六 T91/P91（10Cr9Mo1VNb）鋼管
1 簡介
T91是由美國橡膠嶺國家試驗室研制開發的、用于核電（也可用于其它方面）高溫受壓部件的材料，該鋼是在T9（9Cr-1Mo）鋼的基礎上，降C、添加V、Nb、N從而形成的新型鐵素體型鋼； ASME SA-213標準鋼號，我國于1995年將該鋼移植到GB5310標準中，牌號定為10Cr9Mo1VNb。
T91鋼具有較好的綜合力學性能、時效前后的組織和性能穩定，具有良好的焊接性能和工藝性能，較高的持久強度及抗氧化性。與奧氏體TP304H相比，具有比奧氏體不銹鋼更低的熱膨脹系數和較高的導熱系數，且持久強度的等強溫度和等應力溫度較高，分別達到625℃和607℃。
2 用途
T91鋼可代替TP304H（1Cr18Ni9）奧氏體不銹鋼管，制造金屬壁溫不超過625℃的亞臨界、超臨界的電站鍋爐的高溫過熱器和再熱器等受壓件，也可用作為壓力容器和核電高溫受壓件用鋼。P91主要用于制造金屬壁溫不超過600℃高溫過熱器和再熱器聯箱、主蒸汽管道，其在超臨界機組中應用的優越性更為明顯。
3 技術要求及試驗數據
3.1 化學成分
化 學 成 分 （%）
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規范
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C
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Mn
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Si
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P
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S
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Cr
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Ni
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Mo
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V
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Nb
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N
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Al
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SA213
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0.08-0.12
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0.30-0.60
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0.20-0.50
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≤.020
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≤.010
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8.0-9.5
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≤0.40
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0.85-1.05
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0.18-0.25
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0.06-0.10
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0.03-0.07
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≤.040
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GB5310
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0.08-0.12
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0.30-0.60
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0.20-0.50
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≤.020
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≤.010
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8.0-9.5
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≤0.40
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0.85-1.05
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0.18-0.25
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0.06-0.10
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0.03-0.07
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≤.040
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3.2 金相組織
T91鋼的供貨狀態為正火+回火熱處理，金相組織為回火索氏體（或稱馬氏體）。
3.3 力學性能
室溫力學性能
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規范
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拉伸性能（縱向）
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硬度HB
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AKv（J）
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σs(MPa)
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σb(MPa)
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δ(%)
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橫向
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縱向
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SA213
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≥415
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≥585
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≥20
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≤250
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3.4 持久強度σ （MPa）
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規范
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580℃
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590℃
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600℃
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610℃
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620℃
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630℃
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640℃
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650℃
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SA213
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119
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109
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97
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85
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73
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63
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53
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44
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3.5 最大許用應力σ（MPa）
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溫度℃
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450
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475
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500
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525
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550
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575
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600
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625
|
650
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|
σ
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124
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117
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110
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103
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95
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83
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65
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45
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29
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注： 摘自ASME II卷D篇1A表并內插的數據
3.6 抗氧化性
對進口T91和國產T91鋼在600、625和650℃的蒸汽抗氧化性試驗證實：T91鋼管在三個溫度下均為一級完全抗氧化性。優于SA213-T22管的抗氧化性，在600℃相同條件下的氧化腐蝕深度為T22的74%左右。
4 工藝資料
4.1 熱處理
T91鋼的供貨狀態為正火+回火。熱處理規范為正火溫度1050±10℃，保溫時間3min/mm并至少20min；回火溫度780±10℃，保溫時間不低于60min。
4.2 焊接
可采用手工焊、鎢極氣體保護焊或熔化極自動焊，同種鋼焊接可用日制CM-9Cb手工焊條，鎢極氣體保護焊可用日制TGS-9Cb和熔化極自動焊用MGS-9Cb焊絲，與奧氏體不銹鋼焊接可用ERNiCr-3焊材。
該鋼無再熱裂傾向，卻有冷裂傾向。小口徑薄壁管焊前可不預熱，厚壁管焊前200℃預熱可防止冷裂。焊后經750℃保溫不少于1小時的消除應力熱處理。
4.3 彎管
冷變形量大于10%或彎管半徑小于3倍的鋼管外徑時，需進行加熱不低于730℃、保溫不少于1小時的回火熱處理，以消除鋼管的冷作硬化。熱彎溫度超過回火溫度時應進行重新正火加回火。
