高溫、髙壓管路原材料是火電站最重要的用料之一，它不但對(duì)發(fā)電廠的安全性運(yùn)作起著關(guān)鍵的功效，并且也危害發(fā)電廠的基本建設(shè)項(xiàng)目投資。以往中國(guó)的600MW發(fā)電機(jī)組工程項(xiàng)目，主蒸汽管道及再熱蒸汽管道熱段的管件均采用A335P22管件。A335P22鋼的特性是使用性能優(yōu)良，對(duì)調(diào)質(zhì)處理的加溫溫度不特別敏感，焊接特性也罷，具備優(yōu)良的塑性變形，較大 的缺陷是抗壓強(qiáng)度較低，尤其是高溫長(zhǎng)久抗壓強(qiáng)度比12Cr1MoV鋼低，在同樣溫度、地應(yīng)力下應(yīng)用時(shí)，其壁厚薄厚要比12Cr1MoV鋼厚約30%。碳酸飲料管路壁厚過(guò)大，不但提升生產(chǎn)制造上的艱難，并且也給設(shè)計(jì)方案、安裝和運(yùn)作造成不變。二十世紀(jì)八十年代，英國(guó)發(fā)布了A335P91管件，因?yàn)樵摴芗萈22不銹鋼板材具備更強(qiáng)的高溫特性，它的發(fā)布立刻獲得世界各地的關(guān)心。在工作壓力、溫度、公稱直徑同樣的狀況下，主蒸汽管道及再熱乎乎段管路選用P91鋼替代P22鋼，壁厚可降低一半左右，管道管件如斜角三通的使用量可減少約65%。

現(xiàn)階段在建的亞臨界值發(fā)電機(jī)組中，主蒸汽管道及再熱蒸汽管道熱段的原材料占用P91鋼替代P22鋼。因此，從化學(xué)分子、室內(nèi)溫度物理性能、許用應(yīng)力及蠕變抗壓強(qiáng)度、熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱率、焊接特性層面剖析較為P91鋼和P22鋼，表明P91鋼更具有優(yōu)勢(shì)。最終根據(jù)在工程項(xiàng)目上的具體運(yùn)用，進(jìn)一步表明選用P91鋼能節(jié)約管件，便捷設(shè)計(jì)方案、安裝，經(jīng)濟(jì)收益十分明顯。

在過(guò)去的工程項(xiàng)目中，高壓125MW及200MW發(fā)電機(jī)組的主蒸汽管道采用10CrMo910鋼；二十世紀(jì)七十年代末到八十年代，引入了亞臨界值300MW及600MW發(fā)電機(jī)組，其主蒸汽管道采用A335P22鋼，這二種鋼材性能非常，他們都?xì)w屬于鐵素體耐熱鋼，最大工作中溫度為580～590℃，溫度再高時(shí)只有采用奧氏體不銹鋼耐熱鋼，奧氏體不銹鋼鋼最大工作中溫度達(dá)700℃，但這類鋼的熱變形性較高，對(duì)應(yīng)力腐蝕比較敏感，不一樣的鋼連接頭周期短，不宜用以高溫、髙壓碳酸飲料管路。

P91鋼是以便彌補(bǔ)鐵素體耐熱鋼和奧氏體不銹鋼耐熱鋼中間600～650℃溫度地區(qū)應(yīng)用的新碳酸飲料管路用鋼，歸屬于奧氏體耐熱鋼,其最大應(yīng)用溫度為650℃，事實(shí)上在原9Cr-1Mo鋼基本上增加V，Nb，N等加強(qiáng)原素，產(chǎn)生一種霉變新鋼材牌號(hào)。

P91和P22鋼原素的摩爾質(zhì)量

P91，P22鋼主要元素的摩爾質(zhì)量見(jiàn)表1。鋼中原素S是硫酸鹽參雜的關(guān)鍵來(lái)源于，易造成赤熱延性；原素P則關(guān)鍵危害淬火延性、熱延性，因而，鋼中S和P的摩爾質(zhì)量要低；V，Nb及N歸屬于加強(qiáng)原素，可提升不銹鋼板材的抗壓強(qiáng)度；Cr，Si等原素可使金屬材料在高溫運(yùn)作時(shí)轉(zhuǎn)化成的空氣氧化膜高密度而堅(jiān)固，提升不銹鋼板材的抗氧化。從表1能夠看得出，P91鋼的危害原素的摩爾質(zhì)量較低，抗氧化較高，又提升了加強(qiáng)原素，是一種好于P22鋼的高溫、髙壓管件。

室內(nèi)溫度物理性能

P91,P92鋼的室內(nèi)溫度物理性能見(jiàn)表2圖示。（見(jiàn)表2）

從表2能夠看得出，P91鋼的室內(nèi)溫度屈服極限是P22鋼的2倍，抗壓強(qiáng)度比P22鋼高41%。

許用應(yīng)力及蠕變抗壓強(qiáng)度

P91,P92鋼的許用應(yīng)力及蠕變抗壓強(qiáng)度見(jiàn)表3圖示。（見(jiàn)表3）

從表3能夠看得出，P91鋼在650℃下列時(shí)，全部溫度的許用應(yīng)力均比P22鋼高。在管道施工中，許用應(yīng)力的尺寸立即危害到壁厚薄厚的挑選，更是由于以P91鋼替代P22鋼當(dāng)家做主蒸汽管道的管件，其壁厚基本上可降低一半，進(jìn)而使選用P91鋼的主蒸汽管道系統(tǒng)軟件具備下列優(yōu)勢(shì)：管路系統(tǒng)軟件柔度提升，降低了澎漲力；抗震支架的荷載降低；線段扭力和扭矩減少；容許發(fā)電機(jī)組負(fù)載轉(zhuǎn)變較快，啟動(dòng)時(shí)間減少；項(xiàng)目投資成本費(fèi)減少。

在火電站中，以便確保主蒸汽管道的安全性運(yùn)作，對(duì)物質(zhì)溫度為500℃及之上的每條主汽管路必須開(kāi)展蠕變監(jiān)控器。危害蠕變的關(guān)鍵要素包含溫度、地應(yīng)力和不銹鋼板材自身，溫度越高，地應(yīng)力越大，蠕變速率也越來(lái)越快。依據(jù)生產(chǎn)廠家的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)信息，在105h及550℃下時(shí)，P91鋼的蠕變抗壓強(qiáng)度基本上為P22鋼的二倍。

熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱率

P91,P22鋼的熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱率見(jiàn)表4圖示。

從表4所知，P91鋼的熱膨脹系數(shù)和導(dǎo)熱率與P22鋼較貼近，這一特點(diǎn)可防止P91鋼與鐵素體鋼相連時(shí)在運(yùn)作中造成蠕變疲憊裂痕，這類裂痕更是危害奧氏體不銹鋼耐熱鋼與鐵素體耐熱鋼相連時(shí)不一樣的鋼連接頭周期短的關(guān)鍵緣故。因?yàn)镻91鋼的熱膨脹系數(shù)比P22鋼稍低，又可減少管路的線段扭力和扭矩。

焊接特性

P91鋼可按目前方式 開(kāi)展電孤焊接，包含能用氬弧焊接（TIG）方式 開(kāi)展焊接。焊絲和助焊劑的挑選，理應(yīng)盡可能使焊接和對(duì)接焊縫的成分一致或貼近，使焊接金屬材料具備與對(duì)接焊縫同樣或更強(qiáng)的蠕變和長(zhǎng)久抗壓強(qiáng)度。因?yàn)樵撲搶?duì)熱裂痕不比較敏感，焊接前加熱到150～200℃時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)裂痕，并可與各種各樣鋼，如P22鋼（鐵素體耐熱鋼）、X20CrMoV121（奧氏體耐熱鋼）和TP304H（奧氏體不銹鋼耐熱鋼）等鋼焊接，下列詳細(xì)介紹P91鋼的焊接狀況：

a)P91鋼和P91鋼焊接時(shí)，可采用9Cr-1Mo(T9)或改善的9Cr-1Mo(T91)焊絲，壁厚超過(guò)25mm的管路選用后面一種，加熱溫度為200℃，焊接后遲緩制冷到室內(nèi)溫度，隨后在730℃之上溫度淬火；

b)P91鋼與10CrMo910焊接時(shí)，焊接原材料要與10CrMo910相符合，730℃時(shí)地應(yīng)力釋放出來(lái)后應(yīng)在空氣中制冷2h，因?yàn)檫@二種原材料焊接位置有一個(gè)滲碳區(qū)，若選用10CrMo910焊絲焊接，要確保焊接金屬材料的碳含量夠高，以考慮長(zhǎng)久抗壓強(qiáng)度的規(guī)定；

c)P91鋼與P22鋼焊接時(shí)，焊絲可采用2.25Cr-1Mo焊絲，加熱溫度為200℃，焊接后遲緩制冷到室內(nèi)溫度，隨后在700～725℃下淬火，也可先在P91鋼側(cè)噴焊4Cr1-1Mo焊絲,隨后再與P22鋼焊接；

d)P91鋼與X20CrMoV121焊接時(shí)，要用二者相符合的焊接原材料，如P91鋼焊絲，加熱溫度為250℃，焊后遲緩制冷到80～100℃，在750℃之上溫度淬火；

e)P91鋼與TP304H焊接時(shí)，用Inconel182Ni基合金焊條，加熱溫度為200℃，焊后制冷到室內(nèi)溫度，在700～730℃淬火。

之上焊后的調(diào)質(zhì)處理溫度取決于水管壁厚，小直徑管路解決0.5h，大直徑管路以壁厚每25mm解決1h。因?yàn)镻91蠕變抗壓強(qiáng)度高，在一樣標(biāo)準(zhǔn)下，管路壁厚比選用P22鋼要薄，焊接添充金屬材料量相對(duì)性要少，但P91鋼對(duì)焊接IV型裂痕比較敏感，因而，要盡量避免P91不銹鋼板材中的系統(tǒng)軟件地應(yīng)力，對(duì)壁厚超過(guò)12.毫米的管路，規(guī)定在焊后凍到100℃之上即淬火。