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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(bu)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(xiu)鋼和347不銹鋼，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)對上(shang)(shang)述(shu)三類鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)分(fen)(fen)析，法國的(de)(de)材料研究工(gong)作(zuo)者致(zhi)力(li)于(yu)開發一(yi)種(zhong)(zhong)在合金成分(fen)(fen)上(shang)(shang)不脫(tuo)離核(he)動力(li)用鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)(de)標準規(gui)(gui)定(ding)范(fan)圍，力(li)學性能與標準型316不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)相當，耐(nai)晶間(jian)腐蝕性能不低(di)于(yu)超低(di)碳的(de)(de)奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)。從(cong)單(dan)純技術(shu)(shu)角度出(chu)(chu)發，AISI316LN可滿足上(shang)(shang)述(shu)要(yao)求，但316LN屬(shu)于(yu)新鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)，其中(zhong)氮(dan)的(de)(de)含量(liang)超出(chu)(chu)AISI316L和AISI316規(gui)(gui)定(ding)范(fan)圍。這(zhe)種(zhong)(zhong)變化將會使根(gen)據316奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)長期(qi)使用經驗，并(bing)花費了大量(liang)時間(jian)和投資獲得的(de)(de)核(he)規(gui)(gui)范(fan)付(fu)之東流，這(zhe)種(zhong)(zhong)現實無法被接受。于(yu)是法國于(yu)20世紀(ji)70年代中(zhong)期(qi)研制出(chu)(chu)一(yi)種(zhong)(zhong)控(kong)氮(dan)奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)，稱ICL167CN,在RCC-M標準中(zhong)為Z2CND18-12.這(zhe)種(zhong)(zhong)材料的(de)(de)研究技術(shu)(shu)思路與316NG一(yi)致(zhi)，但鋼(gang)(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)(de)碳、氮(dan)含量(liang)有些差別。

 我國(guo)于20世紀80年代中期開始研究控氮00Cr17Ni12Mo2鋼，用于壓水(shui)核(he)動(dong)力堆主管道。其工業(ye)產品性(xing)能水(shui)平均達到或超過國(guo)外(wai)產品。

一、化(hua)學成分(fen)

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

二、室溫和350℃的(de)力學(xue)性能

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹鋼在不同(tong)國家標(biao)準中(zhong)規定的室(shi)溫和(he)300℃、350℃的力學性能(neng)指標(biao)有所差別（見表(biao) 1-167）.工(gong)業(ye)產品(pin)的實(shi)際測定結果見表(biao) 1-168、表(biao) 1-169和(he) 表(biao)1-170.

   鋼的固溶處(chu)理溫度(du)與室溫和350℃的力學性能之間的關(guan)系見圖(tu)(tu) 1-200 和 圖(tu)(tu)1-201 。

三、疲勞和斷裂韌(ren)性

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

  斷裂韌性采(cai)用J積(ji)分積(ji)確(que)定，試樣(yang)尺寸為14mm x 28mm x 130mm,中間(jian)線切割并(bing)開疲勞裂紋(wen)，其值(zhi)為：J1c=885.4kN/m  K1c=421.3MPam1/2 。

四、持久性能

 （ 控(kong)氮00C17N12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼的(de) 550℃ 和 600℃ 和 600℃ 的(de)持久強度優于ASME規范中的(de)316L不銹(xiu)鋼，見圖1-204。

五、耐蝕性

 a. 均勻腐蝕

   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(jiao)（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不(bu)銹鋼易于鈍(dun)化，在反(fan)應(ying)堆高溫(wen)高壓水(shui)環境中的腐蝕量與金屬(shu)釋放量與試驗(yan)時間的關系曲線見圖1-207。

  b. 敏化和晶間腐蝕 

（控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)具有極好的抵抗敏化(hua)(hua)能力(li)和耐晶間(jian)腐蝕性能，即便(bian)是長時間(jian)敏化(hua)(hua)處理（700℃ x 100h)其再活(huo)(huo)化(hua)(hua)率(lv)Ra值也達不到10%,而(er)（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不銹鋼(gang)僅經700℃ x 2h 敏化(hua)(hua)，再活(huo)(huo)率(lv)就能達到10%，其TTS見圖1-208。

  c. 點腐蝕

 （控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼，由于(yu)氮(dan)的加入，其(qi)耐(nai)點腐蝕性(xing)能明顯優(you)于(yu) 321不(bu)銹鋼，見(jian)表 1-171。

  d. 應力腐(fu)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(yi)性能

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼的工藝性能類似于 316不銹鋼 和 316L不銹鋼，生產板、管、絲(si)帶(dai)等冶金(jin)產品(pin)無特(te)殊困難。推薦的熱加工溫(wen)度范圍為1000~1250℃.鋼的熱處理(li)固溶溫(wen)度范圍較寬，在1020~1130℃之間(jian)均可(ke)，可(ke)根據材料截(jie)面尺寸和品(pin)種進行選(xuan)擇。

 （控(kong)氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)焊(han)(han)接性能良好(hao)，一(yi)些(xie)焊(han)(han)接參數(shu)可參照 316L不銹鋼(gang)，手(shou)工(gong)鎢極(ji)氬弧焊(han)(han)焊(han)(han)絲(si)推薦(jian)采用H00Cr17Ni12Mo2,手(shou)工(gong)電弧焊(han)(han)焊(han)(han)條(tiao)為CHS022NG。

七(qi)、物理性(xing)能

 比重：8.04。線(xian)膨脹系數(shu)、彈性模量、切(qie)變(bian)模量、泊桑(sang)比、導熱系數(shu)、比熱的數(shu)據見圖1-210至(zhi)圖1-213。

八(ba)、應(ying)用

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼主(zhu)要應用(yong)(yong)(yong)于壓水(shui)堆(dui)主(zhu)管(guan)道(dao)，1、2、3級設(she)備(bei)用(yong)(yong)(yong)鍛(duan)件(jian)、沖壓件(jian)，熱(re)交(jiao)  換器冷精整無(wu)縫鋼管(guan)、設(she)備(bei)用(yong)(yong)(yong)鋼管(guan)；設(she)備(bei)和輔助設(she)備(bei)用(yong)(yong)(yong)焊接(jie)件(jian)；堆(dui)用(yong)(yong)(yong)構件(jian)用(yong)(yong)(yong)螺栓等。在(zai)沸水(shui)堆(dui)中主(zhu)要用(yong)(yong)(yong)于耐IGSCC的管(guan)路(lu)等。

  由于(yu)（控(kong)氮(dan)00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼的力(li)學性(xing)能和耐(nai)蝕性(xing)能的良(liang)好配合，亦可廣泛應用于(yu)化學加工工業，用以制造換熱器、容器、管道(dao)等。