P91 和 P92 属于 9% 铬系马氏体耐热钢，是超临界和超超临界电站锅炉高温受热面和集箱部件的主力钢种。随着电站机组参数提高，主蒸汽温度和压力升到亚临界、超临界乃至超超临界等级，传统的珠光体耐热钢在高温蠕变强度上逐渐不能满足要求，P91/P92 凭借高铬、钼、钒、铌、氮合金化和回火马氏体组织，成为高温段筒节、集箱、三通和锅炉压力容器锻件的常用材料。本文从成分与性能特点、与珠光体耐热钢的区别、锻造与热处理控制要点以及电站锅炉筒节的检验要求几个方面展开。

  P91 的合金体系为 9Cr-1Mo-V-Nb-N，即约 9% 铬、1% 钼，加入钒、铌、氮进行微合金化；P92 在 P91 基础上把钼降到约 0.5%，加入约 1.8% 钨形成复合固溶强化，即 9Cr-0.5Mo-1.8W-V-Nb-N。两种钢经正火加回火后得到回火马氏体组织，马氏体板条上弥散分布着碳化铬、钒和铌的碳氮化物，在高温下具有很高的蠕变强度和持久强度，长期使用温度可以达到 580 到 620℃区间。铬含量提高还带来了高温抗氧化和抗水蒸气腐蚀能力的提升，使钢在高温烟气和蒸汽环境下长期运行不会发生显著氧化剥皮。P92 由于钨的固溶强化作用，高温蠕变强度比 P91 更高，壁厚相同条件下允许更苛刻的蒸汽参数，是超超临界机组高温段的关键材料。这两种钢主要用于电站锅炉的汽水分离器、集箱、蒸汽管道、过热器和再热器联箱以及高温压力容器筒节，是超临界机组厚壁承压件的主力选材之一。

  电站锅炉中更早一代的耐热钢是 15CrMo、12Cr1MoV 等珠光体耐热钢，使用温度一般在 550℃以下，组织为铁素体加珠光体或贝氏体，强度水平相对较低，壁厚随参数提高迅速增大。P91/P92 在三个方面与珠光体耐热钢有本质区别。第一是合金体系和组织，从低铬珠光体变为 9% 铬马氏体，铬含量大幅提高，抗氧化和耐腐蚀能力明显增强。第二是使用温度，P91/P92 在超临界参数下长期服役，比珠光体耐热钢高一个温度等级。第三是制造难度，马氏体钢对锻造温度、正火回火参数和焊后热处理极其敏感，工艺窗口窄，控制不当会出现韧性偏低、再热裂纹或持久强度不足。正因如此，P91/P92 筒节锻件在锻造和热处理环节必须按专门工艺卡严格执行，不能照搬珠光体耐热钢的工艺参数。

  P91/P92 的锻造和热处理是整个制造过程中最关键的环节。锻造上，钢锭加热要缓慢升温避免热应力开裂，始锻和终锻温度控制在较窄的区间内，终锻温度不能过低以免锻裂，也不能过高以免晶粒粗大。镦粗和拔长要保证足够的锻造比，把铸态组织充分打碎，使碳氮化物析出相在基体上均匀分布。锻后进入热处理，P91/P92 一般采用正火加回火工艺：正火温度约在 1040℃附近保温后空冷或喷雾冷却，得到马氏体组织；随后在约 760℃附近高温回火，使马氏体回火并析出稳定的碳氮化物，得到回火马氏体，兼顾强度和韧性。正火冷却速度和回火温度必须严格控制，冷却不足会出现非马氏体组织，韧性下降；回火不充分会导致强度偏高、韧性偏低。P91/P92 焊接性差，焊后要进行严格的焊后热处理，且存在再热裂纹倾向，因此筒节上若有接管座等焊接结构，焊接工艺和热处理都要按专门评定执行。

  P91/P92 电站锅炉筒节锻件的检验要求高于一般压力容器件。材料上按相应铬钼耐热钢锻件标准和技术协议验收，熔炼分析和成品分析核对铬、钼、钨、钒、铌、氮等合金元素含量，磷、硫等有害元素从严控制。热处理后取样做室温拉伸、高温拉伸和高温冲击，部分长周期运行工况还要做高温持久强度试验，评定材料在设计温度下的长期承载能力。硬度在整支筒节上多点检测，沿壁厚方向布点，判断回火是否充分、心部与表面组织是否一致。超声探伤按 NB/T 47013 系列标准执行，重点检查筒节内部、法兰过渡区和管座附近有无裂纹、夹杂等超标缺陷；表面精加工后做磁粉或渗透检测，排查表面开口裂纹。P91/P92 由于合金含量高、淬硬倾向大，对氢致延迟裂纹敏感，锻后和焊后还要控制降温速度，避免在敏感温度区间过快冷却，并按规程进行消氢处理。所有检测数据连同热处理曲线、炉号批号一并归入质量证明书，做到与筒节实物钢印一一对应，满足电站设备监造和后续安装焊接的追溯要求。

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