LNG—čelik s visokim sadržajem mangana i odgovarajuće preporuke za potrošni materijal za zavarivanje

U 2010., južnokorejski POSCO, Daewoo Shipbuilding i pet najvećih svjetskih klasifikacijskih društava započeli su projekt “zajedničkog razvoja čelika s visokim sadržajem mangana i materijala za zavarivanje za ultra niske temperature” i postigli masovnu proizvodnju čelika s visokim sadržajem mangana za spremnike za LNG u 2015. Do lipnja 2022., kako bi probili tehničko usko grlo, južnokorejski Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering (DSME) i POSCO održat će prvu ceremoniju u svijetu koja će instalirati LNG spremnike za skladištenje goriva od čelika s visokim sadržajem mangana na LNG pogonjene vrlo velike brodove sirove nafte (VLCC), i rekli su da su razvili tehnologiju proizvodnje spremnika za gorivo iz predobrade čelika na zavarivanje i oblikovanje.

1. Što je čelik s visokim sadržajem mangana?

Čelik s visokim sadržajem mangana za spremnike za LNG je legirani čelik s udjelom mangana između 22-25%, koji ima dobru otpornost na niske temperature i visoku otpornost na habanje, što je očitije od tradicionalnih materijala spremnika za LNG. To je novi miljenik spremnika za LNG materijala koje je Južna Koreja posvetila istraživanju i razvoju više od deset godina.

2. Kratka analiza tipova čelika i njihovih prednosti i nedostataka za LNG skladišne ​​spremnike Naši odgovarajući potrošni materijali za zavarivanje mogu zadovoljiti ove stroge zahtjeve: Budući da su veliki LNG spremnici za skladištenje goriva osnovna oprema ekološki prihvatljivih brodova na gorivo i cijelog lanca LNG industrije, tehnički standardi su izuzetno strogi, a trošak skup. LNG se obično skladišti i transportira u okolini ultra niske temperature od -163°C. “Međunarodni kodeks za konstrukciju i opremu brodova koji prevoze ukapljene plinove u rasutom stanju” naziva se “IGC kodeks”. Četiri niskotemperaturna materijala koji se mogu koristiti za konstrukciju LNG-a uključuju: čelik od legure aluminija, austrijski tenzitni nehrđajući čelik, austenitni čelik od legure Fe-Ni (također poznat kao Invar čelik) i čelik od 9% Ni (vidi tablicu 1 za detalje), dok je 9%Ni čelik najčešće korišten i naširoko korišten za spremnike za skladištenje LNG goriva. Ali nedostaci su što je cijena još uvijek visoka, postupci obrade su glomazni, čvrstoća je relativno niska, a sadržaj nikla u proizvodu je visok. Posljednjih godina cijena nikla nastavila je rasti, a cijena proizvoda značajno je porasla.

4 kriogena materijala koji se mogu koristiti u izgradnji LNG-a prema “IGC kodeksu”

Usporedba čvrstoće između uobičajeno korištenih LNG materijala i novog čelika s visokim sadržajem mangana

Čelik s visokim sadržajem mangana na ultra niskim temperaturama, koji kombinira visoku čvrstoću, visoku žilavost i nisku cijenu, ima vrlo široku perspektivu primjene u budućim spremnicima za LNG gorivo i tržištima alternativnih spremnika za skladištenje goriva za zaštitu okoliša, kao što su tekući amonijak, tekući vodik, i metanol.

Zahtjevi za sastav i učinkovitost čelika s visokim sadržajem mangana

Kemijski sastav (ASTM nacrt)

Mehaničko ponašanje

● Kristalna struktura: kubična rešetka s licem u središtu (γ-Fe)

● Dopuštena temperatura＞-196℃

● Napon razvlačenja >400MPa (58ksi)

● Vlačna čvrstoća: 800~970MPa (116-141ksi)

● Charpy V-zarez na udaru >41J na -196 ℃ (-320 ℉)

Predstavljanje odgovarajućeg dodatnog materijala za zavarivanje čelika s visokim sadržajem mangana

Posljednjih smo se godina posvetili istraživanju i razvoju odgovarajućih dodataka za zavarivanje čelika s visokim sadržajem mangana za spremnike za skladištenje LNG-a i uspješno smo razvili potrošne materijale za zavarivanje koji mogu odgovarati svojstvima osnovnih materijala od čelika s visokim sadržajem mangana za spremnike za skladištenje LNG-a. Specifična svojstva prikazana su u tablici 2.

Mehanička svojstva čelika s visokim udjelom mangana u skladu s nanesenim metalom za zavarivanje

Ps. Žica za elektrolučno zavarivanje s metalnom praškastom jezgrom za čelik s visokim sadržajem mangana koristi odgovarajući prašak GXR-200 za čelik s visokim sadržajem mangana

Zavarljivost i prikaz uzorka dodatnog materijala za zavarivanje čelika s visokim sadržajem mangana za spremnike LNG-a

Zavarljivost dodatnog materijala za zavarivanje čelika s visokim sadržajem mangana prikazana je kako slijedi

Ravno kutno zavarivanje elektrodom (GER-HMA) nakon uklanjanja troske 

Zavarivanje pod kutom elektrode (GER-HMA) nakon uklanjanja troske    

Šipka za zavarivanje (GER-HMA) prije i poslije uklanjanja troske kutnog zavarivanja

Prikaz zavarivanja s jezgrom metalnog praha potopljenim lukom (GCR-HMA-S).

Uzorci zavarenih spojeva čelične šipke s visokim sadržajem mangana prikazani su kako slijedi 

Prikaz vlačnog uzorka ravnog zavarivanja (1G). 

Prikaz uzorka zateznog zavarivanja (3G).

Prikaz uzorka savijanja ravnog zavarivanja (1G).

Prikaz uzorka za ravno zavarivanje (1G).

PS. Čelik s visokim sadržajem mangana zavaren je šipkama za zavarivanje 1G i 3G, nema pukotina u uzorcima za čeono i stražnje savijanje, a otpornost na pukotine je dobra