A335 P91合金管应用：

可作为亚临界、超临界锅炉壁温≤625℃的高温过热器、再热器用钢管，以及壁温≤600℃高温集箱和蒸汽管道，也可作为核电热交换器以及石油裂化装置炉管。

　　标准：ASTM　A213　ASTM　A335

　　抗拉强度：≥585（MPa）　

　　屈服强度：≥415（MPa）　

　　伸 长 率：≥20（％）　

P91钢是美国国立像树岭实验室和美国燃烧工程公司冶金材料实验室合作研制的新型马氏体耐热钢。它是在9Cr1MoV钢的基础上降低含碳量，严格限制硫、磷的含量，添加少量的钒、铌元素进行合金化。根据ASTM213/A213M-85C,P91钢的化学成份见表1。

　　与P91钢对应的德国钢号为X10CrMoVNNb91，日本钢号为HCM95，法国则为TUZ10CDVNb0901。

P91合金管中各合金元素作用

分别起到固溶强化、弥散强化和提高钢的抗氧化性、抗腐蚀性能，具体分析如下。

①碳是钢中固溶强化作用最明显的元素，随含碳量的增加，钢的短时强度上升，塑性、韧性下降，对P91这类马氏体钢而言，含碳量的上升会加快碳化物球化和聚集速度，加速合金元素的再分配，降低钢的焊接性、耐蚀性和抗氧化性，故耐热钢一般都希望降低含碳量，但含碳太低，钢的强度将降低。P91钢与12Cr1MoV钢相比，含碳量降低20%，这是综合考虑上述因素的影响而决定的。

②P91钢中含微量氮，氮的作用体现在两个方面。一方面起固溶强化作用，常温下氮在钢中的溶解度很小，P91钢焊后热影响区在焊接加热和焊后热处理过程中，将先后出现VN的固溶和析出过程：焊接加热时热影响区内已形成的奥氏体组织由于VN的溶入，氮含量增加，此后常温组织中的过饱和程度提高，在随后的焊后热处理中有细小的VN析出，这增加了组织稳定性，提高了热影响区的持久强度值。另一方面，P91钢中还含有少量A1，氮能与其形成A1N，A1N在1 100℃以上才大量溶入基体，在较低温度下又重新析出，能起到较好的弥散强化效果。

③加入铬主要是提高耐热钢的抗氧化性、抗腐蚀能力，含铬量小于5%时，600℃开始剧烈氧化，而含铬量达5%时就具有良好的抗氧化性。12Cr1MoV钢在580℃以下具有良好的抗氧化性，腐蚀深度为0.05 mm/a，600℃时性能开始变差，腐蚀深度为0.13 mm/a。P91含铬量提高到9%左右，使用温度能达到650℃，主要措施就是使基体中溶有更多的铬。

④钒与铌都是强碳化物形成元素，加入后能与碳形成细小而稳定的合金碳化物，有很强的弥散强化效果。

⑤加入钼主要是为了提高钢的热强性，起到固溶强化的作用。

P91合金管热处理工艺

　　P91的最终热处理为正火+高温回火，正火温度为1040℃，保温时间不少于10 min，回火温度为730～780℃，保温时间不少于1h，最终热处理后的组织为回火马氏体。

冶炼锻造过程中的缺陷：

镍基合金中的夹杂物主要由Al、Si、Ca、Ti等元素组成的呈脆性的刚玉Al2O3、铝酸盐类、TiN（O）和呈半塑性的硅酸盐以及它们的复杂夹杂物。这些夹杂物的大小、形状和成分各异，对合金的影响也各不相同。

1.1、脆性夹杂物,如刚玉、和铁、锰尖晶石及铝酸钙等,在热加工过程中,这种夹杂物周围往往存在着裂纹或空洞

镍基合金中的夹杂物形态主要有以下三种：

1.2.1、球形夹杂物

夹杂大小从不到微米到几微米。这类夹杂物尺寸较小时对合金质量影响不大,但尺寸较大时,则会因其脆性不易变形,裂纹在球状与拉伸轴正交的界面产生,并随着基体滑移的增多,产生颈缩导致裂纹扩展,形成空洞或产生微裂纹

1.2.2、规则几何形状的夹杂物

这类夹杂物的形成主要是在合金溶液凝固之前,非金属夹杂物呈固体颗粒析出时,具有相当规则的几何形状,如方形、长方形、六角形和树枝状等。

这些具有规则几何形状的夹杂物,在拉伸过程中,裂纹首先在与拉伸方向正交的夹杂物的尖角处产生,并沿着夹杂物与基体界面扩展,致使夹杂物与基体界面脱开,因此大尺寸带锐角的夹杂物对合金质量危害大

规则的大块矩形夹杂物

1.2.3、不规则几何形状的夹杂物

此类夹杂物由于各夹杂物之间的力学性质和物理性质不同,相界结合力较弱,在拉应力作用下容易从相界开裂

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