P91 是一种马氏体耐热钢。
化学成分
碳(C):适量的碳有助于形成稳定的碳化物,提高钢材的强度和硬度,但过高会影响焊接性能和韧性,所以控制在合理范围。
硅(Si):起到脱氧作用,一定程度上提高钢材强度,但过高会降低韧性和抗蠕变性能,需严格控制含量。
锰(Mn):提高钢材的淬透性和强度,与硫结合形成 MnS,减少硫的有害影响,改善热加工性能。
铬(Cr):是提高抗氧化性和耐腐蚀性的关键元素,能在钢材表面形成致密氧化膜,阻止侵蚀,同时提高高温强度和热强性。
钼(Mo):降低钢的热脆性,显著提高持久强度和蠕变抗力,增强钢材在高温长期使用时的稳定性。
钒(V)和铌(Nb):细化晶粒,形成细小弥散的碳氮化物,起到沉淀强化作用,提高高温强度和抗蠕变性能。
氮(N):与钒、铌等形成氮化物,进一步提高高温强度和抗蠕变性能。
磷(P)和硫(S):作为有害杂质,会降低钢材的韧性、抗疲劳性能和焊接性能,严格控制其含量。
力学性能
抗拉强度:一般不低于 585MPa,确保钢材能承受高温高压环境下的巨大压力和拉力,维持设备结构完整。
屈服强度:不低于 415MPa,保证钢材受力变形时在一定范围内可恢复原状,不产生塑性变形,维持设备正常运行。
伸长率:通常不低于 20%,使钢材在承受冲击或变形时有缓冲能力,避免突然损坏。
冲击韧性:常温冲击吸收能量一般不低于 40J,使钢材受冲击载荷时不易发生脆性断裂,提高设备安全性。
特性
优异的高温强度和抗蠕变性能:多种合金元素合理配比和强化机制,让 P91 在高温(可达 600 - 650℃)下有很高强度和抗蠕变能力,能长期承受高温高◑压蒸汽作用而不明显变形。
良好的抗氧化性和耐腐蚀性:高铬含量使钢材表面形成致密稳定的氧化膜,有效阻止氧气和其他介质侵蚀,提高抗氧化和耐腐蚀能力,延长设备使用寿命。
较好的焊接性能:尽管含多种合金元素,但通过合理焊接工艺和焊后热处理,能获得良好的焊接接头性能,保证设备制造和安装可行性。
· 组织稳定性好:在高温长期运行中,组织结构能保持相对稳定,不易发相变和组织粗化,保证钢材性能稳定。
热处理规范
淬火:加热到 1040 - 1080℃,然后空冷。目的是使钢获得马氏体组织,提高强度和硬度。
回火:回火温度在 730 - 780℃。可消除淬火应力,降低钢的脆性,使马氏体组织分解形成回火索氏体组织,提高韧性和综合力学性能。
应用领域
电力行业:是超临界和超超临界发电机组锅炉的过热器、再热器、主蒸汽管道等高温部件的首选材料,满足其在高温高压恶劣环境下长期安全可靠运行的要求,提高发电效率和设备使用寿命。
石油化工行业:在一些高温高压的石油化工设备中,如加氢反应器、裂解炉管道等,也会使用 P91 制造,用于输送高温、高压的石油化工介质。