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控氮 00Cr17Ni12Mo2 (316NG)

（ 控氮(dan)00C17N12Mo2）316NG不銹鋼(gang)，是為解決316不銹(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(bu)銹鋼，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)對(dui)上(shang)述三類(lei)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)分(fen)析(xi)，法國的(de)(de)材(cai)料(liao)研(yan)究工作者致力(li)(li)于(yu)(yu)開發(fa)一(yi)種(zhong)在合(he)金成分(fen)上(shang)不脫離核動力(li)(li)用鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)標(biao)準(zhun)規(gui)定范圍(wei)，力(li)(li)學性(xing)能與標(biao)準(zhun)型316不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)相(xiang)當，耐晶間腐蝕性(xing)能不低(di)于(yu)(yu)超低(di)碳(tan)的(de)(de)奧氏(shi)(shi)體不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。從單純技(ji)術(shu)角度出發(fa)，AISI316LN可(ke)滿足上(shang)述要求，但316LN屬于(yu)(yu)新鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)，其中(zhong)(zhong)氮(dan)的(de)(de)含(han)量超出AISI316L和(he)AISI316規(gui)定范圍(wei)。這(zhe)種(zhong)變(bian)化將會使根據(ju)316奧氏(shi)(shi)體不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)長期(qi)使用經驗，并花費了大量時間和(he)投資(zi)獲(huo)得的(de)(de)核規(gui)范付(fu)之東流(liu)，這(zhe)種(zhong)現實無法被接受。于(yu)(yu)是(shi)法國于(yu)(yu)20世紀70年代中(zhong)(zhong)期(qi)研(yan)制出一(yi)種(zhong)控氮(dan)奧氏(shi)(shi)體不銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)，稱ICL167CN,在RCC-M標(biao)準(zhun)中(zhong)(zhong)為(wei)Z2CND18-12.這(zhe)種(zhong)材(cai)料(liao)的(de)(de)研(yan)究技(ji)術(shu)思路與316NG一(yi)致，但鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)碳(tan)、氮(dan)含(han)量有些差別。

 我國于20世紀80年代(dai)中期開始研究控(kong)氮00Cr17Ni12Mo2鋼，用(yong)于壓水核動力堆主管道。其工業產(chan)品性能水平均達到或超過國外(wai)產(chan)品。

一、化學成分

 （ 控氮00C17Ni12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼的化(hua)學成份見表1-166。

二、室溫和350℃的力學性能

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不(bu)銹鋼在不(bu)同國(guo)家標準中規定的室溫和300℃、350℃的力學性能指標有所差(cha)別(bie)（見表(biao)(biao) 1-167）.工業產品的實際測定結果(guo)見表(biao)(biao) 1-168、表(biao)(biao) 1-169和 表(biao)(biao)1-170.

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

三、疲勞(lao)和(he)斷裂韌性

 （ 控(kong)氮00C17N12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼(gang)的(de)室溫疲勞性能(neng)(neng)見(jian)圖(tu)(tu) 1-202 和 圖(tu)(tu) 1-203 。其疲勞性能(neng)(neng)優于316L不銹(xiu)鋼(gang) 。

  斷裂韌性(xing)采用J積分積確定，試(shi)樣尺寸為(wei)14mm x 28mm x 130mm,中間(jian)線切割并開(kai)疲(pi)勞裂紋，其(qi)值(zhi)為(wei)：J1c=885.4kN/m  K1c=421.3MPam1/2 。

四、持(chi)久性(xing)能

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不(bu)銹(xiu)鋼的 550℃ 和 600℃ 和 600℃ 的持久(jiu)強度(du)優于ASME規(gui)范(fan)中的316L不(bu)銹(xiu)鋼，見圖1-204。

五、耐蝕性

 a. 均勻(yun)腐蝕

   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(bu)銹鋼(gang)易于鈍化，在(zai)反應堆高溫高壓(ya)水環境中(zhong)的(de)腐蝕量(liang)與(yu)金屬釋(shi)放量(liang)與(yu)試驗時間的(de)關系(xi)曲(qu)線見圖1-207。

  b. 敏化和晶間腐(fu)蝕(shi) 

（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼具(ju)有(you)極好的抵(di)抗敏(min)化能力和(he)耐(nai)晶間腐蝕性(xing)能，即便(bian)是長時間敏(min)化處理（700℃ x 100h)其再活化率(lv)Ra值也達不(bu)到10%,而（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不(bu)銹鋼僅(jin)經700℃ x 2h 敏(min)化，再活率(lv)就能達到10%，其TTS見(jian)圖1-208。

  c. 點腐蝕

 （控氮(dan)(dan)00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，由于氮(dan)(dan)的加(jia)入，其耐點腐蝕性能(neng)明顯優于 321不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，見表(biao) 1-171。

  d. 應力腐蝕

 （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(liu)、工藝性能

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的工(gong)藝性能類似于 316不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang) 和(he) 316L不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)，生產板(ban)、管、絲帶(dai)等冶金產品無特殊困難。推薦的熱(re)加工(gong)溫(wen)度(du)(du)范圍為1000~1250℃.鋼(gang)的熱(re)處理固溶溫(wen)度(du)(du)范圍較寬，在1020~1130℃之間均可，可根據材(cai)料截面尺(chi)寸和(he)品種進行選擇。

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼焊(han)(han)接(jie)性能良(liang)好，一些焊(han)(han)接(jie)參(can)數可參(can)照 316L不銹(xiu)鋼，手(shou)工鎢極氬(ya)弧焊(han)(han)焊(han)(han)絲推薦(jian)采(cai)用H00Cr17Ni12Mo2,手(shou)工電弧焊(han)(han)焊(han)(han)條為CHS022NG。

七、物(wu)理性能(neng)

 比重：8.04。線膨脹系數、彈性(xing)模量、切變模量、泊桑比、導(dao)熱系數、比熱的數據見(jian)圖1-210至圖1-213。

八、應用(yong)

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼主(zhu)要應用(yong)于壓水(shui)堆(dui)主(zhu)管(guan)道，1、2、3級設(she)備(bei)(bei)用(yong)鍛件(jian)、沖壓件(jian)，熱交  換器冷精整(zheng)無縫鋼管(guan)、設(she)備(bei)(bei)用(yong)鋼管(guan)；設(she)備(bei)(bei)和(he)輔助設(she)備(bei)(bei)用(yong)焊接(jie)件(jian)；堆(dui)用(yong)構件(jian)用(yong)螺(luo)栓等。在沸水(shui)堆(dui)中(zhong)主(zhu)要用(yong)于耐IGSCC的管(guan)路等。

  由于（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼的力學性能和耐蝕性能的良好配合(he)，亦(yi)可(ke)廣(guang)泛(fan)應用于化學加工工業，用以(yi)制造換熱(re)器、容器、管道等。