T91钢是由美国橡树岭国家实验室(ORNL)和美国燃烧工程公司(CE)合作，在9Cr1Mo钢基础上通过降低C含量，添加微量的Nb、V，并控制N含量得到的新型耐热钢。该钢热强性好，强韧性高，淬透性好，热导率高，线膨胀系数小，抗蚀性和价格介于T22和T304H之间，填补了T22和T304H之间的空白，目前T91钢已在世界各国的超临界和超超临界发电机组的高温承压部件上得到广泛应用。我国自1996年由原电力规划设计总院管道小组提出“关于我国火电厂主蒸汽管道采用T/P91钢的建议”后，国产300、600MW级亚、超临界机组均采用T91钢管作为主蒸汽管道和再热段管道。
过热器、再热器管在高温(600℃)、高压和腐蚀介质中长期工作，钢材的组织结构必将发生老化，导致力学性能劣化，甚至造成爆管，影响机组运行安全。因此，关于T91钢的组织老化及性能劣化的研究一直深受重视。
通过采用高温、短时加热的方式，研究T91钢在热处理过程中组织结构及性能的变化，特别是碳化物的长大对T91钢结构与性能的影响，预测T91在长期服役条件后的结构状态及性能特点，为T91钢管在电站中的安全运行管理提供实验依据。
T91钢管的供货状态为：1040～1090℃空冷(正火)+730～760℃回火。采用德国SPECTOR定量光谱仪测定供货态T91的成分(质量分数，%)为：0.126C，0.225Si，0.43Mn，8.28Cr，0.79Mo，P≤0.014，S≤0.002；T91钢整体化学成分在ASME标准之内，符合使用要求。分别设定700℃保温34h及800℃保温2.2和58h的热处理工艺，试样的热处理在SX2电阻炉中进行。
结果发现，(1)供货态T91钢是由铁素体F和M23C6型碳化物构成的回火索氏体组织；其中，F部分保留马氏体板条状特征，M23C6极其细小，高度弥散地分布在F基体晶界及晶内。
(2)在700～800℃，随热处理温度的升高和时效时间的延长，T91钢的强度、硬度逐渐降低，而塑性、韧性不断提高。即使经过800℃×2.2h处理，T91钢的强度、硬度等力学性能指标仍符合使用要求，热强性及高温抗老化性能优良。
(3)在高温处理过程中，T91钢发生板条状F的回复、再结晶及晶粒长大与M23C6聚集长大的组织结构变化。经700℃×34h热处理后结构变化不明显，而经800℃×2.2h热处理后F呈等轴晶状，碳化物发生长大，且聚集在F晶界，呈不连续链状分布，F晶内碳化物的弥散度低。经800℃×58h高温处理后，碳化物长大成1～3μm的大颗粒，均匀分布在F基体中，弥散度进一步降低。T91钢组织结构的明显变化是导致其强度、硬度下降，塑性、韧性升高的根本原因。
(4)热处理前后T91钢的冲击断口均呈现主体的韧窝聚集型断口特征。但供货态T91钢冲击断口的韧窝细小、深度浅，而800℃×58h热处理的T91钢韧窝大而深，且密度高，塑性断裂特征更明显。
