316NG控氮奧氏體不銹鋼具有較好的耐蝕性

堪薩斯州狼溪核電站工作人員杰里米·麥克尼夫（Jeremy McNeive）于2018年8月3日介紹說，研究中發(fā)現(xiàn)，氮在不銹鋼中可作為固溶強化元素提高奧氏體不銹鋼的強度，但并不顯著損害鋼的塑性和韌性；同時，氮還可提高鋼的耐腐蝕性能，特別是耐局部腐蝕，比如耐晶間腐蝕，點腐蝕和縫隙腐蝕等。

在此認識基礎(chǔ)上，通用電氣于1982年年最先開發(fā)了 304NG和316NG(NG代表核級）超低碳控氮奧氏體不銹鋼

即在超低碳（C彡0. 02%?0. 03% )鉻鎳奧氏體不銹鋼中加入0. 05%?0. 10%氮，此類控氮奧氏體不銹鋼既具有標準304和316不銹鋼的強度水平又具有超低碳奧氏體不銹鋼304L和316L的耐晶間腐蝕能力。

超低碳控氮奧氏體不銹鋼先后成功應(yīng)用于沸水堆和壓水堆。目前，核電技術(shù)比較先進的日本和法國也都將超低碳控氮奧氏體不銹鋼材料用于壓水堆主管道、堆內(nèi)結(jié)構(gòu)材料（法蘭、堆內(nèi)各種支撐件等）等關(guān)鍵部件。

反應(yīng)堆主管道是一回路冷卻劑循環(huán)的主要通道，是冷卻劑壓力邊界，承擔(dān)著容納冷卻劑和傳輸熱量的核心功能，而且承受著高溫、高壓、高流速水的腐蝕作用。因此，材料的耐蝕性是主管道材料應(yīng)用性能的主要評價指標之一。

通用電氣實驗室發(fā)明的控氮00Cr17Ni12Mo2不銹鋼（316NG不銹鋼），是新一代主管道用材。

316NG不銹鋼添加了鉬和氮元素，大大提高了材料的抗氯離子腐蝕能力，降低了點蝕和應(yīng)力腐蝕開裂敏感性，具有強度高、塑韌性好、綜合性能優(yōu)異等特點。

316NG材料在高純水環(huán)境中長時間的腐蝕行為。

材料取自316NG不銹鋼主管道直管段，試樣尺寸為30mm×20mm×3mm，兩端各有一個Φ3mm的掛樣孔。試驗采用4L靜態(tài)高壓釜，試驗溫度（300±3）℃、飽和蒸氣壓，腐蝕環(huán)境為除氧高純水，腐蝕周期分別為168,500,1000，2000，3000h。

依次采用120～600號的水磨砂紙打磨試樣，去掉原始金屬表面；然后對試樣進行清洗、干燥，稱量，測量尺寸，記錄數(shù)據(jù)；試樣放入高壓釜中，倒入高純水2500mL，關(guān)釜，升溫，當(dāng)溫度升至114℃時，除氧，然后設(shè)定溫度為300℃，繼續(xù)升溫，達到設(shè)定溫度后計時。

腐蝕試驗結(jié)束后取出試樣，清洗、脫水、干燥、稱量，待脫模使用；更換溶液，清潔高壓釜內(nèi)壁，放入其余試樣，重新升溫、除氧，開始下一周期試驗。

隨著復(fù)試時間的延長，316NG不銹鋼的平均腐蝕速率急劇下降。這是因為在腐蝕初期，氧化膜的生長受金屬的氧化反應(yīng)控制，導(dǎo)致短時間內(nèi)由腐蝕產(chǎn)生的質(zhì)量損失增大；隨著腐蝕時間的延長，鐵、鉻和鎳等金屬離子向外擴散和氧發(fā)生反應(yīng)，在表面形成鐵鉻鎳的氧化物，阻礙了金屬基體與氧接觸而發(fā)生進一步的腐蝕反應(yīng)，因此腐蝕速率明顯減小。

316NG不銹鋼在高純水環(huán)境中的平均腐蝕速率為0.05mm/a，隨著腐蝕時間延長，其平均腐蝕速率急劇下降。

316NG不銹鋼腐蝕產(chǎn)物的晶粒細小致密，尺寸約為0.5μm，均勻分布在整個基體表面，腐蝕產(chǎn)物主要以耐蝕性強的Fe3O4、NiFe2O4、FeCr2O4、鎳和鉻氧化物及氫氧化物等形式存在；腐蝕產(chǎn)物中的（鉻+鎳）與鐵的原子比大于基體中的，說明腐蝕產(chǎn)物主要為富鉻鎳而貧鐵的氧化物，具有較好的耐蝕性。

結(jié)尾部分：

摘要： 316NG控氮奧氏體不銹鋼具有較好的耐蝕性

作者：朱川