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(bu)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。

  由于鉻鎳奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)具(ju)(ju)有面心(xin)立方結構的(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體組織，即使在堆(dui)內(nei)高(gao)(gao)中子(zi)(zi)通(tong)量的(de)(de)作用(yong)下，一(yi)般也不會有脆化的(de)(de)危(wei)險，因此它們都具(ju)(ju)有高(gao)(gao)的(de)(de)核(he)穩定性(xing)；由于鉻鎳奧(ao)(ao)氏(shi)體不銹鋼(gang)又具(ju)(ju)有優(you)良(liang)的(de)(de)耐(nai)蝕性(xing)和(he)對其化學成分、所含(han)雜質的(de)(de)嚴(yan)(yan)格(ge)控(kong)制以及高(gao)(gao)表面光潔度等的(de)(de)要(yao)求，在核(he)反應堆(dui)長期運行過程中，這些不銹鋼(gang)的(de)(de)腐蝕產生(sheng)釋放速(su)率(lv)也很低，所感生(sheng)的(de)(de)放射性(xing)也較(jiao)少；又由于對核(he)反應堆(dui)用(yong)不銹鋼(gang)中所含(han)有的(de)(de)、對中子(zi)(zi)吸收截(jie)面大的(de)(de)鈷、硼(peng)等元素的(de)(de)嚴(yan)(yan)格(ge)控(kong)制，所以核(he)反應堆(dui)所用(yong)不銹鋼(gang)也具(ju)(ju)備(bei)了中子(zi)(zi)吸收截(jie)面要(yao)小的(de)(de)條(tiao)件。

  因此(ci)(ci)，核(he)級(ji)不銹(xiu)鋼(gang)系能滿足(zu)核(he)反應(ying)堆對(dui)結構材(cai)料三個特殊要求的不銹(xiu)鋼(gang)。由于鉻鎳奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)的組織結構和耐蝕(shi)性(xing)已可(ke)滿足(zu)前(qian)兩個要求，因此(ci)(ci)，人們對(dui)用于核(he)反應(ying)堆的核(he)級(ji)不銹(xiu)鋼(gang)的注意力就集中在了鋼(gang)中的鈷、硼(peng)等的元素(su)的含(han)量上，這也是核(he)級(ji)鉻鎳奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)與(yu)非(fei)核(he)級(ji)鉻鎳奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)不銹(xiu)鋼(gang)最(zui)(zui)主要和最(zui)(zui)重要的區別(bie)。

  表5.14列出了國內外(wai)壓水核(he)反應堆內、外(wai)所選用的(de)核(he)級鉻鎳奧(ao)氏體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼牌號(hao)和(he)鋼中含鈷量應控制(zhi)的(de)極限值，對核(he)反應堆堆芯用核(he)級不(bu)銹(xiu)鋼中的(de)含硼量，一般要求應＜0.0015％或＜0.0018％。

  表5.14 國(guo)內外壓水(shui)堆一(yi)回路(lu)系統(tong)用核(he)級不銹鋼牌號和含(han)鈷量的極限值(zhi)

  表(biao)5.14中所列入的0Cr18Ni10Ti，除(chu)俄羅(luo)斯(si)大量選用(yong)外，我國自俄羅(luo)斯(si)引進的核電站(zhan)壓水(shui)堆(dui)也應用(yong)此牌(pai)號，而國內其他(ta)(ta)核反應堆(dui)和國外其他(ta)(ta)國家的核電站(zhan)壓水(shui)堆(dui)則均選用(yong)304NG（控氮(dan)0Cr18Ni10）和316NG（控氮(dan)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(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(zhong)、法、美、日各(ge)國控(kong)氮 0Cr18Ni10（304NG）和控(kong)氮00Cr17Ni12Mo2（316NG）的化(hua)學成分見表5.15。

   控氮(dan)(dan)0Cr18Ni10(304NG)和控氮(dan)(dan)00Cr17Ni12Mo2 (316NG)的力學性能分別列人表5.16和表5.17中。

  耐蝕(shi)(shi)性(xing)和腐蝕(shi)(shi)產物(wu)釋(shi)放速率如下：

   ①. 控(kong)氮(dan)0Cr18Ni10（304NG）圖5.23系(xi)控(kong)氮(dan)0Cr18Ni10（304NG）在300℃高溫水中(zhong)的耐(nai)蝕性(xing)和(he)腐(fu)(fu)蝕產物釋放(fang)速(su)率的試驗(yan)結(jie)果。可以(yi)看(kan)出(chu)，控(kong)氮(dan)0Cr18Ni10（304NG）的腐(fu)(fu)蝕率和(he)腐(fu)(fu)蝕產物釋放(fang)速(su)率均低于0Cr18Ni10Ti（321），這表明(ming)控(kong)氮(dan) 0Cr18Ni10（304NG）的耐(nai)蝕性(xing)優(you)于0Cr18Ni10Ti。

   一些試驗(yan)還指出，控氮0Cr18Ni10（304NG）的(de)耐晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)(shi)性(xing)能(neng)良(liang)好，沒有晶(jing)間(jian)腐蝕(shi)(shi)傾(qing)向，而耐點蝕(shi)(shi)和氯化物(wu)應力腐蝕(shi)(shi)的(de)性(xing)能(neng)則均優于0Cr18Ni10Ti。表5.18中列出了(le)點蝕(shi)(shi)試驗(yan)結果。從表5.18中可(ke)知(zhi)，控氮0Cr18Ni10的(de)耐點蝕(shi)(shi)性(xing)遠優于0Cr18Ni10Ti，這(zhe)與0Cr18Ni10Ti鋼的(de)鈦可(ke)形(xing)成TiN等非金屬夾雜(za)物(wu)，引起鋼耐點蝕(shi)(shi)性(xing)劣(lie)化有關(guan)。

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

   ②. 控(kong)(kong)氮(dan)00Cr17Ni12Mo2（316NG）圖(tu)5.24系控(kong)(kong)氮(dan)00Cr17Ni12Mo2（316NG）在(zai)高溫水中的耐(nai)蝕(shi)性(xing)（按腐蝕(shi)失重計）和腐蝕(shi)產物釋放(fang)量的試驗結果。同樣可看出，控(kong)(kong)氮(dan)00Cr17Ni12Mo2（316NG）和腐蝕(shi)產物的釋放(fang)量也均較0Cr18Ni10Ti為低。

    一些試(shi)驗還表明(ming)，由于少(shao)量(liang)的(de)氮加入，控氮00Cr17Ni12Mo2（316NG）的(de)耐晶間腐(fu)蝕(shi)、耐點(dian)蝕(shi)和(he)耐應(ying)力腐(fu)蝕(shi)性能也(ye)均優于0Cr18Ni10Ti。