Năm 2010, POSCO của Hàn Quốc, Công ty đóng tàu Daewoo và năm tổ chức phân loại lớn trên thế giới đã bắt đầu dự án “phát triển chung thép mangan cao và vật liệu hàn cho nhiệt độ cực thấp”, và đạt được sản xuất hàng loạt thép mangan cao cho các bể chứa LNG ở 2015. Đến tháng 6 năm 2022, để vượt qua nút cổ chai kỹ thuật, Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering (DSME) của Hàn Quốc và POSCO sẽ tổ chức lần đầu tiên trên thế giới lắp đặt các bồn chứa nhiên liệu LNG bằng thép có hàm lượng mangan cao trên các tàu chở dầu thô rất lớn chạy bằng LNG (VLCCs) Buổi lễ, và cho biết họ đã phát triển công nghệ sản xuất bình 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 khả năng chống mài mòn cao, điều này rõ ràng hơn so với vật liệu bể chứa LNG truyền thống. Nó là cục cưng mới của bể chứa LNG vật liệu mà Hàn Quốc đã dành cho nghiên cứu và phát triển trong hơn mười năm.
2. Phân tích ngắn gọn về các loại thép và ưu điểm cũng như nhược điểm của chúng đối với bể chứa LNG Vật liệu 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 tàu chạy bằng nhiên liệu thân thiện với môi trường và toàn bộ chuỗi ngành LNG, các tiêu chuẩn kỹ thuật cực kỳ nghiêm ngặt và chi phí 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 vật liệu nhiệt độ thấp có thể được sử dụng để xây dựng LNG bao gồm: thép hợp kim nhôm, thép không gỉ Tensit của Áo, thép hợp kim austenit Fe-Ni (còn được 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 còn cao, quy trình xử lý rườm rà, độ bền tương đối thấp, hàm lượng niken trong sản phẩm cao.Trong những năm gần đây, giá niken liên tục tăng và giá thành sản phẩm tăng 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 kiểm tra tác động |
| -165℃ | Thép 9%Ni NNT hoặc QT | -196℃ |
| thép không gỉ austenit – 304, 304L, 316/316L, 321 và 347 được xử lý bằng dung dịch | -196℃ | |
| Hợp kim nhôm – 5083 ủ | NO | |
| austenit hợp kim sắt-niken (36%Ni) |
So sánh độ bền giữa vật liệu LNG thường được sử dụng và thép mangan cao mới
| Mục | thường hợp kim | thép mangan cao | ||||
| thép 9% Ni | 304 SS | Alu 5083-O | thép không gỉ | 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） | （FCC） | FCC | FCC | FCC | |
| sức mạnh năng suấtMpa | ≥585 | ≥205 | 124-200 | 230-350 | ≥400 | |
| Sức căng Mpa | 690-825 | ≥515 | 276-352 | 400-500 | 800-970 | |
| -196℃Sự va chạmJ | ≥41 | ≥41 | NO | NO | ≥41 | |
| mối hàn | vật tư hàn | inconal | Loại308 | ER5356 | - | FCA,SA,GTA |
| sức mạnh năng suấtMpa | - | - | - | - | ≥400 | |
| Sức căngMpa | ≥690 | ≥550 | - | - | ≥660 | |
| -196℃Sự va chạmJ | ≥27 | ≥27 | - | - | 27 | |
Thép mangan cao ở nhiệt độ cực thấp, kết hợp độ bền cao, độ dẻo dai cao và chi phí thấp, có triển vọng ứng dụng rất rộng rãi 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 hiệu suất 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 diện (γ-Fe)
● Nhiệt độ cho phép＞-196℃
● Cường độ năng suất＞400MPa (58ksi)
● Độ bền kéo đứt: 800~970MPa (116-141ksi)
● Thử nghiệm tác động va chạm rãnh chữ V Charpy >41J ở -196℃(-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 cống hiến hết mình cho việc nghiên cứu và phát triển vật liệu hàn phù hợp với thép mangan cao cho bể chứa LNG và đã phát triển thành công vật liệu hàn có thể phù hợp với đặc tính của vật liệu cơ bản bằng thép mangan cao cho bể chứa LNG.Các thuộc 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 | -196℃ tác động | xét nghiệm chụp 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 cho 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 góc
Màn hình 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-Nov-2022