在20世紀(jì)70年代到80年代早期，美國開發(fā)了一種被稱作T/P91的改進(jìn)型9%Cr鋼，開創(chuàng)了馬氏體耐熱不銹鋼的快速發(fā)展時代，結(jié)束了火力發(fā)電設(shè)備的蒸汽參數(shù)長期停留在540～570℃的歷史。由于該鋼種具有較高熱強性能和蠕變強度，使之可以建造通過提高蒸汽參數(shù)以達(dá)到更高效率的新一代火力發(fā)電設(shè)備，為發(fā)展超超臨界火力發(fā)電機組提供了新型耐熱合金鋼。

　　P91鋼系鐵素體耐熱合金鋼，其無縫鋼管生產(chǎn)過程中可能遇到的一個嚴(yán)重的金屬組織問題是出現(xiàn)δ鐵素體。鋼中δ鐵素體的存在不僅影響P91無縫鋼管的韌性、塑性、強度及焊接性能，而且還將導(dǎo)致無縫鋼管產(chǎn)生嚴(yán)重的內(nèi)、外折質(zhì)量缺陷。攀鋼集團(tuán)成都鋼釩有限公司長期進(jìn)行大直徑厚壁P91鋼管的研究開發(fā)工作，在控制P91鋼管的δ鐵素體含量方面，進(jìn)行了大量試驗研究，取得了一些經(jīng)驗和成果。

　　δ鐵素體又稱高溫鐵素體，是碳在δ-Fe中的間隙固溶體。P91鋼金相組織中的δ鐵素體的形成與其化學(xué)成分、加熱溫度密切相關(guān)。

　　當(dāng)化學(xué)成分略有偏差或存在著成分偏析區(qū)域時，由于其Cr、Ni當(dāng)量偏離正常成分范圍，將導(dǎo)致P91鋼管的金相組織中出現(xiàn)δ鐵素體。所以，要消除P91鋼管金相組織中的δ鐵素體，就必須采取嚴(yán)格的冶煉工藝措施以控制其化學(xué)成分。

　　一般情況下，在高溫穿孔過程中形成的δ鐵素體，經(jīng)過最終成品熱處理“1020～1060℃正火+750～780℃回火”后，P91鋼管的金相組織中的δ鐵素體將會大幅度減少或消除。

　　大直徑厚壁P91鋼管均采用大鋼錠作管坯，由于大鋼錠中不可避免地存在區(qū)域偏析與顯微偏析，如果化學(xué)成分設(shè)計未進(jìn)行優(yōu)化或未采取相應(yīng)的工藝措施，就會在P91無縫鋼管的高溫軋制過程中產(chǎn)生大量的δ鐵素體，即使經(jīng)過正火+回火熱處理，P91無縫鋼管中的δ鐵素體仍然可能保留。

　　因此，要消除P91鋼管組織中的δ鐵素體，就必須優(yōu)化成分設(shè)計，并采取嚴(yán)格的冶煉工藝措施達(dá)到其優(yōu)化的成分范圍。設(shè)計或控制P91鋼的化學(xué)成分時，應(yīng)盡量降低Cr當(dāng)量，提高Ni當(dāng)量，使奧氏體形成元素的含量盡量靠近上限，鐵素體形成元素的含量盡量靠近下限，同時還必須兼顧P91鋼的主要強化元素含量能夠保證產(chǎn)品性能指標(biāo)滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

　　采用大鋼錠軋制大直徑厚壁P91鋼管時，應(yīng)通過合理控制鋼錠的重量和高度，盡可能降低鋼水中的S、P含量等工藝措施降低P91鋼錠的成分偏析程度。同時，應(yīng)將P91熱軋無縫鋼管的穿孔溫度盡可能控制在1240℃以下。