當今世界,原子能對于人們來說已經不是陌生的東西了。然而,你可曾想到,不銹鋼(括鐵鎳基及鎳基耐蝕合金)在原子能工業的發展中起著重大作用呢?為了說明這一點,不妨先從原子能工業的幾個主要環節談起。粗略地說,原子能工業由三大環節組成,核心環節是核反應堆。另一個環節在反應堆之前,稱為前處理系統,其主要任務是從礦石中提取核燃料金屬并進行加工。還有一個環節在反應堆之后,稱為后處理系統,其任務是將“燃燒”過的核燃料進行化工處理,以排除廢物,提取有用的放射性物質,回收未“燒完”的核燃料。


 上述的每一個環節,如果沒有各種不銹鋼制的裝置或設備,核反應堆就不能順利地運行。在前處理階段,需要把礦石粉碎后用酸或堿溶解,以使核燃料金屬從礦石中轉移到溶液中,這個過程叫做浸出。目前常用的浸出劑是硫酸,浸出液就是含有多種金屬子的稀硫酸溶液。這樣,浸出及隨后的一系列操作,都得在耐硫酸腐蝕的設備中進行。這些設備或構件多用含鉬(或鉬和銅)的奧氏體不銹鋼甚至鐵鎳基合金制造。同時輸送這些酸性礦漿或溶液的耐酸泵及管道,也都是不銹鋼制作的。


 這種直接從礦石中提取出來的有用物質,一般為核燃料金屬的粗制氧化物,為使它成為能在反應堆中“燃燒”的核燃料,還需對它進行提純、氟化或氫氟化等一系列化工處理。這時用的設備必須能耐含氟化物的酸溶液、氫氟酸及氟化物氣體的腐蝕。高鉻鎳不銹鋼、耐熱鋼以及含鉻、鉬及銅的鎳基耐蝕合金(jin),是制造這類設備常用的材料。


 反(fan)應堆中(zhong)的(de)(de)情況與前處理(li)階段有所不(bu)(bu)(bu)同。以(yi)目前最(zui)常用的(de)(de)加壓(ya)水(shui)反(fan)應堆為例,堆內(nei)構(gou)件主要受高(gao)(gao)溫(wen)高(gao)(gao)壓(ya)水(shui)的(de)(de)腐蝕。此(ci)外(wai),堆心部分的(de)(de)結(jie)構(gou)材料(liao)(liao)還要受到強烈的(de)(de)中(zhong)子輻照,雖然腐蝕環(huan)境不(bu)(bu)(bu)算苛刻,但(dan)要求材料(liao)(liao)的(de)(de)使(shi)用壽命(ming)長、安全(quan)度高(gao)(gao),不(bu)(bu)(bu)容許有腐蝕產物(wu)的(de)(de)沾污。因此(ci),這里(li)到處都離不(bu)(bu)(bu)開不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang),起(qi)支(zhi)撐、固定作(zuo)用的(de)(de)骨架、格柵(zha)等是(shi)用超(chao)低碳奧(ao)氏體不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)制(zhi)作(zuo)的(de)(de);卸料(liao)(liao)用的(de)(de)脈(mo)沖管和(he)(he)固定管系的(de)(de)螺釘(一個不(bu)(bu)(bu)太大的(de)(de)反(fan)應堆中(zhong)要用幾(ji)千(qian)個)是(shi)用奧(ao)氏體-鐵素體雙相不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)制(zhi)作(zuo)的(de)(de);用于屏蔽中(zhong)子輻照的(de)(de)防護板,是(shi)高(gao)(gao)硼不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)制(zhi)作(zuo)的(de)(de);各種管道及聯系構(gou)件也都是(shi)奧(ao)氏體不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)制(zhi)作(zuo)的(de)(de)······因此(ci)可以(yi)說,除了燃(ran)料(liao)(liao)元件和(he)(he)石墨反(fan)射體之外(wai),原子能(neng)反(fan)應堆里(li)幾(ji)乎(hu)是(shi)不(bu)(bu)(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)世(shi)界。


反應堆內產生的熱量由(you)壓(ya)(ya)力(li)水導(dao)出,通過熱蒸發器產生高(gao)壓(ya)(ya)過熱蒸汽用以發電。這里輸送壓(ya)(ya)力(li)水的管路系統要(yao)求用高(gao)溫(wen)強度較高(gao)的含鉬、氮(dan)不銹鋼,而蒸發器則要(yao)根據不同(tong)情況使用雙相不銹鋼、鐵(tie)鎳基合(he)金(jin)及鎳基合(he)金(jin)等。


 核反應堆的(de)(de)后(hou)(hou)處(chu)理階段(duan)所(suo)接觸到的(de)(de)腐蝕性(xing)介質(zhi)(zhi)不僅多種多樣,而且對(dui)設(she)備的(de)(de)要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)更為苛刻。同時為了(le)確保反應堆安全生(sheng)產(chan),防止放(fang)(fang)(fang)射性(xing)物質(zhi)(zhi)泄露,對(dui)結構材料(liao)的(de)(de)性(xing)能、質(zhi)(zhi)量要(yao)(yao)求(qiu)(qiu)也(ye)特別高(gao)。去除燃料(liao)包(bao)殼和溶解燃料(liao)芯(xin)要(yao)(yao)用腐蝕性(xing)極(ji)強的(de)(de)混合(he)酸(suan)(suan)(suan)(suan),如硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)-氫(qing)氟(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)、硝(xiao)(xiao)酸(suan)(suan)(suan)(suan)-鹽(yan)酸(suan)(suan)(suan)(suan)、硫酸(suan)(suan)(suan)(suan)-氫(qing)氟(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)或氫(qing)氟(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)-氟(fu)化(hua)物等,這時設(she)備材料(liao)常用含(han)有鉻、鉬(mu)及鋼(gang)(gang)等多種合(he)金元素的(de)(de)鎳基(ji)合(he)金。在隨后(hou)(hou)進行的(de)(de)排除放(fang)(fang)(fang)射性(xing)廢物、萃取有用的(de)(de)核燃料(liao)及放(fang)(fang)(fang)射性(xing)產(chan)品等一系列化(hua)工處(chu)理中,也(ye)要(yao)(yao)用大量高(gao)合(he)金的(de)(de)鎳鉻鉬(mu)銅不銹(xiu)鋼(gang)(gang)。


 另外(wai),核(he)反應(ying)堆后處理(li)階段(duan)還有(you)很多“清(qing)潔”設備,一(yi)般在(zai)弱(ruo)腐蝕性環境中使用,但(dan)要求不生銹(xiu),不容許(xu)有(you)腐蝕產物(wu),容易清(qing)理(li)。這(zhe)類設備多采用較廉價的鐵素體不銹(xiu)鋼。


 總之,原子(zi)能工業(ye)的發(fa)展與不(bu)銹(xiu)鋼技術的進步有極為密(mi)切的關系。隨著我國原子(zi)能發(fa)電事業(ye)的迅速發(fa)展,不(bu)銹(xiu)鋼在其(qi)中(zhong)將會作出越來越大的貢獻(xian)。