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(he)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(bu)銹鋼。人們常說核反應堆是用不銹鋼“堆”出來的，一點也不夸大。

  由于鉻(ge)(ge)鎳(nie)(nie)奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)具有(you)面心立方結構(gou)的(de)(de)(de)奧氏(shi)體組織，即使在(zai)堆(dui)內高中(zhong)子通量的(de)(de)(de)作用(yong)下，一般(ban)也(ye)不(bu)會有(you)脆化的(de)(de)(de)危險，因此(ci)它們都具有(you)高的(de)(de)(de)核(he)穩定性；由于鉻(ge)(ge)鎳(nie)(nie)奧氏(shi)體不(bu)銹(xiu)鋼(gang)又具有(you)優良(liang)的(de)(de)(de)耐蝕性和對其化學成分、所(suo)含雜質(zhi)的(de)(de)(de)嚴格(ge)控制(zhi)以及高表面光潔度等的(de)(de)(de)要求，在(zai)核(he)反(fan)應堆(dui)長期運行過(guo)程中(zhong)，這些(xie)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)腐蝕產生釋放速(su)率也(ye)很低(di)，所(suo)感生的(de)(de)(de)放射性也(ye)較少；又由于對核(he)反(fan)應堆(dui)用(yong)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)所(suo)含有(you)的(de)(de)(de)、對中(zhong)子吸(xi)收截面大的(de)(de)(de)鈷、硼等元素的(de)(de)(de)嚴格(ge)控制(zhi)，所(suo)以核(he)反(fan)應堆(dui)所(suo)用(yong)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)也(ye)具備了中(zhong)子吸(xi)收截面要小的(de)(de)(de)條件(jian)。

  因此，核(he)級(ji)不(bu)銹鋼系能滿(man)足核(he)反應(ying)(ying)堆對結構(gou)材料三個特殊要(yao)求的不(bu)銹鋼。由(you)于鉻鎳(nie)奧(ao)(ao)氏體不(bu)銹鋼的組織結構(gou)和(he)耐蝕(shi)性已可滿(man)足前兩個要(yao)求，因此，人們對用于核(he)反應(ying)(ying)堆的核(he)級(ji)不(bu)銹鋼的注意力就集中(zhong)在了鋼中(zhong)的鈷、硼等的元素(su)的含量上，這也是(shi)核(he)級(ji)鉻鎳(nie)奧(ao)(ao)氏體不(bu)銹鋼與非核(he)級(ji)鉻鎳(nie)奧(ao)(ao)氏體不(bu)銹鋼最(zui)主要(yao)和(he)最(zui)重(zhong)要(yao)的區別。

  表5.14列出了(le)國(guo)內外壓水核(he)反應(ying)(ying)堆內、外所選用(yong)的核(he)級(ji)鉻鎳奧氏體不銹(xiu)鋼牌號和(he)鋼中含鈷量應(ying)(ying)控制的極(ji)限(xian)值，對核(he)反應(ying)(ying)堆堆芯用(yong)核(he)級(ji)不銹(xiu)鋼中的含硼量，一般要(yao)求應(ying)(ying)＜0.0015％或＜0.0018％。

  表(biao)5.14 國內外壓水堆一回路系統用核(he)級不銹鋼牌號(hao)和(he)含(han)鈷量的極限值

  表5.14中所列入的(de)0Cr18Ni10Ti，除俄(e)羅斯(si)大量選用外，我(wo)國(guo)自俄(e)羅斯(si)引(yin)進的(de)核(he)電(dian)站壓水堆也應(ying)用此牌號，而國(guo)內其他核(he)反(fan)應(ying)堆和國(guo)外其他國(guo)家的(de)核(he)電(dian)站壓水堆則均(jun)選用304NG（控(kong)氮0Cr18Ni10）和316NG（控(kong)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(bu)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(zhong)、法、美、日各國控(kong)氮 0Cr18Ni10（304NG）和控(kong)氮00Cr17Ni12Mo2（316NG）的化學成分見(jian)表5.15。

   控氮0Cr18Ni10(304NG)和控氮00Cr17Ni12Mo2 (316NG)的(de)力學性能分別列人(ren)表5.16和表5.17中。

  耐蝕(shi)性和腐蝕(shi)產物釋放速率如(ru)下：

   ①. 控(kong)(kong)氮0Cr18Ni10（304NG）圖(tu)5.23系控(kong)(kong)氮0Cr18Ni10（304NG）在300℃高溫水(shui)中的(de)耐蝕(shi)性和腐(fu)蝕(shi)產物釋放(fang)速率的(de)試驗結果。可以看出，控(kong)(kong)氮0Cr18Ni10（304NG）的(de)腐(fu)蝕(shi)率和腐(fu)蝕(shi)產物釋放(fang)速率均(jun)低于0Cr18Ni10Ti（321），這表明控(kong)(kong)氮 0Cr18Ni10（304NG）的(de)耐蝕(shi)性優(you)于0Cr18Ni10Ti。

   一些(xie)試(shi)驗還指出，控氮(dan)0Cr18Ni10（304NG）的(de)(de)耐(nai)晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)能(neng)(neng)良(liang)好，沒(mei)有晶(jing)間腐(fu)蝕(shi)(shi)傾向，而耐(nai)點蝕(shi)(shi)和氯化(hua)物應力腐(fu)蝕(shi)(shi)的(de)(de)性(xing)(xing)能(neng)(neng)則均優于0Cr18Ni10Ti。表5.18中列出了點蝕(shi)(shi)試(shi)驗結果。從表5.18中可知，控氮(dan)0Cr18Ni10的(de)(de)耐(nai)點蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)遠優于0Cr18Ni10Ti，這與(yu)0Cr18Ni10Ti鋼(gang)的(de)(de)鈦可形成(cheng)TiN等(deng)非(fei)金屬夾雜(za)物，引(yin)起鋼(gang)耐(nai)點蝕(shi)(shi)性(xing)(xing)劣化(hua)有關。

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

   ②. 控(kong)氮(dan)00Cr17Ni12Mo2（316NG）圖5.24系(xi)控(kong)氮(dan)00Cr17Ni12Mo2（316NG）在高溫水(shui)中的耐(nai)蝕(shi)性（按(an)腐(fu)(fu)蝕(shi)失重(zhong)計）和腐(fu)(fu)蝕(shi)產物釋(shi)放(fang)量(liang)的試驗結果。同樣(yang)可看出，控(kong)氮(dan)00Cr17Ni12Mo2（316NG）和腐(fu)(fu)蝕(shi)產物的釋(shi)放(fang)量(liang)也均較0Cr18Ni10Ti為低。

    一些試(shi)驗還表明，由于(yu)少(shao)量的氮(dan)加入，控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2（316NG）的耐(nai)晶間(jian)腐蝕(shi)、耐(nai)點蝕(shi)和耐(nai)應(ying)力腐蝕(shi)性能也均(jun)優(you)于(yu)0Cr18Ni10Ti。