目前，國內外核電廠和核動力艦船用的核反應堆，主要堆型是以高溫（280～350℃）和高壓（80～185atm，水為工作介質的壓水堆和沸水堆，由于這些核反應堆對結構材料的特殊要求，即核穩定性要高；感生放射性要低；中子吸收截面要小。因此，與核反應堆工作介質相接觸一回路系統的設備、構件和管線等均選用鉻鎳奧氏體不銹鋼和具有奧氏體組織的少量高鎳耐蝕合金。據統計，一座100萬千瓦的大型壓水堆核電廠，核反應堆本體、堆內構件、主管道和蒸發器等便需2000多噸不銹鋼管、棒、板材和鍛件，但還不包括為了承受核反應堆內的高壓，而采用的低合金高強度鋼壓力殼內側所堆焊的大量用于耐高溫水腐蝕的鉻鎳奧(ao)氏體不銹鋼。人們常說核反應堆是用不銹鋼“堆”出來的，一點也不夸大。

  由(you)(you)于鉻(ge)鎳奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)具(ju)(ju)有(you)面(mian)(mian)心(xin)立方結構(gou)的(de)奧氏體(ti)組織，即使在堆(dui)內高中(zhong)子通量的(de)作用下，一般(ban)也(ye)不會(hui)有(you)脆(cui)化(hua)的(de)危險(xian)，因此它們都具(ju)(ju)有(you)高的(de)核穩定性；由(you)(you)于鉻(ge)鎳奧氏體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)又具(ju)(ju)有(you)優(you)良的(de)耐蝕性和對其化(hua)學成(cheng)分、所(suo)含(han)雜(za)質的(de)嚴(yan)格(ge)控(kong)制(zhi)以(yi)(yi)及高表(biao)面(mian)(mian)光潔度等的(de)要(yao)求，在核反應堆(dui)長期(qi)運(yun)行過程中(zhong)，這些不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)腐蝕產生(sheng)釋放速率也(ye)很低，所(suo)感生(sheng)的(de)放射性也(ye)較少；又由(you)(you)于對核反應堆(dui)用不銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)所(suo)含(han)有(you)的(de)、對中(zhong)子吸收截(jie)面(mian)(mian)大的(de)鈷、硼等元素的(de)嚴(yan)格(ge)控(kong)制(zhi)，所(suo)以(yi)(yi)核反應堆(dui)所(suo)用不銹(xiu)鋼(gang)(gang)也(ye)具(ju)(ju)備了中(zhong)子吸收截(jie)面(mian)(mian)要(yao)小的(de)條(tiao)件。

  因(yin)此，核(he)(he)級(ji)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼系能滿(man)足核(he)(he)反應(ying)堆(dui)對結構(gou)材(cai)料三個(ge)特殊要(yao)(yao)求的(de)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼。由于(yu)鉻鎳奧(ao)(ao)氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)組織結構(gou)和(he)(he)耐蝕性已可滿(man)足前兩(liang)個(ge)要(yao)(yao)求，因(yin)此，人(ren)們對用于(yu)核(he)(he)反應(ying)堆(dui)的(de)核(he)(he)級(ji)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)注意(yi)力就(jiu)集(ji)中(zhong)在(zai)了鋼中(zhong)的(de)鈷、硼等的(de)元素的(de)含量上，這也是核(he)(he)級(ji)鉻鎳奧(ao)(ao)氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼與非核(he)(he)級(ji)鉻鎳奧(ao)(ao)氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼最(zui)主(zhu)要(yao)(yao)和(he)(he)最(zui)重要(yao)(yao)的(de)區別。

  表(biao)5.14列出了國內外(wai)壓水核反應(ying)堆內、外(wai)所選用的(de)核級鉻鎳奧氏體(ti)不(bu)銹鋼牌(pai)號和(he)鋼中(zhong)含鈷量應(ying)控制的(de)極限值，對(dui)核反應(ying)堆堆芯用核級不(bu)銹鋼中(zhong)的(de)含硼量，一般要求應(ying)＜0.0015％或＜0.0018％。

  表5.14 國(guo)內(nei)外(wai)壓水堆(dui)一回路(lu)系統(tong)用(yong)核級(ji)不銹(xiu)鋼(gang)牌號和含鈷量的極限值

  表5.14中所列入的(de)0Cr18Ni10Ti，除俄羅(luo)斯(si)大量選用外，我(wo)國自俄羅(luo)斯(si)引進(jin)的(de)核(he)電站(zhan)壓水(shui)堆也應(ying)用此牌號(hao)，而(er)國內其(qi)他核(he)反應(ying)堆和國外其(qi)他國家的(de)核(he)電站(zhan)壓水(shui)堆則均選用304NG（控氮(dan)0Cr18Ni10）和316NG（控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2）。

  開發304NG（控氮0Cr18Ni10）和316NG（控氮00Cr17Ni12Mo2）的依據：國外曾發生輕水核反應堆（包括壓水堆和沸水堆）用的304不銹鋼(gang)和316不銹鋼構件產生的晶間腐蝕斷裂事故。為了提高鋼的耐晶間腐蝕和耐晶間應力腐蝕的性能，需降低鋼中的C量≤0.03％（法國降到≤0.035％）；為了彌補降碳而導致的304和316鋼的強度的下降，可借加入氮，通過其固溶強化來彌補，但為了防止加氮過高，又需作為新牌號重新申請并得到批準才能進入實際工程應用的麻煩，選擇了將氮量控制在現行304和316所允許的氮量范圍（≤0.10％）0，開發了304NG（控氮0Cr18Ni10）和316NG（控氮00Cr17Ni12Mo2）。

  中、法、美、日各國控氮(dan) 0Cr18Ni10（304NG）和控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2（316NG）的化學成(cheng)分見表5.15。

   控氮(dan)0Cr18Ni10(304NG)和控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2 (316NG)的力學性能分(fen)別列人(ren)表5.16和表5.17中。

  耐蝕性(xing)和(he)腐蝕產(chan)物(wu)釋放速(su)率如(ru)下：

   ①. 控(kong)(kong)氮(dan)(dan)0Cr18Ni10（304NG）圖(tu)5.23系控(kong)(kong)氮(dan)(dan)0Cr18Ni10（304NG）在300℃高溫水中的耐蝕(shi)性和(he)腐蝕(shi)產(chan)物釋(shi)放速率的試驗結(jie)果(guo)。可(ke)以看出，控(kong)(kong)氮(dan)(dan)0Cr18Ni10（304NG）的腐蝕(shi)率和(he)腐蝕(shi)產(chan)物釋(shi)放速率均低于(yu)0Cr18Ni10Ti（321），這(zhe)表明控(kong)(kong)氮(dan)(dan) 0Cr18Ni10（304NG）的耐蝕(shi)性優于(yu)0Cr18Ni10Ti。

   一些試(shi)驗(yan)還指出(chu)，控氮(dan)0Cr18Ni10（304NG）的(de)耐(nai)(nai)晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)性能(neng)良好，沒有晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)傾向，而(er)耐(nai)(nai)點(dian)蝕(shi)和氯(lv)化物應力(li)腐(fu)蝕(shi)的(de)性能(neng)則均優于(yu)0Cr18Ni10Ti。表5.18中列出(chu)了點(dian)蝕(shi)試(shi)驗(yan)結果。從表5.18中可知(zhi)，控氮(dan)0Cr18Ni10的(de)耐(nai)(nai)點(dian)蝕(shi)性遠(yuan)優于(yu)0Cr18Ni10Ti，這與(yu)0Cr18Ni10Ti鋼(gang)的(de)鈦(tai)可形成(cheng)TiN等非金屬夾雜物，引起鋼(gang)耐(nai)(nai)點(dian)蝕(shi)性劣化有關。

   表5.18 控氮0Cr18Ni10（304NG）的耐點蝕(shi)性能

   ②. 控(kong)氮(dan)00Cr17Ni12Mo2（316NG）圖(tu)5.24系控(kong)氮(dan)00Cr17Ni12Mo2（316NG）在(zai)高(gao)溫水中(zhong)的耐(nai)蝕性(xing)（按腐蝕失重(zhong)計）和(he)(he)腐蝕產物釋放量(liang)的試驗結果。同樣可看(kan)出(chu)，控(kong)氮(dan)00Cr17Ni12Mo2（316NG）和(he)(he)腐蝕產物的釋放量(liang)也均較(jiao)0Cr18Ni10Ti為(wei)低。

    一些試驗還(huan)表明，由(you)于(yu)(yu)少量的氮(dan)加入，控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2（316NG）的耐(nai)(nai)晶間腐(fu)蝕(shi)、耐(nai)(nai)點蝕(shi)和耐(nai)(nai)應(ying)力腐(fu)蝕(shi)性能也均優于(yu)(yu)0Cr18Ni10Ti。