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控氮 00Cr17Ni12Mo2 (316NG)

（ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹鋼(gang)，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(shu)三類(lei)鋼分析(xi)，法國的(de)材料(liao)(liao)研究工作者致力于(yu)開發一(yi)(yi)種在合(he)金成(cheng)分上(shang)不(bu)(bu)脫離(li)核動力用鋼的(de)標(biao)準(zhun)規定范圍，力學性(xing)能與(yu)標(biao)準(zhun)型316不(bu)(bu)銹(xiu)鋼相當，耐(nai)晶間腐蝕性(xing)能不(bu)(bu)低于(yu)超低碳的(de)奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼。從單純技術角度出發，AISI316LN可滿足上(shang)述(shu)要(yao)求(qiu)，但(dan)316LN屬于(yu)新鋼種，其中(zhong)氮(dan)的(de)含量超出AISI316L和AISI316規定范圍。這種變化將會使(shi)根(gen)據316奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼長期使(shi)用經驗，并花費了大量時(shi)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)是法國于(yu)20世(shi)紀70年代中(zhong)期研制出一(yi)(yi)種控氮(dan)奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)鋼，稱ICL167CN,在RCC-M標(biao)準(zhun)中(zhong)為Z2CND18-12.這種材料(liao)(liao)的(de)研究技術思路與(yu)316NG一(yi)(yi)致，但(dan)鋼中(zhong)的(de)碳、氮(dan)含量有(you)些差(cha)別。

 我國于20世紀80年代中期開(kai)始研究控氮00Cr17Ni12Mo2鋼，用(yong)于壓水核動力堆(dui)主管道。其(qi)工業產品性(xing)能水平均達到或(huo)超過國外產品。

一、化(hua)學成分

 （ 控(kong)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00C17N12Mo2）316NG不銹鋼在不同國家標準中規定的(de)室溫和300℃、350℃的(de)力學性能指標有(you)所差別（見(jian)表(biao) 1-167）.工業產品(pin)的(de)實際測定結(jie)果見(jian)表(biao) 1-168、表(biao) 1-169和 表(biao)1-170.

   鋼的(de)(de)固(gu)溶處理溫度與室溫和350℃的(de)(de)力學性能之間的(de)(de)關系見(jian)圖 1-200 和 圖1-201 。

三、疲勞和(he)斷裂韌(ren)性

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹鋼的室(shi)溫疲勞(lao)性(xing)能見圖(tu) 1-202 和 圖(tu) 1-203 。其疲勞(lao)性(xing)能優于(yu)316L不銹鋼 。

  斷裂(lie)韌性采(cai)用J積(ji)分(fen)積(ji)確定，試樣(yang)尺寸(cun)為(wei)14mm x 28mm x 130mm,中間線切(qie)割(ge)并開疲勞裂(lie)紋，其值為(wei)：J1c=885.4kN/m  K1c=421.3MPam1/2 。

四、持(chi)久性能

 （ 控(kong)氮00C17N12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼的(de) 550℃ 和 600℃ 和 600℃ 的(de)持久強度(du)優(you)于ASME規范(fan)中的(de)316L不銹(xiu)鋼，見圖(tu)1-204。

五、耐蝕性

 a. 均勻(yun)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(gai)鋼較(jiao)（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不銹鋼易于(yu)鈍化，在反應堆高(gao)溫高(gao)壓水環(huan)境中的腐蝕量與金屬釋(shi)放量與試驗時間(jian)的關系曲線見圖1-207。

  b. 敏化(hua)和晶(jing)間腐蝕 

（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹(xiu)鋼(gang)具(ju)有極(ji)好的(de)抵(di)抗敏化能力(li)和耐晶(jing)間腐蝕性能，即(ji)便是長(chang)時間敏化處理（700℃ x 100h)其再(zai)活化率(lv)Ra值也達(da)不(bu)到(dao)10%,而（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不(bu)銹(xiu)鋼(gang)僅經700℃ x 2h 敏化，再(zai)活率(lv)就能達(da)到(dao)10%，其TTS見(jian)圖(tu)1-208。

  c. 點腐蝕

 （控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼，由于(yu)氮(dan)的加(jia)入，其耐點腐蝕性能明顯(xian)優于(yu) 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、工藝性能

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)的(de)工(gong)藝性能類(lei)似于(yu) 316不銹鋼(gang) 和 316L不銹鋼(gang)，生產板、管、絲帶等(deng)冶金產品無特殊(shu)困難。推(tui)薦的(de)熱(re)加工(gong)溫(wen)度(du)(du)范(fan)(fan)圍為(wei)1000~1250℃.鋼(gang)的(de)熱(re)處理固溶溫(wen)度(du)(du)范(fan)(fan)圍較寬(kuan)，在1020~1130℃之間均(jun)可，可根據(ju)材料截面(mian)尺寸和品種進行選(xuan)擇(ze)。

 （控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹(xiu)鋼焊接(jie)性能良(liang)好，一些焊接(jie)參數可參照 316L不(bu)銹(xiu)鋼，手工(gong)鎢極(ji)氬(ya)弧(hu)焊焊絲推薦采用H00Cr17Ni12Mo2,手工(gong)電弧(hu)焊焊條為CHS022NG。

七、物理性(xing)能(neng)

 比(bi)重：8.04。線膨脹系數(shu)、彈性(xing)模量(liang)、切變模量(liang)、泊桑比(bi)、導熱系數(shu)、比(bi)熱的(de)數(shu)據見圖1-210至圖1-213。

八、應(ying)用

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)主(zhu)要(yao)應用(yong)于壓水(shui)堆主(zhu)管(guan)(guan)道，1、2、3級設備(bei)(bei)(bei)(bei)用(yong)鍛件、沖壓件，熱交  換器冷精整無縫鋼(gang)管(guan)(guan)、設備(bei)(bei)(bei)(bei)用(yong)鋼(gang)管(guan)(guan)；設備(bei)(bei)(bei)(bei)和輔(fu)助設備(bei)(bei)(bei)(bei)用(yong)焊(han)接件；堆用(yong)構(gou)件用(yong)螺栓(shuan)等。在沸水(shui)堆中主(zhu)要(yao)用(yong)于耐IGSCC的管(guan)(guan)路等。

  由于（控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼的(de)力學性能和(he)耐蝕性能的(de)良(liang)好配合，亦可廣泛應(ying)用于化學加(jia)工(gong)工(gong)業，用以制(zhi)造換熱器(qi)、容器(qi)、管道等。