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(ao)氏(shi)體不銹鋼。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(yu)鉻鎳(nie)奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼具(ju)有(you)(you)(you)面心立方(fang)結(jie)構的(de)(de)奧(ao)氏體組織(zhi)，即使在(zai)堆內高中子通量的(de)(de)作用下，一般(ban)也不(bu)會有(you)(you)(you)脆(cui)化的(de)(de)危(wei)險，因(yin)此它們都具(ju)有(you)(you)(you)高的(de)(de)核(he)穩定(ding)性(xing)；由于(yu)鉻鎳(nie)奧(ao)氏體不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼又具(ju)有(you)(you)(you)優良的(de)(de)耐蝕(shi)性(xing)和對(dui)其化學(xue)成(cheng)分(fen)、所(suo)(suo)含(han)雜質的(de)(de)嚴(yan)格(ge)控制以及高表面光潔度等的(de)(de)要求，在(zai)核(he)反(fan)應堆長期運(yun)行過(guo)程中，這些(xie)不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼的(de)(de)腐(fu)蝕(shi)產生釋放速率(lv)也很低，所(suo)(suo)感生的(de)(de)放射性(xing)也較少；又由于(yu)對(dui)核(he)反(fan)應堆用不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼中所(suo)(suo)含(han)有(you)(you)(you)的(de)(de)、對(dui)中子吸收(shou)截面大的(de)(de)鈷、硼等元素的(de)(de)嚴(yan)格(ge)控制，所(suo)(suo)以核(he)反(fan)應堆所(suo)(suo)用不(bu)銹(xiu)(xiu)(xiu)鋼也具(ju)備了中子吸收(shou)截面要小的(de)(de)條件。

  因此(ci)(ci)，核(he)級(ji)不(bu)(bu)銹鋼系能滿(man)足(zu)核(he)反應堆對(dui)結構材(cai)料三個特(te)殊要求(qiu)的不(bu)(bu)銹鋼。由于鉻鎳奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼的組織結構和耐蝕性已(yi)可滿(man)足(zu)前兩個要求(qiu)，因此(ci)(ci)，人們對(dui)用于核(he)反應堆的核(he)級(ji)不(bu)(bu)銹鋼的注意力就集中在了鋼中的鈷、硼等的元素的含(han)量(liang)上，這也是(shi)核(he)級(ji)鉻鎳奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼與非核(he)級(ji)鉻鎳奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)不(bu)(bu)銹鋼最(zui)主要和最(zui)重要的區(qu)別(bie)。

  表(biao)5.14列出了國內外(wai)壓水核反(fan)應(ying)堆(dui)內、外(wai)所選用的核級鉻鎳(nie)奧氏(shi)體(ti)不(bu)銹鋼牌號和鋼中含鈷量應(ying)控制的極限值，對核反(fan)應(ying)堆(dui)堆(dui)芯用核級不(bu)銹鋼中的含硼量，一般要求應(ying)＜0.0015％或＜0.0018％。

  表5.14 國內外壓水堆一回路(lu)系(xi)統(tong)用核級不銹鋼牌號和含鈷量的極限(xian)值

  表5.14中(zhong)所列入(ru)的0Cr18Ni10Ti，除(chu)俄羅(luo)斯大量選用(yong)外，我國自俄羅(luo)斯引進的核(he)電站壓水堆(dui)也應用(yong)此牌(pai)號，而國內(nei)其他(ta)核(he)反(fan)應堆(dui)和(he)國外其他(ta)國家的核(he)電站壓水堆(dui)則(ze)均(jun)選用(yong)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(xiu)鋼和316不銹(xiu)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)各國控(kong)氮 0Cr18Ni10（304NG）和控(kong)氮00Cr17Ni12Mo2（316NG）的化學成分見表5.15。

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

  耐蝕性和(he)腐(fu)蝕產物釋放(fang)速率如下：

   ①. 控(kong)(kong)氮(dan)0Cr18Ni10（304NG）圖5.23系控(kong)(kong)氮(dan)0Cr18Ni10（304NG）在300℃高溫(wen)水(shui)中的(de)耐蝕性(xing)和腐(fu)蝕產物釋放速率(lv)的(de)試(shi)驗結果。可以看(kan)出，控(kong)(kong)氮(dan)0Cr18Ni10（304NG）的(de)腐(fu)蝕率(lv)和腐(fu)蝕產物釋放速率(lv)均低于0Cr18Ni10Ti（321），這(zhe)表明控(kong)(kong)氮(dan) 0Cr18Ni10（304NG）的(de)耐蝕性(xing)優于0Cr18Ni10Ti。

   一些試驗還指(zhi)出，控氮0Cr18Ni10（304NG）的(de)耐(nai)晶(jing)間腐蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)能(neng)(neng)良(liang)好，沒有晶(jing)間腐蝕(shi)(shi)(shi)傾(qing)向，而耐(nai)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)和氯化(hua)物應(ying)力腐蝕(shi)(shi)(shi)的(de)性(xing)能(neng)(neng)則均優(you)于0Cr18Ni10Ti。表5.18中列出了點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)試驗結(jie)果。從表5.18中可知，控氮0Cr18Ni10的(de)耐(nai)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)遠優(you)于0Cr18Ni10Ti，這與0Cr18Ni10Ti鋼(gang)的(de)鈦可形(xing)成TiN等非金屬(shu)夾雜物，引起鋼(gang)耐(nai)點(dian)蝕(shi)(shi)(shi)性(xing)劣化(hua)有關。

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

   ②. 控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2（316NG）圖5.24系控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2（316NG）在高(gao)溫水中的(de)耐蝕性（按腐蝕失(shi)重計）和腐蝕產(chan)(chan)物釋放(fang)量(liang)的(de)試驗結果。同(tong)樣(yang)可看出，控氮(dan)00Cr17Ni12Mo2（316NG）和腐蝕產(chan)(chan)物的(de)釋放(fang)量(liang)也均較0Cr18Ni10Ti為低。

    一些試驗(yan)還表明，由(you)于少量的氮加入，控氮00Cr17Ni12Mo2（316NG）的耐(nai)(nai)晶(jing)間腐(fu)蝕、耐(nai)(nai)點蝕和耐(nai)(nai)應(ying)力腐(fu)蝕性(xing)能也均優于0Cr18Ni10Ti。