不锈钢换热管在核能领域的核心应用集中在关键系统的高效热管理和安全保障。
在核反应堆一回路冷却系统中，316L不锈钢换热管承担着传输高温高压冷却剂（如320℃、15.5MPa的含硼水）的任务。其低碳含量和钼元素能有效抑制氯离子引发的点蚀和晶间腐蚀，确保系统连续运行超过15年5。蒸汽发生器的传热管通常采用镍基合金增强型不锈钢（如800/690合金），壁厚控制在1.2毫米以内，能够在400℃高温蒸汽环境下稳定工作，同时抵抗二回路水侧氯离子浓度低于0.1ppm的腐蚀环境。
液态金属快堆领域，经过氮化处理的不锈钢换热管承担液态钠传热任务，工作温度提升至550℃，热传导效率较传统设计提高18%，已成功应用于示范快堆工程。核岛安全级设备中，双相不锈钢（如2205材质）应用于余热排出系统，屈服强度超过450MPa，可抵御海水倒灌引发的氯离子腐蚀；304不锈钢翅片管用于安全壳喷淋冷却，通过非能动设计可在72小时内将安全壳温度从150℃降至安全范围。
核废料处理环节，316Ti含钼不锈钢管用于高放废液暂存罐的循环冷却，耐受pH值1-13的强腐蚀介质，设计寿命达60年；薄壁不锈钢管（0.5mm）精确控制乏燃料池水温波动在±0.5℃以内，防止燃料棒包壳氢脆失效。面向第四代核能技术，陶瓷涂层不锈钢管（310S基材）应用于高温气冷堆的氦气-蒸汽发生器，耐受800℃氦气环境中CO/CO₂杂质的氧化腐蚀；超低温无磁不锈钢管用于聚变堆超导磁体冷却系统，在-269℃环境下仍保持800MPa屈服强度和200MPa·√m断裂韧性。
