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(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(xiu)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。

  由于鉻鎳奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼具(ju)有(you)(you)面(mian)心立方結構的(de)奧氏體(ti)組織，即使在堆(dui)(dui)內高中(zhong)子(zi)通量(liang)的(de)作用下，一(yi)般也不(bu)會有(you)(you)脆化的(de)危險，因此它們都具(ju)有(you)(you)高的(de)核穩定性(xing)(xing)；由于鉻鎳奧氏體(ti)不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼又(you)具(ju)有(you)(you)優良的(de)耐蝕性(xing)(xing)和(he)對(dui)其化學成(cheng)分、所(suo)含(han)雜(za)質(zhi)的(de)嚴格控制(zhi)以(yi)及高表面(mian)光潔度等(deng)的(de)要求，在核反應堆(dui)(dui)長期(qi)運行過程中(zhong)，這些不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼的(de)腐(fu)蝕產生(sheng)釋放速率也很低，所(suo)感生(sheng)的(de)放射性(xing)(xing)也較少；又(you)由于對(dui)核反應堆(dui)(dui)用不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼中(zhong)所(suo)含(han)有(you)(you)的(de)、對(dui)中(zhong)子(zi)吸收截(jie)面(mian)大的(de)鈷、硼等(deng)元素的(de)嚴格控制(zhi)，所(suo)以(yi)核反應堆(dui)(dui)所(suo)用不(bu)銹(xiu)(xiu)鋼也具(ju)備(bei)了(le)中(zhong)子(zi)吸收截(jie)面(mian)要小的(de)條(tiao)件(jian)。

  因此(ci)，核級(ji)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)系能滿(man)足核反應堆(dui)對(dui)結構(gou)材料三個特殊要求的(de)(de)(de)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)。由于(yu)鉻(ge)鎳奧氏(shi)(shi)(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)組(zu)織結構(gou)和耐(nai)蝕性(xing)已可滿(man)足前兩個要求，因此(ci)，人們對(dui)用于(yu)核反應堆(dui)的(de)(de)(de)核級(ji)不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)的(de)(de)(de)注意力就集(ji)中在了鋼(gang)(gang)(gang)中的(de)(de)(de)鈷、硼(peng)等的(de)(de)(de)元素(su)的(de)(de)(de)含量上，這也是核級(ji)鉻(ge)鎳奧氏(shi)(shi)(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)與非核級(ji)鉻(ge)鎳奧氏(shi)(shi)(shi)體不銹(xiu)(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)最主要和最重(zhong)要的(de)(de)(de)區別。

  表(biao)5.14列出了(le)國內外壓水核(he)反應堆(dui)內、外所選用的(de)核(he)級鉻鎳奧氏體(ti)不(bu)(bu)銹鋼(gang)牌(pai)號和鋼(gang)中(zhong)含鈷量(liang)應控制的(de)極限值，對核(he)反應堆(dui)堆(dui)芯用核(he)級不(bu)(bu)銹鋼(gang)中(zhong)的(de)含硼量(liang)，一(yi)般(ban)要求(qiu)應＜0.0015％或(huo)＜0.0018％。

  表5.14 國(guo)內外壓水堆一(yi)回路(lu)系統(tong)用核級不銹鋼牌號和(he)含鈷量(liang)的(de)極(ji)限(xian)值

  表(biao)5.14中(zhong)所列入的0Cr18Ni10Ti，除俄羅(luo)(luo)斯大量選用外，我(wo)國自俄羅(luo)(luo)斯引(yin)進的核(he)電(dian)站壓水(shui)堆(dui)也應用此牌(pai)號，而國內(nei)其(qi)他核(he)反應堆(dui)和(he)國外其(qi)他國家的核(he)電(dian)站壓水(shui)堆(dui)則均選用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(ri)各(ge)國控氮 0Cr18Ni10（304NG）和控氮00Cr17Ni12Mo2（316NG）的化學(xue)成分(fen)見表5.15。

   控(kong)(kong)氮0Cr18Ni10(304NG)和控(kong)(kong)氮00Cr17Ni12Mo2 (316NG)的力學性能分別列(lie)人(ren)表5.16和表5.17中。

  耐蝕性和腐蝕產(chan)物釋放速(su)率如下：

   ①. 控(kong)(kong)氮(dan)0Cr18Ni10（304NG）圖5.23系(xi)控(kong)(kong)氮(dan)0Cr18Ni10（304NG）在(zai)300℃高溫(wen)水中的(de)耐蝕(shi)(shi)性和腐蝕(shi)(shi)產物(wu)釋放(fang)速率的(de)試驗結(jie)果。可(ke)以看出，控(kong)(kong)氮(dan)0Cr18Ni10（304NG）的(de)腐蝕(shi)(shi)率和腐蝕(shi)(shi)產物(wu)釋放(fang)速率均(jun)低于(yu)0Cr18Ni10Ti（321），這(zhe)表明控(kong)(kong)氮(dan) 0Cr18Ni10（304NG）的(de)耐蝕(shi)(shi)性優(you)于(yu)0Cr18Ni10Ti。

   一些試驗(yan)還指出，控氮(dan)0Cr18Ni10（304NG）的(de)耐(nai)晶間(jian)腐蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)能良好，沒有晶間(jian)腐蝕(shi)傾向，而(er)耐(nai)點(dian)蝕(shi)和(he)氯化物(wu)應力腐蝕(shi)的(de)性(xing)(xing)(xing)能則均(jun)優于0Cr18Ni10Ti。表(biao)5.18中(zhong)列(lie)出了點(dian)蝕(shi)試驗(yan)結果(guo)。從表(biao)5.18中(zhong)可知，控氮(dan)0Cr18Ni10的(de)耐(nai)點(dian)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)遠(yuan)優于0Cr18Ni10Ti，這與0Cr18Ni10Ti鋼的(de)鈦可形成TiN等非金屬夾雜物(wu)，引起鋼耐(nai)點(dian)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)劣化有關。

   表(biao)5.18 控氮0Cr18Ni10（304NG）的(de)耐點(dian)蝕性能(neng)

   ②. 控氮00Cr17Ni12Mo2（316NG）圖5.24系控氮00Cr17Ni12Mo2（316NG）在高溫(wen)水中的(de)耐蝕(shi)性（按(an)腐蝕(shi)失重計(ji)）和腐蝕(shi)產物釋放量的(de)試驗結果。同樣(yang)可(ke)看出(chu)，控氮00Cr17Ni12Mo2（316NG）和腐蝕(shi)產物的(de)釋放量也均較0Cr18Ni10Ti為低(di)。

    一些試驗還表明，由于少量(liang)的氮加入，控(kong)氮00Cr17Ni12Mo2（316NG）的耐晶間腐(fu)蝕(shi)、耐點(dian)蝕(shi)和耐應力腐(fu)蝕(shi)性能(neng)也均優于0Cr18Ni10Ti。