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、鉬及銅的鎳基耐蝕合金,是制造這類設備常用的材料。
反(fan)應堆(dui)(dui)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)情況與前處(chu)理階段有(you)所不(bu)(bu)(bu)同。以目前最常(chang)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)加壓(ya)水反(fan)應堆(dui)(dui)為(wei)例,堆(dui)(dui)內構件(jian)(jian)主要(yao)受高(gao)(gao)溫高(gao)(gao)壓(ya)水的(de)(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)。此外(wai),堆(dui)(dui)心部分(fen)的(de)(de)(de)(de)(de)結構材料還要(yao)受到強烈(lie)的(de)(de)(de)(de)(de)中(zhong)子輻照,雖然腐(fu)蝕(shi)環境不(bu)(bu)(bu)算苛刻,但要(yao)求(qiu)材料的(de)(de)(de)(de)(de)使用(yong)(yong)(yong)壽命長、安全(quan)度(du)高(gao)(gao),不(bu)(bu)(bu)容許有(you)腐(fu)蝕(shi)產(chan)物的(de)(de)(de)(de)(de)沾污。因此,這里(li)(li)到處(chu)都離不(bu)(bu)(bu)開不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang),起支撐、固定(ding)(ding)作用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)骨架、格柵等是(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)超低(di)碳奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)制(zhi)作的(de)(de)(de)(de)(de);卸料用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)(de)(de)(de)脈(mo)沖管和固定(ding)(ding)管系(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)螺釘(ding)(一個(ge)不(bu)(bu)(bu)太大的(de)(de)(de)(de)(de)反(fan)應堆(dui)(dui)中(zhong)要(yao)用(yong)(yong)(yong)幾千個(ge))是(shi)(shi)用(yong)(yong)(yong)奧氏(shi)體(ti)(ti)-鐵素(su)體(ti)(ti)雙相不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)制(zhi)作的(de)(de)(de)(de)(de);用(yong)(yong)(yong)于屏蔽(bi)中(zhong)子輻照的(de)(de)(de)(de)(de)防(fang)護板,是(shi)(shi)高(gao)(gao)硼不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)制(zhi)作的(de)(de)(de)(de)(de);各種(zhong)管道及(ji)聯系(xi)構件(jian)(jian)也都是(shi)(shi)奧氏(shi)體(ti)(ti)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)制(zhi)作的(de)(de)(de)(de)(de)······因此可(ke)以說,除了燃料元件(jian)(jian)和石墨反(fan)射體(ti)(ti)之外(wai),原子能反(fan)應堆(dui)(dui)里(li)(li)幾乎(hu)是(shi)(shi)不(bu)(bu)(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)世(shi)界(jie)。
反應(ying)堆內產(chan)生的(de)熱(re)量由壓力水(shui)導出,通過(guo)熱(re)蒸(zheng)發(fa)器產(chan)生高壓過(guo)熱(re)蒸(zheng)汽(qi)用以發(fa)電。這里輸(shu)送(song)壓力水(shui)的(de)管(guan)路系(xi)統要(yao)求用高溫強度較高的(de)含鉬、氮不銹(xiu)鋼,而(er)蒸(zheng)發(fa)器則要(yao)根據不同情況使用雙相不銹(xiu)鋼、鐵鎳基合金及(ji)鎳基合金等。
核反應(ying)堆的(de)(de)(de)后(hou)處理階段所接觸到(dao)的(de)(de)(de)腐蝕性介(jie)質(zhi)不僅多(duo)種多(duo)樣(yang),而且對設備(bei)(bei)的(de)(de)(de)要(yao)求更為(wei)苛刻。同時(shi)為(wei)了確保反應(ying)堆安全生產(chan),防止放射(she)性物質(zhi)泄(xie)露(lu),對結構材(cai)料的(de)(de)(de)性能、質(zhi)量(liang)要(yao)求也(ye)特(te)別高(gao)。去除(chu)燃(ran)料包殼和溶(rong)解燃(ran)料芯要(yao)用(yong)(yong)腐蝕性極(ji)強的(de)(de)(de)混合酸(suan)(suan)(suan)(suan),如硝酸(suan)(suan)(suan)(suan)-氫氟(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)、硝酸(suan)(suan)(suan)(suan)-鹽(yan)酸(suan)(suan)(suan)(suan)、硫酸(suan)(suan)(suan)(suan)-氫氟(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)或氫氟(fu)酸(suan)(suan)(suan)(suan)-氟(fu)化(hua)(hua)物等,這時(shi)設備(bei)(bei)材(cai)料常用(yong)(yong)含有(you)鉻(ge)、鉬(mu)及鋼(gang)等多(duo)種合金(jin)元素的(de)(de)(de)鎳基合金(jin)。在隨后(hou)進行的(de)(de)(de)排除(chu)放射(she)性廢物、萃取有(you)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)核燃(ran)料及放射(she)性產(chan)品等一系列化(hua)(hua)工處理中,也(ye)要(yao)用(yong)(yong)大量(liang)高(gao)合金(jin)的(de)(de)(de)鎳鉻(ge)鉬(mu)銅不銹鋼(gang)。
另外,核反應堆后(hou)處理階段還有很多(duo)“清潔”設備,一般在弱(ruo)腐蝕性(xing)環境中(zhong)使用(yong),但(dan)要求不生(sheng)銹,不容許有腐蝕產物,容易清理。這類設備多(duo)采用(yong)較廉價的鐵(tie)素體不銹鋼(gang)。
總之,原(yuan)子能工業的發展與(yu)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)技術(shu)的進步有極為密切(qie)的關系。隨著我(wo)國原(yuan)子能發電(dian)事業的迅速發展,不(bu)銹(xiu)鋼(gang)在其中將(jiang)會作出越來越大(da)的貢獻。

