随着工业化水平的不断提高,社会用电量的大幅度增长。虽然我国大力发展各种类型的清洁能源,但由于技术条件的限制,我国仍然需要依靠火力发电。为了提高发电量,降低能源消耗,我国火电行业积极推进发电机组升级改造,高蒸汽参数、低能耗、高热效率的超（超）临界机组陆续组装运行。作为关键材料的T91无缝管具有非常广阔的应用前景。本论文目标是优化T91马氏体耐热钢无缝管的生产工艺流程。现有生产工艺流程为:第一道次大变形量冷轧—中间退火—第二道次小变形量冷轧—正火—高温回火—T91无缝管成品。本课题通过优化冷轧工艺、正火温度和回火温度来获得省去两道次冷轧之间的中间退火的优化工艺流程,达到提高生产效率、降低生产成本的目的,并将优化工艺运用于T91无缝管实际生产。采用金相显微镜、布氏硬度计和微机控制电子万能试验机等对T91无缝管的显微组织、硬度、室温拉伸性能以及566℃高温拉伸性能进行了测试和分析,使T91无缝管的各项性能满足GB5310要求,GB5310要求室温抗拉强度≥585 MPa,屈服强度≥415 MPa,断后伸长率≥20%,硬度185～265 HBW,566℃高温抗拉强度≥380 MPa,屈服强度≥260 MPa。冷轧工艺对T91无缝管组织性能影响的研究表明,增加冷轧变形量,能细化T91无缝管的晶粒。当冷轧变形量为70%时,晶粒细化效果明显,组织细小均匀。在室温性能方面,随着冷轧变形量的增加,抗拉强度从675 MPa提高至726 MPa,屈服强度从524 MPa提高至575 MPa,断后伸长率从24%降低至21%,硬度从188 HBW提高至221 HBW。同时,随着冷轧变形量的增加,566℃高温抗拉强度从369 MPa提高至438 MPa,屈服强度为从330 MPa提高至386 MPa,断后伸长率从25%降低至22%。综合对比各项性能,优化工艺选择冷轧变形量为70%。正火温度对T91无缝管组织性能影响的研究表明,当冷轧变形量为70%时,正火温度应选择1060℃。当正火温度从1020℃提高至1060℃时,碳化物充分溶解,组织成分均匀,继续提高正火温度则会使组织粗化。当正火温度从1020℃提高至1060℃时,室温抗拉强度从700 MPa提高至731 MPa,屈服强度从534 MPa提高至590 MPa、断后伸长率从24%降低至22%,硬度从211 HBW提高至231 HBW。继续提高正火温度至1100℃,室温抗拉强度降低至708 MPa,屈服强度降低至559 MPa、断后伸长率提高至24%,硬度降低至208 HBW。566℃高温性能同样在1060℃迎来极值,此时抗拉强度为445 MPa、屈服强度为392 MPa、断后伸长率为22%。综合对比各项性能,优化工艺选择冷轧变形量为70%时,正火温度选择1060℃较为合适。回火温度对T91无缝管组织性能影响的研究表明,当冷轧变形量为70%,正火温度为1060℃时,780℃的回火效果最佳,组织成分均匀。随着回火温度从720℃提高至780℃,室温抗拉强度从869 MPa降低至741MPa,屈服强度从688 MPa提高至592 MPa,断后伸长率从15%提高至22%,硬度从275 HBW降低至233 HBW,此时各项性能均符合国标要求,继续提高回火温度则会造成强度降低。566℃高温性能表现出相同的规律,在回火温度为780℃时,抗拉强度为459 MPa、屈服强度为398MPa、断后伸长率为22%。综合对比各项性能,优化工艺选择冷轧变形量为70%、正火温度为1060℃时,回火温度选择780℃较为合适。根据上述研究可以确定T91无缝管的优化生产工艺参数为:冷轧变形量为70%,正火温度为1060℃,回火温度为780℃。优化工艺流程为:第一道次冷轧—第二道次冷轧—正火—高温回火—成品T91无缝管。将上述优化工艺运用于T91无缝管的实际生产中。优化工艺应用的研究表明,优化工艺和常规工艺相比,也能获得如下综合性能:室温抗拉强度为744 MPa、屈服强度为595 MPa、断后伸长率为21%、硬度为236 HBW,各项性能均符合国标要求;在566℃高温抗拉强度为460 MPa、屈服强度为404 MPa、断后伸长率为21%。同时,在生产效率方面,无缝管生产周期可以减少约5 h/t;生产成本方面,无缝管可以节省549.1元/吨,降低成本约3%。