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控氮 00Cr17Ni12Mo2 (316NG)

（ 控氮(dan)00C17N12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼，是為解決316不銹(xiu)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)對上述(shu)三類(lei)鋼(gang)(gang)(gang)分析，法國(guo)的(de)材料研(yan)究(jiu)工作者(zhe)致力于(yu)開發一種(zhong)在合金成分上不(bu)(bu)脫(tuo)離核動(dong)力用(yong)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)標(biao)準(zhun)規定(ding)范圍(wei)，力學性能與(yu)標(biao)準(zhun)型316不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)相當，耐晶間(jian)腐蝕(shi)性能不(bu)(bu)低于(yu)超(chao)(chao)低碳(tan)的(de)奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)。從單純技術角度(du)出發，AISI316LN可滿(man)足(zu)上述(shu)要求，但(dan)316LN屬于(yu)新鋼(gang)(gang)(gang)種(zhong)，其(qi)中氮的(de)含量(liang)超(chao)(chao)出AISI316L和AISI316規定(ding)范圍(wei)。這(zhe)種(zhong)變(bian)化(hua)將會使根(gen)據(ju)316奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)長期使用(yong)經驗，并花費了大量(liang)時間(jian)和投資獲得的(de)核規范付(fu)之東(dong)流，這(zhe)種(zhong)現(xian)實無法被接受。于(yu)是法國(guo)于(yu)20世紀70年代中期研(yan)制出一種(zhong)控氮奧氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)，稱(cheng)ICL167CN,在RCC-M標(biao)準(zhun)中為(wei)Z2CND18-12.這(zhe)種(zhong)材料的(de)研(yan)究(jiu)技術思路與(yu)316NG一致，但(dan)鋼(gang)(gang)(gang)中的(de)碳(tan)、氮含量(liang)有些(xie)差(cha)別。

 我國于(yu)20世紀80年代中期開始研究控氮00Cr17Ni12Mo2鋼(gang)，用于(yu)壓水核(he)動(dong)力堆主管(guan)道。其工業產(chan)品性能水平均達到(dao)或超過國外產(chan)品。

一、化學成(cheng)分

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

二(er)、室(shi)溫和350℃的力學性能

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼(gang)在不同國家標準中規定的室溫(wen)和300℃、350℃的力學性能指標有所差(cha)別（見表(biao) 1-167）.工業產(chan)品的實際測定結果(guo)見表(biao) 1-168、表(biao) 1-169和 表(biao)1-170.

   鋼(gang)的固(gu)溶處理溫(wen)度與室溫(wen)和350℃的力學性能之間的關系見圖(tu) 1-200 和 圖(tu)1-201 。

三、疲勞(lao)和斷裂(lie)韌(ren)性(xing)

 （ 控氮(dan)00C17N12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼(gang)的室溫疲勞性(xing)能(neng)見(jian)圖 1-202 和(he) 圖 1-203 。其(qi)疲勞性(xing)能(neng)優于316L不銹(xiu)鋼(gang) 。

  斷裂韌性(xing)采用J積(ji)分積(ji)確定，試樣尺寸(cun)為(wei)14mm x 28mm x 130mm,中間線切割并開疲勞裂紋，其(qi)值為(wei)：J1c=885.4kN/m  K1c=421.3MPam1/2 。

四、持(chi)久性能

 （ 控(kong)氮00C17N12Mo2）316NG不銹鋼的(de) 550℃ 和 600℃ 和 600℃ 的(de)持久強度(du)優于ASME規范(fan)中(zhong)的(de)316L不銹鋼，見圖1-204。

五、耐蝕(shi)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。

 該鋼(gang)較(jiao)（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不銹鋼(gang)易(yi)于鈍化，在(zai)反應堆(dui)高(gao)溫(wen)高(gao)壓水環(huan)境(jing)中(zhong)的腐蝕量與金屬釋放量與試驗時間的關系(xi)曲線見圖1-207。

  b. 敏化(hua)和晶間腐蝕 

（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼具有極好的抵抗敏化(hua)(hua)能(neng)力和耐晶(jing)間腐蝕(shi)性能(neng)，即便(bian)是長時間敏化(hua)(hua)處理(li)（700℃ x 100h)其再(zai)活化(hua)(hua)率(lv)Ra值也達不到10%,而（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不銹(xiu)鋼僅(jin)經(jing)700℃ x 2h 敏化(hua)(hua)，再(zai)活率(lv)就(jiu)能(neng)達到10%，其TTS見圖1-208。

  c. 點腐蝕

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼，由于(yu)氮的加入，其耐點腐(fu)蝕性(xing)能明顯優(you)于(yu) 321不(bu)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(yi)性(xing)能

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)的工藝性能類似于 316不銹鋼(gang) 和(he)(he) 316L不銹鋼(gang)，生產(chan)(chan)板、管、絲帶(dai)等冶金產(chan)(chan)品無特殊困難。推薦的熱(re)加工溫(wen)度(du)范圍(wei)為1000~1250℃.鋼(gang)的熱(re)處理固溶(rong)溫(wen)度(du)范圍(wei)較(jiao)寬，在1020~1130℃之間均(jun)可，可根據材料(liao)截面尺寸和(he)(he)品種進行選擇。

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼焊接(jie)性能(neng)良好，一些焊接(jie)參數可(ke)參照 316L不銹鋼，手(shou)工(gong)鎢極(ji)氬(ya)弧焊焊絲推薦(jian)采用H00Cr17Ni12Mo2,手(shou)工(gong)電(dian)弧焊焊條為CHS022NG。

七、物理性能

 比(bi)重：8.04。線膨脹系數、彈性模量、切變模量、泊桑比(bi)、導熱系數、比(bi)熱的數據見(jian)圖1-210至圖1-213。

八、應用

 （控(kong)氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼主要應用(yong)(yong)(yong)于壓水堆(dui)主管(guan)道，1、2、3級設備(bei)用(yong)(yong)(yong)鍛件、沖壓件，熱交  換器(qi)冷(leng)精(jing)整(zheng)無縫(feng)鋼管(guan)、設備(bei)用(yong)(yong)(yong)鋼管(guan)；設備(bei)和(he)輔助設備(bei)用(yong)(yong)(yong)焊(han)接件；堆(dui)用(yong)(yong)(yong)構(gou)件用(yong)(yong)(yong)螺栓等。在沸(fei)水堆(dui)中主要用(yong)(yong)(yong)于耐(nai)IGSCC的管(guan)路等。

  由(you)于(yu)（控(kong)氮(dan)00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)的力學性能和耐(nai)蝕(shi)性能的良好(hao)配(pei)合(he)，亦可(ke)廣泛(fan)應用(yong)于(yu)化學加工工業，用(yong)以制造(zao)換熱器(qi)、容(rong)器(qi)、管道等。