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可作為亞臨界、超臨界鍋爐壁溫≤625℃的高溫過熱器、再熱器用鋼管，以及壁溫≤600℃高溫集箱和蒸汽管道，也可作為核電熱交換器以及石油裂化裝置爐管。
標準：ASTM A213 ASTM A335
抗拉強度：≥585（MPa）
屈服強度：≥415（MPa）
伸 長 率：≥20（％）
硬度：≤ 250HB
P91鋼是美國國立像樹嶺實驗室和美國燃燒工程公司冶金材料實驗室合作研制的新型馬氏體耐熱鋼。它是在9Cr1MoV鋼的基礎上降低含碳量，嚴格限制硫、磷的含量，添加少量的釩、鈮元素進行合金化。根據ASTM213/A213M-85C,P91鋼的化學成份見表1。
與P91鋼對應的德國鋼號為X10CrMoVNNb91，日本鋼號為HCM95，法國則為TUZ10CDVNb0901。
分別起到固溶強化、彌散強化和提高鋼的抗氧化性、抗腐蝕性能，具體分析如下。
①碳是鋼中固溶強化作用最明顯的元素，隨含碳量的增加，鋼的短時強度上升，塑性、韌性下降，對P91這類馬氏體鋼而言，含碳量的上升會加快碳化物球化和聚集速度，加速合金元素的再分配，降低鋼的焊接性、耐蝕性和抗氧化性，故耐熱鋼一般都希望降低含碳量，但含碳太低，鋼的強度將降低。P91鋼與12Cr1MoV鋼相比，含碳量降低20%，這是綜合考慮上述因素的影響而決定的。
②P91鋼中含微量氮，氮的作用體現在兩個方面。一方面起固溶強化作用，常溫下氮在鋼中的溶解度很小，P91鋼焊后熱影響區在焊接加熱和焊后熱處理過程中，將先后出現VN的固溶和析出過程：焊接加熱時熱影響區內已形成的奧氏體組織由于VN的溶入，氮含量增加，此后常溫組織中的過飽和程度提高，在隨后的焊后熱處理中有細小的VN析出，這增加了組織穩定性，提高了熱影響區的持久強度值。另一方面，P91鋼中還含有少量A1，氮能與其形成A1N，A1N在1 100℃以上才大量溶入基體，在較低溫度下又重新析出，能起到較好的彌散強化效果。
③加入鉻主要是提高耐熱鋼的抗氧化性、抗腐蝕能力，含鉻量小于5%時，600℃開始劇烈氧化，而含鉻量達5%時就具有良好的抗氧化性。12Cr1MoV鋼在580℃以下具有良好的抗氧化性，腐蝕深度為0.05 mm/a，600℃時性能開始變差，腐蝕深度為0.13 mm/a。P91含鉻量提高到9%左右，使用溫度能達到650℃，主要措施就是使基體中溶有更多的鉻。
④釩與鈮都是強碳化物形成元素，加入后能與碳形成細小而穩定的合金碳化物，有很強的彌散強化效果。
⑤加入鉬主要是為了提高鋼的熱強性，起到固溶強化的作用。
P91鋼的常溫抗拉強度≥585 MPa，常溫屈服強度≥415 MPa，硬度≤250 HB，伸長率(50 mm標距的標準圓形試樣)≥20%，許用應力值［σ]650℃=30 MPa。焊接性能
可見P91的焊接性較差。
3 P91焊接時存在的問題
3.1 熱影響區淬硬組織的產生
P91的臨界冷卻速度低，奧氏體穩定性很大，冷卻時不易發生正常的珠光體轉變，從而冷卻到較低溫度時發生了馬氏體轉變。正由于此，P91的淬硬和冷裂傾向很大。
由于熱影響區的各種組織具有不同的密度、膨脹系數和不同的晶格形式，在加熱和冷卻過程中必然會伴有不同的體積膨脹和收縮；另一方面，由于焊接加熱具有不均勻和溫度高的特點，故而P91焊接接頭內部應力很大。
對于P91，奧氏體十分穩定，要冷卻到較低溫度(約400℃)才能變為馬氏體。粗大的馬氏體組織脆而硬，接頭又處在復雜應力狀態下。同時，焊縫冷卻過程中氫由焊縫向近縫區擴散，氫的存在促使了馬氏體脆化，其綜合作用的結果，很容易在淬硬區產生冷裂紋。
3.2 熱影響區晶粒長大
焊接熱循環對焊接頭熱影響區的晶粒長大有重大的影響，特別是緊鄰加熱溫度達到最高的熔合區。當冷卻速度較小時，在焊接熱影響區會出現粗大的塊狀鐵素體和碳化物組織，使鋼材的塑性明顯下降；冷卻速度大時，由于產生了粗大的馬氏體組織，也會使焊接接頭塑性下降。
3.3 軟化層的產生
P91鋼在調質狀態下焊接，熱影響區產生軟化層不可避免，而且比珠光體耐熱鋼的軟化更為嚴重。當用加熱和冷卻速度均較緩慢的規范時，軟化程度較大。另外，軟化層的寬度和它離熔合線的距離，不僅與焊接的加熱條件及特點有關，還與預熱、焊后熱處理等有關。哈爾濱鍋爐廠曾做過試驗得出P91焊接熱影響區硬度曲線，見圖2。
圖2 P91焊接熱影響區硬度曲線
①730℃回火；②750℃回火
由圖2可以看出，P91鋼焊縫熱影響區產生的軟化現象比較嚴重，而且接頭的回火溫度越高，軟化程度越嚴重，接頭強度利用系數大大下降。
3.4 應力腐蝕裂紋
P91鋼在焊后熱處理之前，冷卻溫度一般不低于100℃，如果在室溫下冷卻，而環境又比較潮濕時，容易出現應力腐蝕裂紋。德國規定：在焊后熱處理之前必須冷卻至150℃以下。在工件較厚、有角焊縫存在及幾何尺寸不好的情況下，冷卻溫度不低于100℃。如果在室溫下冷卻，嚴禁潮濕，否則容易產生應力腐蝕裂紋。
①P91鋼靠合金化原理，尤其是添加了少量鈮、釩等微量元素，高溫強度、抗氧化性較12 Cr1MoV鋼有較大的提高，但其焊接性能較差。
②插銷試驗表明，P91鋼有較大冷裂傾向，選取預熱200～250 ℃，層間溫度200～300 ℃，可有效防止冷裂紋產生。
③P91焊后熱處理前，必須冷卻至100～150 ℃，保溫1 h；回火溫度730～780 ℃，保溫時間不少于1 h。
④以上焊接工藝已應用于200 MW、300MW 鍋爐制造生產實踐中，取得滿意效果，并獲得較大的經濟效益。
