δ铁素体对P91热轧无缝钢管质量的影响

　　在20世纪70年代到80年代早期，美国开发了一种被称作T/P91的改进型9%Cr钢，开创了马氏体耐热不锈钢的快速发展时代，结束了火力发电设备的蒸汽参数长期停留在540～570℃的历史。由于该钢种具有较高热强性能和蠕变强度，使之可以建造通过提高蒸汽参数以达到更高效率的新一代火力发电设备，为发展超超临界火力发电机组提供了新型耐热合金钢。
　　P91钢系铁素体耐热合金钢，其无缝钢管生产过程中可能遇到的一个严重的金属组织问题是出现δ铁素体。钢中δ铁素体的存在不仅影响P91无缝钢管的韧性、塑性、强度及焊接性能，而且还将导致无缝钢管产生严重的内、外折质量缺陷。攀钢集团成都钢钒有限公司长期进行大直径厚壁P91钢管的研究开发工作，在控制P91钢管的δ铁素体含量方面，进行了大量试验研究，取得了一些经验和成果。
　　δ铁素体又称高温铁素体，是碳在δ-Fe中的间隙固溶体。P91钢金相组织中的δ铁素体的形成与其化学成分、加热温度密切相关。
　　当化学成分略有偏差或存在着成分偏析区域时，由于其Cr、Ni当量偏离正常成分范围，将导致P91钢管的金相组织中出现δ铁素体。所以，要消除P91钢管金相组织中的δ铁素体，就必须采取严格的冶炼工艺措施以控制其化学成分。
　　一般情况下，在高温穿孔过程中形成的δ铁素体，经过最终成品热处理“1020～1060℃正火+750～780℃回火”后，P91钢管的金相组织中的δ铁素体将会大幅度减少或消除。
　　大直径厚壁P91钢管均采用大钢锭作管坯，由于大钢锭中不可避免地存在区域偏析与显微偏析，如果化学成分设计未进行优化或未采取相应的工艺措施，就会在P91无缝钢管的高温轧制过程中产生大量的δ铁素体，即使经过正火+回火热处理，P91无缝钢管中的δ铁素体仍然可能保留。
　　因此，要消除P91钢管组织中的δ铁素体，就必须优化成分设计，并采取严格的冶炼工艺措施达到其优化的成分范围。设计或控制P91钢的化学成分时，应尽量降低Cr当量，提高Ni当量，使奥氏体形成元素的含量尽量靠近上限，铁素体形成元素的含量尽量靠近下限，同时还必须兼顾P91钢的主要强化元素含量能够保证产品性能指标满足标准要求。
　　采用大钢锭轧制大直径厚壁P91钢管时，应通过合理控制钢锭的重量和高度，尽可能降低钢水中的S、P含量等工艺措施降低P91钢锭的成分偏析程度。同时，应将P91热轧无缝钢管的穿孔温度尽可能控制在1240℃以下。