В 2010 году южнокорейское POSCO, Daewoo Shipbuilding и пять крупнейших классификационных обществ мира начали проект «совместной разработки высокомарганцовистой стали и сварочных материалов для сверхнизких температур» и добились массового производства высокомарганцовистой стали для резервуаров для хранения СПГ в 2015. К июню 2022 года, чтобы преодолеть техническое узкое место, южнокорейская компания Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering (DSME) и POSCO проведут первую в мире установку топливных баков для хранения СПГ из высокомарганцовистой стали на очень больших танкерах, работающих на СПГ. (VLCCs) Ceremony и заявила, что разработала технологию производства топливных баков от предварительной обработки стали до сварки и формовки.
1. Что такое высокомарганцевая сталь?
Сталь с высоким содержанием марганца для резервуаров для хранения СПГ представляет собой легированную сталь с содержанием марганца от 22 до 25%, которая обладает хорошей устойчивостью к низким температурам и высокой износостойкостью, что более очевидно, чем традиционные материалы для резервуаров для хранения СПГ. Это новый фаворит резервуаров для хранения СПГ. материалы, которые Южная Корея посвятила исследованиям и разработкам более десяти лет.
2. Краткий анализ типов стали, их преимуществ и недостатков для резервуаров для хранения СПГ Наши подходящие сварочные материалы могут соответствовать этим строгим требованиям: поскольку большие резервуары для хранения топлива для СПГ являются основным оборудованием экологически чистых судов, работающих на топливе, и всей цепочки производства СПГ, технические стандарты чрезвычайно строги, а стоимость высока.СПГ обычно хранится и транспортируется при сверхнизких температурах -163°C.«Международный кодекс постройки и оборудования судов, перевозящих сжиженные газы наливом» именуется «Кодекс МКГ».Четыре низкотемпературных материала, которые можно использовать для строительства СПГ, включают: сталь из алюминиевого сплава, нержавеющую сталь Austria Tensitic, аустенитную легированную сталь Fe-Ni (также известную как инварная сталь) и сталь с содержанием 9% Ni (подробности см. в Таблице 1). в то время как сталь с содержанием 9% никеля наиболее часто используется и широко используется для резервуаров для хранения топлива СПГ.Но недостатки заключаются в том, что цена все же высока, процедуры обработки громоздки, прочность относительно невысока, а содержание никеля в изделии высокое.В последние годы цена на никель продолжала расти, а себестоимость продукции значительно возросла.
4 криогенных материала, которые могут использоваться в строительстве СПГ в соответствии с «Кодексом IGC»
| Минимальная расчетная температура | Основные виды стали и термическая обработка | Температура испытания на удар |
| -165 ℃ | 9%Ni сталь NNT или QT | -196 ℃ |
| аустенитная нержавеющая сталь – 304, 304L, 316/316L, 321 и 347, обработанная раствором | -196 ℃ | |
| Алюминиевый сплав – 5083 отожженный | NO | |
| аустенитный железоникелевый сплав (36%Ni) |
Сравнение прочности между обычно используемыми материалами СПГ и новой высокомарганцовистой сталью
| Элемент | Обычно сплав | высокомарганцевая сталь | ||||
| 9% никелевая сталь | 304 СС | Алюминий 5083-О | Инварная сталь | MC | ||
| Базовые материалы | Химический состав | Fe-9Ni | Fe-18,5Cr-9,25Ni | Ал-4,5Мг | Fe-36Ni | M CH мн |
| Микроструктура | α1（+Y） | γ (FCC) | ФКК | ФКК | ФКК | |
| Предел текучестиМПа | ≥585 | ≥205 | 124-200 | 230-350 | ≥400 | |
| Предел прочности МПа | 690-825 | ≥515 | 276-352 | 400-500 | 800-970 | |
| -196 ℃ВлияниеДж | ≥41 | ≥41 | NO | NO | ≥41 | |
| Сварные детали | сварочные материалы | Инконал | Тип308 | ER5356 | - | ФКА, ЮАР, ГТА |
| Предел текучестиМПа | - | - | - | - | ≥400 | |
| Предел прочностиМПа | ≥690 | ≥550 | - | - | ≥660 | |
| -196 ℃ВлияниеДж | ≥27 | ≥27 | - | - | 27 | |
Сверхнизкотемпературная высокомарганцевая сталь, которая сочетает в себе высокую прочность, высокую ударную вязкость и низкую стоимость, имеет очень широкую перспективу применения в будущем на рынках резервуаров для хранения СПГ и альтернативных топливных баков для защиты окружающей среды, таких как жидкий аммиак, жидкий водород, и метанол.
Требования к составу и характеристикам высокомарганцовистой стали
Химический состав (проект ASTM)
|
| C | Mn | p | s | Cr | Cu |
| % | 0,35-0,55 | 22,5-25,5 | <0,03 | <0,01 | 3,0-4,0 | 0,3-0,7 |
Механическое поведение
● Кристаллическая структура: гранецентрированная кубическая решетка (γ-Fe)
● Допустимая температура＞-196℃
● Предел текучести > 400 МПа (58 тысяч фунтов на кв. дюйм)
● Прочность на растяжение: 800~970МПа (116-141ksi)
● Испытание на удар по Шарпи с V-образным надрезом > 41 Дж при -196 ℃ (-320 ℉)
Внедрение сварочных материалов нашей компании с высоким содержанием марганца.
В последние годы мы посвятили себя исследованиям и разработке сварочных материалов из высокомарганцовистой стали, подходящих для резервуаров для хранения СПГ, и успешно разработали сварочные материалы, которые могут соответствовать свойствам основных материалов из высокомарганцевой стали для резервуаров для хранения СПГ.Конкретные свойства показаны в таблице 2.
Механические свойства высокомарганцовистой стали, соответствующие сварочным материалам наплавленного металла
| Имя | Позиция | механические свойства | ||||
| YP | TS | EL | -196 ℃ удар | рентгенографические тесты | ||
| Цели дизайна | ≥400 | ≥660 | ≥25 | ≥41 | I | |
| GER-HMA Φ3,2 мм | Ручной электрод | 488 | 686 | 46,0 | 73,3 | I |
| ГКЛ-ХМА-С Φ3,2 мм | Металлопорошковая проволока | 486 | 700 | 44,5 | 62,0 | I |
Проволока для дуговой сварки под флюсом Ps.Metal с порошковым сердечником для стали с высоким содержанием марганца использует соответствующий флюс GXR-200 для стали с высоким содержанием марганца.
Свариваемость и демонстрация образцов сварочных материалов из высокомарганцовистой стали для резервуаров для хранения СПГ
Свариваемость сварочных материалов для высокомарганцовистой стали показана следующим образом.
Электрод (GER-HMA) плоская угловая сварка после удаления шлака
Электродная (GER-HMA) угловая сварка после удаления шлака
Сварочный пруток (GER-HMA) до и после удаления шлака угловой сварки
Дисплей сварки под флюсом с металлическим порошковым сердечником (GCR-HMA-S)
Образцы сварных соединений электродов из высокомарганцовистой стали представлены следующим образом.
Плоская сварка (1G) дисплей образцов на растяжение
Отображение образцов на растяжение при вертикальной сварке (3G)
Отображение образца гибки плоской сварки (1G)
Отображение образца гибки плоской сварки (1G)
PS.Высокомарганцевая сталь сварена сварочными прутьями 1G и 3G, на образцах с торцевым изгибом и обратном изгибе отсутствуют трещины, а трещиностойкость хорошая.
Время публикации: 22 ноября 2022 г.