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控氮 00Cr17Ni12Mo2 (316NG)

（ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹鋼，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。

 鑒于對上(shang)述三類鋼(gang)分(fen)析，法(fa)國的(de)材料(liao)研(yan)(yan)究工作者致(zhi)力于開發(fa)一種(zhong)在合金(jin)成(cheng)分(fen)上(shang)不(bu)脫離核動力用鋼(gang)的(de)標準(zhun)規(gui)定范(fan)(fan)圍，力學性(xing)能與標準(zhun)型316不(bu)銹(xiu)鋼(gang)相當，耐晶間(jian)腐蝕性(xing)能不(bu)低于超低碳的(de)奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。從(cong)單純技(ji)(ji)術(shu)角度出(chu)發(fa)，AISI316LN可滿足(zu)上(shang)述要求，但316LN屬于新鋼(gang)種(zhong)，其(qi)中(zhong)(zhong)氮的(de)含量(liang)超出(chu)AISI316L和AISI316規(gui)定范(fan)(fan)圍。這(zhe)種(zhong)變化將會使根(gen)據316奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)長(chang)期使用經(jing)驗，并花費了大量(liang)時間(jian)和投資獲得的(de)核規(gui)范(fan)(fan)付(fu)之東流(liu)，這(zhe)種(zhong)現實無法(fa)被接受。于是(shi)法(fa)國于20世紀70年代中(zhong)(zhong)期研(yan)(yan)制出(chu)一種(zhong)控(kong)氮奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，稱ICL167CN,在RCC-M標準(zhun)中(zhong)(zhong)為(wei)Z2CND18-12.這(zhe)種(zhong)材料(liao)的(de)研(yan)(yan)究技(ji)(ji)術(shu)思(si)路與316NG一致(zhi)，但鋼(gang)中(zhong)(zhong)的(de)碳、氮含量(liang)有(you)些差別(bie)。

 我(wo)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)動力(li)堆主管道。其工業產品性能水平均(jun)達到或(huo)超過國外產品。

一(yi)、化學成分

 （ 控氮(dan)00C17Ni12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼的化學成份見表1-166。

二、室溫(wen)和350℃的力學(xue)性能(neng)

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹鋼在(zai)不同國家標準中規定的室溫和(he)300℃、350℃的力學性能指標有所(suo)差(cha)別（見(jian)表 1-167）.工業產品的實際測定結果見(jian)表 1-168、表 1-169和(he) 表1-170.

   鋼的固溶處理(li)溫(wen)度(du)與(yu)室溫(wen)和350℃的力學性(xing)能之間的關系見圖 1-200 和 圖1-201 。

三、疲(pi)勞和斷裂韌性

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼的室溫疲(pi)勞(lao)性能見圖(tu) 1-202 和 圖(tu) 1-203 。其疲(pi)勞(lao)性能優(you)于316L不銹(xiu)鋼 。

  斷(duan)裂韌性采用J積(ji)分(fen)積(ji)確定，試樣(yang)尺寸為(wei)14mm x 28mm x 130mm,中(zhong)間線切割并開疲勞(lao)裂紋，其值為(wei)：J1c=885.4kN/m  K1c=421.3MPam1/2 。

四、持久性能

 （ 控氮(dan)00C17N12Mo2）316NG不(bu)銹鋼(gang)的(de) 550℃ 和 600℃ 和 600℃ 的(de)持久強度優(you)于(yu)ASME規范(fan)中的(de)316L不(bu)銹鋼(gang)，見圖1-204。

五(wu)、耐蝕(shi)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(jiao)（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不銹(xiu)鋼易于鈍化，在反應堆高(gao)溫高(gao)壓水環(huan)境中的(de)腐(fu)蝕量(liang)與金屬(shu)釋放量(liang)與試驗時間(jian)的(de)關系曲(qu)線見(jian)圖1-207。

  b. 敏化(hua)和晶間腐蝕 

（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼(gang)具有極好的(de)抵(di)抗敏化能(neng)(neng)力和耐晶間(jian)腐蝕性能(neng)(neng)，即便是長時間(jian)敏化處理（700℃ x 100h)其(qi)再(zai)活化率(lv)(lv)Ra值(zhi)也(ye)達(da)不(bu)到10%,而(er)（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不(bu)銹鋼(gang)僅(jin)經700℃ x 2h 敏化，再(zai)活率(lv)(lv)就能(neng)(neng)達(da)到10%，其(qi)TTS見圖1-208。

  c. 點腐蝕

 （控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼(gang)，由于(yu)氮(dan)的加(jia)入，其(qi)耐點(dian)腐蝕性能(neng)明顯優于(yu) 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(liu)、工藝(yi)性能

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼(gang)的(de)工藝性能類(lei)似(si)于 316不(bu)銹鋼(gang) 和(he) 316L不(bu)銹鋼(gang)，生產(chan)板、管、絲帶等冶金產(chan)品無特殊困難。推(tui)薦(jian)的(de)熱加工溫度范圍(wei)為1000~1250℃.鋼(gang)的(de)熱處理固溶溫度范圍(wei)較寬，在1020~1130℃之(zhi)間(jian)均可，可根據材料截面尺寸(cun)和(he)品種進(jin)行選擇。

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼(gang)焊接性能(neng)良好，一(yi)些焊接參數可參照(zhao) 316L不(bu)銹鋼(gang)，手工鎢極氬弧焊焊絲推薦采用H00Cr17Ni12Mo2,手工電(dian)弧焊焊條為(wei)CHS022NG。

七、物理性能

 比(bi)重：8.04。線膨脹(zhang)系(xi)數、彈性(xing)模量(liang)、切(qie)變(bian)模量(liang)、泊(bo)桑比(bi)、導熱系(xi)數、比(bi)熱的數據見圖(tu)1-210至(zhi)圖(tu)1-213。

八、應用

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼主(zhu)(zhu)要應用(yong)于壓(ya)水堆主(zhu)(zhu)管(guan)道(dao)，1、2、3級設備用(yong)鍛件、沖壓(ya)件，熱交  換器冷精(jing)整無縫鋼管(guan)、設備用(yong)鋼管(guan)；設備和輔助設備用(yong)焊接(jie)件；堆用(yong)構件用(yong)螺栓等。在沸(fei)水堆中主(zhu)(zhu)要用(yong)于耐IGSCC的管(guan)路等。

  由于(yu)（控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)的力學性能(neng)和耐蝕性能(neng)的良好配合，亦(yi)可廣泛應用于(yu)化學加工(gong)工(gong)業，用以(yi)制造換(huan)熱(re)器、容器、管道等。