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(shi)合金,是制造這類設備常用的材料。
反應(ying)(ying)堆(dui)中的(de)(de)(de)(de)情況(kuang)與前(qian)處(chu)理階段有(you)所不(bu)(bu)同。以(yi)目前(qian)最(zui)常用的(de)(de)(de)(de)加(jia)壓水反應(ying)(ying)堆(dui)為(wei)例,堆(dui)內構件主要(yao)受(shou)(shou)高(gao)(gao)(gao)溫高(gao)(gao)(gao)壓水的(de)(de)(de)(de)腐(fu)蝕(shi)。此外,堆(dui)心(xin)部分(fen)的(de)(de)(de)(de)結構材(cai)料(liao)還要(yao)受(shou)(shou)到(dao)強烈的(de)(de)(de)(de)中子(zi)輻照,雖然腐(fu)蝕(shi)環境不(bu)(bu)算苛刻,但要(yao)求材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)使用壽命(ming)長、安(an)全度高(gao)(gao)(gao),不(bu)(bu)容許有(you)腐(fu)蝕(shi)產物的(de)(de)(de)(de)沾污。因此,這里到(dao)處(chu)都(dou)離不(bu)(bu)開不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang),起支撐、固(gu)定作用的(de)(de)(de)(de)骨(gu)架、格柵等是用超(chao)低碳奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)制作的(de)(de)(de)(de);卸料(liao)用的(de)(de)(de)(de)脈沖管和(he)固(gu)定管系(xi)的(de)(de)(de)(de)螺釘(一個(ge)不(bu)(bu)太大的(de)(de)(de)(de)反應(ying)(ying)堆(dui)中要(yao)用幾(ji)千個(ge))是用奧氏體-鐵(tie)素體雙(shuang)相不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)制作的(de)(de)(de)(de);用于屏(ping)蔽中子(zi)輻照的(de)(de)(de)(de)防護(hu)板,是高(gao)(gao)(gao)硼(peng)不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)制作的(de)(de)(de)(de);各種管道及聯系(xi)構件也都(dou)是奧氏體不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)制作的(de)(de)(de)(de)······因此可(ke)以(yi)說,除了(le)燃(ran)料(liao)元件和(he)石墨反射體之外,原子(zi)能反應(ying)(ying)堆(dui)里幾(ji)乎是不(bu)(bu)銹(xiu)(xiu)鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)世界。
反(fan)應堆內產生(sheng)的(de)熱量(liang)由(you)壓力水導出,通(tong)過熱蒸(zheng)發器產生(sheng)高壓過熱蒸(zheng)汽(qi)用以發電。這(zhe)里輸送壓力水的(de)管路系統要(yao)(yao)求用高溫強度較(jiao)高的(de)含(han)鉬、氮(dan)不(bu)(bu)銹鋼,而(er)蒸(zheng)發器則要(yao)(yao)根據不(bu)(bu)同情況使用雙相不(bu)(bu)銹鋼、鐵鎳基合(he)金及(ji)鎳基合(he)金等。
核反應堆的(de)(de)(de)后處(chu)(chu)理(li)階段所接觸到的(de)(de)(de)腐蝕性介質(zhi)不(bu)(bu)僅多種(zhong)多樣,而且對設(she)備的(de)(de)(de)要求更(geng)為(wei)苛刻。同時(shi)為(wei)了(le)確保反應堆安全生產,防止放(fang)射(she)性物(wu)質(zhi)泄(xie)露,對結構材料(liao)的(de)(de)(de)性能、質(zhi)量要求也特別高(gao)。去(qu)除燃料(liao)包(bao)殼(ke)和溶(rong)解燃料(liao)芯要用(yong)腐蝕性極強的(de)(de)(de)混合(he)酸(suan)(suan),如硝(xiao)酸(suan)(suan)-氫(qing)氟酸(suan)(suan)、硝(xiao)酸(suan)(suan)-鹽酸(suan)(suan)、硫(liu)酸(suan)(suan)-氫(qing)氟酸(suan)(suan)或氫(qing)氟酸(suan)(suan)-氟化物(wu)等,這時(shi)設(she)備材料(liao)常用(yong)含有(you)(you)鉻、鉬(mu)及鋼(gang)等多種(zhong)合(he)金元素(su)的(de)(de)(de)鎳基(ji)合(he)金。在隨后進行的(de)(de)(de)排除放(fang)射(she)性廢(fei)物(wu)、萃(cui)取有(you)(you)用(yong)的(de)(de)(de)核燃料(liao)及放(fang)射(she)性產品等一(yi)系(xi)列化工處(chu)(chu)理(li)中,也要用(yong)大量高(gao)合(he)金的(de)(de)(de)鎳鉻鉬(mu)銅不(bu)(bu)銹鋼(gang)。
另外,核反應(ying)堆(dui)后處理階段還有很多(duo)(duo)“清潔”設(she)備,一(yi)般在(zai)弱腐(fu)蝕性環境中(zhong)使用(yong),但(dan)要求不生(sheng)銹,不容許(xu)有腐(fu)蝕產物,容易清理。這類(lei)設(she)備多(duo)(duo)采用(yong)較廉價(jia)的鐵素體不銹鋼。
總之,原子(zi)能工業(ye)的(de)發展與(yu)不(bu)(bu)銹鋼(gang)技術的(de)進步有極為密切的(de)關系。隨著我國原子(zi)能發電事業(ye)的(de)迅速(su)發展,不(bu)(bu)銹鋼(gang)在其中將會作出越來越大的(de)貢獻。

