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控氮 00Cr17Ni12Mo2 (316NG)

（ 控氮(dan)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(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(jian)于對上述(shu)三類鋼分析，法(fa)(fa)國的(de)材(cai)料(liao)研究工作者致力于開發一(yi)種(zhong)(zhong)在(zai)合金成分上不(bu)(bu)脫離核(he)動力用鋼的(de)標準規(gui)定(ding)范(fan)圍(wei)，力學性能與標準型316不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼相(xiang)當，耐晶間腐(fu)蝕性能不(bu)(bu)低于超低碳的(de)奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼。從單純技術(shu)(shu)角度(du)出發，AISI316LN可滿(man)足上述(shu)要求，但316LN屬于新(xin)鋼種(zhong)(zhong)，其(qi)中氮(dan)的(de)含量超出AISI316L和(he)AISI316規(gui)定(ding)范(fan)圍(wei)。這種(zhong)(zhong)變化將會使根(gen)據316奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼長期使用經(jing)驗，并花費了大量時間和(he)投(tou)資獲得的(de)核(he)規(gui)范(fan)付之東流，這種(zhong)(zhong)現實無法(fa)(fa)被接(jie)受。于是法(fa)(fa)國于20世紀70年代中期研制出一(yi)種(zhong)(zhong)控氮(dan)奧氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼，稱(cheng)ICL167CN,在(zai)RCC-M標準中為Z2CND18-12.這種(zhong)(zhong)材(cai)料(liao)的(de)研究技術(shu)(shu)思路(lu)與316NG一(yi)致，但鋼中的(de)碳、氮(dan)含量有些差別。

 我(wo)國于20世紀80年代中期開始研究控氮00Cr17Ni12Mo2鋼，用于壓(ya)水(shui)核動力堆主(zhu)管道。其工(gong)業產(chan)品性能水(shui)平均(jun)達到或超過(guo)國外產(chan)品。

一(yi)、化學成分

 （ 控氮00C17Ni12Mo2）316NG不銹鋼的化(hua)學成份(fen)見(jian)表1-166。

二(er)、室溫和(he)350℃的力學性能

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹鋼在不同國家標(biao)準中規定(ding)的(de)(de)室溫(wen)和300℃、350℃的(de)(de)力學性能指標(biao)有所差別（見表 1-167）.工(gong)業產品的(de)(de)實際(ji)測定(ding)結果見表 1-168、表 1-169和 表1-170.

   鋼的(de)固(gu)溶處理(li)溫(wen)度(du)與室溫(wen)和350℃的(de)力(li)學性能之間的(de)關系見圖 1-200 和 圖1-201 。

三(san)、疲勞和斷裂韌性

 （ 控(kong)氮00C17N12Mo2）316NG不(bu)銹(xiu)鋼的室溫疲勞(lao)性能見(jian)圖(tu) 1-202 和 圖(tu) 1-203 。其(qi)疲勞(lao)性能優(you)于316L不(bu)銹(xiu)鋼 。

  斷(duan)裂(lie)韌(ren)性(xing)采用J積(ji)(ji)分積(ji)(ji)確定，試樣尺寸為(wei)14mm x 28mm x 130mm,中間線(xian)切割并開(kai)疲勞裂(lie)紋，其值為(wei)：J1c=885.4kN/m  K1c=421.3MPam1/2 。

四、持久性能

 （ 控(kong)氮(dan)00C17N12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼的(de) 550℃ 和(he) 600℃ 和(he) 600℃ 的(de)持(chi)久強度優(you)于ASME規范(fan)中(zhong)的(de)316L不銹(xiu)鋼，見圖1-204。

五(wu)、耐蝕性

 a. 均(jun)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(gang)較（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不銹(xiu)鋼(gang)易于鈍(dun)化，在反應堆高溫高壓水環(huan)境中的腐蝕量(liang)與金屬(shu)釋放量(liang)與試驗時間的關系曲線見圖1-207。

  b. 敏化和晶(jing)間(jian)腐蝕 

（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼具有極好的抵抗敏化能(neng)力和耐晶間腐(fu)蝕性能(neng)，即便(bian)是(shi)長時間敏化處理（700℃ x 100h)其(qi)再(zai)活(huo)化率Ra值也達不(bu)到10%,而（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不(bu)銹鋼僅經700℃ x 2h 敏化，再(zai)活(huo)率就能(neng)達到10%，其(qi)TTS見圖1-208。

  c. 點腐蝕

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹(xiu)鋼，由(you)于氮的加入(ru)，其耐點腐蝕(shi)性能明(ming)顯優于 321不(bu)銹(xiu)鋼，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、工藝(yi)性能

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)(bu)銹鋼(gang)的工(gong)藝性能類似(si)于(yu) 316不(bu)(bu)銹鋼(gang) 和 316L不(bu)(bu)銹鋼(gang)，生(sheng)產(chan)板、管(guan)、絲(si)帶等(deng)冶金產(chan)品(pin)無特(te)殊困難。推薦的熱加工(gong)溫(wen)度(du)范(fan)圍為1000~1250℃.鋼(gang)的熱處(chu)理固溶溫(wen)度(du)范(fan)圍較寬，在1020~1130℃之間均可，可根據材料(liao)截面尺(chi)寸和品(pin)種進行選(xuan)擇。

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹(xiu)鋼(gang)焊(han)(han)(han)接性能良好，一些焊(han)(han)(han)接參(can)數可參(can)照(zhao) 316L不(bu)銹(xiu)鋼(gang)，手(shou)工鎢極氬弧(hu)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)絲推薦采用H00Cr17Ni12Mo2,手(shou)工電弧(hu)焊(han)(han)(han)焊(han)(han)(han)條為CHS022NG。

七(qi)、物理性(xing)能

 比重：8.04。線(xian)膨脹系數(shu)(shu)、彈(dan)性模(mo)量(liang)、切變模(mo)量(liang)、泊桑(sang)比、導熱系數(shu)(shu)、比熱的數(shu)(shu)據(ju)見圖(tu)1-210至圖(tu)1-213。

八(ba)、應(ying)用

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)主要應(ying)用(yong)于(yu)壓水堆(dui)(dui)主管(guan)道，1、2、3級(ji)設(she)(she)備用(yong)鍛件、沖(chong)壓件，熱交  換(huan)器冷(leng)精整無縫(feng)鋼(gang)管(guan)、設(she)(she)備用(yong)鋼(gang)管(guan)；設(she)(she)備和輔助設(she)(she)備用(yong)焊接件；堆(dui)(dui)用(yong)構(gou)件用(yong)螺栓等。在(zai)沸(fei)水堆(dui)(dui)中主要用(yong)于(yu)耐IGSCC的管(guan)路等。

  由于（控(kong)氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)的力學性能(neng)和(he)耐蝕性能(neng)的良好配合，亦可廣(guang)泛應用于化學加工工業，用以制造換熱器、容器、管(guan)道等。