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。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。
产生的介绍
高温、高压管道材料是火力发电厂重要的用材之一，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入资金。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，大的缺点是强度较低，尤其是高温好强度比 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%。
钢的特性
在以往的工程中，非常高压125 MW及200 MW机组的主蒸汽管道选用 10 CrMo910 钢；20世纪70年代末到80年代，引进了亚临界300 MW及600 MW机组，其主蒸汽管道选用 A335P22 钢，这两种钢材性能相当，它们都属于珠光体耐热钢，高工作温度为580～590 ℃，温度再高时只能选用奥氏体耐热钢，奥氏体钢高工作温度达700 ℃，但这种钢的热膨胀性较高，对应力腐蚀敏感，异种钢接头寿命短，不适合用于高温、高压汽水管道。
P91钢是为了填补珠光体耐热钢和奥氏体耐热钢之间600～650 ℃温度区域使用的新汽水管道用钢，属于马氏体耐热钢, 其高使用温度为650 ℃，实际上在原9Cr-1Mo钢基础上加进V，Nb，N等强化元素，形成一种变质新钢种。
P91和P22钢元素的质量分数
P91，P22 钢主要元素的质量分数见。钢中元素S是硫化物夹杂的主要来源，易产生赤热脆性；元素P则主要影响回火脆性、热脆性，因此，钢中S和P的质量分数要低；V，Nb 及N属于强化元素，可提高钢材的强度；Cr，Si 等元素可使金属在高温运行时生成的氧化膜致密而牢固，提高钢材的舒缓反应性。从表1可以看出，P91 钢的有害元素的质量分数较低，舒缓反应性较高，又增加了强化元素，是一种优于P22钢的高温、高压管材。
室温力学性能