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(he)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、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(xiu)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)于鉻鎳奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)具有(you)面心立方結構的(de)(de)(de)(de)(de)奧氏(shi)體(ti)組織(zhi)，即使在堆內(nei)高(gao)中(zhong)(zhong)(zhong)子通量的(de)(de)(de)(de)(de)作(zuo)用(yong)下，一般也不會有(you)脆化的(de)(de)(de)(de)(de)危險，因此它們都具有(you)高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)核穩定性；由(you)于鉻鎳奧氏(shi)體(ti)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)又具有(you)優(you)良的(de)(de)(de)(de)(de)耐蝕性和對(dui)其化學成分(fen)、所含雜質的(de)(de)(de)(de)(de)嚴格控制(zhi)以(yi)及(ji)高(gao)表面光潔(jie)度(du)等的(de)(de)(de)(de)(de)要求，在核反(fan)(fan)應(ying)堆長期(qi)運行(xing)過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)，這些不銹(xiu)鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)腐蝕產生釋(shi)放速率也很低，所感生的(de)(de)(de)(de)(de)放射性也較少；又由(you)于對(dui)核反(fan)(fan)應(ying)堆用(yong)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)所含有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)、對(dui)中(zhong)(zhong)(zhong)子吸(xi)收(shou)(shou)截(jie)面大的(de)(de)(de)(de)(de)鈷、硼等元(yuan)素的(de)(de)(de)(de)(de)嚴格控制(zhi)，所以(yi)核反(fan)(fan)應(ying)堆所用(yong)不銹(xiu)鋼(gang)(gang)也具備了中(zhong)(zhong)(zhong)子吸(xi)收(shou)(shou)截(jie)面要小的(de)(de)(de)(de)(de)條件。

  因(yin)此，核(he)級(ji)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)系(xi)能滿足核(he)反應堆對結構材料三個特殊要求的不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)。由于(yu)鉻(ge)鎳奧氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的組織結構和耐蝕性已可(ke)滿足前兩個要求，因(yin)此，人們對用于(yu)核(he)反應堆的核(he)級(ji)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的注意力就集中(zhong)(zhong)在了鋼(gang)中(zhong)(zhong)的鈷、硼(peng)等的元素的含量(liang)上，這也是(shi)核(he)級(ji)鉻(ge)鎳奧氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)與非(fei)核(he)級(ji)鉻(ge)鎳奧氏(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)最(zui)主要和最(zui)重要的區別。

  表5.14列出了國內外(wai)(wai)壓水核(he)反應(ying)(ying)堆內、外(wai)(wai)所選用(yong)的(de)核(he)級鉻鎳(nie)奧氏體不銹鋼(gang)牌號和鋼(gang)中含鈷(gu)量應(ying)(ying)控制(zhi)的(de)極(ji)限(xian)值，對(dui)核(he)反應(ying)(ying)堆堆芯用(yong)核(he)級不銹鋼(gang)中的(de)含硼量，一般要求應(ying)(ying)＜0.0015％或＜0.0018％。

  表5.14 國(guo)內外壓水堆一回路系統(tong)用(yong)核級(ji)不銹(xiu)鋼牌號和含鈷量的極限值

  表5.14中所列入(ru)的(de)0Cr18Ni10Ti，除俄羅斯(si)大量選(xuan)用(yong)外(wai)，我(wo)國自俄羅斯(si)引進的(de)核(he)電(dian)站壓(ya)水(shui)(shui)堆(dui)也應(ying)用(yong)此(ci)牌號，而國內(nei)其他核(he)反應(ying)堆(dui)和國外(wai)其他國家的(de)核(he)電(dian)站壓(ya)水(shui)(shui)堆(dui)則(ze)均選(xuan)用(yong)304NG（控氮0Cr18Ni10）和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(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(zhong)、法、美(mei)、日各國控氮(dan) 0Cr18Ni10（304NG）和控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2（316NG）的化學成分見表5.15。

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

  耐蝕(shi)性和腐蝕(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(gao)溫水中的(de)耐蝕性(xing)和(he)腐蝕產(chan)物(wu)釋放速率的(de)試驗結果。可以看出，控氮(dan)0Cr18Ni10（304NG）的(de)腐蝕率和(he)腐蝕產(chan)物(wu)釋放速率均低于0Cr18Ni10Ti（321），這表明控氮(dan) 0Cr18Ni10（304NG）的(de)耐蝕性(xing)優(you)于0Cr18Ni10Ti。

   一些試(shi)驗(yan)還指出，控氮0Cr18Ni10（304NG）的(de)耐晶(jing)(jing)間腐(fu)蝕(shi)(shi)性能良好(hao)，沒有(you)(you)晶(jing)(jing)間腐(fu)蝕(shi)(shi)傾向，而耐點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)和氯化物應力(li)腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)性能則均優于(yu)0Cr18Ni10Ti。表(biao)5.18中列(lie)出了(le)點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)試(shi)驗(yan)結果(guo)。從表(biao)5.18中可(ke)知(zhi)，控氮0Cr18Ni10的(de)耐點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)性遠(yuan)優于(yu)0Cr18Ni10Ti，這(zhe)與(yu)0Cr18Ni10Ti鋼的(de)鈦可(ke)形成TiN等非金屬夾雜(za)物，引起(qi)鋼耐點(dian)(dian)蝕(shi)(shi)性劣化有(you)(you)關。

   表5.18 控氮0Cr18Ni10（304NG）的耐點蝕(shi)性(xing)能

   ②. 控氮00Cr17Ni12Mo2（316NG）圖5.24系控氮00Cr17Ni12Mo2（316NG）在高(gao)溫(wen)水中的(de)(de)耐蝕性（按腐蝕失重(zhong)計(ji)）和腐蝕產物(wu)釋放(fang)量的(de)(de)試驗結果。同樣可看出，控氮00Cr17Ni12Mo2（316NG）和腐蝕產物(wu)的(de)(de)釋放(fang)量也(ye)均較0Cr18Ni10Ti為低。

    一些(xie)試(shi)驗(yan)還表(biao)明，由于(yu)少量的(de)氮(dan)加(jia)入，控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2（316NG）的(de)耐(nai)晶間腐(fu)蝕、耐(nai)點(dian)蝕和耐(nai)應力腐(fu)蝕性能也(ye)均優于(yu)0Cr18Ni10Ti。