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控氮 00Cr17Ni12Mo2 (316NG)

（ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹鋼，是為解決316不銹鋼(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(gang)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(bu)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)述三類鋼分析，法(fa)國的(de)(de)(de)材料研(yan)究工作者致力(li)于(yu)開發一種(zhong)(zhong)(zhong)在(zai)合金成(cheng)分上(shang)不(bu)(bu)脫離(li)核(he)動力(li)用鋼的(de)(de)(de)標(biao)準規定(ding)范(fan)圍，力(li)學性(xing)能與標(biao)準型316不(bu)(bu)銹鋼相當，耐(nai)晶間腐(fu)蝕性(xing)能不(bu)(bu)低(di)于(yu)超(chao)低(di)碳的(de)(de)(de)奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)銹鋼。從單純技(ji)術角度出(chu)發，AISI316LN可滿(man)足上(shang)述要求，但(dan)316LN屬于(yu)新(xin)鋼種(zhong)(zhong)(zhong)，其(qi)中氮(dan)的(de)(de)(de)含量超(chao)出(chu)AISI316L和AISI316規定(ding)范(fan)圍。這(zhe)種(zhong)(zhong)(zhong)變化將會使根據316奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)銹鋼長期使用經驗，并花費了大量時(shi)間和投(tou)資獲得的(de)(de)(de)核(he)規范(fan)付(fu)之東流，這(zhe)種(zhong)(zhong)(zhong)現實(shi)無法(fa)被接受。于(yu)是法(fa)國于(yu)20世紀70年代中期研(yan)制出(chu)一種(zhong)(zhong)(zhong)控(kong)氮(dan)奧(ao)氏體(ti)不(bu)(bu)銹鋼，稱ICL167CN,在(zai)RCC-M標(biao)準中為Z2CND18-12.這(zhe)種(zhong)(zhong)(zhong)材料的(de)(de)(de)研(yan)究技(ji)術思路(lu)與316NG一致，但(dan)鋼中的(de)(de)(de)碳、氮(dan)含量有些差(cha)別(bie)。

 我國于20世紀80年代(dai)中期開始研究(jiu)控氮00Cr17Ni12Mo2鋼，用于壓水核動力堆主(zhu)管道。其(qi)工業產品性能水平均達(da)到或(huo)超過國外產品。

一、化學成分

 （ 控(kong)氮00C17Ni12Mo2）316NG不銹鋼的化學(xue)成份見表1-166。

二、室溫(wen)和350℃的力學性能

 （ 控氮(dan)00C17N12Mo2）316NG不銹鋼在不同國家標準中規(gui)定的(de)室(shi)溫和300℃、350℃的(de)力學(xue)性能(neng)指標有(you)所差別(bie)（見(jian)表 1-167）.工業產品的(de)實際(ji)測定結果見(jian)表 1-168、表 1-169和 表1-170.

   鋼的固(gu)溶(rong)處理溫度與室溫和350℃的力學性能之(zhi)間的關系(xi)見圖 1-200 和 圖1-201 。

三、疲勞和斷裂韌性

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹鋼的室溫(wen)疲(pi)(pi)勞性能見圖 1-202 和 圖 1-203 。其疲(pi)(pi)勞性能優于(yu)316L不銹鋼 。

  斷(duan)裂韌性采用(yong)J積(ji)分積(ji)確定，試(shi)樣尺寸為14mm x 28mm x 130mm,中間線切割并開疲(pi)勞裂紋，其值(zhi)為：J1c=885.4kN/m  K1c=421.3MPam1/2 。

四、持久(jiu)性能(neng)

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

五、耐蝕性(xing)

 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。

 該鋼(gang)較（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不銹鋼(gang)易于(yu)鈍(dun)化，在反應堆(dui)高(gao)(gao)溫高(gao)(gao)壓(ya)水環境中的(de)腐蝕量(liang)與(yu)金屬釋(shi)放量(liang)與(yu)試驗(yan)時間的(de)關(guan)系曲線見圖1-207。

  b. 敏化和晶間腐(fu)蝕 

（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼具(ju)有(you)極好的抵抗敏(min)化(hua)(hua)能(neng)力和耐(nai)晶間腐蝕性能(neng)，即便(bian)是長(chang)時間敏(min)化(hua)(hua)處理(li)（700℃ x 100h)其再活化(hua)(hua)率Ra值也達(da)不到(dao)10%,而(er)（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不銹鋼僅經700℃ x 2h 敏(min)化(hua)(hua)，再活率就能(neng)達(da)到(dao)10%，其TTS見圖1-208。

  c. 點腐(fu)蝕

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼，由于氮的(de)加入，其(qi)耐點腐(fu)蝕性能明顯優于 321不(bu)銹鋼，見(jian)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(yi)性能(neng)

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼(gang)(gang)的工(gong)(gong)藝性能類(lei)似于 316不(bu)銹鋼(gang)(gang) 和(he) 316L不(bu)銹鋼(gang)(gang)，生(sheng)產(chan)板、管、絲帶(dai)等(deng)冶金產(chan)品無(wu)特殊困難。推薦的熱加工(gong)(gong)溫度范圍為1000~1250℃.鋼(gang)(gang)的熱處理固溶溫度范圍較寬，在1020~1130℃之間均可，可根(gen)據(ju)材料(liao)截面尺寸和(he)品種(zhong)進行選(xuan)擇(ze)。

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼焊(han)(han)(han)接性能良好，一些焊(han)(han)(han)接參數可參照 316L不(bu)銹鋼，手工鎢極氬(ya)弧焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)絲推薦(jian)采用H00Cr17Ni12Mo2,手工電(dian)弧焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)條為(wei)CHS022NG。

七(qi)、物理(li)性能

 比重：8.04。線膨脹系數(shu)(shu)(shu)、彈性模量、切變模量、泊桑比、導(dao)熱系數(shu)(shu)(shu)、比熱的數(shu)(shu)(shu)據見圖1-210至(zhi)圖1-213。

八、應用

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)主要(yao)應用(yong)于壓(ya)水(shui)堆(dui)主管道，1、2、3級設備(bei)(bei)用(yong)鍛件(jian)、沖(chong)壓(ya)件(jian)，熱交  換器冷(leng)精整無縫鋼(gang)管、設備(bei)(bei)用(yong)鋼(gang)管；設備(bei)(bei)和輔助(zhu)設備(bei)(bei)用(yong)焊(han)接件(jian)；堆(dui)用(yong)構件(jian)用(yong)螺栓等。在沸水(shui)堆(dui)中(zhong)主要(yao)用(yong)于耐IGSCC的(de)管路等。

  由于（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼的(de)力學(xue)性能(neng)和耐蝕性能(neng)的(de)良(liang)好配合，亦可廣泛應用于化(hua)學(xue)加工工業(ye)，用以制(zhi)造換熱器、容器、管道等。