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控氮 00Cr17Ni12Mo2 (316NG)

（ 控氮(dan)00C17N12Mo2）316NG不銹鋼，是為解決316不銹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(gang)，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(jian)于(yu)對上(shang)述三類鋼分(fen)析，法國(guo)的(de)(de)材料研究工作者致(zhi)力于(yu)開(kai)發(fa)(fa)一(yi)種(zhong)在合金成(cheng)分(fen)上(shang)不(bu)脫離核動(dong)力用(yong)鋼的(de)(de)標準(zhun)規(gui)定(ding)(ding)范(fan)圍，力學性能(neng)與(yu)標準(zhun)型316不(bu)銹(xiu)鋼相當(dang)，耐晶間腐蝕性能(neng)不(bu)低(di)于(yu)超低(di)碳的(de)(de)奧氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼。從單純技術角度(du)出(chu)(chu)發(fa)(fa)，AISI316LN可滿(man)足上(shang)述要(yao)求，但(dan)316LN屬于(yu)新(xin)鋼種(zhong)，其(qi)中(zhong)氮的(de)(de)含量超出(chu)(chu)AISI316L和AISI316規(gui)定(ding)(ding)范(fan)圍。這(zhe)種(zhong)變化將會使根據316奧氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼長(chang)期(qi)(qi)使用(yong)經驗，并花費了大量時間和投資獲得的(de)(de)核規(gui)范(fan)付之(zhi)東流(liu)，這(zhe)種(zhong)現實無(wu)法被(bei)接(jie)受(shou)。于(yu)是法國(guo)于(yu)20世(shi)紀70年代中(zhong)期(qi)(qi)研制出(chu)(chu)一(yi)種(zhong)控(kong)氮奧氏(shi)(shi)(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼，稱ICL167CN,在RCC-M標準(zhun)中(zhong)為Z2CND18-12.這(zhe)種(zhong)材料的(de)(de)研究技術思路與(yu)316NG一(yi)致(zhi)，但(dan)鋼中(zhong)的(de)(de)碳、氮含量有些(xie)差別(bie)。

 我(wo)國(guo)于(yu)20世紀(ji)80年代中期(qi)開始(shi)研究控氮00Cr17Ni12Mo2鋼，用于(yu)壓水核動力堆(dui)主管(guan)道。其工業產(chan)品性能水平均(jun)達到(dao)或超過國(guo)外產(chan)品。

一、化學成分

 （ 控氮00C17Ni12Mo2）316NG不銹鋼的化學成(cheng)份見表(biao)1-166。

二、室溫和350℃的力學性能

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不(bu)銹(xiu)鋼在不(bu)同國家標(biao)準中規定的室(shi)溫和(he)300℃、350℃的力學(xue)性能指標(biao)有所差別（見(jian)表(biao) 1-167）.工業產品的實際測(ce)定結果見(jian)表(biao) 1-168、表(biao) 1-169和(he) 表(biao)1-170.

   鋼的固溶處(chu)理溫度與室溫和350℃的力(li)學(xue)性(xing)能之間的關系見圖(tu) 1-200 和 圖(tu)1-201 。

三(san)、疲勞和斷裂韌性

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不(bu)銹鋼(gang)的室溫疲勞(lao)性能(neng)見圖 1-202 和 圖 1-203 。其疲勞(lao)性能(neng)優于316L不(bu)銹鋼(gang) 。

  斷裂韌性采用(yong)J積(ji)分積(ji)確定，試樣尺寸為(wei)14mm x 28mm x 130mm,中(zhong)間線切割并開疲(pi)勞裂紋，其值為(wei)：J1c=885.4kN/m  K1c=421.3MPam1/2 。

四(si)、持久性能(neng)

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹鋼的 550℃ 和 600℃ 和 600℃ 的持久強(qiang)度優于ASME規范(fan)中的316L不銹鋼，見(jian)圖1-204。

五、耐蝕性(xing)

 a. 均(jun)勻腐蝕

   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。

 該鋼較（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不(bu)銹(xiu)鋼易(yi)于鈍(dun)化，在反應堆高(gao)溫高(gao)壓水(shui)環境中的(de)腐蝕(shi)量(liang)(liang)與(yu)(yu)金屬釋放量(liang)(liang)與(yu)(yu)試驗(yan)時間的(de)關系曲線(xian)見圖1-207。

  b. 敏化和晶間腐蝕(shi) 

（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼具有極(ji)好(hao)的抵抗敏化(hua)(hua)能力(li)和耐(nai)晶間腐蝕性能，即便是長(chang)時(shi)間敏化(hua)(hua)處(chu)理（700℃ x 100h)其(qi)再活化(hua)(hua)率Ra值也達不(bu)到10%,而（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不(bu)銹鋼僅經700℃ x 2h 敏化(hua)(hua)，再活率就(jiu)能達到10%，其(qi)TTS見圖1-208。

  c. 點(dian)腐蝕

 （控(kong)氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，由(you)于(yu)氮的加入(ru)，其(qi)耐點腐蝕性能明顯優于(yu) 321不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，見表 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、工藝性能

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼的(de)工藝性能(neng)類似(si)于 316不銹(xiu)鋼 和 316L不銹(xiu)鋼，生(sheng)產板、管、絲帶等冶金產品(pin)無(wu)特殊困難。推薦的(de)熱加工溫度范圍為1000~1250℃.鋼的(de)熱處理固溶溫度范圍較寬，在1020~1130℃之(zhi)間均可，可根(gen)據(ju)材料截(jie)面尺(chi)寸和品(pin)種進行選擇。

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼焊(han)接(jie)性能良好(hao)，一(yi)些焊(han)接(jie)參數可(ke)參照 316L不銹(xiu)鋼，手(shou)工鎢極氬弧焊(han)焊(han)絲推薦采用H00Cr17Ni12Mo2,手(shou)工電弧焊(han)焊(han)條為CHS022NG。

七(qi)、物理性能

 比(bi)(bi)重(zhong)：8.04。線膨脹系(xi)數、彈性模(mo)量(liang)、切變(bian)模(mo)量(liang)、泊桑比(bi)(bi)、導熱(re)系(xi)數、比(bi)(bi)熱(re)的數據見圖1-210至(zhi)圖1-213。

八、應用(yong)

 （控(kong)氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼主要應用(yong)(yong)于壓水堆(dui)主管(guan)(guan)道，1、2、3級設備(bei)(bei)(bei)用(yong)(yong)鍛件、沖壓件，熱(re)交  換器冷(leng)精整無縫(feng)鋼管(guan)(guan)、設備(bei)(bei)(bei)用(yong)(yong)鋼管(guan)(guan)；設備(bei)(bei)(bei)和輔助(zhu)設備(bei)(bei)(bei)用(yong)(yong)焊接件；堆(dui)用(yong)(yong)構件用(yong)(yong)螺栓等。在沸水堆(dui)中主要用(yong)(yong)于耐IGSCC的管(guan)(guan)路等。

  由于（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼的(de)力(li)學性能和耐蝕性能的(de)良好配合，亦可(ke)廣泛應用于化學加工(gong)工(gong)業，用以制造換熱器(qi)、容器(qi)、管道等。