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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(xiu)鋼(gang)和347不銹(xiu)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(dui)上(shang)述三類(lei)鋼(gang)(gang)分析，法國的(de)(de)材(cai)料(liao)研究(jiu)工作者致力(li)于開發一種(zhong)(zhong)在合金成(cheng)分上(shang)不(bu)(bu)(bu)脫離核動力(li)用鋼(gang)(gang)的(de)(de)標(biao)準規(gui)定范圍(wei)，力(li)學性能與標(biao)準型316不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)相(xiang)當，耐晶間(jian)腐蝕性能不(bu)(bu)(bu)低于超低碳的(de)(de)奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)。從單純技術角度出發，AISI316LN可滿(man)足上(shang)述要求，但316LN屬(shu)于新鋼(gang)(gang)種(zhong)(zhong)，其中氮(dan)的(de)(de)含(han)量超出AISI316L和AISI316規(gui)定范圍(wei)。這種(zhong)(zhong)變化將會(hui)使根據316奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)長期使用經驗，并花(hua)費了大(da)量時(shi)間(jian)和投資獲得的(de)(de)核規(gui)范付(fu)之東流，這種(zhong)(zhong)現實無法被接受(shou)。于是(shi)法國于20世紀70年(nian)代中期研制出一種(zhong)(zhong)控氮(dan)奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)，稱ICL167CN,在RCC-M標(biao)準中為Z2CND18-12.這種(zhong)(zhong)材(cai)料(liao)的(de)(de)研究(jiu)技術思路與316NG一致，但鋼(gang)(gang)中的(de)(de)碳、氮(dan)含(han)量有(you)些差別(bie)。

 我國于20世(shi)紀80年(nian)代中(zhong)期開始研(yan)究控氮00Cr17Ni12Mo2鋼，用于壓(ya)水(shui)核動力堆主管道。其(qi)工業產(chan)品性能水(shui)平均達到(dao)或超過國外產(chan)品。

一、化學成分

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

二、室(shi)溫(wen)和350℃的力學性能

 （ 控(kong)氮00C17N12Mo2）316NG不銹鋼(gang)在(zai)不同國家標準中規定(ding)(ding)的(de)室溫和(he)(he)300℃、350℃的(de)力學性能指標有(you)所差別（見表(biao) 1-167）.工(gong)業產品(pin)的(de)實際測(ce)定(ding)(ding)結果見表(biao) 1-168、表(biao) 1-169和(he)(he) 表(biao)1-170.

   鋼(gang)的(de)固溶(rong)處(chu)理溫度與(yu)室溫和350℃的(de)力(li)學性能之(zhi)間的(de)關系(xi)見(jian)圖 1-200 和 圖1-201 。

三、疲勞和斷裂韌性(xing)

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不(bu)銹鋼(gang)的室溫疲勞(lao)性能見(jian)圖 1-202 和 圖 1-203 。其疲勞(lao)性能優于316L不(bu)銹鋼(gang) 。

  斷裂(lie)韌(ren)性(xing)采用J積分積確定，試樣(yang)尺(chi)寸(cun)為14mm x 28mm x 130mm,中間線切割并開(kai)疲(pi)勞裂(lie)紋，其值為：J1c=885.4kN/m  K1c=421.3MPam1/2 。

四(si)、持久性能

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼的(de) 550℃ 和 600℃ 和 600℃ 的(de)持久(jiu)強度優于ASME規范中的(de)316L不銹(xiu)鋼，見(jian)圖1-204。

五、耐蝕性(xing)

 a. 均勻腐(fu)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不銹鋼易于鈍化，在反應堆高(gao)溫高(gao)壓(ya)水環境(jing)中的腐蝕量(liang)與金屬釋(shi)放量(liang)與試驗(yan)時間的關(guan)系(xi)曲線見(jian)圖1-207。

  b. 敏化和(he)晶間腐蝕(shi) 

（控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)具(ju)有極好的抵抗敏化能力和耐晶間(jian)腐蝕性能，即便是長時(shi)間(jian)敏化處(chu)理(li)（700℃ x 100h)其再(zai)活化率(lv)Ra值也達不到(dao)(dao)10%,而(er)（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不銹鋼(gang)僅經700℃ x 2h 敏化，再(zai)活率(lv)就能達到(dao)(dao)10%，其TTS見圖1-208。

  c. 點(dian)腐蝕

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼，由于(yu)氮的加入，其耐點腐(fu)蝕性能明(ming)顯優于(yu) 321不銹(xiu)鋼，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)藝性能(neng)

 （控(kong)氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)工藝性能類似于(yu) 316不(bu)銹(xiu)鋼(gang) 和(he) 316L不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，生產(chan)板、管、絲帶(dai)等冶金產(chan)品(pin)無特殊困難。推薦的(de)熱加工溫(wen)度(du)范圍(wei)為1000~1250℃.鋼(gang)的(de)熱處理固溶溫(wen)度(du)范圍(wei)較寬，在1020~1130℃之間均可(ke)，可(ke)根據材料截面尺寸和(he)品(pin)種進行選擇。

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹(xiu)鋼焊(han)(han)接性能良(liang)好，一(yi)些焊(han)(han)接參數(shu)可參照 316L不(bu)銹(xiu)鋼，手(shou)工鎢極氬弧焊(han)(han)焊(han)(han)絲(si)推薦(jian)采用H00Cr17Ni12Mo2,手(shou)工電(dian)弧焊(han)(han)焊(han)(han)條為CHS022NG。

七、物理性能

 比重：8.04。線膨脹(zhang)系(xi)數(shu)(shu)、彈性模量、切變模量、泊桑(sang)比、導熱系(xi)數(shu)(shu)、比熱的(de)數(shu)(shu)據見圖(tu)1-210至圖(tu)1-213。

八(ba)、應(ying)用

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼主要應用(yong)于壓(ya)水堆(dui)(dui)主管道(dao)，1、2、3級設(she)(she)備(bei)(bei)用(yong)鍛(duan)件(jian)、沖壓(ya)件(jian)，熱(re)交  換(huan)器(qi)冷精整無(wu)縫鋼管、設(she)(she)備(bei)(bei)用(yong)鋼管；設(she)(she)備(bei)(bei)和輔(fu)助設(she)(she)備(bei)(bei)用(yong)焊(han)接件(jian)；堆(dui)(dui)用(yong)構件(jian)用(yong)螺栓等。在沸水堆(dui)(dui)中主要用(yong)于耐IGSCC的管路等。

  由于(yu)（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼(gang)的(de)力(li)學(xue)性能(neng)和耐蝕性能(neng)的(de)良好(hao)配合(he)，亦(yi)可廣泛應用(yong)于(yu)化學(xue)加(jia)工工業，用(yong)以制造換熱器(qi)、容器(qi)、管道(dao)等。