LNG – oceľ s vysokým obsahom mangánu a odporúčanie zodpovedajúceho zváracieho materiálu

V roku 2010 juhokórejské POSCO, Daewoo Shipbuilding a päť hlavných svetových klasifikačných spoločností začali projekt „spoločného vývoja vysokomangánovej ocele a zváracích materiálov pre ultranízke teploty“ a dosiahli masovú výrobu vysokomangánovej ocele pre skladovacie nádrže LNG v r. 2015. Do júna 2022, aby prelomili technickú prekážku, juhokórejské spoločnosti Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering (DSME) a ​​POSCO ako prvé na svete nainštalujú palivové nádrže LNG s vysokým obsahom mangánu na veľmi veľkých prepravcoch ropy poháňaných LNG (VLCCs) Ceremony a uviedla, že vyvinula technológiu výroby palivových nádrží od predbežnej úpravy ocele až po zváranie a tvarovanie.

1. Čo je to oceľ s vysokým obsahom mangánu?

Oceľ s vysokým obsahom mangánu pre zásobníky LNG je legovaná oceľ s obsahom mangánu medzi 22-25%, ktorá má dobrú odolnosť voči nízkym teplotám a vysokú odolnosť proti opotrebeniu, čo je zrejmejšie ako tradičné materiály zásobníkov LNG Je to nový miláčik zásobníka LNG materiály, ktoré Južná Kórea venuje výskumu a vývoju viac ako desať rokov.

2. Stručná analýza typov ocele a ich výhod a nevýhod pre zásobníky LNG Náš zodpovedajúci zvárací materiál môže spĺňať tieto prísne požiadavky: Keďže veľké zásobníky paliva LNG sú základným vybavením lodí poháňaných palivom šetrných k životnému prostrediu a celého reťazca priemyslu LNG, technické normy sú mimoriadne prísne a náklady sú drahé. LNG sa zvyčajne skladuje a prepravuje v prostredí s ultranízkou teplotou -163 °C. „Medzinárodný kódex pre konštrukciu a vybavenie lodí prepravujúcich skvapalnené plyny vo veľkom“ sa označuje ako „kódex IGC“. Štyri nízkoteplotné materiály, ktoré možno použiť na stavbu LNG, zahŕňajú: oceľ z hliníkovej zliatiny, rakúsku nerezovú oceľ Tensitic, austenitickú legovanú oceľ Fe-Ni (známu aj ako oceľ Invar) a oceľ 9 % Ni (podrobnosti nájdete v tabuľke 1), zatiaľ čo oceľ 9% Ni je najčastejšie používaná a široko používaná pre nádrže na skladovanie paliva LNG. Nevýhody však spočívajú v tom, že cena je stále vysoká, postupy spracovania sú ťažkopádne, pevnosť je relatívne nízka a obsah niklu v produkte je vysoký. V posledných rokoch cena niklu naďalej rástla a cena produktu sa výrazne zvýšila.

4 kryogénne materiály, ktoré možno použiť pri stavbe LNG podľa „kódexu IGC“

Porovnanie pevnosti medzi bežne používanými materiálmi LNG a novou oceľou s vysokým obsahom mangánu

Ultranízkoteplotná vysokomangánová oceľ, ktorá kombinuje vysokú pevnosť, vysokú húževnatosť a nízku cenu, má veľmi široké uplatnenie v budúcej nádrži na skladovanie paliva LNG a na trhoch s alternatívnymi nádržami na ochranu životného prostredia, ako je kvapalný amoniak, kvapalný vodík, a metanol.

Požiadavky na zloženie a výkon ocele s vysokým obsahom mangánu

Chemické zloženie (návrh ASTM)

Mechanické správanie

● Kryštálová štruktúra: plošne centrovaná kubická mriežka (γ-Fe)

● Prípustná teplota＞-196℃

● Medza klzu＞400MPa (58ksi)

● Pevnosť v ťahu: 800~970MPa (116-141ksi)

● Charpyho V-zárezový nárazový test >41 J pri -196 ℃ (-320 ℉)

Zavedenie prídavných materiálov na zváranie našej spoločnosti s vysokým obsahom mangánu

V posledných rokoch sme sa venovali výskumu a vývoju prídavných materiálov na zváranie s vysokým obsahom mangánu pre zásobníky LNG a úspešne sme vyvíjali prídavné materiály na zváranie, ktoré sa svojimi vlastnosťami vyrovnajú základným materiálom z ocele s vysokým obsahom mangánu pre zásobníky LNG. Konkrétne vlastnosti sú uvedené v tabuľke 2.

Mechanické vlastnosti ocele s vysokým obsahom mangánu sa zhodujú so zváracím prídavným materiálom naneseným kovom

Ps. Drôt na zváranie pod tavivom s kovovým práškovým jadrom pre oceľ s vysokým obsahom mangánu využíva zodpovedajúci tok GXR-200 pre oceľ s vysokým obsahom mangánu

Zvárateľnosť a ukážka zváracieho materiálu s vysokým obsahom mangánu pre skladovacie nádrže LNG

Zvárateľnosť prídavných materiálov na zváranie pre oceľ s vysokým obsahom mangánu je znázornená nasledovne

Elektródové (GER-HMA) ploché kútové zváranie po odstránení trosky 

Elektródové (GER-HMA) uhlové zváranie po odstránení trosky    

Zváracia tyč (GER-HMA) pred a po odstránení trosky z kútového zvárania

Displej zvaru s kovovým práškovým jadrom pod tavivom (GCR-HMA-S).

Vzorky zvarových spojov zvarových tyčí s vysokým obsahom mangánu sú znázornené nasledovne 

Ploché zváranie (1G) zobrazenie vzorky ťahu 

Zobrazenie vzorky v ťahu vertikálneho zvárania (3G).

Zobrazenie vzorky ohýbania plochého zvárania (1G).

Zobrazenie vzorky ohýbania plochého zvárania (1G).

PS.Vysokomangánová oceľ je zváraná zváracími tyčami 1G a 3G, žiadne trhliny vo vzorkách čelného ohýbania a ohýbania chrbta a odolnosť voči praskaniu je dobrá