etwa 2.900 Stunden, während thermisch behandeltes 690 nach 7.000 Stunden keine Risse aufwies. Beim beschleunigten Dampftest bei 760 Grad F bildete das walzgeglühte 600 innerhalb von etwa 1.000 Stunden Risse, während das thermisch behandelte 690 nach 6.000 Stunden keine Risse aufwies.

[Quelle] EPRI-Forschung zusammengefasst in NRC-Lizenzunterlagen für Ersatzdampferzeuger (z. B. South Texas Project Unit 1 RSG, thermisch behandelte Legierung 690, Westinghouse Delta 94-Design).

Das praktische Ergebnis: Eine Verbesserung des Legierungszustands um etwa eine Größenordnung der PWSCC-Beständigkeit (Verbesserungsfaktor über 10 im Primärwasser) ist der Grund, warum thermisch behandelte Legierung 690 zum Ersatzmaterial wurde.

Mühle-Geglühtes vs. thermisch behandeltes Inconel 600

Die Wärmebehandlung (TT) ist ein zusätzlicher kontrollierter Wärmezyklus - etwa 700-725 Grad für 10-15 Stunden -, der nach dem normalen Mahl-/Lösungsglühschritt angewendet wird. Es scheidet chromreiche M23C6-Karbide entlang der Korngrenzen in Legierung 690 (und Karbide vom Typ M7C3- in Legierung 600 aus), was die Chromverfügbarkeit an den Korngrenzen erhöht und die chromarme Zone verringert, die interkristalline Risse ermöglicht. Die walzgeglühte (MA) Legierung 600 ist die Härte, die im Betrieb am meisten unter PWSCC gelitten hat. TT Alloy 600 ist messbar widerstandsfähiger, aber immer noch nicht gleichwertig mit TT Alloy 690.

Die Reihenfolge der Wärmebehandlung-ist ebenso wichtig wie die Chemie. Für eine optimale SCC-Beständigkeit muss die Legierung zunächst bei einer Temperatur lösungs-/walzgeglüht werden, die hoch genug ist, um den gesamten Kohlenstoff in Lösung zu bringen (bei Legierung 690 über etwa 1940 Grad F / 1060 Grad), und dann thermisch behandelt, um Karbide an den Korngrenzen auszuscheiden. Der Widerstand ist am größten, wenn die Korngrenzen dicht mit Karbiden besetzt sind und die Matrix nicht sensibilisiert ist. Aus diesem Grund werden Dampferzeugerrohre mit einer bestimmten Wärmebehandlungsbedingung und nicht nur mit einer Chemie geliefert.

[Quelle] NRC-Lizenzdokumente; Tagungsband des EPRI-Workshops zur thermisch behandelten Legierung 690; Kai et al., Nuclear Engineering and Design 144 (1993).

Warum rettet die thermische Behandlung Alloy 600 nicht vollständig?

Durch die Wärmebehandlung wird Alloy 600 verbessert, es kann jedoch nicht mit Alloy 690 gleichgesetzt werden, da sich die beiden Legierungen im Chromgehalt -, der Grundvariable, unterscheiden. Die Verbesserung durch die Karbidausfällung ist real (ungefähr 2-3x in beschleunigten Tests), aber mit nur 14-17 % Chrom verfügt die Legierung immer noch über eine zu geringe Chromreserve, um die Korngrenzen im Primärwasser über Jahrzehnte hinweg zu schützen. Alloy 690 beginnt mit fast der doppelten Menge an Chrom, sodass seine Korngrenzen auch vor der Wärmebehandlung geschützt bleiben, und der TT-Schritt erweitert diesen Spielraum dann noch weiter.

Dies ist die zentrale metallurgische Lehre aus der Geschichte von Inconel 600: Mikrostrukturkontrollen können die Leistung einer Legierung um einen Faktor von einigen wenigen verbessern, aber eine Änderung der grundlegenden Chemie der Legierung kann die Fehlerart selbst ändern. Um von „beherrschbaren Rissen“ zu „keinen bestätigten PWSCC-Ausfällen“ zu gelangen, musste die Industrie die Legierung ändern, nicht nur die Wärmebehandlung.

Inconel 600 vs. 690 vs. 800NG

Drei Legierungen prägen die Geschichte der Dampferzeugerrohre. Alloy 600 (N06600) war das ursprüngliche PWR-Rohr, fiel jedoch bei PWSCC aus und wurde aus dem neuen SCC-kritischen Nukleareinsatz ausgemustert. Alloy 690 (N06690) verdoppelte den Chromgehalt auf 27-31 % und ist heute der weltweite Standard in thermisch behandelter Form, ohne dass im Betrieb Ausfälle von PWSCC-Röhren bestätigt wurden. Alloy 800NG (N08800) ist der alternative Weg, der von Siemens/KWU PWRs und CANDU Designs standardisiert wurde und ein kontrolliertes Verhältnis von Titan-zu-Kohlenstoff anstelle von hohem Chromgehalt verwendet, um intergranularen Angriffen zu widerstehen. Die Wahl unter ihnen wird durch das Reaktordesign, die Sekundärchemie und die gesammelten Betriebsdaten entschieden – nicht durch eine einzelne Leistungszahl.

[Quelle] ASTM B167/B163/B407/B408; ASME SB-163; Materialliteratur zu EPRI- und NRC-Dampferzeugern.

Welche Legierung sollten Sie für Dampferzeugerrohre angeben?

Geben Sie für neue oder Ersatz-PWR-Dampferzeugerrohre die thermisch behandelte Legierung 690 (UNS N06690) an. Es handelt sich um den globalen Standard, weist die stärkste PWSCC-Aufzeichnung auf und wird durch jahrzehntelange Qualifikationsdaten gestützt. Alloy 800NG ist die richtige Wahl für die darauf standardisierten KWU/Siemens- und CANDU-Reaktordesigns, bei denen sein Eisen-{5}}Nickel--Chrom-Gleichgewicht mit der Sekundärchemie dieser Anlagen übereinstimmt. Legierung 600 sollte nicht für neue SCC-kritische Kernrohre spezifiziert werden; Es bleibt für den nicht-nuklearen Hochtemperaturbetrieb und für ältere Anlagenkomponenten geeignet, die im Rahmen eines genehmigten Alterungsmanagementprogramms-verwaltet werden.

Bei bestehenden Anlagen mit Alloy 600-Rohren ist die Entscheidung eine Lebenszyklusentscheidung: Fortführung der erweiterten Inspektion (Wirbelstromprüfung) plus Verschließen/Schlauchen oder Planen des Dampferzeugeraustauschs durch 690TT. Der Kompromiss besteht aus Inspektionsaufwand, Durchflussbehinderung durch verstopfte Rohre und Ausfallzeit gegenüber den Kapitalkosten für den Austausch. Die meisten Versorgungsunternehmen kamen schließlich zu dem Schluss, dass der Ersatz durch Alloy 690TT der einzig dauerhafte Weg sei.

Praktische Auswahlregeln - Passende Legierung für die Aufgabe

Die fünf Regeln für die Auswahl von Alloy 600 vs. 690

• Regel 1Is the failure mode PWSCC in hot (>290 Grad) hoch-reines Primärwasser? - Wenn JA, geben Sie Alloy 690TT an. Es handelt sich um den weltweiten Standard mit einem Verbesserungsfaktor von über 10 im Primärwasser und ohne bestätigte Ausfälle von PWSCC-Röhren.
• Regel 2Ist der Reaktor ein KWU/Siemens PWR oder ein CANDU (AECL) Design? - Wenn JA, ist Alloy 800NG (Ti/C größer oder gleich 12:1) die designstandardisierte-Wahl und wird durch die Betriebsaufzeichnung dieser Flotte vollständig unterstützt.
• Regel 3Handelt es sich bei dem Einsatz um nicht-nukleare Hochtemperatur-Oxidation, Aufkohlung oder Ätzung? - Wenn JA, ist Inconel 600 voll qualifiziert, wirtschaftlicher und es gibt keine PWSCC-Strafe.
• Regel 4Handelt es sich um einen vorhandenen Alloy 600-Dampferzeuger? - Verwalten Sie es mit verbesserter Wirbelstromprüfung, Stopfen und Hülsen; Planen Sie den Austausch des 690TT ein, wenn die Wärmeübertragungskapazität oder -verfügbarkeit begrenzt wird.
• Regel 5Geben Sie eine Wärmebehandlungsbedingung-an? - Geben Sie es immer explizit an (gewalzt-geglüht vs. thermisch behandelt). Die Leistung von PWSCC hängt sowohl von der Erkrankung als auch von der Chemie ab; TT 690 ist nicht dasselbe Produkt wie MA 690.

Kobaltkontrolle und Strahlendosis

Im Nuklearbereich geht es bei der Materialauswahl nicht nur um die Spaltung -, sondern auch um die Kontrolle des Strahlungsfeldes. Kobalt-59, eine natürliche Spurenverunreinigung, wandelt sich unter dem Neutronenfluss in Kobalt-60 um, einen starken Gammastrahler, der bei Wartungsausfällen die Strahlenbelastung des Personals dominiert. Die Nuklearqualitäten von Alloy 690 begrenzen daher den Kobaltgehalt auf sehr niedrige Werte (weniger als oder gleich 0,10 %, oft weniger als oder gleich 0,05 % oder 0,02 %), und Alloy 690 gibt weniger Metallionen an das Reaktorkühlmittel ab als Alloy 600, wodurch die Bildung aktivierter Korrosionsprodukte reduziert wird.

Aus diesem Grund beschränken die Spezifikationen moderner Dampferzeugerrohre Kobalt, Bor und Restelemente streng und die Verbesserung der Strahlungsdosis wird neben der SCC-Beständigkeit als Vorteil bei der Materialauswahl angesehen. Für ein Versorgungsunternehmen bedeuten weniger aktivierte Korrosionsprodukte eine geringere Ausfalldosis -, ein direkter Sicherheits- und Kostenvorteil, der sich über die Lebensdauer der Anlage auswirkt. Bestätigen Sie bei der Spezifizierung von Rohren in Kernqualität die Grenzwerte für Kobalt und Bor im Materialtestbericht, nicht nur die Grundchemie.

Häufig gestellte Fragen

F: Warum wurde Inconel 600 für die Rohre von Kerndampfgeneratoren ausgewählt?

A: Inconel 600 wurde in den 1960er--70er-Jahren ausgewählt, weil sein hoher Nickelgehalt (mindestens 72 %) es immun gegen Chlorid-Spannungskorrosionsrisse macht, eine hohe Hochtemperaturfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit aufweist und den damals verwendeten ätzenden und sekundären Phosphat-Chemikalien standhält. Es war korrosionsbeständiger als die austenitischen Edelstähle, die es ersetzte. Seine spätere Schwäche - PWSCC – wurde erst offensichtlich, als jahrzehntelange Servicedaten gesammelt wurden.

F: Was ist PWSCC und warum wirkt es sich auf Alloy 600 aus?

A: PWSCC (primäre Wasserspannungsrisskorrosion) ist ein intergranularer Rissmechanismus in hochreinem boriertem Primärwasser bei etwa 290–325 Grad. Es erfordert drei gleichzeitige Bedingungen: anhaltende Zugspannung, eine anfällige Mikrostruktur und lange Einwirkung von heißem Primärwasser. Legierung 600 ist anfällig, da ihr relativ geringer Chromgehalt (14–17 %) den schützenden Oxidfilm lokal abbauen lässt und der Chrommangel an den Korngrenzen die Bildung und das Wachstum intergranularer Risse ermöglicht.

F: Was ist der Unterschied zwischen walzgeglühter (MA) und thermisch behandelter (TT) Alloy 600?

A: Mill{0}geglüht (MA) Alloy 600 wird bei etwa 900–1000 Grad lösungsgeglüht und ist die Härte, die im Betrieb am meisten PWSCC erlitten hat. Thermisch behandelte (TT) Alloy 600 wird einer zusätzlichen Wärmebehandlung bei etwa 700–725 Grad für 10–15 Stunden unterzogen, wodurch Chromkarbide entlang der Korngrenzen ausgeschieden werden. Dieses kontrollierte Karbidnetzwerk verbessert die PWSCC-Beständigkeit (ungefähr 2-3x gegenüber MA 600 in beschleunigten Tests), macht es jedoch nicht gleichwertig mit Alloy 690TT.

F: Warum ist die Nuklearindustrie von Alloy 600 auf Alloy 690 umgestiegen?

A: Die weitverbreitete PWSCC in werk-geglühten Alloy 600-Rohren erforderte kostspielige Verstopfungen, Ummantelungen und einen vorzeitigen Austausch des Dampferzeugers. Alloy 690 (UNS N06690) verdoppelt ungefähr den Chromgehalt auf 27-31 %, was den Passivfilm stabilisiert und die PWSCC-Beständigkeit in Primärwasser um einen Verbesserungsfaktor von über 10 erhöht. In thermisch behandelter Form verwenden fast alle Ersatz- und Neubau-Dampferzeuger seit den späten 1980er Jahren Alloy 690TT, ohne dass bisher ein PWSCC-Rohrausfall bestätigt wurde.

F: Wird Inconel 600 heute noch irgendwo verwendet?

A: Ja. Inconel 600 wird nach wie vor häufig in nicht{2}}nuklearen Hochtemperaturanwendungen eingesetzt, wo sich sein hoher Nickelgehalt auszeichnet: Ofenmuffeln, Retorten, Strahlungsrohre und Wärmebehandlungsvorrichtungen mit Oxidationsbeständigkeit bis etwa 1095 Grad (2000 Grad F), Aufkohlungs- und Nitrierungsatmosphären, chemische und petrochemische Verarbeitung, Laugenproduktion und Gasturbinenkomponenten. Es eignet sich voll und ganz für Aufgaben und ist wirtschaftlich, bei denen wässriges SCC bei hohen Temperaturen nicht die Hauptursache für den Ausfall ist.

F: Welche anderen Legierungen konkurrieren mit Inconel 600 für Dampferzeugerrohre?

A: Die drei Hauptlegierungen für Dampferzeugerrohre sind Alloy 600 (N06600), Alloy 690 (N06690) und Alloy 800 (N08800) in Nuklearqualität (800NG). Alloy 690TT ist aufgrund der überlegenen PWSCC-Beständigkeit der moderne globale Standard. Die Legierung 800NG mit einem kontrollierten Titan-zu-Kohlenstoff-Verhältnis von mindestens 12:1 wurde von Siemens/KWU PWRs in Deutschland und später von CANDU-Schwerwasserreaktoren unter Druck, die nach AECL-Entwürfen gebaut wurden, standardisiert - und beweist, dass die PWSCC-Beständigkeit auf mehr als einem metallurgischen Weg erreicht werden kann.

F: Wie überprüfe ich Inconel 600- oder 690-Rohre in Kernqualität-?

A: Überprüfen Sie den Materialtestbericht (MTC, EN 10204 3.1 oder 3.2 oder ASME SB-163-Zertifizierung): Er muss die UNS-Bezeichnung (N06600, N06690 oder N08800), die chemische Zusammensetzung einschließlich kontrollierter Kobalt- und Borgrenzwerte, den Wärmebehandlungszustand (Mühlen- oder thermisch behandelt), die Korngröße, die mechanischen Eigenschaften usw. enthalten zerstörungsfreie Untersuchungsergebnisse (Wirbelstrom- und Ultraschallprüfung). Nuklearspezifikationen erfordern außerdem eine vollständige Rückverfolgbarkeit und Fehlerkriterien, die Überlappungen, Nähte, Zugspuren, Risse und Einschlüsse ausschließen.

F: Kann thermisch behandeltes Alloy 690 trotzdem reißen?

A: Die thermisch behandelte Legierung 690 hat eine ausgezeichnete Erfolgsbilanz, ist aber nicht absolut immun. Schweißnähte aus Legierung 690 mit Füllmetallen der Legierung 52/152 können bei hoher Eigenspannung oder Schweißfehlern anfällig für PWSCC sein. In mehreren Ländern wird weiterhin an sekundärseitiger ODSCC-Forschung geforscht. Die richtige Schlussfolgerung ist, dass 690TT den Sicherheitsspielraum erheblich erweitert und PWSCC als den dominierenden flottenweiten -Fehlermodus für die Rohre selbst eliminiert hat -, aber eine einwandfreie Herstellung, Rest{10}}Spannungskontrolle und Kontrolle der Wasserchemie- bleiben weiterhin wichtig.