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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(shang)(shang)(shang)述(shu)(shu)三類(lei)鋼分析，法(fa)(fa)國的(de)材料(liao)(liao)研究工(gong)作者致(zhi)(zhi)力于(yu)開(kai)發一(yi)種在合(he)金成分上(shang)(shang)(shang)不脫離核(he)動力用鋼的(de)標(biao)(biao)準規(gui)定范(fan)圍，力學性能(neng)(neng)與(yu)標(biao)(biao)準型(xing)316不銹鋼相當，耐晶間(jian)腐(fu)蝕(shi)性能(neng)(neng)不低于(yu)超(chao)低碳的(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹鋼。從(cong)單(dan)純技術角(jiao)度出發，AISI316LN可滿(man)足上(shang)(shang)(shang)述(shu)(shu)要求，但(dan)(dan)316LN屬于(yu)新鋼種，其(qi)中氮的(de)含(han)量(liang)(liang)超(chao)出AISI316L和AISI316規(gui)定范(fan)圍。這種變化將(jiang)會使根據316奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹鋼長期使用經驗，并(bing)花費了(le)大量(liang)(liang)時間(jian)和投資(zi)獲得的(de)核(he)規(gui)范(fan)付之東(dong)流(liu)，這種現實無法(fa)(fa)被(bei)接受。于(yu)是法(fa)(fa)國于(yu)20世紀70年代中期研制出一(yi)種控氮奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹鋼，稱ICL167CN,在RCC-M標(biao)(biao)準中為(wei)Z2CND18-12.這種材料(liao)(liao)的(de)研究技術思路與(yu)316NG一(yi)致(zhi)(zhi)，但(dan)(dan)鋼中的(de)碳、氮含(han)量(liang)(liang)有些差別。

 我國于20世紀80年代中期開(kai)始(shi)研究控氮00Cr17Ni12Mo2鋼，用于壓水核動(dong)力堆(dui)主管(guan)道(dao)。其(qi)工(gong)業產品(pin)性能水平(ping)均達到或超過國外產品(pin)。

一、化學(xue)成分

 （ 控氮00C17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼的化學(xue)成份見表1-166。

二、室溫和350℃的力學性能

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不銹鋼在不同國家(jia)標(biao)(biao)準中規定的室溫(wen)和(he)300℃、350℃的力學性能(neng)指標(biao)(biao)有所差別（見表 1-167）.工業(ye)產品的實際測定結(jie)果見表 1-168、表 1-169和(he) 表1-170.

   鋼的(de)(de)(de)固溶處理(li)溫度(du)與室溫和350℃的(de)(de)(de)力學性能之間的(de)(de)(de)關系見(jian)圖 1-200 和 圖1-201 。

三、疲(pi)勞和斷裂韌性(xing)

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

  斷裂韌性采用J積分積確(que)定(ding)，試樣尺寸為14mm x 28mm x 130mm,中間線切割并開疲勞裂紋，其值為：J1c=885.4kN/m  K1c=421.3MPam1/2 。

四、持久性能

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

五、耐蝕性

 a. 均(jun)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不銹鋼易于(yu)鈍(dun)化，在反應堆高溫(wen)高壓(ya)水環境中的腐(fu)蝕量與金屬釋放(fang)量與試驗時(shi)間的關系(xi)曲線(xian)見圖(tu)1-207。

  b. 敏化和晶間腐(fu)蝕 

（控(kong)氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹鋼(gang)具有極好(hao)的抵抗敏化能力和(he)耐(nai)晶間(jian)腐蝕性能，即便是長時(shi)間(jian)敏化處理（700℃ x 100h)其(qi)再(zai)活化率Ra值也達(da)不(bu)到10%,而(er)（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不(bu)銹鋼(gang)僅經700℃ x 2h 敏化，再(zai)活率就能達(da)到10%，其(qi)TTS見圖1-208。

  c. 點腐(fu)蝕

 （控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼，由于(yu)氮(dan)的加入，其耐點腐蝕(shi)性能明顯優于(yu) 321不銹鋼，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、工藝性能

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)工(gong)藝性能類似于 316不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang) 和 316L不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)，生產板、管、絲帶等冶金產品無特殊困難。推薦的(de)熱(re)加工(gong)溫(wen)度范圍(wei)為1000~1250℃.鋼(gang)(gang)的(de)熱(re)處理固溶溫(wen)度范圍(wei)較寬，在(zai)1020~1130℃之間均可，可根據材料(liao)截面尺寸和品種進行選擇。

 （控(kong)氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼(gang)焊(han)接性能良好，一些(xie)焊(han)接參數可參照 316L不銹鋼(gang)，手工(gong)鎢極氬(ya)弧焊(han)焊(han)絲推薦采(cai)用H00Cr17Ni12Mo2,手工(gong)電弧焊(han)焊(han)條為CHS022NG。

七、物理性能

 比(bi)重：8.04。線膨脹系(xi)數(shu)、彈性模量、切變模量、泊(bo)桑比(bi)、導熱(re)系(xi)數(shu)、比(bi)熱(re)的數(shu)據見(jian)圖1-210至(zhi)圖1-213。

八、應用

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹(xiu)鋼(gang)主要應用(yong)于壓水堆(dui)主管(guan)道，1、2、3級設(she)(she)備(bei)用(yong)鍛件(jian)(jian)、沖壓件(jian)(jian)，熱交(jiao)  換器冷精整(zheng)無(wu)縫鋼(gang)管(guan)、設(she)(she)備(bei)用(yong)鋼(gang)管(guan)；設(she)(she)備(bei)和輔助設(she)(she)備(bei)用(yong)焊接件(jian)(jian)；堆(dui)用(yong)構件(jian)(jian)用(yong)螺栓(shuan)等。在沸水堆(dui)中主要用(yong)于耐IGSCC的管(guan)路等。

  由(you)于（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不銹鋼的(de)力學性(xing)能和耐(nai)蝕(shi)性(xing)能的(de)良好配合(he)，亦(yi)可廣泛應(ying)用于化學加(jia)工工業，用以制造換熱器、容(rong)器、管道等。