Super304H耐热钢因其优异的高温力学性能,已成为超超临界机组过热器和再热器首选材料之一。国内某电站超超临界机组长期服役Super304H过热器钢管外壁奥氏体晶粒异常长大,但其形成及其对钢管力学性能的影响规律尚不清楚。因此,开展服役Super304H钢管外壁奥氏体晶粒异常长大机理及粗晶组织对钢管力学性能影响规律的研究,为超超临界机组金属监督提供支持,具有重要意义。针对外壁粗晶的服役态Super304H钢管,开展显微组织和力学性能研究;探讨预应变及固溶处理对奥氏体晶粒长大的影响规律,揭示服役钢管外壁晶粒异常长大机理;基于高温时效,模拟研究服役态Super304H钢管奥氏体晶粒尺寸与其力学性能的关系,确定晶粒异常长大对钢管力学性能的损伤程度。随着服役时间的延长,Super304H耐热钢管外壁粗晶区厚度不断增大,奥氏体晶粒不断长大,服役6.9万小时时甚至超过500μm。供货态Super304H钢管中的析出相主要是MX相和富Cu相;而服役Super304H钢管中的MX相和富Cu相弥散分布于奥氏体晶粒内部,M23C6相主要呈链状连续分布奥氏体晶界。相比于细晶区,粗晶区中的第二相颗粒的含量很高,尺寸更大,弥散度较低。与细晶区的力学性能相比,服役态4万小时的Super304H钢管外壁粗晶区的室温、高温抗拉强度（Rm）和屈服强度(Rp0.2)分别降低了7.3%、16.8%,以及9.5%、12.8%。供货态Super304H钢管试样的临界变形量为6%,经临界预变形与固溶处理后,该试样主要织构是（27）111（29）、＜100＞∥DD（变形方向）,（27）111（29）取向织构更强。临界变形量下,奥氏体晶粒变形不均匀,晶粒间存在畸变能差。畸变能低的奥氏体晶粒以小平面晶界迁移机制逐渐吞并邻近畸变能高的奥氏体晶粒,导致奥氏体晶粒异常长大。随着奥氏体晶粒尺寸的增大,预变形与固溶处理Super304H钢管试样的室温拉伸Rm、Rp0.2逐渐降低;当晶粒尺寸达到41μm时,高温拉伸时的Super304H钢管试样的Rp0.2已不满足使用要求。该试样再经750℃,129 h高温时效后,（27）111（29）取向织构进一步增强,奥氏体晶粒持续长大,其室温、高温拉伸力学性能均呈单调下降趋势,尤其是高温拉伸时试样的延伸率下降最为明显。