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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(xiu)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(shang)述三類(lei)鋼(gang)(gang)分析(xi)，法國的材(cai)料(liao)研(yan)究(jiu)工(gong)作者致力(li)(li)于(yu)(yu)開(kai)發一種(zhong)(zhong)在合(he)金成分上(shang)不(bu)(bu)脫離核動(dong)力(li)(li)用鋼(gang)(gang)的標準規(gui)定范(fan)圍，力(li)(li)學性能與標準型316不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)相當，耐晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)性能不(bu)(bu)低(di)于(yu)(yu)超低(di)碳(tan)的奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)。從單純技(ji)術(shu)角度出(chu)發，AISI316LN可(ke)滿足上(shang)述要求，但316LN屬于(yu)(yu)新鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)，其中(zhong)(zhong)氮(dan)的含量(liang)超出(chu)AISI316L和(he)(he)AISI316規(gui)定范(fan)圍。這(zhe)(zhe)種(zhong)(zhong)變化將會使(shi)根據(ju)316奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)長期使(shi)用經驗(yan)，并(bing)花費了大(da)量(liang)時間(jian)和(he)(he)投資獲得的核規(gui)范(fan)付之東(dong)流，這(zhe)(zhe)種(zhong)(zhong)現實無法被接受。于(yu)(yu)是法國于(yu)(yu)20世紀70年代中(zhong)(zhong)期研(yan)制出(chu)一種(zhong)(zhong)控(kong)氮(dan)奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)，稱ICL167CN,在RCC-M標準中(zhong)(zhong)為Z2CND18-12.這(zhe)(zhe)種(zhong)(zhong)材(cai)料(liao)的研(yan)究(jiu)技(ji)術(shu)思路(lu)與316NG一致，但鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)的碳(tan)、氮(dan)含量(liang)有些差別。

 我國于20世紀80年(nian)代中(zhong)期開(kai)始研究控氮00Cr17Ni12Mo2鋼，用于壓水(shui)核動力堆主(zhu)管道。其(qi)工業產品(pin)性能(neng)水(shui)平均達到或超過國外產品(pin)。

一、化學成分

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

二、室溫和350℃的力學性能

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼在(zai)不同(tong)國家(jia)標(biao)準中規(gui)定的(de)室溫和300℃、350℃的(de)力學性能指標(biao)有(you)所(suo)差(cha)別（見表(biao) 1-167）.工業產品的(de)實(shi)際測定結果見表(biao) 1-168、表(biao) 1-169和 表(biao)1-170.

   鋼的(de)固(gu)溶處理溫(wen)度與室溫(wen)和(he)350℃的(de)力學(xue)性能之間的(de)關系(xi)見(jian)圖(tu) 1-200 和(he) 圖(tu)1-201 。

三(san)、疲(pi)勞和斷裂韌(ren)性

 （ 控(kong)氮(dan)00C17N12Mo2）316NG不銹鋼的(de)室溫疲勞性能(neng)見圖(tu) 1-202 和 圖(tu) 1-203 。其(qi)疲勞性能(neng)優于316L不銹鋼 。

  斷裂(lie)韌性采用J積分積確(que)定，試樣尺寸為14mm x 28mm x 130mm,中間線切割并開疲勞裂(lie)紋，其值為：J1c=885.4kN/m  K1c=421.3MPam1/2 。

四(si)、持(chi)久(jiu)性能

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹鋼的 550℃ 和(he)(he) 600℃ 和(he)(he) 600℃ 的持久強度優于ASME規范中的316L不銹鋼，見圖1-204。

五、耐蝕(shi)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不銹鋼易于鈍化，在反應堆高溫高壓水環境中的腐蝕量與金(jin)屬釋放(fang)量與試驗(yan)時間的關系曲線(xian)見圖1-207。

  b. 敏化(hua)和晶間腐蝕 

（控(kong)氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)具有極好(hao)的抵抗敏(min)化(hua)能力和耐晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)性能，即便是長時(shi)間敏(min)化(hua)處理(li)（700℃ x 100h)其(qi)再(zai)活化(hua)率(lv)Ra值也達不到10%,而(er)（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不銹鋼(gang)僅經700℃ x 2h 敏(min)化(hua)，再(zai)活率(lv)就能達到10%，其(qi)TTS見圖1-208。

  c. 點腐蝕

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼(gang)(gang)，由于氮的加入，其耐點腐(fu)蝕性能明顯優于 321不(bu)銹鋼(gang)(gang)，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、工(gong)藝性能

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)工(gong)(gong)藝(yi)性能類似于 316不(bu)銹(xiu)鋼(gang) 和 316L不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，生產板、管、絲(si)帶(dai)等冶(ye)金產品無特殊困難。推薦的(de)熱加工(gong)(gong)溫(wen)度范圍(wei)(wei)為1000~1250℃.鋼(gang)的(de)熱處理固溶溫(wen)度范圍(wei)(wei)較寬(kuan)，在1020~1130℃之(zhi)間(jian)均可(ke)，可(ke)根據材料截(jie)面尺寸和品種進行選擇。

 （控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼(gang)焊(han)接性能良好，一些焊(han)接參數可參照 316L不銹(xiu)鋼(gang)，手(shou)工鎢極氬弧焊(han)焊(han)絲推薦(jian)采用(yong)H00Cr17Ni12Mo2,手(shou)工電弧焊(han)焊(han)條(tiao)為(wei)CHS022NG。

七、物理性(xing)能

 比(bi)重：8.04。線(xian)膨(peng)脹系數(shu)、彈性模(mo)量(liang)、切變模(mo)量(liang)、泊桑(sang)比(bi)、導熱系數(shu)、比(bi)熱的數(shu)據見圖1-210至圖1-213。

八(ba)、應用

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)主要(yao)應用于(yu)壓水堆主管(guan)(guan)道，1、2、3級設(she)備用鍛件、沖壓件，熱交  換器冷(leng)精(jing)整(zheng)無縫鋼(gang)管(guan)(guan)、設(she)備用鋼(gang)管(guan)(guan)；設(she)備和輔(fu)助設(she)備用焊接件；堆用構件用螺栓等。在沸水堆中主要(yao)用于(yu)耐IGSCC的管(guan)(guan)路(lu)等。

  由于(yu)（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹(xiu)鋼的(de)力學性(xing)能和耐蝕性(xing)能的(de)良好配合，亦(yi)可廣泛應用于(yu)化學加(jia)工工業(ye)，用以制造換熱(re)器、容器、管道等(deng)。