摘要：爆管，影响发电，如果采用P91/T91能够防止锅炉试管爆裂。
关键词：P91/T91钢；发展；趋势；可靠性
1前言
P91/T91钢是一种改进型的9Cr—1Mo钢，它是在9Cr—1Mo钢的基础上通过添加V、Nb、N等元素而形成的，T91代表锅炉用小管径钢，P91代表大直径钢管。
大家都知道电站锅炉的高温高压汽水管道运行工况要求材料有较高的抗拉强度，高的高温蠕变和持久强度，较低的热膨胀系数和良好的导热性，高的韧性和良好的加工性能等。我国200MW和300MW的老机组大部分使用10Cr910、12Cr1MoV、钢102等。由于超高温而造成的爆管现象比较普遍。而T91、P9l钢比前几种钢有着更优异的优势，它在540—620℃的高温蠕变和持久强度是10CrMo910的2倍左右。
2 P91、T91钢的研究和发展概况
为复杂的电力锅炉技术引入一个新的品种钢材，通常需要很长时间，T91、P91钢材从研制成功后短短的7年就获得美国材料实验学会和美国机械工程师学会标准的认可并迅速的得到国际上普遍认可和应用，不能不说是锅炉历史上的奇迹。
（1）P91、T91钢的主要性能。化学成分，P91、T91钢是改进型的9Cr—1Mo钢、高Cr低C，它的含Cr量在8.00～0.12，它是含有可控的钒、铌和微量氮等元素的马氏体耐热钢。其合金元素总含量不超过1 3%。
（2）物理性能，发电厂运行中所用的钢种，最关心的是材料的热膨胀系数和导热性，从P91、T91钢与10CrMo910钢、12Cr1MoV钢、钢102等钢材物理性能曲线上看，特别是不锈钢的物理性能比较曲线，P91、T91钢具有较低的热膨胀系数和良好的导热性，是一种较好的管道用热强钢。使用P91钢与使用10CrMo910钢做主蒸汽管道的比较，P91钢管道壁厚是l0CrM0910的50%。由于管壁的减薄，管道系统重量减轻，除了节省支吊架的材料费用外，还可以增加管道系统的弹性，降低管道对锅炉的推力，减少膨胀和由温度梯度产生的热瞬态应力。因此，在大型火电机组中采用T91、P91钢，有着广泛的前景。
（3）室温力学性能T91、P91钢从很多试验中可以看出它的抗拉力强度和屈服极限高于10CrMo910钢、TP304H和12Cr1MoV钢，T91、P91钢抗拉强度最大值可达到770MPa，T9l、P9l钢塑性也比较好。T91、P91钢正火并经740～760℃回火处理后，金相组织呈马氏体骨架结构，会发现次晶粒内较大的位错密度，这种具有高位错密度的细晶粒结构是T91、P91钢高蠕变强度的决定因素。
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（4）冲击韧性，由于T91、P91钢限制了碳的含量，并加入了V、Nb和N，使得它比常用的10CrMo910钢有更高的持久强度和许用应力，试验表明在550℃／10万小时的持久强度值，T91、P91钢是10CrMo910钢的2倍，在540～610℃范围内T91、P9l钢的许用应力明显高于10CrMo910钢、TP304H和钢102钢。随着温度的升高，T91、P91钢的许用应力下降速度比TP304H快，因此，T91、Pl91钢目前只用于640℃以下工作条件的锅炉用管。
（5）加工、热处理、焊接性、弯曲等性能。在大量的试验和实践基础上各国对T91、P91钢均建立了自己的热处理程序，基本上大同小异，采用这样的热处理方法可以使T91、P91钢具有稳定的抗蠕变强度，保持了良好的韧性，便于加工。T91、P9l钢可以采用全氩或氩弧焊打底电焊盖面的方法进行焊接。焊接前预热，层间温度在200- 250℃之间，焊接时不会出现裂纹。
T91、P91钢管采用冷弯或热弯都没有任何困难，一般采用冷弯方法，根据对弯管受拉、受压和中性三个区域进行温室和600℃下前拉伸试验，结果与管子初始状态基本相同。T91、P91抗疲劳性也远高于10CrMo910钢、TP304H和钢102。T91、P91钢的抗高温氧化性也远高于10CrMo910钢。
3 P91、T91钢在电厂锅炉中的应用
（1）T91、P91钢有高的抗拉强度，高的高温蠕变和持久强度，低的热膨胀性，良好的导热性，较好的加工性和高的韧性，较好的抗氧化性能和表而裂纹易检测，并有良好的经济效益。是一种电站锅炉理想用钢。
（2）我国200MW和300MW的老机组锅炉大部分便用的是10CrMo910钢、12Cr1MoV和钢102等钢材，由于超高温运行造成的爆管现象比较普遍，一些电厂在锅炉改造工程中换成TP304H和TP347H不锈钢管，不仅成本高（与T91、P91钢相比较TP347H的价格要高出2倍），而且这类未稳定的奥氏体钢十分容易产生应力腐蚀而发生爆管从技术性能方面和经济性能方面考虑，T91、P91钢是比较理想的锅炉替代材料。
（3）如前所述，国内外在研究T91、P91钢的同时也进行了大量的该钢种的可焊性研究。包括焊接材料、焊接热裂纹敏感性、预热温度、热处理工艺，焊接拉伸蠕变性、裂纹类型等等。目前已有了比较成熟的焊接工艺和方法。但上述所提供的焊接工艺与力法是针对新建机组而言的，并不完全适合我国大部分老机组改造的实际隋况。对于在复杂情况下出现的各种组织结构更未涉及到。对T91、P91钢的异种钢焊接如T9l+钢102，T91+TP347，P91+12Cr1MoV、P91+10CrMo910等的焊接工艺尚无充分深入研究。因此解决T91、P91钢异种钢的焊接工艺问题，对异种钢接头组织形态，失效机理的深入研究．就变得更加紧迫了。
4结束语
如果采用T91、P91对锅炉对流过热嚣、前、后屏进行更换，能够保证机组安全运行，提高经济效益。T91、P91钢由于钢中S、P量低，塑性好。有领导的重视，在正确的工艺条件下，同时加强对工人的焊接工艺纪律的监督，是完全可以获得优质的焊接质量，得到满意的效果。
论文作者:张福义
论文发表刊物:《基层建设》2019年第3期
论文发表时间:2019/4/25
标签：锅炉论文; 强度论文; 导热性论文; 热膨胀论文; 应力论文; 高温论文; 机组论文; 《基层建设》2019年第3期论文;