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(jin)。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(guan)、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(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(you)于(yu)鉻鎳(nie)奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼具有面(mian)心立(li)方結構的(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體組織，即使(shi)在堆(dui)內高(gao)中子通量的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用下，一般也(ye)不(bu)(bu)會有脆化的(de)(de)(de)(de)(de)危(wei)險，因此它們都具有高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)核(he)穩(wen)定性(xing)；由(you)于(yu)鉻鎳(nie)奧(ao)氏(shi)體不(bu)(bu)銹鋼又具有優良的(de)(de)(de)(de)(de)耐蝕性(xing)和對(dui)其化學成分、所(suo)含(han)(han)雜質的(de)(de)(de)(de)(de)嚴(yan)格控制(zhi)以(yi)及高(gao)表面(mian)光潔度(du)等的(de)(de)(de)(de)(de)要求，在核(he)反應(ying)堆(dui)長(chang)期(qi)運行過程中，這些(xie)不(bu)(bu)銹鋼的(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕產生釋放速率也(ye)很(hen)低，所(suo)感生的(de)(de)(de)(de)(de)放射性(xing)也(ye)較少；又由(you)于(yu)對(dui)核(he)反應(ying)堆(dui)用不(bu)(bu)銹鋼中所(suo)含(han)(han)有的(de)(de)(de)(de)(de)、對(dui)中子吸收截面(mian)大的(de)(de)(de)(de)(de)鈷、硼等元素的(de)(de)(de)(de)(de)嚴(yan)格控制(zhi)，所(suo)以(yi)核(he)反應(ying)堆(dui)所(suo)用不(bu)(bu)銹鋼也(ye)具備了中子吸收截面(mian)要小的(de)(de)(de)(de)(de)條件。

  因此，核級不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)系(xi)能滿足核反(fan)應(ying)堆對結(jie)構材料三個特殊要(yao)求的(de)(de)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)。由于鉻鎳奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)組織結(jie)構和耐蝕性已可滿足前兩個要(yao)求，因此，人們對用于核反(fan)應(ying)堆的(de)(de)核級不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)注意力就(jiu)集中在了鋼(gang)中的(de)(de)鈷、硼等的(de)(de)元素的(de)(de)含(han)量(liang)上，這(zhe)也是核級鉻鎳奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)與非核級鉻鎳奧氏(shi)體不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)最(zui)主要(yao)和最(zui)重要(yao)的(de)(de)區(qu)別。

  表5.14列出了國內外壓水(shui)核(he)反應堆(dui)內、外所選用(yong)的核(he)級鉻鎳奧氏體(ti)不銹鋼牌號(hao)和鋼中(zhong)含鈷量(liang)應控制的極(ji)限值(zhi)，對核(he)反應堆(dui)堆(dui)芯(xin)用(yong)核(he)級不銹鋼中(zhong)的含硼量(liang)，一般要求應＜0.0015％或＜0.0018％。

  表5.14 國(guo)內外壓(ya)水堆一回路系統用核(he)級不銹鋼(gang)牌號和含(han)鈷量的極限值

  表5.14中(zhong)所列入的(de)0Cr18Ni10Ti，除俄(e)羅(luo)斯大量選(xuan)用外，我國(guo)(guo)自俄(e)羅(luo)斯引(yin)進的(de)核(he)電(dian)站(zhan)壓水(shui)堆(dui)(dui)也(ye)應(ying)用此牌(pai)號(hao)，而國(guo)(guo)內(nei)其他核(he)反應(ying)堆(dui)(dui)和(he)(he)國(guo)(guo)外其他國(guo)(guo)家的(de)核(he)電(dian)站(zhan)壓水(shui)堆(dui)(dui)則均選(xuan)用304NG（控氮0Cr18Ni10）和(he)(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不銹鋼和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）的化學成分見表5.15。

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

  耐蝕(shi)性和腐蝕(shi)產物釋放速率如下：

   ①. 控氮(dan)0Cr18Ni10（304NG）圖5.23系控氮(dan)0Cr18Ni10（304NG）在300℃高溫水中(zhong)的耐蝕(shi)(shi)性和(he)腐蝕(shi)(shi)產物釋放(fang)速(su)率(lv)的試驗結果。可(ke)以看出，控氮(dan)0Cr18Ni10（304NG）的腐蝕(shi)(shi)率(lv)和(he)腐蝕(shi)(shi)產物釋放(fang)速(su)率(lv)均(jun)低于(yu)0Cr18Ni10Ti（321），這(zhe)表(biao)明控氮(dan) 0Cr18Ni10（304NG）的耐蝕(shi)(shi)性優(you)于(yu)0Cr18Ni10Ti。

   一些試驗(yan)還(huan)指出，控氮(dan)0Cr18Ni10（304NG）的耐(nai)晶間(jian)(jian)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)能良好(hao)，沒有晶間(jian)(jian)腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)傾向，而(er)耐(nai)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)和(he)氯化物應力腐蝕(shi)(shi)(shi)(shi)的性(xing)(xing)能則均優于0Cr18Ni10Ti。表5.18中(zhong)(zhong)列出了點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)試驗(yan)結果。從表5.18中(zhong)(zhong)可知，控氮(dan)0Cr18Ni10的耐(nai)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)遠優于0Cr18Ni10Ti，這與0Cr18Ni10Ti鋼的鈦(tai)可形成(cheng)TiN等非金屬夾雜(za)物，引起鋼耐(nai)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)(shi)性(xing)(xing)劣化有關。

   表(biao)5.18 控氮0Cr18Ni10（304NG）的耐(nai)點(dian)蝕性能(neng)

   ②. 控氮00Cr17Ni12Mo2（316NG）圖(tu)5.24系控氮00Cr17Ni12Mo2（316NG）在高溫(wen)水中(zhong)的耐蝕性（按腐(fu)(fu)蝕失重計）和腐(fu)(fu)蝕產物(wu)釋放量(liang)的試驗結果(guo)。同樣可看(kan)出，控氮00Cr17Ni12Mo2（316NG）和腐(fu)(fu)蝕產物(wu)的釋放量(liang)也(ye)均較0Cr18Ni10Ti為(wei)低。

    一些試驗(yan)還表明，由于少量(liang)的(de)氮(dan)加入，控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2（316NG）的(de)耐晶間(jian)腐(fu)蝕、耐點蝕和(he)耐應力腐(fu)蝕性能也均優于0Cr18Ni10Ti。