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控氮 00Cr17Ni12Mo2 (316NG)

（ 控氮00C17N12Mo2）316NG不(bu)銹鋼(gang)，是為解決316不(bu)銹鋼(gang)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。

 鑒于對上述三類鋼(gang)分析，法國(guo)的(de)(de)材料(liao)(liao)研究工(gong)作者致力(li)于開發一種在合金成分上不(bu)(bu)脫離(li)核(he)動(dong)力(li)用鋼(gang)的(de)(de)標(biao)準(zhun)規定(ding)范圍，力(li)學性(xing)能與標(biao)準(zhun)型316不(bu)(bu)銹鋼(gang)相當，耐晶間(jian)腐(fu)蝕性(xing)能不(bu)(bu)低于超低碳的(de)(de)奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)。從單純技術角度(du)出(chu)發，AISI316LN可滿足(zu)上述要求，但(dan)316LN屬于新鋼(gang)種，其中(zhong)氮(dan)的(de)(de)含量(liang)超出(chu)AISI316L和AISI316規定(ding)范圍。這(zhe)種變化將會(hui)使根據316奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)長期使用經驗，并(bing)花費了大量(liang)時間(jian)和投資(zi)獲得的(de)(de)核(he)規范付之東流，這(zhe)種現實(shi)無法被接受。于是法國(guo)于20世紀70年代中(zhong)期研制出(chu)一種控氮(dan)奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)，稱ICL167CN,在RCC-M標(biao)準(zhun)中(zhong)為Z2CND18-12.這(zhe)種材料(liao)(liao)的(de)(de)研究技術思路(lu)與316NG一致，但(dan)鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)碳、氮(dan)含量(liang)有(you)些差別(bie)。

 我國于20世(shi)紀(ji)80年代中期開始研究(jiu)控氮00Cr17Ni12Mo2鋼，用于壓水核(he)動力堆主管道。其(qi)工業產品(pin)性能(neng)水平均達到或超過國外產品(pin)。

一、化(hua)學成分

 （ 控(kong)氮00C17Ni12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼的化(hua)學成份(fen)見表1-166。

二、室溫(wen)和(he)350℃的力(li)學性能

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不(bu)銹鋼在不(bu)同國(guo)家標(biao)準中規(gui)定(ding)的(de)室(shi)溫和300℃、350℃的(de)力(li)學性能(neng)指標(biao)有(you)所差(cha)別（見(jian)表(biao) 1-167）.工業產品的(de)實際(ji)測定(ding)結果見(jian)表(biao) 1-168、表(biao) 1-169和 表(biao)1-170.

   鋼的固溶(rong)處理(li)溫度(du)與室溫和350℃的力(li)學性(xing)能之(zhi)間的關系見(jian)圖 1-200 和 圖1-201 。

三、疲勞和斷裂韌性

 （ 控(kong)氮00C17N12Mo2）316NG不銹鋼的(de)室溫疲勞(lao)性(xing)能見圖(tu) 1-202 和 圖(tu) 1-203 。其(qi)疲勞(lao)性(xing)能優于316L不銹鋼 。

  斷裂韌性(xing)采用J積分積確定，試(shi)樣尺寸為14mm x 28mm x 130mm,中(zhong)間線切割并開疲勞裂紋(wen)，其值(zhi)為：J1c=885.4kN/m  K1c=421.3MPam1/2 。

四、持久性能

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼的(de) 550℃ 和 600℃ 和 600℃ 的(de)持久強度優(you)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(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。

 該鋼較（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不銹鋼易(yi)于鈍化，在反應堆高(gao)溫高(gao)壓水環境中的腐蝕量(liang)與金(jin)屬釋(shi)放量(liang)與試驗(yan)時間的關系曲線見圖1-207。

  b. 敏化和晶(jing)間腐蝕(shi) 

（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)具有極(ji)好的(de)抵抗(kang)敏化(hua)能力和耐(nai)晶間腐蝕性能，即(ji)便(bian)是長時間敏化(hua)處理（700℃ x 100h)其(qi)再活化(hua)率Ra值也達(da)不到10%,而（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不銹鋼(gang)僅經700℃ x 2h 敏化(hua)，再活率就能達(da)到10%，其(qi)TTS見圖1-208。

  c. 點腐(fu)蝕

 （控(kong)氮(dan)00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)，由于(yu)氮(dan)的加入，其(qi)耐(nai)點(dian)腐蝕性能明顯優于(yu) 321不銹鋼(gang)，見表 1-171。

  d. 應力(li)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(xing)能

 （控(kong)氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)工(gong)藝性能類似于 316不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang) 和(he) 316L不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)，生(sheng)產板(ban)、管、絲帶等冶金產品無特殊困難(nan)。推(tui)薦的(de)熱加工(gong)溫(wen)(wen)度范(fan)(fan)圍為(wei)1000~1250℃.鋼(gang)(gang)的(de)熱處理固溶溫(wen)(wen)度范(fan)(fan)圍較寬，在1020~1130℃之(zhi)間(jian)均可，可根(gen)據材料(liao)截面尺寸和(he)品種進行選擇(ze)。

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼焊(han)接性能良好，一些焊(han)接參(can)數可參(can)照 316L不銹鋼，手(shou)(shou)工鎢極氬弧焊(han)焊(han)絲推薦(jian)采用H00Cr17Ni12Mo2,手(shou)(shou)工電弧焊(han)焊(han)條為CHS022NG。

七、物理性能

 比重：8.04。線(xian)膨(peng)脹系數、彈性模(mo)量、切變(bian)模(mo)量、泊桑比、導熱系數、比熱的數據見圖(tu)1-210至圖(tu)1-213。

八、應用(yong)

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼主(zhu)(zhu)要(yao)應用于壓水堆主(zhu)(zhu)管(guan)(guan)(guan)道，1、2、3級設備(bei)用鍛(duan)件(jian)(jian)、沖壓件(jian)(jian)，熱交  換器冷精整無縫(feng)鋼管(guan)(guan)(guan)、設備(bei)用鋼管(guan)(guan)(guan)；設備(bei)和輔助設備(bei)用焊接件(jian)(jian)；堆用構件(jian)(jian)用螺栓等(deng)。在沸水堆中主(zhu)(zhu)要(yao)用于耐(nai)IGSCC的管(guan)(guan)(guan)路(lu)等(deng)。

  由于(yu)（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼的力(li)學性能和耐蝕(shi)性能的良好配(pei)合，亦可廣泛(fan)應用于(yu)化學加工工業，用以制造換熱(re)器、容器、管道等。