反應(yīng)堆內(nèi)不銹鋼材應(yīng)用

對用于反應(yīng)堆內(nèi)設(shè)備和再循環(huán)系統(tǒng)配管的材料，除要求力學(xué)性能、焊接性和加工性之外，還要有對使用環(huán)境的耐蝕性。特別是因在堆芯周邊受到中子和γ射線的輻射，故須考慮材料特性隨時間的變化及耐蝕性的變化。堆內(nèi)設(shè)備用材主要為316系和304系低碳奧氏體無錫不銹鋼，對設(shè)備形狀和材料強度無特殊要求時，一直使用熱軋材;對復(fù)雜形狀部件則一直使用SCS19A、SCS16A等奧氏體系不銹鑄鋼。另外，對螺栓和銷子等要求強度的部件，一直使用固溶強化型無錫不銹鋼GXM1等。配管一般使用無縫不銹鋼管，管臺等特殊形狀的配管部位一直使用鍛鋼件。即使在堆內(nèi)設(shè)備和再循環(huán)系配管以外的設(shè)備中，使用材料也要求具備同樣的特性。

　　對用于堆內(nèi)設(shè)備和再循環(huán)系配管的無錫不銹鋼，進行材料和制造方法的選定時，應(yīng)特別注意如何抑制應(yīng)力腐蝕裂紋和減少輻射的影響。上世紀70年代，在BWR的SUS304焊接熱影響部發(fā)生了IGSCC（晶界型應(yīng)力腐蝕裂紋）。這是因焊接熱影響而在晶界析出了Cr的碳化物，伴隨形成了沿晶界附近的耐蝕性低的貧Cr層，即IGSCC起因于敏化作用。其后一直采用降低了碳含量的低碳無錫不銹鋼，以防止這種敏化型裂紋的產(chǎn)生。但對于要求強度的構(gòu)件，為彌補因碳含量下降造成的強度低下，開發(fā)了加入0.1％N的原子能用不銹鋼SUS316NG和SUS304NG。

　　近年，在BWR的低碳不銹鋼制的核反應(yīng)堆芯護罩及再循環(huán)系配管上確認了IGSCC的產(chǎn)生。查明這不是敏化型SCC(應(yīng)力腐蝕裂紋)，而是冷加工引起材料硬化，且因焊接和表面強加工存在的拉伸殘余應(yīng)力引發(fā)的非敏化型SCC。因此，對反應(yīng)堆內(nèi)設(shè)備在制造階段的不銹鋼材的斷面收縮率和硬度變化強化了管理，對用砂輪機磨削的表面強加工部位進行了研磨等表面精加工，并在發(fā)生焊接殘余應(yīng)力部位，采用拉伸殘余應(yīng)力降低技術(shù)(包括將配管內(nèi)側(cè)的焊接部進行應(yīng)力壓縮化的高頻加熱應(yīng)力改善法和利用表面噴丸處理的殘余應(yīng)力減低法)。最近，以減少原來將不銹鋼軋制板彎曲、焊接制造的反應(yīng)堆芯護罩焊接線為目標，也采用了鍛造加工護罩;而且，為從環(huán)境方面緩和反應(yīng)堆用水的腐蝕作用而注入了氫。

　　從減低設(shè)備遭受輻射的觀點，為將59Co吸收中子而生成的60Co限制到最小限度，須對使用不銹鋼的原材料中混入的Co（鈷）雜質(zhì)進行嚴格的限制。在反應(yīng)堆內(nèi)設(shè)備和再循環(huán)系統(tǒng)配管以外的設(shè)備，如閥門軸桿、各種泵的葉輪(轉(zhuǎn)子)、軸等，使用了高強度、耐磨性優(yōu)良的SUS403、SUS431等馬氏體系不銹鋼和SCS1等鑄鋼；而且，在要求高強度、耐磨性的部件上，使用了沉淀強化型不銹鋼SUS630。另外，游離水分分離加熱器導(dǎo)熱管使用了導(dǎo)熱系數(shù)高、且耐熱性也優(yōu)良的SUS410Ti等鐵素體系不銹鋼。配管材料雖一直使用碳素鋼，但在要求高耐蝕性的部位和可能發(fā)生流動助長腐蝕(FAC)的部位，則一直使用低合金鋼和奧氏體系不銹鋼。