日本(ben)的(de)發電用核反(fan)應(ying)堆(dui),在1998年已經(jing)運轉了52臺,但因(yin)為(wei)其主體(ti)是輕水(shui)冷卻(que)的(de)沸騰水(shui)型反(fan)應(ying)堆(dui)和(he)加壓水(shui)型反(fan)應(ying)堆(dui)(PWR、23臺),而且兩者都(dou)處理高(gao)溫水(shui),所(suo)以利用奧氏體(ti)系不(bu)銹鋼和(he)鎳合金的(de)耐腐蝕性,用于制造反(fan)應(ying)堆(dui)內構(gou)造物(wu)、配管(guan)和(he)各(ge)種機器(qi)。因(yin)為(wei)對水(shui)質的(de)管(guan)理很嚴格(ge),所(suo)以雖然對于不銹鋼來說是嚴酷的(de)環(huan)境,但實用反應堆過去曾出現(xian)(xian)過應力(li)腐(fu)蝕性斷裂這(zhe)種現(xian)(xian)象(xiang),而且這(zhe)個問(wen)題的(de)解決(jue)是不銹鋼(gang)的(de)最大課題。現(xian)(xian)在,從材料和(he)施工兩方(fang)面采(cai)取對策,這(zhe)個問(wen)題幾乎(hu)得到了解決(jue)。
1. 中子吸(xi)收不(bu)銹鋼(gang)
在日本,有關核能的研究開發是從1955年成立的財團法人原子力研究所開始的,而且為了獲得日本獨自的數據,還進行了有關材料的研究。作為耐腐蝕性之外的不銹鋼的材料作為爐心用時,要求盡量減少熱中子吸收斷面積大的元素;在美國,1955年規定了對AISI347不銹(xiu)鋼中的鉭含量加以限制的AISI348鋼,而且1957年規定了對鈷和鉭加以限制的AISI349鋼。鈷從鎳原料中、鉭從添加到347鋼的鈮原料中引入,而且因為不銹鋼中一般包含的錳的熱中子吸收斷面積很大,所以在日本國內由川畑(1960年)和渡邊等(1962年)試驗了對錳的限制。因為錳是與鋼中的硫相結合生成硫化錳,所以對于提高熱加工性來說是必要元素;但低錳不銹鋼,通過添加鈦或鋯、對硫加以固定,由此改善了熱加工性。但是,因為不銹鋼比鋯合金的熱中子吸收斷面積大,所以不能作為發電用輕水爐的燃料被覆管材料。
2. 含硼(peng)不銹鋼
因為(wei)控制(zhi)材料(liao)使(shi)用的(de)(de)(de)是添(tian)(tian)加(jia)(jia)(jia)了(le)中子吸(xi)收斷面積非常大(da)的(de)(de)(de)硼的(de)(de)(de)不(bu)銹鋼,所以(yi)在日本(ben)國(guo)內也進行了(le)研(yan)制(zhi)。只是,據三好等(1958年)的(de)(de)(de)研(yan)究,如果硼的(de)(de)(de)添(tian)(tian)加(jia)(jia)(jia)量(liang)變較(jiao)多時,熱加(jia)(jia)(jia)工性(xing)會(hui)(hui)有所退化,但如果硼的(de)(de)(de)添(tian)(tian)加(jia)(jia)(jia)量(liang)不(bu)超過2%,則可以(yi)制(zhi)造。此外,還(huan)進行了(le)為(wei)改善熱加(jia)(jia)(jia)工性(xing)的(de)(de)(de)研(yan)究。西間(1962年)研(yan)究了(le)在18Cr-15Ni中添(tian)(tian)加(jia)(jia)(jia)了(le)不(bu)超過2.35%B的(de)(de)(de)鋼的(de)(de)(de)各種(zhong)(zhong)性(xing)質,如果添(tian)(tian)加(jia)(jia)(jia)硼,就會(hui)(hui)生成(Fe、Cr)2B,熱加(jia)(jia)(jia)工性(xing)和韌性(xing)就會(hui)(hui)退化;但通過添(tian)(tian)加(jia)(jia)(jia)鈦,這種(zhong)(zhong)現象就會(hui)(hui)得到(dao)改善。
其后,對(dui)(dui)含(han)(han)硼(peng)(peng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)并沒有特別的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu),但進入1980年以(yi)后,由于核(he)(he)(he)能(neng)發(fa)電所(suo)(suo)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增設和(he)使(shi)(shi)用(yong)(yong)完的(de)(de)(de)(de)(de)(de)核(he)(he)(he)燃(ran)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)再(zai)處理(li)能(neng)力不(bu)(bu)(bu)(bu)足,使(shi)(shi)用(yong)(yong)完的(de)(de)(de)(de)(de)(de)核(he)(he)(he)燃(ran)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)產生量有所(suo)(suo)增加(jia)(jia),所(suo)(suo)以(yi)為(wei)了提(ti)高使(shi)(shi)用(yong)(yong)完核(he)(he)(he)燃(ran)料(liao)(liao)儲藏池的(de)(de)(de)(de)(de)(de)填充(chong)率(lv),要求由中(zhong)子吸收斷面積大、可以(yi)薄(bo)壁(bi)化(hua)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)(han)硼(peng)(peng)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)代替304不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。含(han)(han)硼(peng)(peng)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)作為(wei)使(shi)(shi)用(yong)(yong)完核(he)(he)(he)燃(ran)料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)運輸和(he)儲藏材料(liao)(liao),因為(wei)使(shi)(shi)用(yong)(yong)了用(yong)(yong)板材和(he)含(han)(han)硼(peng)(peng)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)制造的(de)(de)(de)(de)(de)(de)四角管,所(suo)(suo)以(yi)進行了板、帶(dai)材的(de)(de)(de)(de)(de)(de)制造研(yan)究(jiu)。因為(wei)硼(peng)(peng)含(han)(han)有量高時,會生成鐵和(he)沸騰的(de)(de)(de)(de)(de)(de)低熔點共(gong)晶,對(dui)(dui)熱加(jia)(jia)工(gong)性會起到阻礙(ai)作用(yong)(yong),所(suo)(suo)以(yi)特別進行了帶(dai)材的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱加(jia)(jia)工(gong)性的(de)(de)(de)(de)(de)(de)改善研(yan)究(jiu),其結果是可以(yi)制造以(yi)SUS304L不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)為(wei)基本(ben)成分、硼(peng)(peng)含(han)(han)量為(wei)0.5%~0.7%的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)帶(dai)。現(xian)在(zai)日(ri)本(ben)國內正(zheng)在(zai)制造含(han)(han)1.3%B的(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。
而(er)且(qie),如果添(tian)加1%左右(you)的(de)硼,晶間(jian)腐蝕的(de)敏感(gan)性就會(hui)有所(suo)提高,即使把碳減少(shao)到0.004%,敏感(gan)性也(ye)不能完全消失(shi);但是若在750~850℃下進行熱處理(li),敏感(gan)性會(hui)有所(suo)下降,而(er)且(qie)據(ju)泊里(li)等(1984年(nian))的(de)試驗,證(zheng)明了鉬的(de)添(tian)加對于防止晶間(jian)腐蝕很有效。

