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(nai)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體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)。人們常說核反應堆是用不銹鋼“堆”出來的，一點也不夸大。

  由于鉻(ge)鎳(nie)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼具(ju)有(you)面心(xin)立(li)方結構的(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)組織，即使在堆(dui)內高(gao)(gao)中(zhong)子(zi)通量(liang)的(de)(de)(de)作(zuo)用下，一般也(ye)(ye)不(bu)會有(you)脆化的(de)(de)(de)危險，因(yin)此它們(men)都具(ju)有(you)高(gao)(gao)的(de)(de)(de)核穩定性(xing)；由于鉻(ge)鎳(nie)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼又具(ju)有(you)優良的(de)(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)和對其化學成分、所(suo)含雜質的(de)(de)(de)嚴格(ge)控(kong)制以(yi)(yi)及高(gao)(gao)表(biao)面光潔度等的(de)(de)(de)要(yao)求，在核反(fan)應堆(dui)長期運行過程中(zhong)，這些不(bu)銹(xiu)鋼的(de)(de)(de)腐蝕產生釋放速率也(ye)(ye)很(hen)低，所(suo)感生的(de)(de)(de)放射(she)性(xing)也(ye)(ye)較少(shao)；又由于對核反(fan)應堆(dui)用不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)所(suo)含有(you)的(de)(de)(de)、對中(zhong)子(zi)吸收截面大的(de)(de)(de)鈷(gu)、硼等元素的(de)(de)(de)嚴格(ge)控(kong)制，所(suo)以(yi)(yi)核反(fan)應堆(dui)所(suo)用不(bu)銹(xiu)鋼也(ye)(ye)具(ju)備(bei)了中(zhong)子(zi)吸收截面要(yao)小的(de)(de)(de)條件(jian)。

  因此(ci)，核(he)(he)(he)級不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼系能(neng)滿足(zu)核(he)(he)(he)反(fan)應(ying)堆(dui)對結(jie)構材料三個(ge)特(te)殊(shu)要(yao)求(qiu)(qiu)的不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼。由(you)于鉻(ge)(ge)鎳奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的組織(zhi)結(jie)構和(he)(he)耐蝕性已可滿足(zu)前兩個(ge)要(yao)求(qiu)(qiu)，因此(ci)，人們對用于核(he)(he)(he)反(fan)應(ying)堆(dui)的核(he)(he)(he)級不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的注意力就集中(zhong)在了鋼中(zhong)的鈷、硼等的元(yuan)素的含量上，這(zhe)也是核(he)(he)(he)級鉻(ge)(ge)鎳奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼與非核(he)(he)(he)級鉻(ge)(ge)鎳奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼最主(zhu)要(yao)和(he)(he)最重要(yao)的區別。

  表5.14列出(chu)了國內(nei)外壓水(shui)核(he)(he)反(fan)應堆(dui)內(nei)、外所選(xuan)用的核(he)(he)級(ji)鉻(ge)鎳奧氏體(ti)不(bu)銹鋼(gang)(gang)牌(pai)號(hao)和(he)鋼(gang)(gang)中含鈷量應控制的極限值，對(dui)核(he)(he)反(fan)應堆(dui)堆(dui)芯用核(he)(he)級(ji)不(bu)銹鋼(gang)(gang)中的含硼量，一般(ban)要求應＜0.0015％或＜0.0018％。

  表5.14 國(guo)內外壓水(shui)堆一(yi)回路(lu)系統用核級不銹鋼牌(pai)號和(he)含鈷量的極限值

  表(biao)5.14中所列入的0Cr18Ni10Ti，除(chu)俄羅斯大量選用外，我國自(zi)俄羅斯引(yin)進的核(he)電站壓水堆也應(ying)用此牌號(hao)，而國內其(qi)他核(he)反(fan)應(ying)堆和(he)國外其(qi)他國家的核(he)電站壓水堆則均選用304NG（控氮0Cr18Ni10）和(he)316NG（控氮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(xiu)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(mei)、日各國(guo)控(kong)氮 0Cr18Ni10（304NG）和控(kong)氮00Cr17Ni12Mo2（316NG）的化(hua)學成分見表5.15。

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

  耐蝕性和腐(fu)蝕產物釋放速率(lv)如下：

   ①. 控(kong)氮0Cr18Ni10（304NG）圖5.23系控(kong)氮0Cr18Ni10（304NG）在300℃高溫(wen)水中的耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)和腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產物(wu)釋放(fang)速率(lv)的試驗結果。可(ke)以看出，控(kong)氮0Cr18Ni10（304NG）的腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)率(lv)和腐(fu)(fu)蝕(shi)(shi)產物(wu)釋放(fang)速率(lv)均低于(yu)0Cr18Ni10Ti（321），這表明(ming)控(kong)氮 0Cr18Ni10（304NG）的耐(nai)蝕(shi)(shi)性(xing)優(you)于(yu)0Cr18Ni10Ti。

   一(yi)些試(shi)驗還指(zhi)出(chu)，控(kong)氮(dan)0Cr18Ni10（304NG）的耐晶間(jian)腐(fu)蝕性(xing)(xing)能良(liang)好，沒(mei)有晶間(jian)腐(fu)蝕傾(qing)向，而耐點(dian)蝕和(he)氯(lv)化物(wu)應力(li)腐(fu)蝕的性(xing)(xing)能則均優于0Cr18Ni10Ti。表(biao)5.18中列出(chu)了點(dian)蝕試(shi)驗結果。從表(biao)5.18中可知，控(kong)氮(dan)0Cr18Ni10的耐點(dian)蝕性(xing)(xing)遠優于0Cr18Ni10Ti，這(zhe)與0Cr18Ni10Ti鋼的鈦可形成(cheng)TiN等(deng)非(fei)金(jin)屬夾雜物(wu)，引(yin)起鋼耐點(dian)蝕性(xing)(xing)劣(lie)化有關。

   表5.18 控氮(dan)0Cr18Ni10（304NG）的耐(nai)點蝕性能(neng)

   ②. 控(kong)氮00Cr17Ni12Mo2（316NG）圖5.24系控(kong)氮00Cr17Ni12Mo2（316NG）在高溫水中的耐蝕性(xing)（按腐蝕失重(zhong)計(ji)）和腐蝕產物釋(shi)放(fang)量的試驗結果(guo)。同樣(yang)可(ke)看出，控(kong)氮00Cr17Ni12Mo2（316NG）和腐蝕產物的釋(shi)放(fang)量也(ye)均較0Cr18Ni10Ti為低。

    一些(xie)試驗還表明，由于少(shao)量的氮加(jia)入(ru)，控氮00Cr17Ni12Mo2（316NG）的耐(nai)(nai)晶間腐(fu)(fu)蝕(shi)、耐(nai)(nai)點蝕(shi)和耐(nai)(nai)應力(li)腐(fu)(fu)蝕(shi)性能也均優于0Cr18Ni10Ti。