P91高合金耐热钢广泛应用于电力、石油和化工等行业中,良好的焊接和热处理工艺是保证P91钢应用的前提,但该种钢在实际中仍然存在着一些问题,表现在手工弧焊的焊缝金属的常温冲击韧性不稳定甚至偏低,严重影响焊缝的使用性能;同时,热处理参数的不同也影响着焊缝的冲击韧性。因此如何优化焊接工艺而获得良好综合力学性能的焊接接头是本论文研究的重点。本论文通过对母材和焊缝组织的研究,确定降低热输入和提高韧性的控制方法,对焊接及热处理工艺进一步优化,最终获得了高强度、较好韧性的焊接接头。预热温度是影响焊接热输入的重要因素,降低预热温度可以有效的减少热输入,缩短软化区域,提高焊缝金属韧性。本文通过斜Y型冷裂纹敏感性试验,分析对比不同预热温度条件下,分别采用钨极气体保护焊和手工焊条电弧焊时,P91钢对冷裂纹的敏感性。结果表明,分别采用钨极气体保焊和手工焊条电弧焊时,P91钢对冷裂纹的敏感性不同,采用钨极气体保护焊时,预热温度达到150℃以上时,表面和断面无裂纹产生;采用手工焊条电弧焊时,预热温度达到200℃以上时,表面和断面无裂纹产生。在以上研究的基础上,通过分析t_8/5时间和焊接热输入对焊缝韧性的影响,确定合理的焊接线能量,并对热处理温度和时间进行探讨;依据电力和能源行业标准对已优化的焊接工艺进行验证,分析热处理后试件的金相组织、常温冲击韧性、抗拉强度和硬度值。结果表明,焊缝和热影响区组织为回火马氏体和回火索氏体,焊接接头的抗拉强度达到683MPa以上,焊缝的平均冲击功为82J,具有良好的常温综合力学性能。最后,本文根据工程实际情况,对不同热处理参数下,焊接接头组织的变化和力学性能进行了研究。结果表明,焊接完成后,试件在80¹00℃保温,立即热处理和停留24h进行热处理,焊缝组织和力学性能基本无变化,但经过后热处理,则冲击韧性下降显著,冲击功平均值只有55J,韧性降低明显。说明,在实际施工过程中,应合理安排施工顺序,焊后立即热处理;如不能及时热处理,可焊后在80¹00℃保温1²h后缓冷到室温,在干燥、低应力环境下停留不超过24h再进行热处理。