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作为目前火电机组中广泛使用的一种高Cr耐热钢,P91钢构件长期服役于高温、高压环境中,势必产生蠕变而引起其内部微观组织发生变化,最终导致这些构件力学性能劣化。大部分设备已经超过了其最初设计寿命,同时随着节能减排和环境问题的日益突显,迫使上述构件运行参数必然向高温、高压方向发展,从而加剧了其蠕变进程。由此可见,为了保证火电机组等重要设备的安全、可靠运行,避免重大灾难事故的发生,对上述P91钢高温构件蠕变状态及其剩余寿命的评估就变得极为重要。本文以P91钢为研究对象,在600℃以及175MPa、165MPa、60MPa条件下分别进行单轴蠕变持久试验；利用蠕变曲线,拟合了应力指数n、蠕变激活能Qc,Monkman-Grant常数CMG和蠕变损伤容限λ等参数值；结合蠕变断口形貌,综合分析了本研究条件下P91钢的蠕变机制和断裂行为。在此基础上,利用Larson-Miller参数法分析不同CLM值对持久强度外推的影响。最后,在600℃和175MPa条件下进行蠕变中断实验以制备具有不同蠕变状态的试样,并采用电磁超声谐振技术(EMAR)进行了量化表征。主要研究内容与结论如下：(1)P91钢在600℃条件下的屈服强度σ0.2=237.66MPa、弹性模量E=120.884GPa.抗拉强度σb=320.96MPa、延伸率δ=0.252%；通过对600℃与175MPa、165MPa、160MPa和150MPa条件下蠕变曲线和蠕变率曲线的综合分析可知：随着应力的减小蠕变断裂时间tr显著增加而最小蠕变率εmin降低,且服从Norton幂率本构方程εmin=Aσn.(2)应力指数n=9.7表明在本文的研究条件下,位错运动是P91钢主要的蠕变机制；由于蠕变激活能Q。(其值为670.95kJ/mol)的值远大于Fe的自扩散激活能,因而可知交滑移是蠕变的速率控制机制,这主要归因于P91钢微观组织中大量第二相粒子对位错运动的阻碍作用。(3)通过对最小蠕变速率和寿命之间关系Monkman-Grant方程的分析可知,本文条件下P91钢的蠕变损伤容限λ>5。同时,结合蠕变断口形貌分析,结果表明蠕变空洞和析出相粗化在蠕变断裂中起到重要作用,且断裂属于沿晶韧窝韧性断裂。(4)通过对不同CLM值(计算值37.86及经验值20、25和30)对L-M参数法持久强度外推结果影响的分析可知,对于P91钢的短时蠕变寿命预测需要计算CLM的值；而对于长时持久强度外推,本文建议CLM取值25-30之间。(5)电磁超声谐振(EMAR)表征结果表明：衰减系数对不同蠕变状态较为敏感。当寿命分数在10～20%时,衰减系数第一次出现波谷；接着随着寿命分数的增加而变大,在35～50%处出现波峰；随后,在65～80%处第二次出现波谷。衰减系数第一次出现波谷表明蠕变第二阶段开始,衰减峰值表明蠕变达到第二阶段末期,即将进入第三阶段,衰减系数第二次出现波谷表明蠕变处于第三阶段中期。