高溫、髙壓管路原材料是火電站最重要的用料之一，它不但對發(fā)電廠的安全性運作起著關鍵的功效，并且也危害發(fā)電廠的基本建設項目投資。以往中國的600MW發(fā)電機組工程項目，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，對調質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 的缺陷是抗壓強度較低，尤其是高溫長久抗壓強度比12Cr1MoV鋼低，在同樣溫度、地應力下應用時，其壁厚薄厚要比12Cr1MoV鋼厚約30%。碳酸飲料管路壁厚過大，不但提升生產(chǎn)制造上的艱難，并且也給設計方案、安裝和運作造成不變。二十世紀八十年代，英國發(fā)布了A335P91管件，因為該管件比P22不銹鋼板材具備更強的高溫特性，它的發(fā)布立刻獲得世界各地的關心。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，從化學分子、室內溫度物理性能、許用應力及蠕變抗壓強度、熱膨脹系數(shù)和導熱率、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。最終根據(jù)在工程項目上的具體運用，進一步表明選用P91鋼能節(jié)約管件，便捷設計方案、安裝，經(jīng)濟收益十分明顯。

在過去的工程項目中，高壓125MW及200MW發(fā)電機組的主蒸汽管道采用10CrMo910鋼；二十世紀七十年代末到八十年代，引入了亞臨界值300MW及600MW發(fā)電機組，其主蒸汽管道采用A335P22鋼，這二種鋼材性能非常，他們都歸屬于鐵素體耐熱鋼，最大工作中溫度為580～590℃，溫度再高時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700℃，但這類鋼的熱變形性較高，對應力腐蝕比較敏感，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)應用的新碳酸飲料管路用鋼，歸屬于奧氏體耐熱鋼,其最大應用溫度為650℃，事實上在原9Cr-1Mo鋼基本上增加V，Nb，N等加強原素，產(chǎn)生一種霉變新鋼材牌號。

P91和P22鋼原素的摩爾質量

P91，P22鋼主要元素的摩爾質量見表1。鋼中原素S是硫酸鹽參雜的關鍵來源于，易造成赤熱延性；原素P則關鍵危害淬火延性、熱延性，因而，鋼中S和P的摩爾質量要低；V，Nb及N歸屬于加強原素，可提升不銹鋼板材的抗壓強度；Cr，Si等原素可使金屬材料在高溫運作時轉化成的空氣氧化膜高密度而堅固，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量較低，抗氧化較高，又提升了加強原素，是一種好于P22鋼的高溫、髙壓管件。

室內溫度物理性能

P91,P92鋼的室內溫度物理性能見表2圖示。（見表2）

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

許用應力及蠕變抗壓強度

P91,P92鋼的許用應力及蠕變抗壓強度見表3圖示。（見表3）

從表3能夠看得出，P91鋼在650℃下列時，全部溫度的許用應力均比P22鋼高。在管道施工中，許用應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鋼當家做主蒸汽管道的管件，其壁厚基本上可降低一半，進而使選用P91鋼的主蒸汽管道系統(tǒng)軟件具備下列優(yōu)勢：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)電機組負載轉變較快，啟動時間減少；項目投資成本費減少。

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

熱膨脹系數(shù)和導熱率

P91,P22鋼的熱膨脹系數(shù)和導熱率見表4圖示。

從表4所知，P91鋼的熱膨脹系數(shù)和導熱率與P22鋼較貼近，這一特點可防止P91鋼與鐵素體鋼相連時在運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不一樣的鋼連接頭周期短的關鍵緣故。因為P91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 開展電孤焊接，包含能用氬弧焊接（TIG）方式 開展焊接。焊絲和助焊劑的挑選，理應盡可能使焊接和對接焊縫的成分一致或貼近，使焊接金屬材料具備與對接焊縫同樣或更強的蠕變和長久抗壓強度。因為該鋼對熱裂痕不比較敏感，焊接前加熱到150～200℃時也不會出現(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，下列詳細介紹P91鋼的焊接狀況：

a)P91鋼和P91鋼焊接時，可采用9Cr-1Mo(T9)或改善的9Cr-1Mo(T91)焊絲，壁厚超過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溫度，隨后在730℃之上溫度淬火；

b)P91鋼與10CrMo910焊接時，焊接原材料要與10CrMo910相符合，730℃時地應力釋放出來后應在空氣中制冷2h，因為這二種原材料焊接位置有一個滲碳區(qū)，若選用10CrMo910焊絲焊接，要確保焊接金屬材料的碳含量夠高，以考慮長久抗壓強度的規(guī)定；

c)P91鋼與P22鋼焊接時，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溫度，隨后在700～725℃下淬火，也可先在P91鋼側噴焊4Cr1-1Mo焊絲,隨后再與P22鋼焊接；

d)P91鋼與X20CrMoV121焊接時，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，用Inconel182Ni基合金焊條，加熱溫度為200℃，焊后制冷到室內溫度，在700～730℃淬火。

之上焊后的調質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。因為P91蠕變抗壓強度高，在一樣標準下，管路壁厚比選用P22鋼要薄，焊接添充金屬材料量相對性要少，但P91鋼對焊接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)軟件地應力，對壁厚超過12.毫米的管路，規(guī)定在焊后凍到100℃之上即淬火。