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控氮 00Cr17Ni12Mo2 (316NG)

（ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹(xiu)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(gang)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)(yu)對上(shang)(shang)述三類鋼(gang)(gang)分(fen)析，法國的(de)材(cai)料(liao)研究工作者致力于(yu)(yu)開發(fa)一(yi)種(zhong)在合(he)金成分(fen)上(shang)(shang)不(bu)(bu)脫離(li)核動力用鋼(gang)(gang)的(de)標(biao)(biao)準規定范圍，力學性能與(yu)標(biao)(biao)準型316不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)相當，耐晶間腐蝕性能不(bu)(bu)低(di)于(yu)(yu)超(chao)低(di)碳的(de)奧(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)。從單(dan)純技(ji)術(shu)角(jiao)度出(chu)發(fa)，AISI316LN可滿足(zu)上(shang)(shang)述要(yao)求，但316LN屬于(yu)(yu)新鋼(gang)(gang)種(zhong)，其中氮的(de)含(han)量(liang)超(chao)出(chu)AISI316L和AISI316規定范圍。這種(zhong)變化(hua)將會使根據316奧(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)長(chang)期使用經驗，并花費了大(da)量(liang)時(shi)間和投資獲(huo)得的(de)核規范付之東流，這種(zhong)現實無法被接受(shou)。于(yu)(yu)是法國于(yu)(yu)20世紀70年代中期研制(zhi)出(chu)一(yi)種(zhong)控氮奧(ao)(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)，稱ICL167CN,在RCC-M標(biao)(biao)準中為(wei)Z2CND18-12.這種(zhong)材(cai)料(liao)的(de)研究技(ji)術(shu)思路與(yu)316NG一(yi)致，但鋼(gang)(gang)中的(de)碳、氮含(han)量(liang)有些差(cha)別。

 我國于(yu)20世紀80年代中期(qi)開始研究控(kong)氮00Cr17Ni12Mo2鋼(gang)，用于(yu)壓水核動力(li)堆主管道。其工業產品性能水平均(jun)達到(dao)或(huo)超過國外產品。

一、化學(xue)成分

 （ 控(kong)氮(dan)00C17Ni12Mo2）316NG不銹鋼的化學成(cheng)份見表1-166。

二(er)、室(shi)溫(wen)和350℃的(de)力學性能

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹鋼在(zai)不同國家標(biao)準(zhun)中規(gui)定的室(shi)溫和(he)300℃、350℃的力(li)學(xue)性能指標(biao)有所(suo)差別（見(jian)表(biao) 1-167）.工業產品的實際測定結(jie)果見(jian)表(biao) 1-168、表(biao) 1-169和(he) 表(biao)1-170.

   鋼的(de)固(gu)溶處理溫度與室溫和(he)350℃的(de)力(li)學性能之間的(de)關系見圖 1-200 和(he) 圖1-201 。

三(san)、疲勞和斷裂(lie)韌性(xing)

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼(gang)的室(shi)溫疲勞(lao)性(xing)能見圖 1-202 和 圖 1-203 。其疲勞(lao)性(xing)能優于(yu)316L不銹(xiu)鋼(gang) 。

  斷裂韌(ren)性采用J積分(fen)積確定，試樣尺(chi)寸(cun)為14mm x 28mm x 130mm,中間(jian)線(xian)切割并開疲勞裂紋，其值為：J1c=885.4kN/m  K1c=421.3MPam1/2 。

四(si)、持(chi)久性能(neng)

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹鋼的 550℃ 和 600℃ 和 600℃ 的持(chi)久強度(du)優于ASME規范(fan)中的316L不銹鋼，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不銹鋼(gang)易于(yu)鈍(dun)化(hua)，在反應(ying)堆高(gao)溫(wen)高(gao)壓水(shui)環境中(zhong)的腐(fu)蝕量(liang)與(yu)金(jin)屬釋(shi)放量(liang)與(yu)試驗時(shi)間的關系(xi)曲(qu)線見圖1-207。

  b. 敏化和晶間腐蝕 

（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)具有極好的抵抗敏化能力和耐晶間腐(fu)蝕性(xing)能，即(ji)便是長時間敏化處理（700℃ x 100h)其(qi)再(zai)活化率(lv)(lv)Ra值也達不到10%,而（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不銹鋼(gang)僅經700℃ x 2h 敏化，再(zai)活率(lv)(lv)就能達到10%，其(qi)TTS見圖(tu)1-208。

  c. 點腐蝕

 （控(kong)氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹(xiu)鋼，由于(yu)氮的加入，其耐點腐(fu)蝕性能明顯優于(yu) 321不(bu)銹(xiu)鋼，見表 1-171。

  d. 應(ying)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(neng)

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)工藝性能類似于(yu) 316不銹(xiu)鋼(gang)(gang) 和(he) 316L不銹(xiu)鋼(gang)(gang)，生產板、管、絲帶等冶(ye)金產品(pin)無(wu)特(te)殊(shu)困(kun)難。推薦的(de)熱加工溫度(du)(du)范圍為(wei)1000~1250℃.鋼(gang)(gang)的(de)熱處理(li)固溶溫度(du)(du)范圍較寬，在1020~1130℃之(zhi)間均可(ke)，可(ke)根據材料(liao)截面(mian)尺寸和(he)品(pin)種進行選(xuan)擇。

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)(bu)銹(xiu)鋼焊接性能(neng)良好，一些焊接參數可參照 316L不(bu)(bu)銹(xiu)鋼，手(shou)工鎢極氬弧焊焊絲推薦采用H00Cr17Ni12Mo2,手(shou)工電弧焊焊條(tiao)為CHS022NG。

七(qi)、物理(li)性(xing)能

 比(bi)重：8.04。線膨(peng)脹系數、彈性模(mo)量(liang)、切(qie)變模(mo)量(liang)、泊桑比(bi)、導熱系數、比(bi)熱的數據見圖1-210至(zhi)圖1-213。

八、應用

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)主(zhu)要應用(yong)(yong)于壓水(shui)堆(dui)(dui)主(zhu)管道，1、2、3級(ji)設備用(yong)(yong)鍛件(jian)、沖壓件(jian)，熱交  換器冷精(jing)整無縫鋼(gang)管、設備用(yong)(yong)鋼(gang)管；設備和輔助設備用(yong)(yong)焊(han)接(jie)件(jian)；堆(dui)(dui)用(yong)(yong)構件(jian)用(yong)(yong)螺(luo)栓等。在沸水(shui)堆(dui)(dui)中主(zhu)要用(yong)(yong)于耐IGSCC的管路(lu)等。

  由于（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)的(de)力學(xue)性能(neng)和(he)耐(nai)蝕性能(neng)的(de)良(liang)好配合，亦可(ke)廣(guang)泛(fan)應用于化(hua)學(xue)加工工業，用以制造換熱器、容器、管道等。