Năm 2010, POSCO của Hàn Quốc, Công ty đóng tàu Daewoo và năm hiệp hội đăng kiểm lớn trên thế giới đã bắt đầu dự án “cùng phát triển thép mangan cao và vật liệu hàn cho nhiệt độ cực thấp” và đạt được sản xuất hàng loạt thép mangan cao cho bể chứa LNG ở 2015. Đến tháng 6/2022, để vượt qua nút thắt kỹ thuật, Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering (DSME) của Hàn Quốc và POSCO sẽ là đơn vị đầu tiên trên thế giới lắp đặt thép có hàm lượng Mangan cao Lễ trao giải bồn chứa nhiên liệu LNG trên tàu chở dầu thô rất lớn (VLCC) chạy bằng LNG và cho biết họ đã phát triển công nghệ sản xuất bồn chứa nhiên liệu từ tiền xử lý thép đến hàn và tạo hình.
1. Thép mangan cao là gì?
Thép mangan cao cho bể chứa LNG là thép hợp kim có hàm lượng mangan từ 22-25%, có khả năng chịu nhiệt độ thấp tốt và chống mài mòn cao, rõ ràng hơn vật liệu bể chứa LNG truyền thống. Đây là sản phẩm mới được yêu thích của bể chứa LNG tài liệu mà Hàn Quốc đã dành cho nghiên cứu và phát triển trong hơn mười năm.
2. Phân tích ngắn gọn các loại thép cũng như ưu điểm và nhược điểm của chúng đối với bể chứa LNG Các vật tư hàn phù hợp của chúng tôi có thể đáp ứng các yêu cầu nghiêm ngặt sau: Vì bể chứa nhiên liệu LNG lớn là thiết bị cốt lõi của các tàu chạy bằng nhiên liệu thân thiện với môi trường và toàn bộ chuỗi công nghiệp LNG, tiêu chuẩn kỹ thuật cực kỳ khắt khe và giá thành đắt đỏ. LNG thường được lưu trữ và vận chuyển trong môi trường nhiệt độ cực thấp -163°C. “Bộ luật quốc tế về kết cấu và thiết bị của tàu chở xô khí hóa lỏng” được gọi là “Bộ luật IGC”. Bốn loại vật liệu nhiệt độ thấp có thể sử dụng để xây dựng LNG bao gồm: thép hợp kim nhôm, thép không gỉ Austria Tensitic, thép hợp kim austenit Fe-Ni (còn gọi là thép Invar) và thép 9%Ni (xem Bảng 1 để biết chi tiết), trong khi thép 9%Ni được sử dụng phổ biến và rộng rãi nhất cho các bồn chứa nhiên liệu LNG. Nhưng nhược điểm là giá vẫn cao, quy trình gia công rườm rà, độ bền tương đối thấp và hàm lượng niken trong sản phẩm cao. Trong những năm gần đây, giá niken tiếp tục tăng và giá thành sản phẩm cũng tăng lên đáng kể.
4 vật liệu đông lạnh có thể được sử dụng trong xây dựng LNG theo “Bộ luật IGC”
| Nhiệt độ thiết kế tối thiểu | Các loại thép chính và xử lý nhiệt | Nhiệt độ thử nghiệm tác động |
| -165oC | 9%Ni thép NNT hoặc QT | -196oC |
| Thép không gỉ austenit – dung dịch 304, 304L, 316/316L, 321 và 347 được xử lý | -196oC | |
| Hợp kim nhôm – ủ 5083 | NO | |
| hợp kim sắt-niken austenit (36%Ni) |
So sánh độ bền giữa vật liệu LNG thường được sử dụng và thép mangan cao mới
| Mục | Hợp kim thông thường | thép mangan cao | ||||
| Thép Ni 9% | 304 SS | Alu 5083-O | Thép Invar | MC | ||
| Vật liệu cơ bản | Thành phần hóa học | Fe-9Ni | Fe-18,5Cr-9,25Ni | Al-4,5Mg | Fe-36Ni | M CH mn |
| Cấu trúc vi mô | α1(+Y) | γ(FCC) | FCC | FCC | FCC | |
| Sức mạnh năng suấtMpa | ≥585 | ≥205 | 124-200 | 230-350 | ≥400 | |
| Độ bền kéo Mpa | 690-825 | ≥515 | 276-352 | 400-500 | 800-970 | |
| -196oCSự va chạmJ | ≥41 | ≥41 | NO | NO | ≥41 | |
| Mối hàn | vật liệu hàn | Inconal | Loại308 | ER5356 | - | FCA,SA,GTA |
| Sức mạnh năng suấtMpa | - | - | - | - | ≥400 | |
| Độ bền kéoMpa | ≥690 | ≥550 | - | - | ≥660 | |
| -196oCSự va chạmJ | ≥27 | ≥27 | - | - | 27 | |
Thép mangan cao nhiệt độ cực thấp, kết hợp cường độ cao, độ bền cao và chi phí thấp, có triển vọng ứng dụng rất rộng trong bể chứa nhiên liệu LNG trong tương lai và thị trường bể chứa nhiên liệu thay thế bảo vệ môi trường như amoniac lỏng, hydro lỏng, và metanol.
Yêu cầu về thành phần và tính năng của thép mangan cao
Thành phần hóa học (Dự thảo 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 |
Hành vi cơ học
● Cấu trúc tinh thể: mạng lập phương tâm mặt (γ-Fe)
● Nhiệt độ cho phép＞-196oC
● Cường độ năng suất＞400MPa (58ksi)
● Độ bền kéo: 800~970MPa (116-141ksi)
● Thử nghiệm va đập rãnh chữ V Charpy >41J ở -196oC(-320℉)
Giới thiệu vật tư hàn phù hợp với thép mangan cao của công ty chúng tôi
Trong những năm gần đây, chúng tôi đã nỗ lực nghiên cứu và phát triển vật liệu hàn phù hợp với thép có hàm lượng mangan cao cho bể chứa LNG và phát triển thành công vật liệu hàn có thể phù hợp với đặc tính của vật liệu nền thép có hàm lượng mangan cao cho bể chứa LNG. Các đặc tính cụ thể được thể hiện trong Bảng 2.
Tính chất cơ học của thép mangan cao phù hợp với vật liệu hàn kim loại lắng đọng
| Tên | Chức vụ | tính chất cơ học | ||||
| YP | TS | EL | Tác động -196oC | kiểm tra X quang | ||
| Mục tiêu thiết kế | ≥400 | ≥660 | ≥25 | ≥41 | I | |
| GER-HMA Φ3,2mm | Điện cực thủ công | 488 | 686 | 46,0 | 73,3 | I |
| GCR-HMA-S Φ3,2mm | Dây lõi kim loại | 486 | 700 | 44,5 | 62,0 | I |
Dây hàn hồ quang chìm lõi bột Ps.Metal cho thép mangan cao sử dụng chất trợ dung phù hợp GXR-200 cho thép mangan cao
Khả năng hàn và hiển thị mẫu của vật liệu hàn thép mangan cao cho bể chứa LNG
Khả năng hàn của vật liệu hàn đối với thép mangan cao được thể hiện như sau
Hàn phi lê phẳng bằng điện cực (GER-HMA) sau khi loại bỏ xỉ
Hàn góc nâng điện cực (GER-HMA) sau khi loại bỏ xỉ
Que hàn (GER-HMA) trước và sau khi loại bỏ xỉ hàn phi lê
Hiển thị mối hàn hồ quang chìm lõi bột kim loại (GCR-HMA-S)
Các mẫu mối hàn que hàn thép mangan cao được thể hiện như sau
Hiển thị mẫu độ bền kéo hàn phẳng (1G)
Hiển thị mẫu độ bền kéo hàn dọc (3G)
Hiển thị mẫu uốn hàn phẳng (1G)
Hiển thị mẫu uốn hàn phẳng (1G)
PS.Thép mangan cao được hàn bằng que hàn 1G và 3G, mẫu uốn mặt và uốn lưng không có vết nứt, khả năng chống nứt tốt
Thời gian đăng: 22-11-2022