国产 P91

　　　目前新建的亚临界机组中，主蒸汽管道及再热蒸汽管道热段的材料已用P91钢代替P22钢。为此，从化学元素、室温力学性能、许用应力及蠕变强度、线膨胀系数和导热率、焊接性能方面分析比较P91钢和P22钢，说明P91钢更具优越性。最后通过在工程上的实际应用，进一步说明采用P91钢能节省管材，方便设计、安装，经济效益非常显著。

　　　高温、高压管道材料是火力发电厂最重要的用材之一，它不仅对电厂的安全运行起着重要的作用，而且也影响电厂的建设投资。过去国内的600 MW机组工程，主蒸汽管道及再热蒸汽管道热段的管材均选用A335P22 管材。A335P22 钢的特点是工艺性能良好，对热处理的加热温度不太敏感，焊接性能也好，具有良好的塑性，最大的缺点是强度较低，尤其是高温持久强度比 12Cr1MoV 钢低，在相同温度、应力下使用时，其管壁厚度要比 12Cr1MoV 钢厚约30%。汽水管道壁厚过大，不仅增加制造上的困难，而且也给设计、安装和运行带来不便。20世纪80年代，美国推出了 A335P91 管材，由于该管材比P22钢材具有更好的高温性能，它的推出马上得到世界各国的关注。在压力、温度、内径相同的情况下，主蒸汽管道及再热热段管道采用P91钢代替P22钢，壁厚可减少一半左右，管道管件如直角三通的用量可降低约65%。

表2

从表2可以看出，P91钢的室温屈服极限是P22钢的2倍，抗拉强度比P22钢高41%。

表3

从表3可以看出，P91 钢在650 ℃以下时，所有温度的许用应力均比 P22 钢高。在管道设计中，许用应力的大小直接影响到管壁厚度的选择，正是因为以 P91 钢代替 P22 钢作主蒸汽管道的管材，其壁厚几乎可减少一半，从而使采用P91钢的主蒸汽管道系统具有以下优点：管道系统柔度增加，减少了膨胀力；支吊架的载荷减少；端点推力和力矩降低；允许机组负荷变化较快，起动时间缩短；投资成本降低。

从表4可知，P91 钢的线膨胀系数和导热率与 P22 钢较接近，这一特性可避免 P91 钢与珠光体钢相接时在运行中产生蠕变疲劳裂纹，这种裂纹正是影响奥氏体耐热钢与珠光体耐热钢相接时异种钢接头寿命短的主要原因。由于 P91 钢的线膨胀系数比 P22 钢略低，又可降低管道的端点推力和力矩。