基于置信度和存活概率的P91钢管100 000 h持久强度的外推

孙晓翔, 王 学, 王维廉, 童泽全

(1.华中科技大学 材料科学与工程学院, 武汉 430074；2.武汉锅炉股份有限公司，武汉 430205;3.武汉大学 动力与机械学院, 武汉 430072)

碳排放会导致环境污染,2019年，我国碳排放总量达到了27.77亿t，而火电机组碳排放量占据总量的51%。在“碳排放力争2030年前达到峰值、力争2060年前实现碳中和”的总体目标下，降低火电机组的碳排放量势在必行。减少火电机组的碳排放可通过提高机组的效率来实现，机组效率的提高伴随着蒸汽温度与压力的提高，因此建设超临界和超超临界机组成为火力发电厂主要的发展方向之一[1]。

高蒸汽温度的锅炉过热器和再热器是超临界机组的重要组成部分。20世纪80年代以前，蒸汽温度高于550 ℃的锅炉过热器和再热器主要用蠕变强度优异的奥氏体耐热钢制造，但该钢存在线膨胀系数大、热传导性能差以及价格昂贵等弊端。20世纪80年代，美国改进了原有的9Cr耐热钢,并开发了新型微合金化T/P91(0.1C-9Cr-1Mo-V-Nb-N)马氏体耐热钢，该钢具有高的蠕变强度，可以用于生产蒸汽温度高于550 ℃的锅炉部件。

在T/P91钢成功应用于火力发电厂建设后，多种马氏体耐热钢如T/P92钢和我国近期开发的G115钢[2-3]相继研制成功并投放市场。与其他耐热钢相比，T/P91钢在用量上的优势明显。随着火电厂高等级耐热钢(马氏体以及奥氏体耐热钢)四管失效事故的不断增多[3-5]，T/P91钢的高温持久强度研究越来越重要。

耐热钢的持久强度是衡量材料在高温和应力的长期作用下抵抗塑性断裂能力的高温强度特性指标，也是评价耐热材料高温性能的依据之一[6]。……