LNG – stal wysokomanganowa i odpowiadające jej zalecenia dotyczące materiałów spawalniczych

W 2010 roku południowokoreańskie przedsiębiorstwa POSCO, Daewoo Shipbuilding i pięć głównych towarzystw klasyfikacyjnych na świecie rozpoczęły projekt „wspólnego rozwoju stali wysokomanganowej i materiałów spawalniczych do pracy w ultraniskich temperaturach” i osiągnęły masową produkcję stali wysokomanganowej do zbiorników magazynujących LNG w 2015. Aby przełamać techniczne wąskie gardło, do czerwca 2022 r. południowokoreańskie Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering (DSME) i POSCO zorganizują pierwsze na świecie o zainstalowaniu zbiorników magazynujących paliwo LNG ze stali wysokomanganowej na bardzo dużych tankowcach zasilanych LNG (VLCC) Ceremony i oświadczyła, że ​​opracowała technologię produkcji zbiorników paliwa, począwszy od wstępnej obróbki stali po spawanie i formowanie.

1. Co to jest stal wysokomanganowa?

Stal wysokomanganowa na zbiorniki LNG to stal stopowa o zawartości manganu pomiędzy 22-25%, która ma dobrą odporność na niskie temperatury i wysoką odporność na zużycie, co jest bardziej oczywiste niż tradycyjne materiały na zbiorniki LNG. Jest to nowy ulubieniec zbiornika LNG materiałów, które Korea Południowa poświęca na badania i rozwój od ponad dziesięciu lat.

2.Krótka analiza rodzajów stali oraz ich zalet i wad w przypadku zbiorników magazynujących LNG. Nasze dopasowane materiały spawalnicze mogą spełnić te rygorystyczne wymagania: Ponieważ duże zbiorniki do przechowywania paliwa LNG stanowią podstawowe wyposażenie przyjaznych dla środowiska statków napędzanych paliwem i całego łańcucha przemysłu LNG, standardy techniczne są niezwykle rygorystyczne, a koszt jest wysoki. LNG jest zwykle przechowywany i transportowany w bardzo niskiej temperaturze -163°C. „Międzynarodowy kodeks budowy i wyposażenia statków przewożących skroplone gazy luzem” nazywany jest „Kodeksem IGC”. Cztery materiały niskotemperaturowe, które można zastosować w konstrukcji LNG, obejmują: stal stopową aluminium, stal nierdzewną Austria Tensitic, austenityczną stal stopową Fe-Ni (znaną również jako stal Invar) i stal 9% Ni (szczegóły patrz Tabela 1), podczas gdy stal zawierająca 9% Ni jest najczęściej i szeroko stosowaną stalą w zbiornikach magazynujących paliwo LNG. Wadą jest jednak to, że cena jest nadal wysoka, procedury przetwarzania są uciążliwe, wytrzymałość jest stosunkowo niska, a zawartość niklu w produkcie jest wysoka. W ostatnich latach cena niklu stale rosła, a koszt produktu znacznie wzrósł.

4 materiały kriogeniczne, które można zastosować w budowie LNG w ramach „Kodeksu IGC”

Porównanie wytrzymałości powszechnie stosowanych materiałów LNG i nowej stali wysokomanganowej

Ultraniskotemperaturowa stal wysokomanganowa, która łączy w sobie wysoką wytrzymałość, wysoką wytrzymałość i niski koszt, ma bardzo szerokie perspektywy zastosowania w przyszłych zbiornikach do przechowywania paliwa LNG i na rynkach zbiorników do przechowywania paliw alternatywnych zapewniających ochronę środowiska, takich jak ciekły amoniak, ciekły wodór, i metanol.

Wymagania dotyczące składu i wydajności stali wysokomanganowej

Skład chemiczny (projekt ASTM)

Zachowanie mechaniczne

● Struktura krystaliczna: siatka sześcienna skupiona na ścianie (γ-Fe)

● Dopuszczalna temperatura＞-196℃

● Granica plastyczności > 400 MPa (58ksi)

● Wytrzymałość na rozciąganie: 800 ~ 970 MPa (116-141ksi)

● Próba udarności Charpy'ego V >41J przy -196℃(-320℉)

Wprowadzenie naszej firmy odpowiednich materiałów spawalniczych ze stali wysokomanganowej

W ostatnich latach poświęciliśmy się badaniom i rozwojowi materiałów spawalniczych pasujących do stali wysokomanganowej do zbiorników magazynowych LNG i z sukcesem opracowaliśmy materiały spawalnicze, które mogą dorównać właściwościom materiałów bazowych ze stali wysokomanganowej do zbiorników magazynowych LNG. Specyficzne właściwości przedstawiono w tabeli 2.

Właściwości mechaniczne stali wysokomanganowej dopasowane do materiałów spawalniczych z osadzonego metalu

Drut do spawania łukiem krytym z rdzeniem proszkowym Ps. do stali wysokomanganowej przyjmuje pasujący topnik GXR-200 do stali wysokomanganowej

Spawalność i prezentacja próbek materiałów spawalniczych ze stali wysokomanganowej do zbiorników magazynowych LNG

Spawalność materiałów dodatkowych do stali wysokomanganowej przedstawiono w następujący sposób

Spawanie elektrodą (GER-HMA) pachwiny płaskiej po usunięciu żużla 

Spawanie elektrodowe (GER-HMA) pod kątem elewacji po usunięciu żużla    

Pręt spawalniczy (GER-HMA) przed i po usunięciu żużla ze spawania pachwinowego

Wyświetlacz spawania łukiem krytym z proszkiem metalu (GCR-HMA-S).

Próbki złączy spawanych prętami spawalniczymi ze stali wysokomanganowej pokazano poniżej 

Wyświetlanie próbki rozciągania do spawania płaskiego (1G). 

Wyświetlanie próbki rozciągania w trybie spawania pionowego (3G).

Wyświetlanie próbki gięcia spawania płaskiego (1G).

Wyświetlanie próbki gięcia spawania płaskiego (1G).

PS. Stal wysokomanganowa jest spawana prętami spawalniczymi 1G i 3G, brak pęknięć w próbkach zginania czołowego i zginania wstecznego, a odporność na pękanie jest dobra