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本文主要对T91钢在高温高压水蒸汽介质的服役环境中安全运行中的氧化腐蚀和寿命监控等问题进行了研究,以满足电站安全运行的需要.对服役状态下T91运行管及实验室模拟工况环境下T91管的氧化腐蚀理论和实践研究表明,其氧化物为CrFe<,2>O<,6>非晶体、CrFe<,2>O<,4>和Fe<,3>O<,4>尖晶石晶体、Fe<,2>O<,3>刚玉晶体,不会出现FeO.内层为单相非晶体的CrFe<,2>O<,6>簿层,由直径约0.1μm~0.2 μ m的亚微米级CrFe<,2>O<,6>氧化物小粒子堆积而成;中层为较厚的CrFe<,2>O<,4>单相细等轴晶和在其上生长的粗柱状晶结构;外层为Fe<,3>O<,4>-Fe<,2>O<,3>的细等轴晶和在其上生长的粗柱状晶结构.氧化层的形成机理可描述为,首先在T91钢表面生成CrFe<,2>O<,6>非晶体亚微米级微粒,它们以该非晶体微粒数量的增多而堆积式生长(与晶体的由原子在晶核晶面的有序凝聚生长不同),在侧向生长而布满钢的表面后再不断增厚,生长前沿在CrFe<,2>O<,6>层的外表面和内表面,外表面所需的Fe和Cr原子(离子)由钢基体通过CrFe<,2>O<,6>层扩散而来,形成氧化物的单相无晶界非晶体内层.该层内Cr量较高,对钢的抗氧化性有利.继续氧化时,在CrFe<,2>O<,6>非晶体层表面生长出众多的尖晶石结构的CrFe<,2>O<,4>新晶核,并长成细等轴晶,位向适宜的细等轴晶定向生长成粗柱状晶,这些细等轴晶和粗柱状晶共同组成氧化层的CrFe<,2>O<,4>中层,在该晶体层生长的初期,(Fe、Cr):O比与非晶体层一致,但Cr渐少而Fe渐多,并且Fe、Cr离子在CrFe<,2>O<,4>氧化物晶体中严重缺位约37％.继续氧化或氧化温度稍高时,再在CrFe<,2>O<,4>粗柱状晶层(中层)表面生成Fe<,3>O<,4>-Fe<,2>O<,3>晶核,长成Fe<,3>O<,4>-Fe<,2>O<,3>细等轴晶覆盖层,Fe<,3>O<,4>-Fe<,2>O<,3>层的增厚也如α-Fe氧化时Fe<,2>O<,3>层的生长那样,有两个生长前沿,即CrFe<,2>O<,4>/Fe<,3>O<,4>-Fe<,2>O<,3>界面和Fe<,3>O<,4>-Fe<,2>O<,3>/O<,2>界面,双向生长成粗柱状晶外层.本文对T91在空气介质中的氧化层的研究表明,空气氧化动力学,遵守y=k·lnt+c半对数规律,这比抛物线规律的抗氧化性更好,600℃及以下,空气氧化层不出现破裂,动力学曲线遵守一个阶次的半对数规律;650℃空气氧化层在13h出现破裂,动力学曲线由两个阶次的半对数规律;空气介质中的氧化层的破裂和剥落机理可以是界面裂纹导致氧化层弓出弯曲穿透破裂剥落,也可以是氧化层内纵向裂纹的不穿透破裂剥落.氧化动力学曲线是氧化腐蚀运行评价的依据.当服役温度不超过593℃时,T91钢的氧化腐蚀运行评价的结论是安全的.设计值是寿命监控的标准,符合设计值的运行参数才能确保运行寿命.而在我国现行设备维修和更新改造的工程现实中,为保障亚临界和超临界机组的长寿命安全运行,用T91完全替代T22,必须避免T91和T22混用.