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 zreteľnejšie 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 je možné použiť na stavbu LNG, zahŕňajú: oceľ zliatiny hliníka, nehrdzavejúcu oceľ Austria Tensitic, austenitickú oceľ legovanú 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“
| Minimálna konštrukčná teplota | Hlavné typy ocelí a tepelné spracovanie | Teplota pri nárazovej skúške |
| -165 ℃ | 9% Ni oceľ NNT alebo QT | -196 ℃ |
| austenitická nehrdzavejúca oceľ – 304, 304L, 316/316L, 321 a 347 ošetrená roztokom | -196 ℃ | |
| Zliatina hliníka – 5083 žíhaná | NO | |
| austenitická zliatina železa a niklu (36%Ni) |
Porovnanie pevnosti medzi bežne používanými materiálmi LNG a novou oceľou s vysokým obsahom mangánu
| Položka | Bežne zliatina | vysokomangánová oceľ | ||||
| 9% Ni ocele | 304 SS | Alu 5083-O | Invarová oceľ | MC | ||
| Základné materiály | Chemické zloženie | Fe-9Ni | Fe-18,5Cr-9,25Ni | Al-4,5Mg | Fe-36Ni | M CH mn |
| Mikroštruktúra | α1（+Y） | γ（FCC) | FCC | FCC | FCC | |
| Medza klzuMpa | ≥585 | ≥205 | 124-200 | 230-350 | ≥400 | |
| Pevnosť v ťahu Mpa | 690-825 | ≥515 | 276-352 | 400-500 | 800-970 | |
| -196 ℃VplyvJ | ≥41 | ≥41 | NO | NO | ≥41 | |
| Zvarence | spotrebný materiál na zváranie | Inconal | Typ308 | ER5356 | - | FCA, SA, GTA |
| Medza klzuMpa | - | - | - | - | ≥400 | |
| Pevnosť v ťahuMpa | ≥690 | ≥550 | - | - | ≥660 | |
| -196 ℃VplyvJ | ≥27 | ≥27 | - | - | 27 | |
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)
|
| 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 |
Mechanické správanie
● Kryštálová štruktúra: kubická mriežka centrovaná tvárou (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 vyvinuli 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
| názov | pozícia | mechanické vlastnosti | ||||
| YP | TS | EL | Náraz -196 ℃ | rádiografické testy | ||
| Ciele dizajnu | ≥400 | ≥660 | ≥25 | ≥41 | I | |
| GER-HMA Φ3,2 mm | Ručná elektróda | 488 | 686 | 46,0 | 73,3 | I |
| GCR-HMA-S Φ3,2 mm | Drôt s kovovým jadrom | 486 | 700 | 44,5 | 62,0 | I |
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 ukážkové zobrazenie prídavných materiálov na zváranie s vysokým obsahom mangánu pre zásobníky 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
Čas odoslania: 22. novembra 2022