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控氮 00Cr17Ni12Mo2 (316NG)

（ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼，是為解決316不銹(xiu)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(yu)對上述(shu)(shu)三類鋼(gang)分析，法國的(de)(de)材(cai)料研究工作者致力于(yu)開發(fa)一(yi)種(zhong)在合金成分上不(bu)脫離核動力用鋼(gang)的(de)(de)標準(zhun)規(gui)定范圍(wei)，力學性能與(yu)標準(zhun)型(xing)316不(bu)銹(xiu)鋼(gang)相(xiang)當，耐晶間(jian)腐蝕(shi)性能不(bu)低于(yu)超低碳的(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)。從(cong)單(dan)純技(ji)術(shu)角度出發(fa)，AISI316LN可滿足上述(shu)(shu)要求，但(dan)316LN屬于(yu)新鋼(gang)種(zhong)，其(qi)中(zhong)(zhong)氮的(de)(de)含量(liang)超出AISI316L和(he)AISI316規(gui)定范圍(wei)。這(zhe)種(zhong)變化將會(hui)使根據316奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)長(chang)期使用經驗，并花費了大(da)量(liang)時間(jian)和(he)投資獲得的(de)(de)核規(gui)范付(fu)之東(dong)流，這(zhe)種(zhong)現實無(wu)法被接受。于(yu)是(shi)法國于(yu)20世紀70年代中(zhong)(zhong)期研制出一(yi)種(zhong)控氮奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，稱ICL167CN,在RCC-M標準(zhun)中(zhong)(zhong)為Z2CND18-12.這(zhe)種(zhong)材(cai)料的(de)(de)研究技(ji)術(shu)思路與(yu)316NG一(yi)致，但(dan)鋼(gang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)碳、氮含量(liang)有些差(cha)別。

 我國(guo)于(yu)20世紀(ji)80年代中期開(kai)始研(yan)究控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2鋼，用(yong)于(yu)壓水核動力堆主(zhu)管道(dao)。其工(gong)業產品(pin)性能水平均達到或超過(guo)國(guo)外(wai)產品(pin)。

一、化學成分(fen)

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

二、室溫和350℃的力學性能

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼在不同(tong)國家標(biao)準中規定的(de)室溫和300℃、350℃的(de)力學(xue)性能指標(biao)有所(suo)差別（見(jian)(jian)表(biao) 1-167）.工(gong)業產品的(de)實(shi)際(ji)測定結果見(jian)(jian)表(biao) 1-168、表(biao) 1-169和 表(biao)1-170.

   鋼的固溶處理溫(wen)度與室(shi)溫(wen)和350℃的力學性能之間的關系見(jian)圖(tu) 1-200 和 圖(tu)1-201 。

三(san)、疲勞(lao)和斷裂韌性

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹鋼(gang)的室溫疲勞性能見圖 1-202 和 圖 1-203 。其疲勞性能優于316L不銹鋼(gang) 。

  斷(duan)裂(lie)韌性采用J積分積確定，試樣尺寸為14mm x 28mm x 130mm,中間線切割并開疲勞裂(lie)紋，其值為：J1c=885.4kN/m  K1c=421.3MPam1/2 。

四、持久性能

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不(bu)(bu)銹鋼的 550℃ 和 600℃ 和 600℃ 的持久強度優于ASME規范中的316L不(bu)(bu)銹鋼，見(jian)圖1-204。

五、耐蝕性

 a. 均勻腐蝕(shi)

   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(dun)化，在反應堆高(gao)溫高(gao)壓(ya)水(shui)環境中的腐(fu)蝕量與金屬(shu)釋放(fang)量與試驗時間的關系曲線見圖1-207。

  b. 敏(min)化和晶間腐蝕(shi) 

（控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼具有(you)極好的(de)抵抗敏(min)化能力和(he)耐晶間(jian)腐蝕(shi)性能，即便是長(chang)時間(jian)敏(min)化處理(li)（700℃ x 100h)其再活化率Ra值也(ye)達不(bu)到10%,而（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不(bu)銹鋼僅(jin)經700℃ x 2h 敏(min)化，再活率就能達到10%，其TTS見圖1-208。

  c. 點(dian)腐蝕(shi)

 （控(kong)氮(dan)00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼(gang)，由于(yu)氮(dan)的加入(ru)，其(qi)耐點腐蝕性能明(ming)顯優于(yu) 321不銹(xiu)鋼(gang)，見表 1-171。

  d. 應力腐(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(gong)藝(yi)性能

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)(gang)的工藝性能類似(si)于(yu) 316不銹鋼(gang)(gang) 和(he)(he) 316L不銹鋼(gang)(gang)，生產(chan)板(ban)、管、絲帶等冶金產(chan)品(pin)無特(te)殊困難。推(tui)薦的熱(re)加工溫度(du)范圍為1000~1250℃.鋼(gang)(gang)的熱(re)處理固溶溫度(du)范圍較寬，在1020~1130℃之間均可，可根(gen)據材(cai)料(liao)截面尺寸和(he)(he)品(pin)種進行選擇。

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼焊接性能(neng)良好，一些焊接參數可參照 316L不銹鋼，手工(gong)鎢極氬弧焊焊絲推(tui)薦采用H00Cr17Ni12Mo2,手工(gong)電(dian)弧焊焊條為CHS022NG。

七、物理(li)性(xing)能(neng)

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

八、應用

 （控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)主(zhu)(zhu)要(yao)應用(yong)于(yu)壓水(shui)(shui)堆主(zhu)(zhu)管道，1、2、3級設備用(yong)鍛件(jian)(jian)(jian)、沖壓件(jian)(jian)(jian)，熱交(jiao)  換器冷精整(zheng)無(wu)縫鋼(gang)管、設備用(yong)鋼(gang)管；設備和輔助設備用(yong)焊接件(jian)(jian)(jian)；堆用(yong)構件(jian)(jian)(jian)用(yong)螺栓等。在(zai)沸水(shui)(shui)堆中(zhong)主(zhu)(zhu)要(yao)用(yong)于(yu)耐IGSCC的(de)管路等。

  由于(yu)（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼的(de)力(li)學性(xing)能和耐蝕(shi)性(xing)能的(de)良(liang)好配合，亦可廣泛應(ying)用于(yu)化(hua)學加工工業，用以制造換熱器、容器、管道等。