P91钢具有良好的高温抗蠕变性能,较好的韧性与强度及较强的抗氧化性。同时,与奥氏体钢相比更有经济性,因而被广泛应用于超（超）临界火电机组的关键部位,如主蒸汽管道、末级过热器集箱、末级再热器集箱、蒸汽发生器、中间热交换器（IHX）和第四代钠冷快堆（SFRs）主管道等。然而,在服役构件的长期运行中,这些构件将不可避免地发生蠕变。蠕变是一种缓慢的过程,不容易被察觉,但是其对服役构件的高效运行有着显著影响。由此可知,对高温服役条件下P91钢蠕变行为的研究具有重要意义。本文以P91钢为研究对象,首先在580℃、600℃和620℃下开展高温单轴拉伸试验,选取适当的拉伸应力水平开展高温蠕变试验,获得相应条件下的蠕变数据和蠕变曲线。为了研究P91钢蠕变行为,利用扫描电子显微镜对不同条件下的蠕变断裂试样进行观测,分析P91钢在本文条件下的断裂机制。最后,将诺顿方程和双曲正弦方程与空洞理论结合对P91钢的蠕变持久寿命进行预测,建立了本文条件下的P91马氏体耐热钢寿命预测模型,并对比分析两种条件下的空洞模型预测精度。具体研究内容和结论如下:（1）利用RDL50型高温蠕变试验机在580℃、600℃以及620℃条件下对P91钢标准试样进行高温单轴拉伸试验,获得不同条件下P91钢拉伸曲线及力学性能参数,选取2/30.2附近应力值作为蠕变持久试验加载应力,得到不同条件下的完整蠕变（率）曲线、蠕变断裂时间、稳态蠕变速率和断裂试样;（2）利用扫描电子显微镜对不同蠕变条件下的试样断口形貌进行精细观察。结果显示,P91钢高温蠕变断口处具有明显的“颈缩”现象。同时,其断口形貌成呈现出大小不一的韧窝组织。因而,在本文条件下P91钢的蠕变断裂是典型的韧性穿晶断裂;（3）基于空洞理论,结合诺顿方程和双曲正弦方程,建立了本文条件下的P91钢蠕变空洞无约束生长模型和有约束生长模型。根据模型预测了本文条件下的蠕变空洞生长速率,结果表明有约束空洞生长模型的预测结果更加精确;（4）在上述结果基础上,结合空洞生长模型建立本文条件下的P91钢蠕变寿命预测模型。同时,根据已有数据进行合理外推,得到P91钢在不同温度下的蠕变断裂寿命。结果表明有约束条件下的模型预测结果优于无约束条件下的模型预测结果,并且基于双曲正弦方程的有约束空洞模型可以在实验数据小于2000h的情况下预测高达10~5h的蠕变断裂寿命。