У 2010 році південнокорейська компанія POSCO, Daewoo Shipbuilding і п’ять основних світових класифікаційних товариств розпочали проект «спільної розробки сталі з високим вмістом марганцю та зварювальних матеріалів для наднизьких температур» і досягли масового виробництва сталі з високим вмістом марганцю для резервуарів для СПГ у 2010 році. 2015 р. До червня 2022 р., щоб подолати технічну перешкоду, південнокорейська компанія Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering (DSME) і POSCO вперше в світі встановлять резервуари для зберігання СПГ із сталі з високим вмістом марганцю на дуже великих танкерах для перевезення СПГ. (VLCCs) Ceremony, і сказав, що розробив технологію виробництва паливних баків від попередньої обробки сталі до зварювання та формування.
1. Що таке сталь з високим вмістом марганцю?
Сталь з високим вмістом марганцю для резервуарів для зберігання СПГ - це легована сталь із вмістом марганцю між 22-25%, яка має хорошу стійкість до низьких температур і високу зносостійкість, що є більш очевидним, ніж традиційні матеріали резервуарів для зберігання СПГ. Це новий улюбленець резервуарів для зберігання СПГ матеріали, які Південна Корея присвятила дослідженням і розробкам більше десяти років.
2. Короткий аналіз типів сталі та їх переваг і недоліків для резервуарів для зберігання СПГ. Наші відповідні витратні матеріали для зварювання можуть відповідати цим суворим вимогам: оскільки великі резервуари для зберігання палива СПГ є основним обладнанням екологічно чистих паливних суден і всього ланцюга промисловості СПГ, технічні стандарти надзвичайно суворі, а вартість висока. СПГ зазвичай зберігається та транспортується при наднизькій температурі середовища -163°C. «Міжнародний кодекс побудови та обладнання суден, що перевозять зріджені гази наливом» називається «Кодекс IGC». Чотири низькотемпературні матеріали, які можна використовувати для конструкції СПГ, включають: алюмінієву леговану сталь, австрійську тензитну нержавіючу сталь, аустенітну Fe-Ni леговану сталь (також відому як інварна сталь) і сталь 9%Ni (див. таблицю 1 для деталей), в той час як сталь 9%Ni є найбільш часто використовуваною та широко використовуваною для резервуарів для зберігання СПГ. Але недоліки полягають у тому, що ціна все ще висока, процедури обробки громіздкі, міцність відносно низька, а вміст нікелю в продукті високий. В останні роки ціна на нікель продовжувала зростати, а вартість продукції значно зросла.
4 кріогенні матеріали, які можуть бути використані в будівництві СПГ згідно з «Кодексом IGC»
| Мінімальна розрахункова температура | Основні види сталі та термічна обробка | Температура випробування на удар |
| -165 ℃ | 9%Ni сталь NNT або QT | -196 ℃ |
| аустенітна нержавіюча сталь – 304, 304L, 316/316L, 321 і 347, оброблена розчином | -196 ℃ | |
| Алюмінієвий сплав – 5083 відпал | NO | |
| аустенітний залізо-нікелевий сплав (36%Ni) |
Порівняння міцності між широко використовуваними матеріалами СПГ і новою сталлю з високим вмістом марганцю
| Пункт | Зазвичай сплав | сталь з високим вмістом марганцю | ||||
| 9% Ni сталь | 304 SS | Alu 5083-O | Інварна сталь | MC | ||
| Базові матеріали | Хімічний склад | Fe-9Ni | Fe-18,5Cr-9,25Ni | Al-4,5Mg | Fe-36Ni | М Ч мн |
| Мікроструктура | α1（+Y） | γ (FCC) | FCC | FCC | FCC | |
| Межа текучостіМпа | ≥585 | ≥205 | 124-200 | 230-350 | ≥400 | |
| Міцність на розрив Мпа | 690-825 | ≥515 | 276-352 | 400-500 | 800-970 | |
| -196 ℃ВпливДж | ≥41 | ≥41 | NO | NO | ≥41 | |
| Зварні вироби | зварювальні матеріали | Інконал | Тип308 | ER5356 | - | FCA, SA, GTA |
| Межа текучостіМпа | - | - | - | - | ≥400 | |
| Міцність на розривМпа | ≥690 | ≥550 | - | - | ≥660 | |
| -196 ℃ВпливДж | ≥27 | ≥27 | - | - | 27 | |
Наднизькотемпературна сталь з високим вмістом марганцю, яка поєднує в собі високу міцність, високу в'язкість і низьку вартість, має дуже широкі перспективи застосування в майбутніх резервуарах для зберігання палива СПГ і на ринках резервуарів для зберігання альтернативного палива для захисту навколишнього середовища, таких як рідкий аміак, рідкий водень, і метанол.
Вимоги до складу та характеристик сталі з високим вмістом марганцю
Хімічний склад (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 |
Механічна поведінка
● Кристалічна структура: гранецентрована кубічна решітка (γ-Fe)
● Допустима температура >-196 ℃
● Межа текучості >400 МПа (58 фунтів на кв. дюйм)
● Міцність на розрив: 800~970MPa (116-141ksi)
● Випробування на удар за V-подібним вирізом за Шарпі >41 Дж при -196 ℃ (-320 ℉)
Представлення нашої компанії витратних матеріалів для зварювання з високим вмістом марганцю
В останні роки ми присвятили себе дослідженню та розробці витратних матеріалів для зварювання з високим вмістом марганцю для резервуарів для зберігання СПГ і успішно розробили витратні матеріали для зварювання, які можуть відповідати властивостям базових матеріалів з високим вмістом марганцю для резервуарів для зберігання СПГ. Конкретні властивості наведені в таблиці 2.
Механічні властивості сталі з високим вмістом марганцю, що відповідає зварювальним матеріалам, наплавленим металом
| Ім'я | Позиція | механічні властивості | ||||
| YP | TS | EL | -196℃ удар | рентгенографічні дослідження | ||
| Цілі проектування | ≥400 | ≥660 | ≥25 | ≥41 | I | |
| GER-HMA Φ3,2 мм | Ручний електрод | 488 | 686 | 46,0 | 73.3 | I |
| GCR-HMA-S Φ3,2 мм | Порошковий дріт металевий | 486 | 700 | 44.5 | 62,0 | I |
Ps.Металевий порошковий дрот для дугового зварювання під флюсом для сталі з високим вмістом марганцю використовує відповідний флюс GXR-200 для сталі з високим вмістом марганцю
Зварюваність і демонстрація зразків витратних матеріалів для зварювання сталі з високим вмістом марганцю для резервуарів для зберігання СПГ
Зварюваність витратних матеріалів для зварювання сталі з високим вмістом марганцю показана наступним чином
Плоске кутове зварювання електродом (GER-HMA) після видалення шлаку
Зварювання під кутом підйому електродом (GER-HMA) після видалення шлаку
Зварювальний пруток (GER-HMA) до і після видалення шлаку кутового зварювання
Дисплей для зварювання металевим порошковим сердечником (GCR-HMA-S).
Зразки зварювальних з'єднань зварювальних стрижнів з високою марганцевою сталлю показані нижче
Відображення зразка зразка плоского зварювання (1G).
Дисплей зразка вертикального зварювання (3G).
Відображення зразка плоского зварювання (1G).
Відображення зразка плоского зварювання (1G).
PS. Сталь з високим вмістом марганцю зварюється за допомогою зварювальних стрижнів 1G і 3G, немає тріщин у зразках для згинання обличчя та зворотного згинання, а стійкість до тріщин хороша
Час публікації: 22 листопада 2022 р