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氏(shi)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)于鉻鎳(nie)奧(ao)氏體不銹鋼(gang)具(ju)有(you)面(mian)心立方結構的(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏體組織，即(ji)使(shi)在堆(dui)(dui)內高(gao)(gao)中(zhong)子通(tong)量的(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)下，一般也(ye)不會有(you)脆(cui)化的(de)(de)(de)(de)危險，因此它(ta)們都具(ju)有(you)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)核穩(wen)定性(xing)；由(you)于鉻鎳(nie)奧(ao)氏體不銹鋼(gang)又具(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)和對其(qi)化學(xue)成分、所(suo)含雜質(zhi)的(de)(de)(de)(de)嚴格控制以及高(gao)(gao)表面(mian)光潔(jie)度等的(de)(de)(de)(de)要求，在核反應堆(dui)(dui)長期運(yun)行過程中(zhong)，這些不銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)腐蝕(shi)產生釋放(fang)速率也(ye)很低，所(suo)感生的(de)(de)(de)(de)放(fang)射性(xing)也(ye)較少(shao)；又由(you)于對核反應堆(dui)(dui)用(yong)不銹鋼(gang)中(zhong)所(suo)含有(you)的(de)(de)(de)(de)、對中(zhong)子吸(xi)收(shou)截面(mian)大的(de)(de)(de)(de)鈷、硼(peng)等元(yuan)素的(de)(de)(de)(de)嚴格控制，所(suo)以核反應堆(dui)(dui)所(suo)用(yong)不銹鋼(gang)也(ye)具(ju)備了中(zhong)子吸(xi)收(shou)截面(mian)要小(xiao)的(de)(de)(de)(de)條(tiao)件(jian)。

  因此，核級(ji)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)系(xi)能滿足(zu)核反(fan)應(ying)堆對結構材(cai)料三(san)個特殊(shu)要求的(de)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。由于鉻(ge)鎳奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)組(zu)織結構和耐蝕性(xing)已可滿足(zu)前兩(liang)個要求，因此，人們對用于核反(fan)應(ying)堆的(de)核級(ji)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)注意力就集中(zhong)在了鋼(gang)(gang)(gang)中(zhong)的(de)鈷、硼(peng)等的(de)元素的(de)含量上(shang)，這(zhe)也是核級(ji)鉻(ge)鎳奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)與非核級(ji)鉻(ge)鎳奧(ao)氏體不銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)最主要和最重要的(de)區別。

  表(biao)5.14列出了國內外壓水核反(fan)應(ying)(ying)堆內、外所選用的核級(ji)鉻鎳奧氏體不銹(xiu)鋼(gang)牌號和(he)鋼(gang)中含鈷(gu)量應(ying)(ying)控制的極(ji)限(xian)值，對核反(fan)應(ying)(ying)堆堆芯用核級(ji)不銹(xiu)鋼(gang)中的含硼量，一般要求應(ying)(ying)＜0.0015％或(huo)＜0.0018％。

  表5.14 國內外壓水堆一回路系(xi)統用(yong)核級不銹鋼牌號和含鈷量的極限值

  表5.14中所列入的(de)(de)0Cr18Ni10Ti，除俄羅(luo)斯大量選(xuan)用(yong)外，我國自俄羅(luo)斯引進的(de)(de)核電(dian)站壓(ya)(ya)水(shui)堆(dui)也應(ying)(ying)用(yong)此牌號(hao)，而國內其(qi)他核反應(ying)(ying)堆(dui)和國外其(qi)他國家(jia)的(de)(de)核電(dian)站壓(ya)(ya)水(shui)堆(dui)則均選(xuan)用(yong)304NG（控(kong)(kong)氮0Cr18Ni10）和316NG（控(kong)(kong)氮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(bu)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(ge)國控氮(dan) 0Cr18Ni10（304NG）和(he)控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2（316NG）的(de)化(hua)學成分見表5.15。

   控(kong)氮0Cr18Ni10(304NG)和控(kong)氮00Cr17Ni12Mo2 (316NG)的力學性能分別列人表5.16和表5.17中。

  耐蝕(shi)性和(he)腐(fu)蝕(shi)產物釋放(fang)速率如下：

   ①. 控氮(dan)0Cr18Ni10（304NG）圖5.23系控氮(dan)0Cr18Ni10（304NG）在300℃高溫水中的耐蝕(shi)性和(he)腐蝕(shi)產物釋放速率的試驗結果。可以看(kan)出(chu)，控氮(dan)0Cr18Ni10（304NG）的腐蝕(shi)率和(he)腐蝕(shi)產物釋放速率均(jun)低于0Cr18Ni10Ti（321），這表明控氮(dan) 0Cr18Ni10（304NG）的耐蝕(shi)性優于0Cr18Ni10Ti。

   一些試(shi)驗(yan)還指(zhi)出，控氮0Cr18Ni10（304NG）的耐(nai)晶間腐蝕(shi)性(xing)能(neng)良(liang)好，沒有(you)晶間腐蝕(shi)傾向，而耐(nai)點(dian)蝕(shi)和氯化物應力腐蝕(shi)的性(xing)能(neng)則(ze)均優于(yu)0Cr18Ni10Ti。表(biao)5.18中(zhong)列出了點(dian)蝕(shi)試(shi)驗(yan)結(jie)果。從表(biao)5.18中(zhong)可知，控氮0Cr18Ni10的耐(nai)點(dian)蝕(shi)性(xing)遠優于(yu)0Cr18Ni10Ti，這與0Cr18Ni10Ti鋼(gang)的鈦可形成TiN等(deng)非金(jin)屬(shu)夾(jia)雜(za)物，引(yin)起鋼(gang)耐(nai)點(dian)蝕(shi)性(xing)劣化有(you)關。

   表(biao)5.18 控(kong)氮(dan)0Cr18Ni10（304NG）的耐點蝕性能

   ②. 控(kong)氮(dan)00Cr17Ni12Mo2（316NG）圖5.24系控(kong)氮(dan)00Cr17Ni12Mo2（316NG）在高(gao)溫(wen)水中的(de)耐蝕性(xing)（按腐(fu)蝕失重計(ji)）和腐(fu)蝕產物釋放(fang)量的(de)試驗結果。同(tong)樣可(ke)看出(chu)，控(kong)氮(dan)00Cr17Ni12Mo2（316NG）和腐(fu)蝕產物的(de)釋放(fang)量也均較(jiao)0Cr18Ni10Ti為(wei)低。

    一些試驗還表明，由于少量的氮加入，控氮00Cr17Ni12Mo2（316NG）的耐(nai)晶(jing)間(jian)腐蝕、耐(nai)點蝕和(he)耐(nai)應力腐蝕性能也均(jun)優于0Cr18Ni10Ti。