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控氮 00Cr17Ni12Mo2 (316NG)

（ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹鋼，是為解決316不(bu)銹(xiu)鋼在沸水核動力堆出現IGSCC而發展起來的鋼種。此鋼具有良好的抗敏化能力，進而提高了它在反應堆高溫水環境中的耐IGSCC(晶間應力腐蝕破裂）能力。

  在沸水堆運行過程中，曾發生常規的奧氏體不銹鋼（304、316)管道材料IGSCC,為此，美國的GE公司開發了304NG和316NG(NG代表核級），此類鋼既具有304不銹(xiu)鋼和316不銹鋼的強度水平又具有304L不銹鋼、316L不銹鋼的耐晶間腐蝕能力，整個研究工作于1982年完成，先后用于沸水堆和壓水堆，日本已將316NG不銹鋼用于壓水堆主管道。法國針對壓水堆的主管道的工況條件，于20世紀70年代對能夠用于主管道的三類奧氏不銹鋼進行了深入研究，結果均不理想。第一類為穩定化型奧氏體不銹鋼，如321不銹鋼和347不銹(xiu)鋼，這類鋼能夠滿足壓水堆主管道的核規范的強度和耐蝕性要求，但其焊接性能不如304和316,況且因有鈦和鈮的加入，生產難度較大，加之TiN、NbN夾雜將對后期彎管加工制造產生不利影響；第二類為標準型的304和316型奧氏體不銹鋼，這類鋼在早期反應堆中已得到應用，強度水平可滿足規范要求，但鋼中的碳含量較高，耐晶間腐蝕能力不足，厚截面材料焊后易遭受晶間腐蝕，這是導致管道材料晶間型應力腐蝕破裂的主要誘發因素；第三類為超低碳型奧氏體不銹鋼304L、316L,兩者耐晶間腐蝕、焊接性能、加工性能均很優異，但最大的不足是強度水平低，不能滿足核規程要求。

 鑒于(yu)(yu)(yu)(yu)對上(shang)述三類(lei)鋼分析，法國的(de)材(cai)料研(yan)究工(gong)作者致(zhi)力于(yu)(yu)(yu)(yu)開(kai)發一種(zhong)在(zai)(zai)合金成(cheng)分上(shang)不(bu)脫離核(he)動(dong)力用(yong)鋼的(de)標(biao)準規定范圍，力學性(xing)(xing)能與標(biao)準型316不(bu)銹鋼相當，耐(nai)晶間腐蝕性(xing)(xing)能不(bu)低于(yu)(yu)(yu)(yu)超(chao)低碳(tan)(tan)的(de)奧(ao)氏體不(bu)銹鋼。從單純技(ji)術角度出發，AISI316LN可滿足上(shang)述要(yao)求，但316LN屬于(yu)(yu)(yu)(yu)新鋼種(zhong)，其中氮的(de)含量(liang)超(chao)出AISI316L和AISI316規定范圍。這(zhe)種(zhong)變化將會使根據316奧(ao)氏體不(bu)銹鋼長(chang)期使用(yong)經驗(yan)，并花費了大(da)量(liang)時間和投資獲(huo)得的(de)核(he)規范付之(zhi)東流，這(zhe)種(zhong)現實(shi)無法被接受。于(yu)(yu)(yu)(yu)是法國于(yu)(yu)(yu)(yu)20世紀70年代中期研(yan)制(zhi)出一種(zhong)控氮奧(ao)氏體不(bu)銹鋼，稱(cheng)ICL167CN,在(zai)(zai)RCC-M標(biao)準中為(wei)Z2CND18-12.這(zhe)種(zhong)材(cai)料的(de)研(yan)究技(ji)術思路與316NG一致(zhi)，但鋼中的(de)碳(tan)(tan)、氮含量(liang)有些差別。

 我(wo)國(guo)于(yu)(yu)20世紀80年代(dai)中期開始研(yan)究控氮00Cr17Ni12Mo2鋼，用于(yu)(yu)壓水(shui)核動(dong)力堆主管道。其工業(ye)產品性能水(shui)平均達到或超過(guo)國(guo)外產品。

一、化學(xue)成分

 （ 控氮00C17Ni12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼的化學(xue)成(cheng)份見表1-166。

二、室溫和350℃的(de)力學性能

 （ 控氮(dan)00C17N12Mo2）316NG不(bu)銹鋼(gang)在不(bu)同國(guo)家(jia)標(biao)準(zhun)中規(gui)定的室溫和(he)300℃、350℃的力學性能指(zhi)標(biao)有所(suo)差(cha)別（見表 1-167）.工(gong)業產(chan)品的實際測定結果見表 1-168、表 1-169和(he) 表1-170.

   鋼的固溶處理溫(wen)度與室(shi)溫(wen)和350℃的力學性能之間(jian)的關系見(jian)圖 1-200 和 圖1-201 。

三、疲(pi)勞和斷裂韌性

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹鋼的(de)室溫疲(pi)(pi)勞性能見圖 1-202 和 圖 1-203 。其疲(pi)(pi)勞性能優于316L不銹鋼 。

  斷裂(lie)(lie)韌性采用J積分積確(que)定，試(shi)樣(yang)尺寸為(wei)14mm x 28mm x 130mm,中間線切割并開疲(pi)勞裂(lie)(lie)紋，其值(zhi)為(wei)：J1c=885.4kN/m  K1c=421.3MPam1/2 。

四、持久(jiu)性能

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹鋼的 550℃ 和(he)(he) 600℃ 和(he)(he) 600℃ 的持久強度優于ASME規范(fan)中(zhong)的316L不銹鋼，見圖1-204。

五、耐蝕(shi)性

 a. 均勻腐蝕(shi)

   鋼的耐均勻腐蝕性能優于非控氮的00Cr17Ni14Mo2，在硝酸中的耐蝕性見圖1-205。其腐蝕率明顯優于321下個。在1NH₂SO₄中的極化行為見圖1-206。

 該鋼(gang)較（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不銹鋼(gang)易于鈍化，在反應(ying)堆高溫高壓水環境中的腐(fu)蝕量與金屬釋放量與試驗時間的關(guan)系曲線(xian)見圖1-207。

  b. 敏化和晶間腐蝕(shi) 

（控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)(bu)銹(xiu)鋼具有極好的抵抗敏(min)化(hua)能(neng)力(li)和耐晶(jing)間(jian)(jian)腐蝕性(xing)能(neng)，即便是長時間(jian)(jian)敏(min)化(hua)處理（700℃ x 100h)其(qi)再活化(hua)率(lv)(lv)Ra值也(ye)達不(bu)(bu)到10%,而（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不(bu)(bu)銹(xiu)鋼僅經700℃ x 2h 敏(min)化(hua)，再活率(lv)(lv)就(jiu)能(neng)達到10%，其(qi)TTS見圖1-208。

  c. 點腐蝕

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼(gang)，由于(yu)氮的加(jia)入，其(qi)耐點腐蝕(shi)性能(neng)明顯優于(yu) 321不銹(xiu)鋼(gang)，見表 1-171。

  d. 應力(li)腐蝕(shi)

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼在42% 沸騰 MgCl₂ 和 高溫高壓水中的應力腐蝕行為分別見表 1-172 和 1-173 。

六、工藝(yi)性能

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)(gang)的工(gong)藝性能(neng)類似于 316不銹鋼(gang)(gang) 和(he) 316L不銹鋼(gang)(gang)，生產(chan)板(ban)、管(guan)、絲(si)帶(dai)等冶金(jin)產(chan)品(pin)無特(te)殊困難。推薦的熱(re)(re)加(jia)工(gong)溫(wen)度(du)范圍為1000~1250℃.鋼(gang)(gang)的熱(re)(re)處理固溶溫(wen)度(du)范圍較寬，在(zai)1020~1130℃之間(jian)均可，可根據材料截面尺寸和(he)品(pin)種(zhong)進(jin)行選擇。

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼焊(han)(han)(han)接性能良好，一些焊(han)(han)(han)接參(can)數可參(can)照 316L不銹(xiu)鋼，手(shou)工(gong)鎢極氬弧(hu)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)絲推(tui)薦采用H00Cr17Ni12Mo2,手(shou)工(gong)電弧(hu)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)條為(wei)CHS022NG。

七(qi)、物(wu)理(li)性能

 比重：8.04。線膨脹(zhang)系(xi)數(shu)(shu)、彈性(xing)模量、切變模量、泊(bo)桑比、導熱系(xi)數(shu)(shu)、比熱的(de)數(shu)(shu)據見圖(tu)1-210至圖(tu)1-213。

八、應用

 （控(kong)氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹(xiu)鋼主要(yao)應用(yong)(yong)(yong)于壓(ya)水堆(dui)主管(guan)道，1、2、3級設(she)(she)備用(yong)(yong)(yong)鍛件(jian)、沖壓(ya)件(jian)，熱(re)交(jiao)  換器冷精整無縫(feng)鋼管(guan)、設(she)(she)備用(yong)(yong)(yong)鋼管(guan)；設(she)(she)備和輔助(zhu)設(she)(she)備用(yong)(yong)(yong)焊接件(jian)；堆(dui)用(yong)(yong)(yong)構(gou)件(jian)用(yong)(yong)(yong)螺(luo)栓等。在沸(fei)水堆(dui)中主要(yao)用(yong)(yong)(yong)于耐IGSCC的管(guan)路等。

  由于（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼(gang)的(de)力(li)學性(xing)能和耐蝕(shi)性(xing)能的(de)良好配合，亦可(ke)廣泛應(ying)用(yong)于化學加工工業，用(yong)以制造換(huan)熱器(qi)(qi)、容(rong)器(qi)(qi)、管道等。