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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(xiu)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(bu)銹鋼和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(jian)于(yu)對上述三類鋼(gang)(gang)(gang)(gang)分(fen)(fen)析，法國(guo)的(de)材料研(yan)究工作者致力于(yu)開發一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)在合金成分(fen)(fen)上不(bu)脫(tuo)離核動力用(yong)(yong)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)標準規(gui)定范(fan)圍，力學性(xing)能(neng)與標準型316不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)相當(dang)，耐晶(jing)間腐蝕性(xing)能(neng)不(bu)低于(yu)超低碳的(de)奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。從單純(chun)技術(shu)角度出發，AISI316LN可滿足上述要求，但316LN屬于(yu)新鋼(gang)(gang)(gang)(gang)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，其中(zhong)氮(dan)的(de)含量(liang)超出AISI316L和AISI316規(gui)定范(fan)圍。這(zhe)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)變化將會使根據316奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)長期(qi)(qi)使用(yong)(yong)經(jing)驗，并(bing)花費了大量(liang)時(shi)間和投資(zi)獲得的(de)核規(gui)范(fan)付之東流，這(zhe)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)現(xian)實無法被接受。于(yu)是法國(guo)于(yu)20世紀70年代中(zhong)期(qi)(qi)研(yan)制出一(yi)(yi)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)控氮(dan)奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)(gang)(gang)，稱ICL167CN,在RCC-M標準中(zhong)為(wei)Z2CND18-12.這(zhe)種(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)材料的(de)研(yan)究技術(shu)思路與316NG一(yi)(yi)致，但鋼(gang)(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)碳、氮(dan)含量(liang)有(you)些(xie)差別。

 我國(guo)于(yu)20世紀80年代中期開始研究控氮00Cr17Ni12Mo2鋼(gang)，用于(yu)壓水(shui)核動力堆主管(guan)道。其(qi)工業產(chan)品性能水(shui)平均(jun)達到或超(chao)過國(guo)外產(chan)品。

一、化(hua)學成分

 （ 控氮00C17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹(xiu)鋼的化學成份見表1-166。

二(er)、室溫和(he)350℃的(de)力學性(xing)能(neng)

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹鋼(gang)在不同國家標準(zhun)中規定的室溫和300℃、350℃的力學性能指標有所差別（見(jian)表(biao)(biao) 1-167）.工業產(chan)品的實際測定結(jie)果見(jian)表(biao)(biao) 1-168、表(biao)(biao) 1-169和 表(biao)(biao)1-170.

   鋼的固溶處理溫度與室溫和350℃的力學性能之間的關(guan)系見(jian)圖 1-200 和 圖1-201 。

三、疲勞和斷裂韌性

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼的室溫(wen)疲勞性能(neng)見(jian)圖 1-202 和 圖 1-203 。其疲勞性能(neng)優于316L不銹(xiu)鋼 。

  斷裂韌(ren)性采用J積分積確定，試(shi)樣(yang)尺寸為14mm x 28mm x 130mm,中間線切割(ge)并開疲勞裂紋，其值為：J1c=885.4kN/m  K1c=421.3MPam1/2 。

四、持久性(xing)能

 （ 控氮(dan)00C17N12Mo2）316NG不銹鋼的(de) 550℃ 和 600℃ 和 600℃ 的(de)持久強度優于ASME規范中的(de)316L不銹鋼，見圖1-204。

五、耐(nai)蝕性(xing)

 a. 均勻腐(fu)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(gai)鋼(gang)(gang)較（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不銹鋼(gang)(gang)易(yi)于鈍化，在反(fan)應堆高溫高壓(ya)水環境中的(de)腐蝕量與(yu)金屬釋放量與(yu)試(shi)驗(yan)時間的(de)關系(xi)曲線見圖(tu)1-207。

  b. 敏化和晶間(jian)腐(fu)蝕(shi) 

（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼(gang)具有極好的抵抗敏化能力和耐晶(jing)間(jian)腐蝕性能，即便(bian)是(shi)長(chang)時間(jian)敏化處理（700℃ x 100h)其再(zai)(zai)活(huo)化率Ra值也(ye)達不(bu)到10%,而（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不(bu)銹鋼(gang)僅(jin)經700℃ x 2h 敏化，再(zai)(zai)活(huo)率就能達到10%，其TTS見圖1-208。

  c. 點腐蝕

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼，由于氮的(de)加入，其耐點(dian)腐蝕(shi)性能(neng)明顯優于 321不銹鋼，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(liu)、工藝性能

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼的工藝(yi)性(xing)能(neng)類似于(yu) 316不銹鋼 和 316L不銹鋼，生產板、管(guan)、絲(si)帶等冶金產品無(wu)特殊困難。推薦的熱(re)加工溫度范(fan)圍為1000~1250℃.鋼的熱(re)處理(li)固溶溫度范(fan)圍較寬(kuan)，在1020~1130℃之間均可(ke)，可(ke)根據(ju)材料截(jie)面(mian)尺(chi)寸和品種(zhong)進行選擇(ze)。

 （控(kong)氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼(gang)焊接(jie)性(xing)能良好，一(yi)些焊接(jie)參數(shu)可參照 316L不(bu)銹鋼(gang)，手工(gong)(gong)鎢極氬(ya)弧焊焊絲推薦采用H00Cr17Ni12Mo2,手工(gong)(gong)電弧焊焊條為CHS022NG。

七、物(wu)理性能

 比(bi)(bi)重：8.04。線膨脹(zhang)系(xi)數(shu)、彈性模量(liang)、切變(bian)模量(liang)、泊桑比(bi)(bi)、導熱系(xi)數(shu)、比(bi)(bi)熱的數(shu)據見圖(tu)1-210至圖(tu)1-213。

八、應用(yong)

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼主(zhu)要應用于壓(ya)(ya)水堆(dui)主(zhu)管道，1、2、3級設備(bei)用鍛件、沖壓(ya)(ya)件，熱交  換器冷精(jing)整無縫鋼管、設備(bei)用鋼管；設備(bei)和輔助設備(bei)用焊接件；堆(dui)用構件用螺栓等。在沸水堆(dui)中主(zhu)要用于耐IGSCC的管路(lu)等。

  由(you)于（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)的(de)力(li)學性能和耐蝕性能的(de)良好配合，亦可廣泛應用于化學加工工業，用以制造換熱器、容器、管(guan)道等(deng)。