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利用光学显微镜、SEM、TEM、XRD等测试方法及Gleeble3500热力模拟试验机、Thermo-calc热力学计算软件、Ansys有限元软件等模拟手段，研究了P92钢的热变形行为并获得了P92钢管的最佳热加工工艺；优化了P92钢管的热处理工艺并建立了钢管壁厚尺寸与冷却方法的定量关系；研究了P92钢高温应力状态下组织演变规律，在600℃长时时效与持久试验中，首次发现P92钢中δ铁素体内存在第二相，研究了δ铁素体对P92钢持久强度的影响规律并提出新观点；讨论了P92钢中关键元素对第二相析出的影响规律并对工业生产成分控制提出建议。取得的主要研究结果如下：
热力学计算表明，600℃平衡态下，W含量的增加主要以Laves相的形式析出，W含量在2.0％时，固溶的W达到峰值；钢中添加的Mo主要以M23C6相的形式析出，Mo含量为0.6%时，M23C6相的析出量有最小值。相对于650℃，600℃下，Laves相的析出量更大，处于置换固溶的W、Mo含量更少，析出强化效果更明显。
通过P92钢热变形行为的研究，获得了P92钢在不同变形条件下的流变应力曲线；确定了在不同变形条件下的峰值应力和峰值应变。求得了在0.1S-1～10S-1及900℃～1250℃变形条件下P92钢的热变形激活能为437kJ/mol。建立了P92钢的热变形方程与动态再结晶状态图。基于动态材料模型，建立了P92耐热钢的热加工图，在1100～1200℃温度范围之间，应变速率在0.1～0.5S-1范围内，P92钢有最佳的热加工性能。
ASME标准范围内，淬火温度为1060℃，回火温度为780℃时，P92钢冲击韧性最好；室温及600℃下的强度受淬火温度影响较小，但回火温度对其影响较大，随着回火温度的升高，强度快速下降，760℃后，下降趋势趋缓；回火温度低于760℃时，室温的伸长率接近或低于ASME标准要求的20%；在900℃～1200℃内，δ-铁素体含量随加热温度的升高呈U型变化规律，1050℃时，δ-铁素体含量最小；对于厚壁P92钢管，奥氏体化后的冷却过程中，可定量的采用如下的冷却方式：W(壁厚)≤30mm时，正火处理即可满足性能要求；30mm＜W≤65mm时，吹风处理即可满足性能；65mm＜W≤120mm时，油冷或喷淋(外淋+内喷+钢管旋转)方式处理。
600℃下0～8000h时效过程中，P92钢中MX相的析出量比较稳定；M23C6相在回火态析出；0～1000h时效过程中，析出量及其颗粒尺寸增加较快，1000～8000h趋于稳定；时效8000h的M23C6的平均粒度小于160nm，中粒径小于120nm；Laves相在0～100h时效过程中开始析出；0～1000h时效过程中，析出量增加较快，1000～8000h增加趋势趋缓；时效8000h后，Laves相的平均粒度与中粒径均大于M23C6相。但平均粒度小于180nm，中粒径小于150nm在600℃长时时效及持久试验中，本文首次发现P92钢中δ铁素体内存在第二相：VN与Laves相；短棒状的VN在回火态析出，呈弥散状态分布，时效过程中析出量有所增加，但尺寸保持在20～120nm；Laves相形貌呈团簇状或枣核状，在时效过程中析出量逐渐增加，0～300h小时内，Laves相开始形核并快速长大，300h后随时效时间的延长，其长大的趋势逐渐趋缓；δ铁素体内的Laves相的平均粒度大于回火马氏体中的Laves相。δ铁素体内第二相的析出，强化了δ铁素体，减少了回火马氏体与δ铁素体界面上析出相的尺寸，减弱了δ铁素体对持久强度不利的影响程度。600℃下，在P92钢中，δ铁素体含量低于8%时，对沿加工锻造方向的持久强度影响不大；