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控氮 00Cr17Ni12Mo2 (316NG)

（ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹鋼，是為解決316不銹(xiu)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(bu)銹鋼和347不銹(xiu)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)(yu)(yu)對上述三類鋼(gang)(gang)分析，法(fa)(fa)國的材料(liao)研(yan)究工作者(zhe)致(zhi)力于(yu)(yu)(yu)(yu)開發一種在(zai)合金成(cheng)分上不脫(tuo)離核(he)動力用鋼(gang)(gang)的標(biao)準(zhun)(zhun)規定(ding)范圍(wei)，力學性(xing)(xing)能與標(biao)準(zhun)(zhun)型316不銹鋼(gang)(gang)相當，耐(nai)晶(jing)間腐蝕性(xing)(xing)能不低(di)于(yu)(yu)(yu)(yu)超低(di)碳的奧(ao)氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)。從單(dan)純技術角度出發，AISI316LN可滿足上述要(yao)求，但316LN屬于(yu)(yu)(yu)(yu)新(xin)鋼(gang)(gang)種，其(qi)中氮的含(han)量(liang)超出AISI316L和AISI316規定(ding)范圍(wei)。這(zhe)種變化(hua)將(jiang)會使根據(ju)316奧(ao)氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)長期(qi)使用經驗(yan)，并(bing)花(hua)費了(le)大量(liang)時間和投資獲得的核(he)規范付(fu)之東流，這(zhe)種現實無法(fa)(fa)被接(jie)受。于(yu)(yu)(yu)(yu)是法(fa)(fa)國于(yu)(yu)(yu)(yu)20世紀70年代中期(qi)研(yan)制出一種控氮奧(ao)氏(shi)體(ti)不銹鋼(gang)(gang)，稱ICL167CN,在(zai)RCC-M標(biao)準(zhun)(zhun)中為Z2CND18-12.這(zhe)種材料(liao)的研(yan)究技術思路與316NG一致(zhi)，但鋼(gang)(gang)中的碳、氮含(han)量(liang)有些差(cha)別(bie)。

 我(wo)國于20世紀80年代中期開始研究控(kong)氮00Cr17Ni12Mo2鋼(gang)，用于壓水(shui)核動力(li)堆主管道。其工(gong)業產品性能水(shui)平均達(da)到或(huo)超過國外產品。

一、化學成分

 （ 控氮00C17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼的化學成(cheng)份見表1-166。

二、室溫(wen)和350℃的(de)力學性能

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼在不同(tong)國家(jia)標準中規(gui)定的室(shi)溫和300℃、350℃的力學(xue)性(xing)能指(zhi)標有所差別（見表(biao)(biao) 1-167）.工業產品的實(shi)際(ji)測定結果見表(biao)(biao) 1-168、表(biao)(biao) 1-169和 表(biao)(biao)1-170.

   鋼(gang)的(de)固(gu)溶處理溫(wen)度(du)與室溫(wen)和(he)350℃的(de)力(li)學(xue)性能之間(jian)的(de)關系見圖(tu) 1-200 和(he) 圖(tu)1-201 。

三、疲(pi)勞和斷裂(lie)韌性(xing)

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不(bu)銹(xiu)鋼的室(shi)溫疲勞性(xing)能(neng)見圖(tu) 1-202 和 圖(tu) 1-203 。其(qi)疲勞性(xing)能(neng)優于(yu)316L不(bu)銹(xiu)鋼 。

  斷裂(lie)韌性采用(yong)J積分積確定，試(shi)樣(yang)尺(chi)寸為14mm x 28mm x 130mm,中間(jian)線(xian)切割并(bing)開疲勞(lao)裂(lie)紋(wen)，其值(zhi)為：J1c=885.4kN/m  K1c=421.3MPam1/2 。

四(si)、持久性能

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不(bu)銹鋼的 550℃ 和 600℃ 和 600℃ 的持(chi)久(jiu)強(qiang)度優于(yu)ASME規范(fan)中(zhong)的316L不(bu)銹鋼，見(jian)圖1-204。

五、耐蝕性

 a. 均勻腐蝕

   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。

 該鋼較（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不(bu)銹鋼易(yi)于鈍化，在反應(ying)堆(dui)高(gao)溫高(gao)壓(ya)水環境(jing)中的腐蝕量與金屬釋放量與試驗時間的關(guan)系曲線見(jian)圖1-207。

  b. 敏(min)化和晶間腐蝕 

（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹(xiu)鋼具有極好(hao)的抵(di)抗敏化(hua)能力和耐晶(jing)間腐(fu)蝕性(xing)能，即便是長(chang)時間敏化(hua)處理（700℃ x 100h)其(qi)再活(huo)(huo)化(hua)率Ra值也(ye)達(da)不(bu)到(dao)10%,而（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不(bu)銹(xiu)鋼僅(jin)經700℃ x 2h 敏化(hua)，再活(huo)(huo)率就能達(da)到(dao)10%，其(qi)TTS見圖1-208。

  c. 點腐蝕(shi)

 （控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼，由(you)于(yu)氮(dan)的(de)加(jia)入，其耐點(dian)腐(fu)蝕性能明(ming)顯優于(yu) 321不(bu)銹鋼，見表(biao) 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(gong)藝性能

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼(gang)的工藝(yi)性能類似(si)于(yu) 316不銹(xiu)鋼(gang) 和 316L不銹(xiu)鋼(gang)，生產板、管、絲(si)帶等冶金(jin)產品無特(te)殊困難。推(tui)薦的熱加工溫度范圍為1000~1250℃.鋼(gang)的熱處理固(gu)溶(rong)溫度范圍較寬，在1020~1130℃之間均可(ke)，可(ke)根據(ju)材料截(jie)面(mian)尺寸和品種進(jin)行(xing)選(xuan)擇。

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)接性(xing)能良好，一些焊(han)(han)接參數可參照 316L不銹(xiu)鋼(gang)，手工鎢極氬弧焊(han)(han)焊(han)(han)絲推(tui)薦采用H00Cr17Ni12Mo2,手工電弧焊(han)(han)焊(han)(han)條(tiao)為CHS022NG。

七、物理性(xing)能

 比(bi)重：8.04。線膨脹(zhang)系數(shu)、彈性(xing)模(mo)量、切變模(mo)量、泊桑比(bi)、導熱(re)系數(shu)、比(bi)熱(re)的數(shu)據見圖(tu)1-210至(zhi)圖(tu)1-213。

八、應用

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)(gang)主(zhu)要應(ying)用(yong)(yong)(yong)于壓水堆(dui)主(zhu)管(guan)道，1、2、3級設備用(yong)(yong)(yong)鍛件(jian)、沖壓件(jian)，熱交  換器冷精(jing)整無縫鋼(gang)(gang)管(guan)、設備用(yong)(yong)(yong)鋼(gang)(gang)管(guan)；設備和輔助設備用(yong)(yong)(yong)焊(han)接件(jian)；堆(dui)用(yong)(yong)(yong)構件(jian)用(yong)(yong)(yong)螺栓(shuan)等(deng)。在沸水堆(dui)中主(zhu)要用(yong)(yong)(yong)于耐(nai)IGSCC的管(guan)路等(deng)。

  由于(yu)（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼的(de)力學性能和耐蝕性能的(de)良好配(pei)合，亦可廣(guang)泛應用于(yu)化學加工工業，用以制造換熱器(qi)、容器(qi)、管道等。