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控氮 00Cr17Ni12Mo2 (316NG)

（ 控(kong)氮00C17N12Mo2）316NG不銹鋼，是為解決316不(bu)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)對上述(shu)三類(lei)鋼(gang)分析，法國(guo)的(de)材料研(yan)究工作者致力(li)(li)于(yu)(yu)開發一(yi)(yi)種在(zai)合金(jin)成分上不脫離(li)核動力(li)(li)用鋼(gang)的(de)標準規定(ding)范圍(wei)，力(li)(li)學性(xing)能與(yu)標準型316不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)相當，耐晶間腐蝕性(xing)能不低(di)于(yu)(yu)超低(di)碳的(de)奧氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)。從單純技術(shu)(shu)角度出發，AISI316LN可滿足上述(shu)要求，但316LN屬于(yu)(yu)新鋼(gang)種，其(qi)中(zhong)(zhong)氮(dan)的(de)含(han)(han)量超出AISI316L和AISI316規定(ding)范圍(wei)。這種變化將會使(shi)根據316奧氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)長(chang)期使(shi)用經(jing)驗(yan)，并花費了(le)大量時間和投資(zi)獲得的(de)核規范付之東流，這種現實無法被接受。于(yu)(yu)是(shi)法國(guo)于(yu)(yu)20世(shi)紀70年代中(zhong)(zhong)期研(yan)制(zhi)出一(yi)(yi)種控氮(dan)奧氏體(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)，稱ICL167CN,在(zai)RCC-M標準中(zhong)(zhong)為Z2CND18-12.這種材料的(de)研(yan)究技術(shu)(shu)思路與(yu)316NG一(yi)(yi)致，但鋼(gang)中(zhong)(zhong)的(de)碳、氮(dan)含(han)(han)量有些(xie)差別。

 我(wo)國于20世紀80年(nian)代中期開始研究控氮00Cr17Ni12Mo2鋼(gang)，用于壓水核動力堆(dui)主管道。其(qi)工業(ye)產品性(xing)能水平均達到或超過國外產品。

一、化(hua)學成(cheng)分(fen)

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

二(er)、室溫和(he)350℃的(de)力學性能

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不(bu)銹(xiu)鋼在(zai)不(bu)同國(guo)家標準中(zhong)規定的室溫(wen)和300℃、350℃的力學(xue)性能指標有所(suo)差別（見表(biao) 1-167）.工業產品的實際測(ce)定結果見表(biao) 1-168、表(biao) 1-169和 表(biao)1-170.

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

三、疲勞和斷裂韌性(xing)

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

  斷裂韌(ren)性采用J積分(fen)積確定，試(shi)樣尺寸為(wei)(wei)14mm x 28mm x 130mm,中(zhong)間(jian)線(xian)切割并開疲勞(lao)裂紋(wen)，其值(zhi)為(wei)(wei)：J1c=885.4kN/m  K1c=421.3MPam1/2 。

四、持久性能

 （ 控氮(dan)00C17N12Mo2）316NG不(bu)銹鋼(gang)的 550℃ 和 600℃ 和 600℃ 的持久強(qiang)度優于ASME規范中的316L不(bu)銹鋼(gang)，見圖1-204。

五、耐蝕(shi)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(gang)較（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不銹鋼(gang)易于鈍化(hua)，在反應堆(dui)高(gao)溫高(gao)壓水環(huan)境中的腐(fu)蝕量與金屬釋放量與試驗時(shi)間的關系曲線見圖1-207。

  b. 敏化和晶(jing)間腐(fu)蝕 

（控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)(bu)銹鋼具有極(ji)好(hao)的抵抗敏化能力(li)和耐晶間腐(fu)蝕性(xing)能，即便是(shi)長時間敏化處(chu)理（700℃ x 100h)其再活(huo)化率Ra值也達不(bu)(bu)到10%,而（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不(bu)(bu)銹鋼僅經700℃ x 2h 敏化，再活(huo)率就能達到10%，其TTS見圖1-208。

  c. 點(dian)腐蝕(shi)

 （控(kong)氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)(gang)，由于(yu)氮的(de)加入，其耐點腐蝕性能明(ming)顯優于(yu) 321不銹鋼(gang)(gang)，見表 1-171。

  d. 應(ying)力(li)腐蝕(shi)

 （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(dan)00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的工藝(yi)性能類似(si)于(yu) 316不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang) 和(he) 316L不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)，生產板、管(guan)、絲帶(dai)等冶金產品(pin)無特殊困難。推薦(jian)的熱加(jia)工溫(wen)度范圍為1000~1250℃.鋼(gang)(gang)的熱處理固溶(rong)溫(wen)度范圍較寬，在1020~1130℃之間均(jun)可(ke)，可(ke)根據(ju)材料截面(mian)尺(chi)寸(cun)和(he)品(pin)種進行選(xuan)擇(ze)。

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼焊接性能(neng)良好，一些焊接參數(shu)可參照 316L不銹鋼，手工鎢極氬弧焊焊絲(si)推薦采(cai)用H00Cr17Ni12Mo2,手工電弧焊焊條為CHS022NG。

七、物理性能(neng)

 比(bi)(bi)重：8.04。線(xian)膨脹(zhang)系數(shu)(shu)、彈性模量(liang)、切(qie)變(bian)模量(liang)、泊桑比(bi)(bi)、導熱系數(shu)(shu)、比(bi)(bi)熱的數(shu)(shu)據見圖(tu)1-210至圖(tu)1-213。

八、應用

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼主(zhu)要應(ying)用(yong)(yong)于壓水(shui)堆主(zhu)管道，1、2、3級設(she)備(bei)(bei)用(yong)(yong)鍛件、沖壓件，熱(re)交  換(huan)器冷精整無縫鋼管、設(she)備(bei)(bei)用(yong)(yong)鋼管；設(she)備(bei)(bei)和輔助設(she)備(bei)(bei)用(yong)(yong)焊接(jie)件；堆用(yong)(yong)構件用(yong)(yong)螺栓等。在沸水(shui)堆中主(zhu)要用(yong)(yong)于耐IGSCC的(de)管路等。

  由(you)于(yu)（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼的力學性能和耐蝕性能的良好配合，亦可廣泛(fan)應用于(yu)化(hua)學加工工業(ye)，用以制造換熱器、容器、管(guan)道等。