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控氮 00Cr17Ni12Mo2 (316NG)

（ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹鋼，是為解決316不(bu)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(bu)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(gang)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。

 鑒于對上(shang)述(shu)三類(lei)鋼(gang)(gang)分析，法(fa)國的材料研(yan)究工作者(zhe)致力(li)于開發一(yi)種(zhong)(zhong)在合金成分上(shang)不(bu)(bu)脫離核動力(li)用(yong)鋼(gang)(gang)的標準(zhun)規(gui)定范圍，力(li)學性(xing)能(neng)(neng)與標準(zhun)型(xing)316不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)相(xiang)當，耐晶間(jian)腐蝕性(xing)能(neng)(neng)不(bu)(bu)低于超低碳(tan)的奧氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)。從(cong)單純技術(shu)角(jiao)度出(chu)發，AISI316LN可滿足上(shang)述(shu)要求，但(dan)(dan)316LN屬于新鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)，其中(zhong)氮(dan)(dan)的含(han)量超出(chu)AISI316L和(he)AISI316規(gui)定范圍。這種(zhong)(zhong)變化將(jiang)會使(shi)根據316奧氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)長期使(shi)用(yong)經驗(yan)，并花費了大(da)量時間(jian)和(he)投資獲得的核規(gui)范付之東流(liu)，這種(zhong)(zhong)現實(shi)無(wu)法(fa)被接受。于是法(fa)國于20世紀70年(nian)代(dai)中(zhong)期研(yan)制出(chu)一(yi)種(zhong)(zhong)控氮(dan)(dan)奧氏體不(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)，稱ICL167CN,在RCC-M標準(zhun)中(zhong)為Z2CND18-12.這種(zhong)(zhong)材料的研(yan)究技術(shu)思路與316NG一(yi)致，但(dan)(dan)鋼(gang)(gang)中(zhong)的碳(tan)、氮(dan)(dan)含(han)量有些差別。

 我國于(yu)20世紀80年代中期開始(shi)研究控氮00Cr17Ni12Mo2鋼(gang)，用于(yu)壓(ya)水核動力堆主管(guan)道(dao)。其工業產品(pin)性能水平均(jun)達到或(huo)超過國外產品(pin)。

一、化(hua)學成分(fen)

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

二、室溫和350℃的(de)力學(xue)性(xing)能

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼在不同國家(jia)標準中規(gui)定(ding)(ding)的(de)室溫和300℃、350℃的(de)力學(xue)性能指標有(you)所差別（見表(biao)(biao) 1-167）.工業產品的(de)實際測定(ding)(ding)結果見表(biao)(biao) 1-168、表(biao)(biao) 1-169和 表(biao)(biao)1-170.

   鋼(gang)的(de)(de)固溶處理(li)溫(wen)度與室溫(wen)和(he)(he)350℃的(de)(de)力學性能之(zhi)間的(de)(de)關系見圖(tu) 1-200 和(he)(he) 圖(tu)1-201 。

三、疲勞和斷裂韌性(xing)

 （ 控(kong)氮00C17N12Mo2）316NG不(bu)銹鋼的室溫疲勞性能見圖(tu) 1-202 和 圖(tu) 1-203 。其疲勞性能優于316L不(bu)銹鋼 。

  斷(duan)裂(lie)韌(ren)性采(cai)用J積分(fen)積確定，試樣(yang)尺寸為(wei)14mm x 28mm x 130mm,中間(jian)線切割并開疲勞裂(lie)紋(wen)，其值為(wei)：J1c=885.4kN/m  K1c=421.3MPam1/2 。

四(si)、持久性能

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹鋼(gang)的(de)(de) 550℃ 和(he)(he) 600℃ 和(he)(he) 600℃ 的(de)(de)持久強度(du)優(you)于ASME規范中的(de)(de)316L不銹鋼(gang)，見圖1-204。

五(wu)、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不銹鋼易于鈍(dun)化(hua)，在反應堆高(gao)溫高(gao)壓水環境中的腐蝕量與(yu)金屬釋放量與(yu)試驗時(shi)間的關系曲線見圖1-207。

  b. 敏(min)化和(he)晶間腐蝕 

（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)具有極好的抵抗(kang)敏(min)化(hua)能(neng)力和耐晶間(jian)腐蝕(shi)性能(neng)，即(ji)便是長時間(jian)敏(min)化(hua)處(chu)理（700℃ x 100h)其再活化(hua)率(lv)Ra值也達不到10%,而（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不銹鋼(gang)僅經700℃ x 2h 敏(min)化(hua)，再活率(lv)就能(neng)達到10%，其TTS見圖1-208。

  c. 點腐(fu)蝕

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼(gang)，由于氮的(de)加(jia)入(ru)，其耐點腐蝕性(xing)能明(ming)顯(xian)優于 321不銹(xiu)鋼(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、工藝性(xing)能

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)的工(gong)藝性能類似于 316不銹鋼(gang) 和 316L不銹鋼(gang)，生產(chan)板、管(guan)、絲帶(dai)等(deng)冶(ye)金產(chan)品無特殊困難。推薦的熱加工(gong)溫(wen)度(du)(du)范圍為1000~1250℃.鋼(gang)的熱處理固溶(rong)溫(wen)度(du)(du)范圍較寬(kuan)，在1020~1130℃之間(jian)均可(ke)，可(ke)根據材(cai)料(liao)截(jie)面尺寸和品種進行(xing)選擇。

 （控(kong)氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹(xiu)鋼焊接(jie)(jie)性(xing)能良好，一些焊接(jie)(jie)參(can)數(shu)可參(can)照(zhao) 316L不(bu)銹(xiu)鋼，手工(gong)鎢極氬弧焊焊絲推薦采用H00Cr17Ni12Mo2,手工(gong)電弧焊焊條為(wei)CHS022NG。

七(qi)、物(wu)理(li)性能

 比重：8.04。線膨脹系(xi)數(shu)、彈性(xing)模量、切變模量、泊桑比、導(dao)熱系(xi)數(shu)、比熱的數(shu)據見(jian)圖(tu)(tu)1-210至(zhi)圖(tu)(tu)1-213。

八、應用

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)主(zhu)(zhu)要應用(yong)(yong)于(yu)壓水堆(dui)主(zhu)(zhu)管(guan)(guan)道，1、2、3級設備(bei)用(yong)(yong)鍛(duan)件(jian)(jian)、沖壓件(jian)(jian)，熱交  換(huan)器冷精整(zheng)無縫鋼(gang)管(guan)(guan)、設備(bei)用(yong)(yong)鋼(gang)管(guan)(guan)；設備(bei)和輔(fu)助設備(bei)用(yong)(yong)焊接件(jian)(jian)；堆(dui)用(yong)(yong)構件(jian)(jian)用(yong)(yong)螺栓(shuan)等(deng)。在沸(fei)水堆(dui)中主(zhu)(zhu)要用(yong)(yong)于(yu)耐IGSCC的管(guan)(guan)路等(deng)。

  由(you)于（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼的力學性能和耐蝕性能的良好配合，亦可廣泛應(ying)用(yong)于化學加工工業，用(yong)以制造換熱器、容器、管(guan)道等(deng)。