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控氮 00Cr17Ni12Mo2 (316NG)

（ 控氮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)對上(shang)述三類鋼(gang)分(fen)析，法國的(de)(de)(de)材(cai)料(liao)研究工作者致力(li)于(yu)開發一種(zhong)在(zai)合(he)金成(cheng)分(fen)上(shang)不(bu)(bu)脫離核動力(li)用鋼(gang)的(de)(de)(de)標(biao)準(zhun)規(gui)(gui)定范圍，力(li)學(xue)性能與(yu)(yu)標(biao)準(zhun)型(xing)316不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)相當，耐晶(jing)間(jian)腐蝕性能不(bu)(bu)低于(yu)超低碳的(de)(de)(de)奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)。從單純技術角度出發，AISI316LN可滿足上(shang)述要求，但(dan)316LN屬于(yu)新鋼(gang)種(zhong)，其中氮的(de)(de)(de)含(han)(han)量超出AISI316L和AISI316規(gui)(gui)定范圍。這種(zhong)變化(hua)將會使根據316奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)長(chang)期(qi)使用經驗(yan)，并(bing)花費了大量時間(jian)和投資獲得的(de)(de)(de)核規(gui)(gui)范付之東(dong)流(liu)，這種(zhong)現實無法被接受。于(yu)是法國于(yu)20世紀70年代中期(qi)研制出一種(zhong)控氮奧(ao)氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)，稱ICL167CN,在(zai)RCC-M標(biao)準(zhun)中為Z2CND18-12.這種(zhong)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)研究技術思路與(yu)(yu)316NG一致，但(dan)鋼(gang)中的(de)(de)(de)碳、氮含(han)(han)量有(you)些差別。

 我(wo)國于20世紀80年代中(zhong)期開(kai)始(shi)研究控氮00Cr17Ni12Mo2鋼，用于壓(ya)水核動力堆(dui)主管(guan)道。其工業產品性能水平均達到(dao)或(huo)超過(guo)國外(wai)產品。

一、化學成分

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

二、室溫(wen)和(he)350℃的力學性能

 （ 控氮(dan)00C17N12Mo2）316NG不銹鋼在不同國家(jia)標準中規定的室溫和300℃、350℃的力學性(xing)能(neng)指標有所差別（見表 1-167）.工業產品(pin)的實際測定結果見表 1-168、表 1-169和 表1-170.

   鋼的(de)固溶處理溫度與(yu)室溫和350℃的(de)力學性(xing)能之(zhi)間(jian)的(de)關(guan)系見圖 1-200 和 圖1-201 。

三、疲(pi)勞(lao)和(he)斷裂韌性(xing)

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

  斷裂韌性采(cai)用J積(ji)分積(ji)確定，試樣尺寸為14mm x 28mm x 130mm,中間線切割(ge)并開疲勞裂紋，其值為：J1c=885.4kN/m  K1c=421.3MPam1/2 。

四、持久(jiu)性能(neng)

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不(bu)銹(xiu)鋼的 550℃ 和(he) 600℃ 和(he) 600℃ 的持久強度優于(yu)ASME規范中的316L不(bu)銹(xiu)鋼，見圖1-204。

五、耐蝕性(xing)

 a. 均勻腐(fu)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(gai)鋼較（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不銹鋼易于鈍(dun)化(hua)，在(zai)反應堆高(gao)溫高(gao)壓水環(huan)境中的(de)腐(fu)蝕(shi)量與(yu)金屬釋放量與(yu)試驗(yan)時間(jian)的(de)關系曲線(xian)見圖1-207。

  b. 敏化和晶(jing)間腐(fu)蝕 

（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼具有極好的抵抗敏(min)(min)(min)化能力和耐(nai)晶(jing)間腐蝕(shi)性(xing)能，即便(bian)是(shi)長時間敏(min)(min)(min)化處(chu)理(li)（700℃ x 100h)其再(zai)活化率Ra值也達不(bu)到10%,而（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不(bu)銹鋼僅經700℃ x 2h 敏(min)(min)(min)化，再(zai)活率就能達到10%，其TTS見圖1-208。

  c. 點腐蝕

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼，由于氮的加(jia)入，其(qi)耐點(dian)腐蝕性能明顯優于 321不銹鋼，見表 1-171。

  d. 應力腐蝕

 （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(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)工藝性能類似于 316不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang) 和 316L不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)，生(sheng)產板(ban)、管、絲帶等(deng)冶金產品無特殊困難。推薦的(de)(de)熱(re)(re)加工溫度(du)范圍為(wei)1000~1250℃.鋼(gang)的(de)(de)熱(re)(re)處(chu)理固溶溫度(du)范圍較寬，在(zai)1020~1130℃之間(jian)均(jun)可，可根(gen)據材料截(jie)面尺寸和品種進(jin)行選擇(ze)。

 （控(kong)氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)焊(han)(han)(han)接性能良好(hao)，一(yi)些焊(han)(han)(han)接參數可(ke)參照 316L不銹鋼(gang)，手工鎢極(ji)氬弧焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)絲推薦采用(yong)H00Cr17Ni12Mo2,手工電(dian)弧焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)條為CHS022NG。

七、物理(li)性能

 比重(zhong)：8.04。線膨脹系數(shu)、彈性模(mo)量(liang)、切變(bian)模(mo)量(liang)、泊桑(sang)比、導(dao)熱(re)系數(shu)、比熱(re)的(de)數(shu)據見(jian)圖1-210至(zhi)圖1-213。

八、應用

 （控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)主(zhu)要(yao)應用(yong)(yong)于壓(ya)水堆主(zhu)管道(dao)，1、2、3級設(she)備(bei)用(yong)(yong)鍛件、沖壓(ya)件，熱交(jiao)  換器(qi)冷精整無縫鋼(gang)管、設(she)備(bei)用(yong)(yong)鋼(gang)管；設(she)備(bei)和輔(fu)助設(she)備(bei)用(yong)(yong)焊接(jie)件；堆用(yong)(yong)構件用(yong)(yong)螺栓等。在沸水堆中主(zhu)要(yao)用(yong)(yong)于耐IGSCC的(de)管路等。

  由于(yu)（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼的(de)(de)力學性能和耐(nai)蝕性能的(de)(de)良好配(pei)合(he)，亦可廣(guang)泛應(ying)用(yong)于(yu)化(hua)學加工工業，用(yong)以制造(zao)換熱器、容器、管道等。