當今世界,原子能對于人們來說已經不是陌生的東西了。然而,你可曾想到,不銹鋼(括鐵鎳基及鎳基耐蝕合金)在原子能工業的發展中起著重大作用呢?為了說明這一點,不妨先從原子能工業的幾個主要環節談起。粗略地說,原子能工業由三大環節組成,核心環節是核反應堆。另一個環節在反應堆之前,稱為前處理系統,其主要任務是從礦石中提取核燃料金屬并進行加工。還有一個環節在反應堆之后,稱為后處理系統,其任務是將“燃燒”過的核燃料進行化工處理,以排除廢物,提取有用的放射性物質,回收未“燒完”的核燃料。
上述的每一個環節,如果沒有各種不銹鋼制的裝置或設備,核反應堆就不能順利地運行。在前處理階段,需要把礦石粉碎后用酸或堿溶解,以使核燃料金屬從礦石中轉移到溶液中,這個過程叫做浸出。目前常用的浸出劑是硫酸,浸出液就是含有多種金屬子的稀硫酸溶液。這樣,浸出及隨后的一系列操作,都得在耐硫酸腐蝕的設備中進行。這些設備或構件多用含鉬(或鉬和銅)的奧氏體不銹鋼甚至鐵鎳基合金制造。同時輸送這些酸性礦漿或溶液的耐酸泵及管道,也都是不銹鋼制作的。
這種直接從礦石中提取出來的有用物質,一般為核燃料金屬的粗制氧化物,為使它成為能在反應堆中“燃燒”的核燃料,還需對它進行提純、氟化或氫氟化等一系列化工處理。這時用的設備必須能耐含氟化物的酸溶液、氫氟酸及氟化物氣體的腐蝕。高鉻鎳不銹鋼、耐熱鋼以及含鉻、鉬及銅的鎳基耐(nai)蝕(shi)合金,是制造這類設備常用的材料。
反應(ying)(ying)堆(dui)(dui)中的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)與(yu)前(qian)處理階段有所不(bu)(bu)同(tong)。以(yi)目前(qian)最常用的(de)(de)(de)(de)加壓水(shui)(shui)反應(ying)(ying)堆(dui)(dui)為例,堆(dui)(dui)內構件(jian)(jian)主要(yao)受高(gao)溫高(gao)壓水(shui)(shui)的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)。此(ci)(ci)外,堆(dui)(dui)心部分的(de)(de)(de)(de)結構材料(liao)(liao)還要(yao)受到強(qiang)烈的(de)(de)(de)(de)中子(zi)輻(fu)照,雖然腐(fu)蝕(shi)環(huan)境不(bu)(bu)算苛刻,但要(yao)求(qiu)材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)(de)使用壽命長、安全度高(gao),不(bu)(bu)容許(xu)有腐(fu)蝕(shi)產物的(de)(de)(de)(de)沾(zhan)污。因此(ci)(ci),這(zhe)里到處都(dou)離不(bu)(bu)開不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼,起支撐、固定作用的(de)(de)(de)(de)骨架、格柵等是用超低(di)碳(tan)奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼制(zhi)(zhi)(zhi)作的(de)(de)(de)(de);卸料(liao)(liao)用的(de)(de)(de)(de)脈(mo)沖管和(he)(he)固定管系(xi)的(de)(de)(de)(de)螺釘(一個不(bu)(bu)太大的(de)(de)(de)(de)反應(ying)(ying)堆(dui)(dui)中要(yao)用幾(ji)千個)是用奧(ao)氏(shi)體(ti)-鐵素體(ti)雙相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼制(zhi)(zhi)(zhi)作的(de)(de)(de)(de);用于屏蔽中子(zi)輻(fu)照的(de)(de)(de)(de)防護板,是高(gao)硼不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼制(zhi)(zhi)(zhi)作的(de)(de)(de)(de);各(ge)種管道及聯系(xi)構件(jian)(jian)也都(dou)是奧(ao)氏(shi)體(ti)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼制(zhi)(zhi)(zhi)作的(de)(de)(de)(de)······因此(ci)(ci)可(ke)以(yi)說(shuo),除了燃料(liao)(liao)元件(jian)(jian)和(he)(he)石墨反射體(ti)之外,原(yuan)子(zi)能反應(ying)(ying)堆(dui)(dui)里幾(ji)乎(hu)是不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)(de)(de)世界。
反應堆內產生(sheng)的熱量由壓力(li)水導出,通過(guo)熱蒸發(fa)(fa)器產生(sheng)高壓過(guo)熱蒸汽用以發(fa)(fa)電。這里輸(shu)送壓力(li)水的管路系統要求用高溫強(qiang)度較高的含(han)鉬、氮(dan)不(bu)(bu)銹鋼,而(er)蒸發(fa)(fa)器則(ze)要根據不(bu)(bu)同情況使用雙相(xiang)不(bu)(bu)銹鋼、鐵鎳基(ji)合金及(ji)鎳基(ji)合金等。
核反應堆的(de)(de)后(hou)(hou)處理(li)(li)階段所(suo)接觸到的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)介質不(bu)僅多(duo)種多(duo)樣,而且對設(she)備的(de)(de)要求更(geng)為苛(ke)刻(ke)。同(tong)時為了確保反應堆安全(quan)生(sheng)產,防止放射性(xing)(xing)(xing)物(wu)質泄露,對結構材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)性(xing)(xing)(xing)能、質量要求也特別高。去除燃(ran)(ran)料(liao)(liao)包殼和(he)溶(rong)解燃(ran)(ran)料(liao)(liao)芯(xin)要用(yong)(yong)腐(fu)蝕(shi)性(xing)(xing)(xing)極強(qiang)的(de)(de)混合酸(suan)(suan),如硝(xiao)酸(suan)(suan)-氫(qing)氟(fu)酸(suan)(suan)、硝(xiao)酸(suan)(suan)-鹽酸(suan)(suan)、硫酸(suan)(suan)-氫(qing)氟(fu)酸(suan)(suan)或氫(qing)氟(fu)酸(suan)(suan)-氟(fu)化(hua)物(wu)等,這時設(she)備材(cai)料(liao)(liao)常用(yong)(yong)含有鉻、鉬(mu)及鋼等多(duo)種合金元素的(de)(de)鎳基合金。在隨后(hou)(hou)進行的(de)(de)排除放射性(xing)(xing)(xing)廢物(wu)、萃(cui)取有用(yong)(yong)的(de)(de)核燃(ran)(ran)料(liao)(liao)及放射性(xing)(xing)(xing)產品(pin)等一(yi)系(xi)列化(hua)工處理(li)(li)中,也要用(yong)(yong)大量高合金的(de)(de)鎳鉻鉬(mu)銅(tong)不(bu)銹鋼。
另外,核反應(ying)堆(dui)后處理(li)階(jie)段還有(you)很多“清潔”設(she)備,一般在弱(ruo)腐(fu)蝕性環境(jing)中使(shi)用,但要求不生銹,不容許有(you)腐(fu)蝕產物,容易清理(li)。這類(lei)設(she)備多采用較廉價的鐵素體不銹鋼。
總(zong)之,原子能工業(ye)(ye)的(de)發(fa)展與不銹鋼技術的(de)進步(bu)有極(ji)為密切(qie)的(de)關系。隨(sui)著我國原子能發(fa)電事(shi)業(ye)(ye)的(de)迅速發(fa)展,不銹鋼在(zai)其中(zhong)將會作出越(yue)來越(yue)大(da)的(de)貢獻。

