δ铁素体对P91热轧无缝钢管质量的影响

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低硬度P91材质管子问题的分析与处理

低硬度P91材质管子问题的分析与处理发布时间：2022-02-14T04:31:03.037Z 来源：《中国科技人才》2021年第28期作者：王飞1 杨超2 吴伟1 蔡天增1 徐成1 张立代1 石仁强2刘德明3[导读] 低硬度P91管道的危害性及检测方法已有案例和论述，但多数限于易于检测的大口径管道，对小口径（φ100以下）低硬度P91管道鲜有论及。

1.江苏镇江燃气热电有限公司镇江市 212028；2.江苏方天电力技术有限公司南京市 211102；3.镇江新华电工程质量检测有限责任公司镇江市 212006摘要：低硬度P91管道的危害性及检测方法已有案例和论述，但多数限于易于检测的大口径管道，对小口径（φ100以下）低硬度P91管道鲜有论及。

为防止不合格的P91管子使用后造成危害，需收集案例并研究。

描述了低硬度P91管子的发现、处理过程，分析了便携式里氏硬度计测试硬度偏差较大、供应商测试结果与第三方检测单位测试结果不同、管子金相组织及硬度值异常的原因。

判定该批管子属于不合格产品，并提出在安装前应综合采用硬度检验、金相检验、力学性能试验等多种手段对P91材质管道进行检验，以避免不合格管道用于机组设备中。

关键词：低硬度管子; P91材质; 硬度测试偏差; 金相组织异常某火电厂1#机本体疏水管道安装过程中，安装技术人员在管道安装前即委托对P91材质管道母材进行硬度检验（DL/T869-2012［1]表5要求焊后热处理后进行），金属检测人员在检测中发现φ48×5管子硬度值远低于标准值的缺陷，结果经第三方检测公司、厂家确认后，作换管处理，避免了安装后才发现不合格所造成的返工损失以及造成运行隐患的可能。

以下对该问题详细描述并对问题出现的原因进行分析。

1管子质量不合格情况及分析 1.1管子质量不合格发现及处理过程 P91（全称 SA-335 P91）材质本体疏水管规格有φ76×8、φ60×7、φ48×5、φ48×6、φ21×4.5、φ60×5.5、φ34×4.5共7种，所提供的质量证明书均符合要求。

热轧无缝钢管网状铁素体

一、组织主要为珠光体+网状铁素体，网状铁素体形成原因主要：①轧制或热处理温度过高；②奥氏体化后保温时间过长或降温速度缓慢。

网状铁素体产生的原因主要是终轧温度过高，冷却速度缓慢引起的。

其危害：网状铁素体严重割裂了珠光体之间的联系，使钢的强度（特别是屈服强度）大低于正常值，塑性也降低，极易变形断裂。

网状铁素体消除方法：①可逆处理：重新加热奥氏体化，进行扩散退火，然后以较快速度冷却。

②部分热处理不可逆处理，轧制或者热处理过程中加热温度过高，造成过烧现象，即使重新退火也不能实现可逆处理。

根据多家钢厂多年的热处理经验，材质为40Cr的热轧无缝钢管热加工过程中造成大量网状铁素体的可逆热处理难度是很大的。

二、明显的脱碳现象：
金相观察过程中发现材料内外表面均有明显脱碳现象。

脱碳现象产生原因主要有加热温度、加热时间、钢的化学成分、炉气成分等。

说明轧制或者热处理过程中可能存在温度过高。

P91钢连铸圆坯热轧钢管表面开裂的原因分析

P91钢连铸圆坯热轧钢管表面开裂的原因分析宋景凌;田汉蒲;陈代兵【摘要】采用电弧炉(EBT)→炉外精炼(LF+VD)→弧形连铸的工艺生产P91钢圆管坯,为周期连轧管机组提供坯料.使用φ500 mm连铸圆坯轧制φ559 mm×35 mm 高压锅炉用钢管时,钢管外表面出现裂纹,大部分钢管经局部修磨后探伤合格,但仍有部分钢管因修磨超过壁厚负公差而报废.对本批次钢管、连铸坯取样,进行了金相、酸浸、扫描电镜及能谱等测试,以分析并确认缺陷产生的原因.结果表明,钢管表面裂纹是因连铸坯出现了表面裂纹所致,结晶器内冷却不均,造成连铸坯表面凹陷处存在细小裂纹,形成的δ铁素体增大了钢管加工变形时产生裂纹的倾向.【期刊名称】《上海金属》【年(卷),期】2018(040)005【总页数】5页(P32-36)【关键词】连铸圆坯;热轧钢管;表面裂纹;原因分析【作者】宋景凌;田汉蒲;陈代兵【作者单位】衡阳华菱钢管有限公司,湖南衡阳 421001;衡阳华菱钢管有限公司,湖南衡阳 421001;衡阳华菱钢管有限公司,湖南衡阳 421001【正文语种】中文P91钢是20世纪70年代美国国立橡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，是在9Cr1Mo钢的基础上添加V、Nb、N等元素进行合金化，从而在晶界及晶内生成大量能有效阻碍位错运动的Nb(C,N)、V(C,N)等碳氮化合物[1- 3]。

P91钢具有高的许用应力、持久强度、蠕变抗力、疲劳强度以及热导率，良好的焊接性及耐蚀性等，且价格适中[4]，因此被广泛应用于蒸汽管道、高温管道等重要高温承压部件上。

当今美、欧、日等先进国家的火力发电厂已普遍使用P91钢，并取得了良好的经济效益。

我国于“十五”期间引进了该钢种，并进行了国产化研究与生产[5]。

1 钢管及连铸坯缺陷分析1.1 钢管缺陷及分析2016年2月某厂采用φ500 mm的P91钢连铸坯轧制生产φ559 mm×35 mm钢管，该批次共投料14支。

P91热轧无缝钢管中δ铁素体的研究

８铁索体又称高温铁素体，是碳（）８Ｆ中ｃ在一ｅ
的间隙固溶体。Ｐ１９钢金相组织中的８铁素体的形Ｐ１９钢系铁素体耐热合金钢．其无缝钢管生产成与其化学成分、加热温度密切相关。过程中可能遇到的一个严重的金属组织问题是出现１１合金元素．８铁素体。钢中６铁素体的存在不仅影响Ｐ１９无缝Ｐ１９钢为马氏体耐热不锈钢。与马氏体不锈钢钢管的韧性、塑性、强度及焊接性能，而且还将导成分近似。合金元素对Ｐ１９钢金相组织的影响，致无缝钢管产生严重的内、外折质量缺陷。攀钢集可以通过“ 不锈钢成分一组织图” 观察分析（１。图）把钢中对８铁素体形成有直接影响的奥氏体形
备的蒸汽参数长期停留在５０５０℃的历史。由４ —７于该钢种具有较高热强性能和蠕变强度，使之可以建造通过提高蒸汽参数以达到更高效率的新一代火力发电设备，为发展超超临界火力发电机组提供了新型耐热合金钢［］卜。。
与成果。现介绍如下。
１影响８铁素体形成的因素
ｔｎｏｅｒｔｎｔｅＰ９ｏ．ｏｌｄｓａｅｓｓｅｌｕｅａｄｉｆｕｎｅｂｕｈｅｅｎｓｏｕｌｔｆｔｅｔｂ．ｉｆ６ｆｒｉｅｉｈｈｔｒｌｅｅｍｌｓｔｅｂ．ｎｎｅｃｙｓｃｌｍｅｔｎｑａｉｙｏｈｕｅｏ１ｔｌＢｓｄｏｈｎｌｓｓｒｌｖｎｅｈｉａｒｐｓｌｒｕｏｗａｄ，ｉｃｕｉｇｏｔｍｉｉｇｃｅｃｌｃｍｐｓｔｏａｅｎｔｅａａｙｉ，ｅｅａｔｔｃｎｃｌｐｏｏａｓａｅｐｔｒｒｆｎｌｄｎｐｉｚｎｈｍｉａｏｏｉｎｉｏｅｓｅｌｐｏｅｌｏｔｏｌｎｈｈｍｉａｅｒｇｔｎｏｈｎｏ，ａｄｔｅｔｍｐｒｔｒｏｏ —ｏｌｇｐｅｃｆｈｔｅ，ｒｐｒｙｃｎｒｌｉｇｔｅｃｅｃｌｓｇｅａｉｆｅｉｇｔｎｈｅｅａｕｅｆｒｈｔｒｌｎ／ｉｒ－ｔｏｔｉｉｇｐｏｅｓｉｉｏｐｅｅｔｏｍａｉｎｏｅｒｔｎｔｅＰ９ｏ．ｏｌｄｓａｅｓｓｅｌｕｅｎｒｃｓｎａｂｄｔｒｖｎｒｔｏｆｆ．ｉｅｉｈｈｔｒｌｅｍｌｓｔｅｂ．ｆ８ｒ１ｅｔ

P91钢管硬度低的原因分析及对性能的影响

P91钢管硬度低的原因分析及对性能的影响
王宝臣;田旭海;梁军;赵慧传;孙标
【期刊名称】《神华科技》
【年(卷),期】2012(010)003
【摘要】通过相关试验对低硬度P91无缝钢管和正常硬度P91无缝钢管的主要性能进行验证，并与ASMESA335-SA335M的要求进行比对，获得了低硬度P91无缝钢管性能的差异，分析确定了造成P91无缝钢管硬度低的主要原因是管材的金相组织中出现了大量的铁素体组织。

【总页数】5页(P48-52)
【作者】王宝臣;田旭海;梁军;赵慧传;孙标
【作者单位】神华国华（北京）电力研究院有限公司,北京100025;天津诚信达金属检测技术有限公司,天津300384;神华国华（北京）电力研究院有限公司,北京100025;神华国华（北京）电力研究院有限公司,北京100025;神华国华（北京）电力研究院有限公司,北京100025
【正文语种】中文
【中图分类】TM62
【相关文献】
1.低硬度P91钢管件布氏硬度转换值存在偏差原因分析 [J], 杨超;汤淳坡;孙雄
2.P91钢管硬度检测值偏低原因分析 [J], 董鹏
3.SA-335P91弯头管材硬度偏低原因分析及对策 [J], 陈征宇;沈海峰;葛翔;成德芳;
刘小东
4.P91钢管道硬度低的分析及处理 [J], 陈军
5.P91钢管道温度插座角焊缝失效原因分析及恢复处理技术 [J], 赵刚; 雷凌波; 王宝林; 张兵
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焊后热处理对P91、P92 钢焊缝韧性的影响

功显著提高（表 4）。该项热处理工艺在 P91、P92
钢工程应用中具有重要意义，这是因为该工艺具
有以下特点：①可以有效控制焊缝韧接工艺要求
比较宽松，可以免受焊接热输入、层间和预热温
度等参数严格控制的约束，从而提高效率，大大
方便了现场施工；③与文献[6]提到的提高焊缝金
盖面焊缝是粗大的柱状晶，柱状晶内组织是板条马氏
焊后
体＋δ铁素体，马氏体板条清晰，位向明显；以下各
M-1 未热
＜10
＜10
层组织由于受到焊接热循环的作用，部分区域粗大的
处理
柱状晶消失，形成等轴晶；部分区域柱状晶仍然存在；
板条马氏体受到不同温度的正火和回火处理。
从表 3 和图 3 可看出，P91 钢焊缝金属焊后状态的韧性很差，它的微观组织特征与其冲击功存在对应关系，粗大的柱状晶和清晰、具有明显位向的板条马氏体组织是导致冲击功过低的主
探讨焊后热处理工艺对焊缝晶粒度形态和控制机理。该项研究一旦获取热处理参数与晶粒度之间的定量关系，必将突破现有极其严格的焊接工艺，对推动 P91、P92 钢焊接工艺技术进步，提高锅炉使用寿命，具有积极意义和参考价值。
1 试验材料及方法
试验用焊接材料为 P91 钢专用焊丝 P91-3 和 P92 钢专用电焊条 MTS616，它们的熔敷金属化学成分见表 1。试板材料为低合金钢，试板尺寸与坡口形状如图 1 所示。在坡口表面分别用 P91-3MIG 焊丝及 MTS616 焊条堆焊 4mm 厚的过渡层（图 2），然后分别用埋弧焊（P91-3 焊丝）及焊条电弧焊（MTS616 焊条）方法焊接 M-1、 H-A、H-B、H-C、H-D 试样，试板焊接工艺参数列于表 2。从 M-1（P91-3 熔敷金属）试板上制备焊后状态标准 V 型缺口冲击试件，从 H-A、H-B、 H-C、H-D（MTS616 熔敷金属）试板上也制备标准 V 型缺口冲击试件，在常温下进行 V 型缺口冲击试验。采用 4%硝酸+酒精腐蚀剂和苦味酸+盐酸+酒精腐蚀剂，分别对 M-1 和 H 系列试样进行腐蚀，并用 MEF4A 型金相显微镜观察分析试样显微组织。

浅谈锅炉用T

M etallurgical smelting冶金冶炼浅谈锅炉用T/P91钢管质量控制张琎摘要：T/P91钢管在火力发电领域应用较广，对该类钢材的各方面深入了解有助于在对该类钢材使用过程中的质量控制。

本文通过对T/P91发展过程以及强化机理的简要叙述，并着重通过对T/P91钢制造过程、焊接热处理过程、长期运行后金相组织变化引出质量控制方面的相关内容。

关键词：T/P91钢；质量控制；强化机理；金相组织1 T/P91钢发展过程概述在火力发电领域，更高的蒸汽参数和更大的单机容量发展已成为趋势，蒸汽参数的提高意味着煤耗的减少以及发电效率的提高。

也意味着金属材料需要承受更高的蒸汽温度和压力，这对于输送蒸汽的管道材料的高温性能提出了更高的要求。

开发热强性优异，焊接性好，成本低廉的材料以适应领域需求的发展成为重中之重。

耐热钢主流上要分为奥氏体钢和铁素体钢（包括珠光体、贝氏体、马氏体及双相钢）两大类。

奥氏体钢在热强性方面优于铁素体钢，但因其制造成本、热膨胀系数较高，导热性能及热加工性能较差，以及较低的抗应力腐蚀能力，因此在火电领域中的应用受到一定限制。

在这种情况下，铁素体系耐热钢成为了首选。

铁素体耐热钢以Cr作为主要合金元素，随着耐热合金元素Cr含量逐渐提高，材料抗氧化能力也随之提高。

铁素体耐热钢的Cr含量在2.25%和9%～12%时都能表现出优异的抗蠕变性能。

而相比于2.25%Cr系列钢，9%～12%Cr系列铁素体耐热钢表现出了更为优良的抗氧化腐蚀性能和抗蠕变性能。

T/P91钢（T91钢用于小径管的再热器和过热器；P91钢用于大直径厚壁管的主蒸汽管、再热蒸汽管热段及过热器集箱）中的Cr含量在8.0%～9.5%间，是1974年美国国家橡树岭实验室和美国燃烧工程公司联合研究应用于快中子增殖反应堆的钢材，是在9Cr1Mo系高合金钢的基础上通过限制C含量的上下限，添加V、Nb、N以及Al等合金化元素，并严控P、S、N的含量，研发的马氏体耐热钢，属于第二代铁素体耐热钢。

P91钢焊接工艺和质量控制策略分析

管理及其他M anagement and other P91钢焊接工艺和质量控制策略分析范锦灿摘要：当前我国经济社会在不断的发展和进步，P91钢也被广泛的应用，但是在实际针对P91钢进行焊接的过程中，需要对焊接的全过程进行控制，进而保证P91钢焊接质量，提升焊接成品的质量，此外，也可以保证成品应用的稳定性以及安全性，进而提升焊接单位的经济利益以及社会效益。

本文基于此，对P91钢的焊接进行研究，并分析P91钢焊接工艺，进而总结P91钢质量控制策略，以期对后续的P91钢焊接提供借鉴。

关键词：P91钢；焊接工艺；质量控制P91钢被广泛应用，主要是因为其耐高温性能更强，且具有耐腐蚀性的特点，同时其抗蠕变性能相对来说更强，而且在实际应用的过程中不需要进行过多的资金投入。

在实际应用的过程中需要针对P91钢进行焊接，但是由于其焊接性能较差，且焊接工艺较为复杂，因此其质量参差不齐。

针对此情况，相关管理人员需要针对P91钢焊接的全过程进行管理控制，并按照相关的规定标准进行管理，进而达到质量控制的目的。

1 焊接控制质量依据和标准在实际进行P91钢焊接之前，相关管理人员需要明确控制质量依据以及相关标准，并以此为基础展开相关工作，这样才能保证P91钢焊接质量，同时也保证焊接成品的牢固性，具体质量依据以及标准如下所示：第一，现阶段我国相关部门针对焊接行业制定了相关的从业标准，并明确焊接的规则以及质量控制标准，形成了明确的书面规章制度，因此在实际进行焊接工作的过程中，需要按照国家规定的焊接规程规范进行工作，这样才能从根本上保证焊接质量。

此外，焊接行业内部联合国家相关部门针对P91钢的焊接工艺也制定相关的工艺指导准则，焊接人员在实际进行焊接工作的过程中，也需要参考此准则，进而保证整体工作的稳定性以及流畅性。

第二，通常情况下来讲，单位在承接焊接工作之后会根据焊接的实际要求针对本次焊接进行评定，并出具焊接工艺评定报告等，焊接人员在实际进行焊接工作的过程中也需要以此为标准，进行焊接工作。

新型铁素体耐热钢T_P91

（接上页）符合GB/T20801《压力管道规范工业管道》的要求（包括使用单位的附加要求）；●管道设计文件是否齐全要注意审查：图纸目录和管道材料等级表、管道数据表、设备布置图、平面布置图、轴测图、强度计算书、管道应力分析书等；●管道图纸目录和平面布置图上是否有设计单位加盖的许可印章；●设计资料中是否规定了设计压力和设计温度；●设计资料是否规定了无损检测比例和合格级别；●图纸与现场实物是否一致；●图纸中规定的管材、管件、焊材、阀门、垫片是否与施工中采用的材料一致。

（2）安装过程中的检验●焊接接头焊完后，是否在焊接接头附近做出该焊工的标记；●所有管道焊接接头在外观检验合格后，才能进行无损检测；●无损检测发现严重缺陷时，应立即返修，并对其缺陷产生的原因进行分析；●埋地管道必须在耐压试验、泄漏试验和防腐层检测合格后进行；●如果不能进行强度试验的管道，应经过设计单位同意以其它形式代替强度试验；●当管道与容器为一个系统统一打压时，应经设计单位同意，就低不就高的原则；●管道泄漏检查时，重点部位为填料函、法兰或者螺纹连接处、放空阀、排气阀、排水阀等；●要根据实际情况及设计文件要求，作出完整的安装竣工资料。

压力管道是国家特种设备监督管理部门监管的特种设备，一旦发生事故，就会给人民生命和财产造成一定的损失；管道内的介质易燃、易爆、有毒、剧毒，有时又在高温、高压或埋在地下的条件下工作，事故随时可能发生；管道的设计、施工单位要有资质，人员要持证上岗；管道有一套特殊的管理办法。

真正体现出管道质量的重要性。

要保证压力管道的安全运行，在安装压力管道时就必须接受特检部门的检验，提高压力管道的安装质量。

（作者单位：锦州市锅炉压力容器检验研究所）随着电站锅炉向提高蒸汽参数和提高单机容量的方向发展，锅炉高温过热器和再热器的最高金属壁温超过600℃，有些达650℃，故在蒸汽温度和压力较低的电站锅炉中广泛使用的2.25Cr-1Mo、12CrlMoV等钢已不能满足电力工业发展的需要。

大型石油化工P91材质安装质量管控

大型石油化工P91材质安装质量管控发布时间：2023-02-27T05:21:42.596Z 来源：《中国建设信息化》2022年27卷10月19期作者：王帅[导读] 针对大型石油化工P91容易出现的质量问题，系统性的采取管控措施，确保焊接、热处理全过程受控，保障结构使用寿命及安全。

王帅浙江石油化工有限公司浙江舟山 316000摘要：针对大型石油化工P91容易出现的质量问题，系统性的采取管控措施，确保焊接、热处理全过程受控，保障结构使用寿命及安全。

关键词：P91；焊接；热处理；硬度；金相1、前言某大型石油化工一体化项目超高压蒸汽管道材质为P91，设计压力13.2MPa，设计温度545℃，试验压力33.38MPa，总寸口数达12万余寸，主要材料供应商10家，施工单位20家，监理单位11家，检测单位10家等。

该管道属于高温高压管道，P91焊接性较差，且涉及单位多，管理难度大，为确保焊接、热处理全过程受控，保障结构长周期使用寿命及安全，需从原材料采购、入场检验、方案制定、焊接、热处理过程控制、检测及应急预案的制定与执行等方面进行有效控制。

2、材料管控要求P91管子、管件原材料制造厂必须在要求的短名单内，技术协议应明确各指标要求，特别注意以下两点：（1）硬度值应要求在200HB-240HB，否则焊接热处理后，热影响区的硬度值会明显降低，影响使用寿命。

（2）显微组织应为回火索氏体或回火马氏体，不允许有σ铁素体，并按热处理炉批号提供成品试样交由买放复检。

P91材料到货后，除除常规验收外，还需由业主委托检测单位进行以下复检：（1）全定量光谱，每炉批抽检1件。

（2）半定量光谱，每炉批抽检10%。

（3）硬度检测，100%检测。

（4）厚度检测，每炉批、每种规格抽检1件。

3、技术文件管控要求（1）P91管道特殊结构编制专项的焊接及热处理方案，如方形阀、集合器管等。

（2）应急措施至少包含焊接、热处理过程中（升温、恒温、降温等）断电等情况下的处理方法。

热轧无缝钢管缺陷及产生原因

热轧无缝钢管缺陷及产生原因1. 离层缺陷特征：位于钢管内表面呈纵向分布，呈凸起螺旋状，块状金属分离或破裂状夹层。

产生原因：材质不良造成有非金属夹杂物，残余缩孔或严重疏松。

2. 直道内折缺陷特征：位于钢管内表面呈纵向分布，呈现对称或单条直线形的折迭有通长，也有局部。

产生原因：芯棒润滑不良，芯棒表面有缺陷或表面附有氧化铁皮，铁屑等使钢管内表面划成沟道，荒管在轧制过程中，在连轧机孔型内过充满。

3. 内孔不规则缺陷特征：位于钢管内表面呈纵向分布，①有一个或二个相差180°的管壁增厚现象，或在钢管内表面与芯棒分离点处有壁厚增厚状，也称内鼓包。

②钢管内园呈六方形的壁厚不均状，也称内六方。

产生原因：内鼓色：连轧压下量分配或张力选择不当，使金属过充满芯棒选用不当。

内六方：张减孔型与张力参数选择不当，张减机单机架减经或总减径率较大。

4. 管壁收缩缺陷特征：位于钢管内表面上，钢管横向断面最薄处钢管内表面凹陷，壁厚局部变薄，严重的收缩几乎撕破。

产生原因：连轧机延伸过大，钢管在孔型侧壁部分，局部被拉薄连轧机各机架压下调整不当和延伸系数分配不合理。

5. 内轧疤缺陷特征：钢管内表面纵向呈指甲状结疤、凸起或块状折迭，钢管内表面压痕。

产生原因：芯棒润滑状态不良，造成芯棒局部磨损、损坏、粘金属，顶头严重磨损、粘金属、缺肉或大裂纹穿孔耳子被压在钢管的内壁上。

6. 内折迭缺陷特征：位于钢管内表面的端部，局部或纵向呈螺旋状半螺旋状或无规律分布的片状折迭。

产生原因：穿孔过程中轧机调整不当，顶头严重磨损，管坯材质不好，芯棒严重损坏。

7. 轧折缺陷特征：位于钢管内表面纵向管壁局部或全长上呈外凹里凸的皱折或在钢管外表面纵向通长有两道对称明显沟痕，一般为直线形，个别为斜线形。

产生原因：连轧荒管外径过大或荒管橢圆度太大，竹节控制强度不够或润滑状态不好，横移装置将连轧荒管碰瘪，连轧机转速错误。

8. 撕破缺陷特征：位于钢管表面纵向上管体呈现不同程度的横向破裂，菱状和椭圆状穿透管体的孔洞。

超超临界机组四大管道国产化现状和质量概述

对国产钢管进行室温拉伸性能和冲击功比较，数据汇总如表 4 所示。由表 4 可知，国产 P91 钢管基本都能满足 ASME 规范要求；国产 WB36 钢管的室温拉伸性能和冲击功均能满足相关标准要求，但普遍出现抗拉强度靠近下限的情况，因此热处理工艺仍需改进。
Electric Power Construction Vol. 33，No. 4，Apr．，2012 51
总的来说，国产管的化学成分、室温力学性能、金相组织等基本符合相关标准要求，但部分国产管的高温蠕变持久性能还存在一些问题，比如某厂生产的 P91 钢管 600 ℃ 下 10 万 h 的持久强度外推值为 89. 4 MPa，低于规范的推荐值（ 93 MPa）。国产管还存在金相组织异常、晶粒不均匀、室温力学性能不稳定、管材表面缺陷等问题。
50 Electric Power Construction Vol. 33，No. 4，Apr．，2012
1 四大管道国内生产情况
1. 1 P91 钢管 P91 钢是用 V、Nb 元素进行微合金化并控制 N 元素
含量的铁素体钢，具有较高的高温强度、优良的抗氧化性能和良好的工艺性能，在大型超临界火电机组上得到广泛应用，并有 20 多年的运行经验，是比较成熟的耐热钢种。为满足国内建设超超临界机组的需要，国家在 “八五”期间就开始推进 P91 钢的国产化工作，攀钢集团成都无缝钢管厂（以下简称攀成钢）、上海宝钢钢管公司均生产过 P91 钢管。目前，国内能够生产 P91 钢管的企业主要有 6 家，分别是北方重工集团有限公司、武汉重工铸锻有限责任公司、攀成钢、扬州诚德钢管有限公司、衡阳华菱钢管有限公司和四川三洲特种钢管有限公司。各家采购钢坯来源和生产工艺如表 1 所示。

P91无缝钢管产品质量的探讨

P91无缝钢管产品质量的探讨何彪;赵庆权;肖功业;王国亮;张俊萍;秦利波【摘要】P91由于具有良好的高温性能而受到广泛应用.但由于产品质量参差不齐导致Pg1钢管在使用过程中可能会出现质量问题.因此对P91钢管的热处理制度进行了简单探讨,同时对硬度、显微组织、化学成分、冲击功、夹杂物及工艺性能等进行研究,指出了材质优劣的鉴别方法.【期刊名称】《四川冶金》【年(卷),期】2016(038)006【总页数】5页(P22-26)【关键词】P91钢管;质量鉴别;性能【作者】何彪;赵庆权;肖功业;王国亮;张俊萍;秦利波【作者单位】天津钢管集团股份有限公司技术中心,天津300301;天津钢管集团股份有限公司技术中心,天津300301;天津钢管集团股份有限公司技术中心,天津300301;天津钢管集团股份有限公司技术中心,天津300301;天津钢管集团股份有限公司技术中心,天津300301;天津钢管集团股份有限公司技术中心,天津300301【正文语种】中文【中图分类】TG142.1P91由于具有良好的抗腐蚀性能、高温持久强度,其综合性能和性价比也较高,因此广泛应用于超临界和超超临界火电机组的管道、联箱等承受高温、高压的部件中[1]。

由于P91主要依赖进口,且是高附加值产品,因此我国各大钢管公司均大力开发P91无缝钢管,并且取得了突出成绩。

2013年,我公司联合天津大学开发的《高压锅炉用P91钢管关键技术开发及产业化》项目获得了天津市科技进步一等奖。

各大钢管公司生产的P91产品质量稳定,并未出现严重的质量问题。

但是由于市场良莠不齐,产品以次充好的事情时有发生,存在着巨大的安全隐患。

为此,笔者归纳了近十年开发及生产P91的经验,结合下游企业的反馈,给出了几种鉴别P91无缝钢管质量优劣的方法,供读者参考。

同时对于P91的部分性能指标的合理性也进行了探讨,为供下游企业订货时提供借鉴。

对于P91钢,S元素可以检验炼钢水平。

各种化学元素对钢材性能的影响

各元素对钢材性能的影响名词解释：铁素体（Ferrite）：碳在α-Fe中形成的间隙固溶体称为铁素。

常用符号F（或α）表示。

铁素体具有体心立方结构，由于它的间隙很小，因而溶碳能力较差。

在727℃时最大溶碳量为0.0218%，随着温度下降，其溶碳量逐步减少，在室温时仅溶碳0.0008%。

铁素体的强度低，其δσb为180-280MN/m2,HB约80，但塑性好，其δ为50%。

奥氏体（Austenitic）：碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体称为奥氏体。

常用符号A（或γ）表示。

奥氏体具有面心立方晶格结构，由于它的有效晶格间隙较大，因此其溶碳能力较大，在1148℃时的最大溶碳量2.11%，随着温度的下降，其溶碳量逐步减少，在727℃是溶碳量为0.77%。

奥氏体的机械性能于其溶碳量及晶粒的大小有关。

一般来说奥氏体的硬度为170-220HBS，延伸率δ为40-50%，奥氏体存在于727℃以上的固态温度范围内。

奥氏体易于塑性成形。

渗碳体（Cementite）：C与Fe的化合物（Fe3C）称为渗碳体，其含碳量6.69%，渗碳体的熔点为1227℃，其硬度很高，约800HB,塑性和冲击韧性几乎为零，脆性极大，因此它不能作为碳钢的基体相，却是碳钢中的主要强化相。

渗碳体是一种亚稳相，在一定条件下会发生分解，形成石墨自由碳。

马氏体（Martensite）：采用快速冷却的方法，由于过冷度大，铁和碳原子都不能进行扩散，奥氏体只能由非扩散的晶格切变，有γ-Fe的面心立方晶格改组为α-Fe的体心立方晶格。

这种奥氏体直接转变一种含碳过饱和α固溶体，称之为马氏体。

各元素对钢性能的影响：锰（Mn）锰是炼钢时用锰铁脱氧而残留于钢中的，锰能清除钢中的FeO,改善钢的品质，降低钢的脆性；锰与硫化合生成MnS，消除硫的有害作用，改善钢的热加工性能。

在碳钢中锰的含量一般控制在0.25-0.80%之间，锰能溶于铁素体中，形成含锰的铁素体，起着强化铁素体的作用；锰还能溶于Fe3C中形成合金渗碳体，从而提高碳钢的强度，锰是有益的杂质元素，少量的锰对钢的性能影响不显著。

P91特殊材料的焊接

P91特殊材料的焊接摘要近年来，世界各国都在努力提高耐热钢的应用温度，P91钢主要应用于600-620℃范围内的过热器、换热器和再热器管道，由于其 Cr含量为9%-12%，采用微合金化和控冷控制轧制技术，使其具有较高的化学和结构稳定性，因此，其耐热性能也有所改善。

但是，由于其合金化程度较高，其焊接过程中出现了较强的硬化倾向，给焊接带来了很大的困难。

冷裂是焊接中的主要问题。

为此，本文对P91特殊材料的焊接展开了论述。

关键词 P91钢焊接焊接工艺P91高合金耐热钢在电力、石油、化工等工业领域有着广泛的应用，其应用的先决条件是良好的焊接及热处理技术，然而，P91高合金耐热钢在实际应用中仍存在许多问题，如：人工电弧焊接时，其室温冲击韧度不稳定，甚至低于正常值，严重影响了其服役性能。

焊接工艺对焊接冲击韧性的影响。

因此如何优化焊接工艺而获得良好综合性能是本文研究的重点。

1P91钢的简介在90年代，我们国家已经研发出了T91/P91钢，并将它列入了国家标准，它的牌号是10Cr9MoVNbN，它的化学成分如表1.1所示。

在冶炼的过程中，这种钢使用了微合金化的纯净钢，利用控轧来提高它的高温强度，它的 C、 S、 P杂质含量被控制的非常低，而且微合金化元素 V、 Nb、 N的总量也很低，大约只有0.2%左右。

然而，这些元素能够通过沉淀强化，与碳形成碳化物、氮化物和碳氮化物，在形成沉淀强化的时候，它们还能对晶粒进行细化，从而使金属得到更好的强化。

Cr固溶强化，Mo提高高温稳定性，这类钢材以正火+回火状态供货，其显微组织为回火马氏体，这类钢除了在冶炼过程中通过固溶强化、沉淀强化和微合金化外，在轧制过程中还通过控轧、形变热处理及控冷获得高密度位错及高度细化晶粒的组织。

表 1.1 P91 钢 10Cr9Mo VNb N 钢的化学成分SA335-P91钢由于含Cr在8%~9%之间，Cr的氧化物稳定，使得该钢具有良好的抗腐蚀性和抗氧化性能，并高于同T22等级的钢，因此在制造锅炉和管道部件时可以减小壁厚，从而减轻了锅炉和管道部件的重量和加工量，提高了抗热疲劳的性能。

P91管道焊缝异常组织检验与探析

P91管道焊缝异常组织检验与探析摘要：本文对P91管道焊缝中存在的异常组织进行检验和分析，并进一步探究如何提升P91管道焊接质量，希望能为减少P91管道焊缝异常组织出现及降低部分焊缝返修处理问题发生几率提供有效建议。

关键词：P91管道；焊缝异常组织；白块组织；网状组织引言：P91管道焊缝中出现异常组织，与厂家焊接工艺控制不严格有着密切关联，焊接工艺操作不规范促使焊缝层间组织温度过高，进而出现白块或网状组织，严重会导致管道出现裂缝问题，整个管道系统运行安全性难以保证。

如何有效检验P91管道焊缝异常组织，是目前各相关人员需要考虑的问题。

1.检验P91管道焊缝异常组织1.1案例分析本文以某电厂新建的350MW超临界直流锅炉主蒸汽管道、再热热段管道为例，该类型管道材质为P91；P91管道具有良好的力学特性和较强的耐受压力以及抗高温氧化性等优点，因其管道材质特殊性，使得P91管道在大型电力系统的主蒸汽管道、再热热段管道等高温承压关键部位广泛运用。

焊缝中异常组织出现是P91管道焊接过程中较为常见的情况，不仅仅与焊接工艺相关，下面将通过对P91管道焊缝中所存在的异常组织进行检验，分析致使异常组织出现的成因[1]。

改良原有9Cr-1Mo钢性能，形成P91钢，P91钢材质中合金元素含量较高，因此，对P91钢焊接与热处理操作要求严格要求；钨极氩弧焊、手工电弧焊、埋弧焊等均是目前常用的焊接方法，下面将注重分析与检验P91管道焊缝中存在的异常组织。

P91钢的化学元素构成参考表1。

表1P91钢的部分化学元素构成化学成分含量占比C0.07%-0.11%S≤0.010P≤0.020Si0.18%-0.48%Mn0.30%-0.60%Mo0.84%-1.04%Zr≤0.01Ni≤0.401.2 P91管道焊缝中白块组织检验通过对P91管道焊缝进行检验，发现P91管道焊缝存在白块组织，选择机械抛光与化学抛光组合方式对其进行金相检验，因化学抛光在实际操作过程中则会产生不同程度上的预浸蚀作用，进而将浓度为10%的硝酸酒精作为本次检验操作中所要使用的腐蚀剂，白块组织与周边正常组织存在较为明显的界限，则表示硝酸酒精对焊缝中的白块组织难以产生腐蚀作用，先认定为δ铁素体，行业现行规定中，明确提出δ铁素体在P91钢焊缝中的含量不能高于10%。

高强度螺栓中δ铁素体影响的研究与探讨

高强度螺栓中δ铁素体影响的研究与探讨Zhuang Xiaobin;Xiao Fang【摘要】用于制造高强度螺栓的材料,在调质热处理过程中,表面的磷元素会向内扩散,在金相中呈现δ相,会使得螺栓表层异常硬化,导致螺栓整体机械性能降低.特别将导致材料对脆性敏感度提升、耐疲劳强度降低,组装后螺栓延迟断裂后果,有车辆召回的风险.文章通过对δ铁素体在高强度螺栓中产生的原因进行论述,重点说明δ铁素体对零件质量的影响,并提出了解决该问题的若干技术途径.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2019(000)002【总页数】2页(P83-84)【关键词】δ铁素体;高强度紧固件;白色磷化物【作者】Zhuang Xiaobin;Xiao Fang【作者单位】;【正文语种】中文【中图分类】U4651 引言在国标GB/T 3098.1：2010中，明确规定，对于12.9/12.9级的高强度螺栓表面，不允许金相中检出存在白色磷化物聚集层[1]。

其中，该白色磷化物聚集层在金相中，呈现δ相，厚度约为10～20μm（见附图 1）。

图1由于近年来，紧固件加工工艺成熟，在汽车和其他相关行业中，使用了越来越多高强度螺栓，同样，对紧固件的要求也越来越严格。

为了避免由白色磷化物聚集（δ铁素体）导致的延迟破坏，本文提出了相应的预防和控制措施。

2 产生的机理磷在钢中，会融入铁素体中，呈现δ相，使铁素体的强度和硬度提高。

但同时会使钢在低温下的塑性、耐冲击韧性都急剧下降，使钢变脆，这种现象成为“冷脆”。

因此，在钢种的含磷量要严格控制，高级优质钢中，含磷量应控制在0.035%以下。

除了钢材在制造中残余的磷之外，磷还有其他途径进入到钢材中。

用于制造高强度螺栓的材料为低碳合金钢，但在螺栓元线材抽制之前，一般会先采用磷酸锌皮膜表面处理作为线材表面的润滑膜。

用于降低其表面的摩擦系数，以满足后续的抽制、冷镦冷成型的加工润滑要求。

这层磷化膜中磷，在后续的调制热处理过程中，温度达到奥氏体化温度后，表层的磷将会扩散，并融进入零件表层中的奥氏体中。

P91厚壁钢管混晶组织分析

P91厚壁钢管混晶组织分析宁方坤;贾伟涛;朱伏先;王平【摘要】A mixed-grain phenomenon was observed in the P91 thick-walled steel pipes, which would reduce the high-temperature properties of the pipes. Heat treatment process, the category of ingot and the microstructural evolution during hot rolling were analyzed. The results indicated that the difference of the categories for the P91 forging ingot and continuous casting ingot did not lead to microstructure difference.The pipes appeared obvious mixed-grain microstructure after hot rolling and the optimal microstructure could not be achieved only through the conventional normalizing and tempering treatment. The pipes ' microstructure uniformity can be optimized effectively by transforming from non-equilibrium microstructure to equilibrium one and rational heat treating process. The mixed-grain microstructure was not discovered in the steel pipes under the hot rolling process with the same processing parameters. However, abnormal grains growth was observed in the pipes after Pilger rolling. Therefore, the Pilger rolling process was the stage of mixed-grain initiation and improvement of microstructure uniformity.%P91厚壁钢管经金相检验时出现混晶现象,导致钢管的高温性能降低.对钢管热处理工艺、坯料种类和热轧过程中组织变化进行分析,结果表明:P91锻坯和连铸坯的种类不同并不会导致组织差异;钢管热轧后出现明显的混晶组织,仅通过传统正火+回火热处理工艺不能得到最优组织形态.将钢管的非平衡组织先转变为平衡组织,然后进行合理的热处理可有效优化组织均匀性;在同样的热轧工艺参数下,毛管中未出现混晶,而荒管中晶粒却发生了异常长大,则皮尔格轧制阶段为混晶的萌生阶段和改善组织均匀性的重要阶段.【期刊名称】《东北大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2018(039)001【总页数】6页(P50-54,75)【关键词】P91厚壁钢管;混晶;热处理;平衡组织;皮尔格轧制【作者】宁方坤;贾伟涛;朱伏先;王平【作者单位】东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室, 辽宁沈阳 110819;东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室, 辽宁沈阳 110819;东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁沈阳 110819;东北大学材料电磁过程研究教育部重点实验室, 辽宁沈阳 110819【正文语种】中文【中图分类】TG142.1P91耐热钢(10Cr9Mo1VNb)是目前世界上广泛使用的马氏体型耐热钢,是制造热电厂临界机组中金属壁温度不超过600 ℃的过热器集箱、再热器集箱以及主蒸汽管道、再热蒸汽管道的首选材料[1].由于长期使用在高温环境中,需要具有良好的抗热应力疲劳失效性能和抗高温蠕变性能,而钢管组织粗大、晶粒不均匀会使得钢管的以上性能大大减弱.在P91钢管生产过程中保温时间过长会引起混晶[2-3].在正火冷却过程中,在原奥氏体晶界附近析出先共析铁素体,随着冷却的进行,过冷奥氏体转变为粒状贝氏体,其一般容易在粗大的奥氏体晶粒中形成,保温时间越长,奥氏体越粗,粒状贝氏体团越大.部分再结晶区轧制也会产生混晶[4],热轧过程中的动态再结晶行为是影响热变形晶粒的重要因素,动态再结晶的晶粒中存在着位错变形胞，比静态再结晶晶粒要细的多,这是热加工造成混晶的重要原因之一.某钢管公司生产的P91厚壁钢管复验时其显微组织不合格,粗晶1级,细晶8级.在对供用户使用的所有钢管进行的金相检验中,发现有大批钢管存在着混晶现象.本文针对产品出现的混晶现象,着眼于解决实际问题,兼顾经济效益与生产效率,提出消除混晶的办法.1 实验材料及方法选用某厂皮尔格轧制生产的P91钢管,该钢管出现了混晶组织,其主要化学成分(质量分数, %)为C0.10,Cr8.92,Mo0.95,Si0.32,Mn0.45,V 0.21,Nb 0.08,余量为铁.从出现混晶组织的母体上取条形试样(如图1所示)进行热处理实验,采用一系列的正火与回火工艺，观察金相组织,看是否消除了混晶,并把适宜的实验工艺推广到工厂台式炉.同时为了排除坯料种类对实验结果的影响,特此做了锻坯与连铸坯的对比实验.最后对比分析穿孔跟皮尔格轧制两个变形过程的组织,确定出现混晶的工艺阶段.图1 P91钢管取样示意图Fig.1 Schematic of simpling from P91 pipe2 实验结果及讨论2.1 热处理工艺对P91钢管组织的影响观察热处理后试样的金相组织,从图2中可以发现,正火温度对P91钢的显微组织影响不大,试样均是回火马氏体组织,晶粒均匀,没有出现混晶.图2 不同正火温度下的P91钢管试样的金相组织Fig.2 Microstructure of P91 pipe specimens after normalizing with different temperature(a)—1 010 ℃正火,保温30 min,760 ℃回火,保温60 min; (b)—1 030 ℃正火,保温30 min,760 ℃回火,保温60 min; (c)—1 050 ℃,保温30 min,760 ℃回火,保温60 min; (d)—1070 ℃正火,保温30 min,760 ℃回火,保温60 min; (e)—1 090 ℃正火,保温30 min,760 ℃回火，保温60 min.根据P91钢含碳量可以确定为亚共析钢,一般选用的正火温度为Ac3+(30～50) ℃.在加热速率快的情况下,工件温差大,容易出现加热不足.另外,加热速率快,起始晶粒细,也容许采用较高加热温度.同时,为了使合金元素溶入奥氏体中,更好发挥合金元素的作用,将P91钢的正火温度设定为1 050 ℃左右.如果温度太低(低于1 000 ℃),会导致大量合金元素不能溶入奥氏体中,使钢的淬透性降低；同时耗时太长,不但造成很大的能源浪费,而且增加了P91钢的氧化和脱碳倾向,同时会有Cr的复型碳化物(如Cr23C6,(Fe,Cr)23C6等)沿晶界析出或造成杂质元素P,S的偏聚,使材料发生晶间腐蚀,对后续使用造成的影响比较大.若温度选择太高(超过1 100 ℃),则在高温下晶界具有流体性质,容易导致晶粒快速长大而造成晶粒粗化,使钢的力学性能下降[5].P91钢正火后获得的组织不能直接使用,需要进行回火,以降低脆性,提高塑性和韧性,获得强韧性的配合后才能实际使用.材料经不同温度回火后,组织性能不同.P91钢常在600 ℃左右服役,通常情况下,材料的最终热处理温度要高于服役温度100 ℃以上,故选择760 ℃的高温回火[6].通过不同温度(1 010～1 090 ℃)正火及回火的P91钢管的热处理实验结果,可以发现通过重新热处理,P91钢管的组织变得均匀,钢管的混晶组织可以消除.于是,选取规格为φ559 mm×95 mm的存在严重混晶的P91钢管在工厂的台车式热处理炉内进行重新热处理,选用的热处理工艺同图2c试样工艺.结果发现钢管仍然存在着严重的混晶组织,如图3所示.通过台式炉的热处理,P91钢管的混晶组织没有消除.由此次实验得到,出现混晶组织的P91钢管在实验室热处理炉重新进行热处理,低温短时可以避免再出现混晶,但在生产确认实验时又出现,取存在混晶的P91钢管的试样在实验室热处理炉内进行实验.观察改进热处理后试样的金相组织,结果如图4所示.从图中可以发现,正火保温时间延长后,在原来出现混晶的区域再次出现混晶,体现出“组织遗传性”的特征.这和正火加热的速率及温区选择密切相关[7].图3 经台车炉热处理后的P91钢管试样的组织Fig.3 Microstructure of P91 pipe specimen after heattreatment of car type heating furnaceP91钢管的正火加热速率总是缓慢的,在Ac3(890～940 ℃)温度以上不远的温区,板条马氏体转变为新生奥氏体,新生奥氏体的晶粒尺寸恢复了原动态回复与动态再结晶的晶粒尺寸.图4 延长正火保温时间后的P91钢管试样的金相组织Fig.4 Microstructure of P91 pipe specimens after extending the normalizing time(a)—1 050 ℃正火,保温60 min,760 ℃回火,保温60 min; (b)—1 050 ℃正火,保温120 min,760 ℃回火,保温60 min; (c)—1070 ℃正火,保温60 min,760 ℃回火,保温60 min; (d)—1 070 ℃正火,保温240 min,760 ℃回火,保温60 min.在更高的温区,新生奥氏体会发生再结晶而使晶粒进一步细化,这个温度已接近P91钢的正火加热温度[8].因此,P91钢管在正火+高温回火热处理时,原动态回复与动态再结晶的极细或细的晶粒尺寸可能会被遗传.此次实验由于延长了正火保温时间,使得奥氏体晶粒长大,导致粗大的晶粒被遗传.因此,选择适宜的正火温度为1 050～1 090 ℃,保温约60 min;回火温度750～780 ℃,保温约60 min.2.2 坯料种类对P91钢管组织的影响选取φ508 mm×75 mm和φ508 mm×95 mm两个规格的P91钢,分别采用锻造坯料和连铸坯料一次连续进行生产,在皮尔格轧机后对φ508 mm×75 mm规格的锻造坯料和连铸坯料生产的热轧态钢管进行取样,分别检验其混晶情况,如图5所示.由于热轧态P91管的晶粒难以腐蚀出晶界,对热轧态试样在770 ℃进行了回火,对热处理后的φ508 mm×95 mm规格的锻坯和连铸坯生产的钢管也分别检验其混晶情况,如图6所示.通过比较可以发现,锻坯和连铸坯生产的钢管其热轧态和热轧+正火态的组织都比较均匀,都没有出现混晶现象,但是连铸坯的组织更细小一些.由此可以推论,在相同的轧制条件下,锻坯和连铸坯的差别不会导致P91组织的差异,也没有产生混晶.图5 Φ508 mm×75 mm热轧态P91钢管原始试样组织Fig.5 Microstructure of hot rolled Φ508 mm×75 mm P91 pipe original sample(a)—锻坯; (b)—连铸坯.图6 Φ508 mm×95 mm热轧+回火态P91钢管原始试样组织Fig.6 Microstructure of hot rolled and tempering Φ508 mm×95 mm P91 pipe original sample(a)—锻坯; (b)—连铸坯.2.3 热轧过程中组织变化在同样的热轧工艺参数下,生产φ 559 mm×95 mm规格的P91钢管,坯料在1 200 ℃穿孔为毛管,然后水淬固定其高温组织,对毛管取样进行金相检验,结果如图7所示.从图7中可以发现,组织均匀细小,没有出现混晶.对皮尔格轧制后的荒管进行金相检验,结果如图8所示.在图8中可观察到部分晶粒出现异常长大的情况,即钢管轧制后得到的热轧组织为混晶组织.图7 P91钢管毛管原始试样的金相组织Fig.7 Microstructure of P91 tubular billet originalsample根据变形后的组织是否发生再结晶,可以将变形过程分为三个区域,即再结晶区轧制、部分再结晶区轧制和未再结晶区轧制.钢管在再结晶区轧制,所得到的全部是细小的再结晶组织;在部分再结晶区轧制,能得到再结晶和未再结晶的混合组织,但不会出现巨大的晶粒;在未再结晶区轧制,多数晶粒将保持原形不变,只是释放了部分畸变能,但在多处会出现比原始晶粒大几倍的巨大晶粒,这是轻微的变形在局部诱发晶界移动发生的现象[9].图8 P91钢管荒管原始试样的金相组织Fig.8 Microstructure of P91 crude tube original sample动态再结晶是热变形过程中非常重要的微观组织演化过程,它对材料内部的显微组织状态有很大影响,也是最终决定材料内部晶粒尺寸分布的关键因素之一,从而在很大程度上决定了产品的最终微观组织和力学性能[10].研究表明,在多道次轧制中最终奥氏体晶粒度取决于温度,即主要取决于动态再结晶过程,而对于穿孔和皮尔格轧管,则属于多道次的复合道次轧制,因此其奥氏体晶粒度主要取决于动态再结晶过程.对于同一钢种而言,热变形后的奥氏体组织随着变形量、变形温度的不同变化很大.在一定的变形量和变形速率下,随着变形温度的降低,钢中的奥氏体组织变化分为完全再结晶、部分再结晶和不发生再结晶.穿孔的温度在1 000 ℃以上,虽然变形量不大,但是可认为发生完全动态再结晶.皮尔格轧管的变形温度偏低,变形量也小,发生动态再结晶所需的临界变形量增大,只是发生部分再结晶[11].2.4 混晶组织的消除P91钢管热轧后出现了混晶组织,通过后续的正火+回火热处理,不能完全消除,必须将钢管原始的非平衡组织先转变为平衡组织,然后进行热处理.钢的平衡态组织为珠光体+铁素体,在Ac1以上将通过形核与长大变为奥氏体.因P91钢的合金元素含量过高,除珠光体外,还有大量稳定的残留奥氏体存在,在慢加热时,残留的奥氏体将长大,恢复原来粗大的奥氏体晶粒.因此,将非平衡组织转变为平衡组织可有效地消除混晶组织.预退火处理工艺:将P91钢管加热到970 ℃保温,得到奥氏体组织,然后缓慢降温至750 ℃等温.规格为φ559 mm×95 mm的P91钢管(原始组织存在混晶组织),先进行预退火处理,然后进行正常的热处理,检验钢管的金相组织,结果如图9所示.从图中可以发现,经过预处理后,钢管的组织为铁素体+碳化物(珠光体,即平衡组织),预处理+正常热处理后的组织为均匀的回火马氏体组织,原始的粗大晶粒得到了消除.图9 预处理及预处理+正常热处理的金相组织Fig.9 Microstructure of pretreatment and pretreatment+normal heat treatment(a)—预处理； (b)—预处理+正常热处理.3 结论1) 延长正火保温时间,使得奥氏体晶粒长大,导致粗大的晶粒被遗传.适宜的正火温度为1 050～1 090 ℃,保温60 min;回火温度750～780 ℃,保温60 min.2) 在相同的轧制条件下,锻坯和连铸坯的差异不会导致P91组织的差异,皮尔格轧制工艺阶段出现混晶现象.3) 穿孔结束后快冷下来的P91钢管晶粒比较细小.在周期轧制中,由于轧制速度较快,发生回复和部分再结晶的晶粒由于变形量不适当就会产生巨大的晶粒,甚至会越轧越粗,造成混晶.4) P91钢管热轧后出现的混晶现象,可以通过预处理工艺,将钢管的非平衡组织转变为平衡组织,然后配合后续的正火+回火工艺使混晶组织得以消除.参考文献：[1] Abe F.Analysis of creep rates of tempered martensitic 9% Cr steel based on microstructure evolution [J].Material Science and Engineering：A,2009，510/511(15):64-69.[2] Vuherer T,Duner M,Milovi L J,et al.Microstructural investigation of the heat-affected zone of simulated welded joint of P91steel[J].Metalurgija,2013,52(3):317-320.[3] 刘瑞蕊,周海涛,张振栋,等.不完全正火对连续油管钢组织与性能的影响[J].热加工工艺,2012,41(18):191-194.(Liu Rui-rui,Zhou Hai-tao,Zhang Zhen-dong,et al.Influence of incomplete normalizing on microstructure and mechanical property of coiled-tubing steel[J].Hot Working Technology,2012,41(18):191-194.)[4] 杨玉先,向昌武,石国光,等.15CrMoG高压锅炉管在线热处理混晶的产生原因分析与工艺改进[J].钢管,2012,41(6):14-17.(Yang Yu-xian,Xiang Chang-wu,Shi Guo-guang,et al.Analysis of causes for mischcrystal of 15CrMoG high-pressure boiler steel tube as occurring during on-line normalization process and relevant process improvement measures[J].Steel Pipe,2012,41(6):14-17.)[5] Davinci M A,Samantaray D,Borah U,et al.Characterization of hot workability of boron-added modified 9Cr-1Mo steel(P91B) using dynamic materials model [J].Materials Science Forum,2015,830/831:325-328. 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