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(shi)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。

  由于(yu)鉻(ge)(ge)鎳(nie)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼具(ju)(ju)有面心立(li)方結(jie)構的奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)組(zu)織，即(ji)使在堆(dui)內(nei)高中(zhong)子(zi)通量(liang)的作用下，一般也不(bu)會有脆(cui)化(hua)的危險，因(yin)此它們都具(ju)(ju)有高的核穩定(ding)性(xing)(xing)；由于(yu)鉻(ge)(ge)鎳(nie)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼又具(ju)(ju)有優良的耐(nai)蝕性(xing)(xing)和對其(qi)化(hua)學成(cheng)分、所(suo)含雜質的嚴格控(kong)制(zhi)以及高表面光潔(jie)度(du)等的要(yao)求，在核反應堆(dui)長期運行過程中(zhong)，這些不(bu)銹(xiu)鋼的腐蝕產生釋(shi)放速率(lv)也很低，所(suo)感生的放射性(xing)(xing)也較少(shao)；又由于(yu)對核反應堆(dui)用不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)所(suo)含有的、對中(zhong)子(zi)吸收截面大的鈷、硼等元素的嚴格控(kong)制(zhi)，所(suo)以核反應堆(dui)所(suo)用不(bu)銹(xiu)鋼也具(ju)(ju)備了中(zhong)子(zi)吸收截面要(yao)小的條件。

  因此，核(he)級不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)系能滿(man)足核(he)反應(ying)堆對結(jie)構(gou)材(cai)料(liao)三個特殊要求(qiu)的(de)(de)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)。由于(yu)鉻鎳(nie)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)組(zu)織結(jie)構(gou)和(he)耐蝕(shi)性已可滿(man)足前兩個要求(qiu)，因此，人們對用于(yu)核(he)反應(ying)堆的(de)(de)核(he)級不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)注意力(li)就集中在了(le)鋼(gang)(gang)中的(de)(de)鈷、硼等的(de)(de)元素的(de)(de)含量(liang)上，這也是核(he)級鉻鎳(nie)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)與非核(he)級鉻鎳(nie)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)最(zui)主要和(he)最(zui)重(zhong)要的(de)(de)區(qu)別(bie)。

  表5.14列出了國內外(wai)壓水核(he)(he)反(fan)應堆(dui)內、外(wai)所選(xuan)用(yong)的核(he)(he)級鉻鎳奧氏體不銹鋼牌(pai)號和鋼中含鈷量應控制(zhi)的極限(xian)值，對核(he)(he)反(fan)應堆(dui)堆(dui)芯用(yong)核(he)(he)級不銹鋼中的含硼量，一般要求應＜0.0015％或＜0.0018％。

  表5.14 國內外(wai)壓(ya)水(shui)堆一回路系(xi)統(tong)用核級不(bu)銹鋼牌號和含鈷量的極限值

  表5.14中所列入的0Cr18Ni10Ti，除(chu)俄(e)羅(luo)斯(si)大量選(xuan)用(yong)外，我(wo)國(guo)自俄(e)羅(luo)斯(si)引進(jin)的核電站(zhan)壓水堆(dui)(dui)也應(ying)用(yong)此牌號，而(er)國(guo)內其他(ta)核反(fan)應(ying)堆(dui)(dui)和(he)國(guo)外其他(ta)國(guo)家的核電站(zhan)壓水堆(dui)(dui)則均選(xuan)用(yong)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(ge)國(guo)控氮 0Cr18Ni10（304NG）和控氮00Cr17Ni12Mo2（316NG）的化學成分見表(biao)5.15。

   控氮(dan)0Cr18Ni10(304NG)和(he)控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2 (316NG)的(de)力學性能分別列(lie)人(ren)表5.16和(he)表5.17中。

  耐蝕(shi)性和腐蝕(shi)產物釋放(fang)速率(lv)如下：

   ①. 控(kong)氮(dan)(dan)0Cr18Ni10（304NG）圖5.23系控(kong)氮(dan)(dan)0Cr18Ni10（304NG）在300℃高溫水中的耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)和腐蝕(shi)(shi)(shi)產物釋(shi)放(fang)速率的試(shi)驗結果。可以看(kan)出，控(kong)氮(dan)(dan)0Cr18Ni10（304NG）的腐蝕(shi)(shi)(shi)率和腐蝕(shi)(shi)(shi)產物釋(shi)放(fang)速率均低于0Cr18Ni10Ti（321），這(zhe)表明控(kong)氮(dan)(dan) 0Cr18Ni10（304NG）的耐(nai)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)優于0Cr18Ni10Ti。

   一些試驗還指出(chu)，控氮0Cr18Ni10（304NG）的(de)耐晶(jing)間腐(fu)蝕性能良好，沒有(you)晶(jing)間腐(fu)蝕傾向，而耐點蝕和氯化(hua)物應力腐(fu)蝕的(de)性能則均優(you)(you)于(yu)0Cr18Ni10Ti。表5.18中(zhong)(zhong)列出(chu)了(le)點蝕試驗結果。從表5.18中(zhong)(zhong)可知(zhi)，控氮0Cr18Ni10的(de)耐點蝕性遠(yuan)優(you)(you)于(yu)0Cr18Ni10Ti，這與0Cr18Ni10Ti鋼(gang)的(de)鈦可形成TiN等非金屬(shu)夾雜物，引起(qi)鋼(gang)耐點蝕性劣化(hua)有(you)關。

   表(biao)5.18 控氮0Cr18Ni10（304NG）的耐點蝕性能(neng)

   ②. 控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2（316NG）圖5.24系(xi)控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2（316NG）在(zai)高溫水中(zhong)的(de)耐蝕性（按腐(fu)蝕失重(zhong)計(ji)）和腐(fu)蝕產(chan)物釋放量的(de)試驗結(jie)果。同樣可看出，控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2（316NG）和腐(fu)蝕產(chan)物的(de)釋放量也(ye)均(jun)較(jiao)0Cr18Ni10Ti為低(di)。

    一(yi)些試驗還表明，由于少量的(de)氮加入(ru)，控氮00Cr17Ni12Mo2（316NG）的(de)耐晶間腐蝕、耐點蝕和耐應力腐蝕性能也均優于0Cr18Ni10Ti。