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控氮 00Cr17Ni12Mo2 (316NG)

（ 控(kong)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(gang)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(jian)于(yu)對上述三類鋼(gang)分(fen)析，法國的(de)(de)材料研究(jiu)工作者致力于(yu)開(kai)發(fa)一種(zhong)(zhong)在(zai)合金成分(fen)上不(bu)脫離核動力用鋼(gang)的(de)(de)標準規定范(fan)圍，力學性能與標準型316不(bu)銹鋼(gang)相當，耐(nai)晶間腐蝕性能不(bu)低于(yu)超(chao)低碳的(de)(de)奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)。從單(dan)純技(ji)術角度出發(fa)，AISI316LN可(ke)滿足上述要求(qiu)，但(dan)316LN屬于(yu)新鋼(gang)種(zhong)(zhong)，其(qi)中氮(dan)的(de)(de)含(han)量超(chao)出AISI316L和(he)(he)AISI316規定范(fan)圍。這(zhe)種(zhong)(zhong)變(bian)化將會(hui)使(shi)(shi)根據316奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)長期使(shi)(shi)用經驗，并花費(fei)了大量時間和(he)(he)投(tou)資(zi)獲得(de)的(de)(de)核規范(fan)付之東流，這(zhe)種(zhong)(zhong)現實無法被接受。于(yu)是法國于(yu)20世(shi)紀70年代中期研制出一種(zhong)(zhong)控氮(dan)奧(ao)氏體不(bu)銹鋼(gang)，稱ICL167CN,在(zai)RCC-M標準中為Z2CND18-12.這(zhe)種(zhong)(zhong)材料的(de)(de)研究(jiu)技(ji)術思路與316NG一致，但(dan)鋼(gang)中的(de)(de)碳、氮(dan)含(han)量有些差別。

 我國于20世紀80年代中期(qi)開始研究(jiu)控氮00Cr17Ni12Mo2鋼，用于壓水(shui)(shui)核動力堆主管道。其工業產品(pin)性能水(shui)(shui)平(ping)均達到(dao)或超過國外產品(pin)。

一、化(hua)學成(cheng)分

 （ 控氮00C17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)的(de)化學成份(fen)見表1-166。

二、室溫和(he)350℃的力學性(xing)能

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹鋼在不同國家標準中規(gui)定的室溫和(he)300℃、350℃的力學性能指標有所差別（見表 1-167）.工(gong)業產品的實際測定結果見表 1-168、表 1-169和(he) 表1-170.

   鋼的(de)固溶處理溫度(du)與(yu)室溫和350℃的(de)力學性(xing)能(neng)之(zhi)間的(de)關系見圖 1-200 和 圖1-201 。

三、疲(pi)勞和斷裂(lie)韌性

 （ 控(kong)氮00C17N12Mo2）316NG不銹鋼的室溫疲勞性(xing)能見圖(tu) 1-202 和(he) 圖(tu) 1-203 。其疲勞性(xing)能優于316L不銹鋼 。

  斷裂韌性采用J積(ji)(ji)分(fen)積(ji)(ji)確定，試(shi)樣尺寸為(wei)14mm x 28mm x 130mm,中間(jian)線切割(ge)并開疲勞裂紋(wen)，其值為(wei)：J1c=885.4kN/m  K1c=421.3MPam1/2 。

四、持久(jiu)性能

 （ 控氮(dan)00C17N12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼的 550℃ 和 600℃ 和 600℃ 的持久強度優(you)于ASME規范中的316L不銹(xiu)鋼，見圖1-204。

五、耐蝕性

 a. 均勻腐(fu)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(yu)鈍化，在(zai)反應(ying)堆(dui)高溫高壓(ya)水環境中的腐蝕量與金屬釋放(fang)量與試驗(yan)時間的關系曲線見圖1-207。

  b. 敏化(hua)和晶間(jian)腐蝕(shi) 

（控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)具有(you)極好的(de)抵抗(kang)敏(min)(min)化能力和耐(nai)晶(jing)間腐(fu)蝕性能，即(ji)便是(shi)長(chang)時間敏(min)(min)化處理（700℃ x 100h)其再(zai)活(huo)化率(lv)Ra值也達不到10%,而（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不銹鋼(gang)僅經700℃ x 2h 敏(min)(min)化，再(zai)活(huo)率(lv)就(jiu)能達到10%，其TTS見圖1-208。

  c. 點腐蝕

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹(xiu)鋼，由于氮的加入，其耐點腐蝕性能明顯優(you)于 321不(bu)銹(xiu)鋼，見表 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、工(gong)藝(yi)性(xing)能

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)(gang)(gang)的工藝性能類似(si)于 316不銹鋼(gang)(gang)(gang) 和 316L不銹鋼(gang)(gang)(gang)，生產板、管、絲(si)帶等冶(ye)金產品無特殊困難(nan)。推(tui)薦(jian)的熱加工溫(wen)度(du)范圍(wei)為(wei)1000~1250℃.鋼(gang)(gang)(gang)的熱處理(li)固溶溫(wen)度(du)范圍(wei)較寬，在1020~1130℃之間均(jun)可，可根據(ju)材料(liao)截面(mian)尺寸和品種進行(xing)選擇。

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼焊(han)(han)接性能良好，一些焊(han)(han)接參(can)數(shu)可(ke)參(can)照 316L不銹(xiu)鋼，手工(gong)鎢極氬弧焊(han)(han)焊(han)(han)絲推薦采用H00Cr17Ni12Mo2,手工(gong)電弧焊(han)(han)焊(han)(han)條為CHS022NG。

七、物理性能(neng)

 比重：8.04。線膨脹(zhang)系數(shu)、彈性模量、切變模量、泊桑比、導熱(re)系數(shu)、比熱(re)的數(shu)據見圖1-210至圖1-213。

八、應(ying)用

 （控(kong)氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼(gang)(gang)主(zhu)要應用(yong)(yong)于壓水(shui)堆(dui)主(zhu)管道(dao)，1、2、3級設(she)備用(yong)(yong)鍛件(jian)、沖壓件(jian)，熱(re)交  換器冷精整無縫鋼(gang)(gang)管、設(she)備用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)管；設(she)備和輔助設(she)備用(yong)(yong)焊接件(jian)；堆(dui)用(yong)(yong)構件(jian)用(yong)(yong)螺栓等。在沸水(shui)堆(dui)中主(zhu)要用(yong)(yong)于耐IGSCC的管路等。

  由于(yu)（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼的力學性(xing)能和耐蝕性(xing)能的良(liang)好(hao)配(pei)合(he)，亦可廣泛應用(yong)于(yu)化學加工工業，用(yong)以制造(zao)換熱(re)器、容器、管道等。