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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(xiu)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(jian)于(yu)(yu)對上(shang)述(shu)三(san)類鋼分(fen)析(xi)，法國的(de)(de)材料研究(jiu)工作者致力(li)于(yu)(yu)開(kai)發一種(zhong)(zhong)在合(he)金成(cheng)分(fen)上(shang)不(bu)(bu)(bu)脫離核動力(li)用鋼的(de)(de)標準規定(ding)(ding)范圍(wei)，力(li)學性能與(yu)(yu)標準型316不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼相當，耐晶(jing)間(jian)腐(fu)蝕性能不(bu)(bu)(bu)低于(yu)(yu)超(chao)低碳(tan)的(de)(de)奧氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼。從單純技術角(jiao)度出(chu)發，AISI316LN可滿足上(shang)述(shu)要求，但(dan)316LN屬于(yu)(yu)新鋼種(zhong)(zhong)，其中(zhong)氮的(de)(de)含量超(chao)出(chu)AISI316L和AISI316規定(ding)(ding)范圍(wei)。這種(zhong)(zhong)變化將會使根據316奧氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼長(chang)期使用經(jing)驗(yan)，并花費(fei)了大(da)量時間(jian)和投資獲得的(de)(de)核規范付之(zhi)東流，這種(zhong)(zhong)現(xian)實無法被(bei)接受。于(yu)(yu)是法國于(yu)(yu)20世紀70年代(dai)中(zhong)期研制出(chu)一種(zhong)(zhong)控(kong)氮奧氏體(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼，稱ICL167CN,在RCC-M標準中(zhong)為(wei)Z2CND18-12.這種(zhong)(zhong)材料的(de)(de)研究(jiu)技術思路與(yu)(yu)316NG一致，但(dan)鋼中(zhong)的(de)(de)碳(tan)、氮含量有些差(cha)別。

 我國于20世紀80年代(dai)中(zhong)期開始研究控氮00Cr17Ni12Mo2鋼，用于壓水(shui)核動力堆主管道。其工業產品性能(neng)水(shui)平均達到(dao)或(huo)超(chao)過國外產品。

一、化學(xue)成分

 （ 控氮00C17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼的(de)化學成份(fen)見(jian)表1-166。

二(er)、室溫和350℃的力學性能(neng)

 （ 控(kong)氮00C17N12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼在不同國家(jia)標準中規定(ding)的(de)室(shi)溫和300℃、350℃的(de)力學性(xing)能指標有所差別（見(jian)表 1-167）.工業產(chan)品(pin)的(de)實際測定(ding)結果見(jian)表 1-168、表 1-169和 表1-170.

   鋼的固溶處理溫度與室(shi)溫和350℃的力(li)學性能之間(jian)的關系見圖(tu) 1-200 和 圖(tu)1-201 。

三、疲勞(lao)和(he)斷裂韌性(xing)

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不(bu)銹(xiu)鋼的室溫疲勞(lao)性(xing)能(neng)(neng)見(jian)圖(tu)(tu) 1-202 和 圖(tu)(tu) 1-203 。其疲勞(lao)性(xing)能(neng)(neng)優(you)于316L不(bu)銹(xiu)鋼 。

  斷裂(lie)韌性采用J積分積確定(ding)，試樣尺寸為14mm x 28mm x 130mm,中(zhong)間線切割并開(kai)疲(pi)勞裂(lie)紋，其值(zhi)為：J1c=885.4kN/m  K1c=421.3MPam1/2 。

四、持(chi)久性能

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹鋼(gang)(gang)的(de) 550℃ 和 600℃ 和 600℃ 的(de)持(chi)久強度優于ASME規范中的(de)316L不銹鋼(gang)(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(bu)銹鋼易于鈍化，在反應(ying)堆高(gao)溫高(gao)壓水(shui)環境中的腐蝕量與金屬釋(shi)放量與試驗時間的關系曲線見圖1-207。

  b. 敏化和(he)晶間腐(fu)蝕(shi) 

（控(kong)氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼(gang)具(ju)有(you)極好的(de)抵抗敏化(hua)(hua)能(neng)力和耐晶間腐蝕性(xing)能(neng)，即便是長時間敏化(hua)(hua)處理（700℃ x 100h)其再活(huo)化(hua)(hua)率Ra值也達不(bu)到10%,而（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不(bu)銹鋼(gang)僅(jin)經700℃ x 2h 敏化(hua)(hua)，再活(huo)率就(jiu)能(neng)達到10%，其TTS見圖1-208。

  c. 點腐(fu)蝕

 （控氮(dan)(dan)00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼，由于氮(dan)(dan)的加入，其耐(nai)點腐蝕性能明顯優于 321不(bu)銹鋼，見表 1-171。

  d. 應(ying)力腐(fu)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(neng)

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)的工藝性能類似(si)于(yu) 316不銹鋼(gang) 和 316L不銹鋼(gang)，生產板、管、絲(si)帶等冶(ye)金產品無特殊困難。推薦的熱加(jia)工溫度范圍為(wei)1000~1250℃.鋼(gang)的熱處理固溶溫度范圍較寬，在1020~1130℃之間均可，可根據材(cai)料截面(mian)尺寸(cun)和品種進行選擇。

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹(xiu)(xiu)鋼焊接性能良好，一些焊接參(can)數(shu)可(ke)參(can)照 316L不銹(xiu)(xiu)鋼，手(shou)工鎢(wu)極氬弧焊焊絲推薦采用H00Cr17Ni12Mo2,手(shou)工電(dian)弧焊焊條(tiao)為CHS022NG。

七、物理性能

 比(bi)重：8.04。線膨脹系(xi)(xi)數(shu)、彈(dan)性模量(liang)、切(qie)變模量(liang)、泊桑比(bi)、導熱(re)系(xi)(xi)數(shu)、比(bi)熱(re)的(de)數(shu)據見圖(tu)1-210至(zhi)圖(tu)1-213。

八、應用

 （控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)(gang)主(zhu)要(yao)應用(yong)于壓水堆主(zhu)管道(dao)，1、2、3級(ji)設備(bei)用(yong)鍛件(jian)(jian)(jian)、沖(chong)壓件(jian)(jian)(jian)，熱(re)交  換器(qi)冷精整無(wu)縫鋼(gang)(gang)管、設備(bei)用(yong)鋼(gang)(gang)管；設備(bei)和(he)輔(fu)助設備(bei)用(yong)焊(han)接(jie)件(jian)(jian)(jian)；堆用(yong)構件(jian)(jian)(jian)用(yong)螺栓等。在沸水堆中主(zhu)要(yao)用(yong)于耐IGSCC的管路等。

  由(you)于（控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼的力學性能和耐蝕性能的良好配合，亦可廣泛應用(yong)于化學加工工業(ye)，用(yong)以制造換熱器(qi)、容(rong)器(qi)、管道等。