控氮 00Cr17Ni12Mo2 (316NG)

（ 控氮00C17N12Mo2）316NG不锈钢，是為(wèi)解决316不锈钢在沸水核动力堆出现IGSCC而发展起来的钢种。此钢具有(yǒu)良好的抗敏化能(néng)力，进而提高了它在反应堆高温水环境中的耐IGSCC(晶间应力腐蚀破裂）能(néng)力。

  在沸水堆运行过程中，曾发生常规的奥氏體(tǐ)不锈钢（304、316)管道材料IGSCC,為(wèi)此，美國(guó)的GE公司开发了304NG和316NG(NG代表核级），此类钢既具有(yǒu)304不锈钢和316不锈钢的强度水平又(yòu)具有(yǒu)304L不锈钢、316L不锈钢的耐晶间腐蚀能(néng)力，整个研究工作于1982年完成，先后用(yòng)于沸水堆和压水堆，日本已将316NG不锈钢用(yòng)于压水堆主管道。法國(guó)针对压水堆的主管道的工况条件，于20世纪70年代对能(néng)够用(yòng)于主管道的三类奥氏不锈钢进行了深入研究，结果均不理(lǐ)想。第一类為(wèi)稳定化型奥氏體(tǐ)不锈钢，如321不锈钢和347不锈钢，这类钢能(néng)够满足压水堆主管道的核规范的强度和耐蚀性要求，但其焊接性能(néng)不如304和316,况且因有(yǒu)钛和铌的加入，生产难度较大，加之TiN、NbN夹杂将对后期弯管加工制造产生不利影响；第二类為(wèi)标准型的304和316型奥氏體(tǐ)不锈钢，这类钢在早期反应堆中已得到应用(yòng)，强度水平可(kě)满足规范要求，但钢中的碳含量较高，耐晶间腐蚀能(néng)力不足，厚截面材料焊后易遭受晶间腐蚀，这是导致管道材料晶间型应力腐蚀破裂的主要诱发因素；第三类為(wèi)超低碳型奥氏體(tǐ)不锈钢304L、316L,两者耐晶间腐蚀、焊接性能(néng)、加工性能(néng)均很(hěn)优异，但最大的不足是强度水平低，不能(néng)满足核规程要求。

 鉴于对上述三类钢分(fēn)析，法國(guó)的材料研究工作者致力于开发一种在合金成分(fēn)上不脱离核动力用(yòng)钢的标准规定范围，力學(xué)性能(néng)与标准型316不锈钢相当，耐晶间腐蚀性能(néng)不低于超低碳的奥氏體(tǐ)不锈钢。从单纯技术角度出发，AISI316LN可(kě)满足上述要求，但316LN属于新(xīn)钢种，其中氮的含量超出AISI316L和AISI316规定范围。这种变化将会使根据316奥氏體(tǐ)不锈钢長(cháng)期使用(yòng)经验，并花(huā)费了大量时间和投资获得的核规范付之东流，这种现实无法被接受。于是法國(guó)于20世纪70年代中期研制出一种控氮奥氏體(tǐ)不锈钢，称ICL167CN,在RCC-M标准中為(wèi)Z2CND18-12.这种材料的研究技术思路与316NG一致，但钢中的碳、氮含量有(yǒu)些差别。

 我國(guó)于20世纪80年代中期开始研究控氮00Cr17Ni12Mo2钢，用(yòng)于压水核动力堆主管道。其工业产品性能(néng)水平均达到或超过國(guó)外产品。

一、化學(xué)成分(fēn)

 （ 控氮00C17Ni12Mo2）316NG不锈钢的化學(xué)成份见表1-166。

二、室温和350℃的力學(xué)性能(néng)

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不锈钢在不同國(guó)家标准中规定的室温和300℃、350℃的力學(xué)性能(néng)指标有(yǒu)所差别（见表 1-167）.工业产品的实际测定结果见表 1-168、表 1-169和 表1-170.

   钢的固溶处理(lǐ)温度与室温和350℃的力學(xué)性能(néng)之间的关系见图 1-200 和 图1-201 。

三、疲劳和断裂韧性

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不锈钢的室温疲劳性能(néng)见图 1-202 和 图 1-203 。其疲劳性能(néng)优于316L不锈钢 。

  断裂韧性采用(yòng)J积分(fēn)积确定，试样尺寸為(wèi)14mm x 28mm x 130mm,中间線(xiàn)切割并开疲劳裂纹，其值為(wèi)：J1c=885.4kN/m  K1c=421.3MPam1/2 。

四、持久性能(néng)

 （ 控氮00C17N12Mo2）316NG不锈钢的 550℃ 和 600℃ 和 600℃ 的持久强度优于ASME规范中的316L不锈钢，见图1-204。

五、耐蚀性

 a. 均匀腐蚀

   钢的耐均匀腐蚀性能(néng)优于非控氮的00Cr17Ni14Mo2，在硝酸中的耐蚀性见图1-205。其腐蚀率明显优于321下个。在1NH₂SO₄中的极化行為(wèi)见图1-206。

 该钢较（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不锈钢易于钝化，在反应堆高温高压水环境中的腐蚀量与金属释放量与试验时间的关系曲線(xiàn)见图1-207。

  b. 敏化和晶间腐蚀 

（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不锈钢具有(yǒu)极好的抵抗敏化能(néng)力和耐晶间腐蚀性能(néng)，即便是長(cháng)时间敏化处理(lǐ)（700℃ x 100h)其再活化率Ra值也达不到10%,而（ 00Cr17Ni12Mo2 ）316L不锈钢仅经700℃ x 2h 敏化，再活率就能(néng)达到10%，其TTS见图1-208。

  c. 点腐蚀

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不锈钢，由于氮的加入，其耐点腐蚀性能(néng)明显优于 321不锈钢，见表 1-171。

  d. 应力腐蚀

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不锈钢在42% 沸腾 MgCl₂ 和 高温高压水中的应力腐蚀行為(wèi)分(fēn)别见表 1-172 和 1-173 。

六、工艺性能(néng)

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不锈钢的工艺性能(néng)类似于 316不锈钢 和 316L不锈钢，生产板、管、丝带等冶金产品无特殊困难。推荐的热加工温度范围為(wèi)1000~1250℃.钢的热处理(lǐ)固溶温度范围较宽，在1020~1130℃之间均可(kě)，可(kě)根据材料截面尺寸和品种进行选择。

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不锈钢焊接性能(néng)良好，一些焊接参数可(kě)参照 316L不锈钢，手工钨极氩弧焊焊丝推荐采用(yòng)H00Cr17Ni12Mo2,手工電(diàn)弧焊焊条為(wèi)CHS022NG。

七、物(wù)理(lǐ)性能(néng)

 比重：8.04。線(xiàn)膨胀系数、弹性模量、切变模量、泊桑比、导热系数、比热的数据见图1-210至图1-213。

八、应用(yòng)

 （控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不锈钢主要应用(yòng)于压水堆主管道，1、2、3级设备用(yòng)锻件、冲压件，热交  换器冷精整无缝钢管、设备用(yòng)钢管；设备和辅助设备用(yòng)焊接件；堆用(yòng)构件用(yòng)螺栓等。在沸水堆中主要用(yòng)于耐IGSCC的管路等。

  由于（控氮00Cr17Ni12Mo2）316NG不锈钢的力學(xué)性能(néng)和耐蚀性能(néng)的良好配合，亦可(kě)广泛应用(yòng)于化學(xué)加工工业，用(yòng)以制造换热器、容器、管道等。