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,1atm=101325Pa)水為工作介質的壓水堆和沸水堆,由於這些核反應堆對機構材料的特殊要求,即穩定性要高;感生放射性要低;中子吸收截麵要小。因此,與核反應堆工作介質相接觸一回路烯烴的設備、構件和管件等均選用鉻鎳奧氏體不鏽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要2000多噸不鏽鋼板材、棒、guancaiheduanjian,danbubaokuoweilechengshouhefanyingduineidegaoya,ercaiyongdedihejingaoqiangdugangyalikeneicesuoduihandedaliangyongyugaowenshuifushidegenieaoshitibuxiugang。renmenchangshuohefanyingduishiyongbuxiugang“堆”出來的,一點都不誇大。
由you於yu鉻ge鎳nie奧ao氏shi體ti不bu鏽xiu鋼gang具ju有you麵mian心xin立li方fang結jie構gou的de奧ao氏shi體ti組zu織zhi,即ji使shi在zai堆dui內nei高gao中zhong子zi通tong量liang的de作zuo用yong下xia,一yi般ban也ye不bu會hui有you脆cui化hua的de危wei險xian,因yin此ci它ta們men都dou具ju有you高gao的de核he穩wen定ding性xing;由於鉻鎳奧氏體不鏽鋼與又具有優良的耐蝕性和對其化學成分、所suo含han雜za質zhi的de嚴yan格ge控kong製zhi以yi及ji高gao表biao麵mian光guang潔jie度du等deng的de要yao求qiu,在zai核he反fan應ying堆dui長chang期qi運yun行xing過guo程cheng中zhong,這zhe些xie不bu鏽xiu鋼gang的de腐fu蝕shi所suo產chan生sheng釋shi放fang率lv也ye很hen低di,所suo感gan生sheng的de發fa射she線xian也ye比bi較jiao少shao;又由於對核反應堆用不鏽鋼中所含的、對中子吸收截麵大的鈷、硼等元素的嚴格控製,所以核反應堆所用不鏽鋼也具備中子吸收截麵要小的條件。
因yin此ci,核he級ji不bu鏽xiu鋼gang係xi能neng滿man足zu核he反fan應ying堆dui對dui結jie構gou材cai料liao三san個ge特te殊shu要yao求qiu的de不bu鏽xiu鋼gang。由you於yu鉻ge鎳nie奧ao氏shi體ti不bu鏽xiu鋼gang的de組zu織zhi結jie構gou和he耐nai蝕shi性xing已yi可ke滿man足zu前qian兩liang個ge要yao求qiu,因yin此ci,人ren們men對dui用yong於yu核he反fan應ying堆dui不bu鏽xiu鋼gang的de注zhu意yi力li就jiu集ji中zhong在zai了le鋼gang中zhong的de鈷gu、硼等元素的含量上,這些也是核級鉻鎳奧氏體不鏽鋼與非核級鉻鎳奧氏體不鏽鋼最主要和最重要的區別。
表1列出了國內外壓水核反應堆內、外所用核級鉻鎳奧氏體不鏽鋼牌號和鋼中鈷量應控製的極限值,對核反應堆芯用核級不鏽鋼中的含硼量,一般要求應<0.0015%或<0.0018%。

表1.國內外壓水堆一回路係統用核級不鏽鋼牌號和含鈷量的極限值
表1所列入的0Cr18Ni10Ti,除俄羅斯大量選用外,我國自俄羅斯引進的核電站壓水堆也應用此牌號,而國內其他核反應堆和國外其他國家的核電站壓水堆均選用304NG(控氮0Cr18Ni10)和316NG(控氮00Cr17Ni12Mo2)。
開發304NG(控氮0Cr18Ni10)和316NG(控氮00Cr17Ni12Mo2)的依據:
國外曾發生輕水堆(包括壓水堆和沸水堆)用的304和316不鏽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C量≤0.03%(法國降到0.035%);為了彌補降碳而導致的304和316gangdeqiangdudexiajiang,kejiejiarudan,tongguoqigurongqianghualaimibu,danweilefangzhijiadanguogao,youxuzuoweixinpaihaozhongxinshenqingbingdedaopizhuncainengjinrushijigongchengyingyongdemafan,xuanzelejiangdanliangkongzhizaixianxing304和316所允許的氮量範圍(0.10%),開發
了304NG(控氮0Cr18Ni10)和316NG(控氮00Cr17Ni12Mo2)。

表2.中、法、美、日304NG(控氮0Cr18Ni10)和316NG(控氮00Cr17Ni12Mo2)鋼的化學成分
304NG(控氮0Cr18Ni10)和316NG(控氮00Cr17Ni12Mo2)的力學性能分別列入表3和4中


表3.304NG(控氮0Cr18Ni10)的力學性能

表4.316NG(控氮00Cr17Ni12Mo2)的力學性能
耐蝕性和腐蝕產物釋放速率如下。

圖5.在高溫水中304NG(控氮0Cr18Ni10)的耐蝕性和腐蝕產物的釋放速率
可以看出,304NG(控氮0Cr18Ni10)的腐蝕率和腐蝕產物釋放速率均低於0Cr18Ni10Ti(321),這表明304NG(控氮0Cr18Ni10)的耐蝕性優於0Cr18Ni10Ti(321)。
一些試驗還指出,304NG(控氮0Cr18Ni10)的耐晶間腐蝕良好,沒有晶間腐蝕傾向,耐點蝕和氯化物應力腐蝕的性能則均優於0Cr18Ni10Ti。表6,列出了點蝕試驗結果。從表6中可知,304NG(控氮0Cr18Ni10)的耐點蝕遠優於0Cr18Ni10Ti,這與0Cr18Ni10Ti鋼的鈦可形成TiN等非金屬夾雜物,引起鋼耐點蝕性劣化有關。

表6.304NG(控氮0Cr18Ni10)的耐點蝕性能

圖7.在高溫水中,316NG(控氮00Cr17Ni12Mo2)的耐蝕性和腐蝕產物釋放量
同樣可以看出316NG(控氮00Cr17Ni12Mo2)和腐蝕產物的釋放量也均較0Cr18Ni10Ti為低。
一些試驗還表明,由於少量的氮加入,316NG(控氮00Cr17Ni12Mo2)的耐晶間腐蝕、耐點蝕和耐應力腐蝕性能也均優於0Cr18Ni10Ti。

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