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                不銹鋼材料

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                不銹鋼在原子能工業中的應用

                來源:至德鋼業 日期:2021-07-26 07:44:01 人氣:18

                 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。


                 反應堆中的情況與前處理階段有所不同。以目前最常用的加壓水反應堆為例,堆內構件主要受高溫高壓水的腐蝕。此外,堆心部分的結構材料還要受到強烈的中子輻照,雖然腐蝕環境不算苛刻,但要求材料的使用壽命長、安全度高,不容許有腐蝕產物的沾污。因此,這里到處都離不開不銹鋼,起支撐、固定作用的骨架、格柵等是用超低碳奧氏體不銹鋼制作的;卸料用的脈沖管和固定管系的螺釘(一個不太大的反應堆中要用幾千個)是用奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼制作的;用于屏蔽中子輻照的防護板,是高硼不銹鋼制作的;各種管道及聯系構件也都是奧氏體不銹鋼制作的······因此可以說,除了燃料元件和石墨反射體之外,原子能反應堆里幾乎是不銹鋼的世界。


                反應堆內產生的熱量由壓力水導出,通過熱蒸發器產生高壓過熱蒸汽用以發電。這里輸送壓力水的管路系統要求用高溫強度較高的含鉬、氮不銹鋼,而蒸發器則要根據不同情況使用雙相不銹鋼、鐵鎳基合金及鎳基合金等。


                 核反應堆的后處理階段所接觸到的腐蝕性介質不僅多種多樣,而且對設備的要求更為苛刻。同時為了確保反應堆安全生產,防止放射性物質泄露,對結構材料的性能、質量要求也特別高。去除燃料包殼和溶解燃料芯要用腐蝕性極強的混合酸,如硝酸-氫氟酸、硝酸-鹽酸、硫酸-氫氟酸或氫氟酸-氟化物等,這時設備材料常用含有鉻、鉬及鋼等多種合金元素的鎳基合金。在隨后進行的排除放射性廢物、萃取有用的核燃料及放射性產品等一系列化工處理中,也要用大量高合金的鎳鉻鉬銅不銹鋼。


                 另外,核反應堆后處理階段還有很多“清潔”設備,一般在弱腐蝕性環境中使用,但要求不生銹,不容許有腐蝕產物,容易清理。這類設備多采用較廉價的鐵素體不銹鋼。


                 總之,原子能工業的發展與不銹鋼技術的進步有極為密切的關系。隨著我國原子能發電事業的迅速發展,不銹鋼在其中將會作出越來越大的貢獻。


                本文標簽:不銹鋼 

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