LNG – staal met een hoog mangaangehalte en de bijbehorende aanbeveling voor lastoevoegmaterialen

In 2010 startten de Zuid-Koreaanse POSCO, Daewoo Shipbuilding en de vijf belangrijkste classificatiebureaus ter wereld het project van “gezamenlijke ontwikkeling van hoog mangaanstaal en lasmaterialen voor ultra-lage temperaturen”, en bereikten massaproductie van hoog mangaanstaal voor LNG-opslagtanks in 2015. Om het technische knelpunt te doorbreken, zullen Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering (DSME) en POSCO uit Zuid-Korea tegen juni 2022 de eerste ter wereld zijn die stalen LNG-brandstofopslagtanks met een hoog mangaangehalte installeren op LNG-aangedreven zeer grote ruwe olietankers (VLCCs) Ceremony, en zei dat het de productietechnologie voor brandstoftanks heeft ontwikkeld, van de voorbehandeling van staal tot lassen en vormen.

1. Wat is hoog mangaanstaal?

Hoog mangaanstaal voor LNG-opslagtanks is een gelegeerd staal met een mangaangehalte tussen 22-25%, dat een goede weerstand tegen lage temperaturen en een hoge slijtvastheid heeft, wat duidelijker is dan traditionele materialen voor LNG-opslagtanks. Het is de nieuwe lieveling van LNG-opslagtanks materialen die Zuid-Korea al meer dan tien jaar aan onderzoek en ontwikkeling besteedt.

2. Korte analyse van staalsoorten en hun voor- en nadelen voor LNG-opslagtanks. Onze bijpassende lastoevoegmaterialen kunnen aan deze strenge eisen voldoen: Omdat grote LNG-brandstofopslagtanks de kernuitrusting vormen van milieuvriendelijke brandstofaangedreven schepen en de gehele LNG-industrieketen, de technische normen zijn uiterst streng en de kosten zijn hoog. LNG wordt doorgaans opgeslagen en getransporteerd onder een ultralage temperatuuromgeving van -163°C. De “Internationale Code voor de constructie en uitrusting van schepen die vloeibare gassen in bulk vervoeren” wordt de “IGC-code” genoemd. De vier lagetemperatuurmaterialen die voor de LNG-constructie kunnen worden gebruikt, zijn onder meer: ​​aluminiumlegeringsstaal, Austria Tensitic roestvrij staal, austenitisch Fe-Ni-gelegeerd staal (ook bekend als Invar-staal) en 9% Ni-staal (zie Tabel 1 voor details), terwijl 9% Ni-staal het meest gebruikte en meest gebruikte staal is voor LNG-brandstofopslagtanks. Maar de nadelen zijn dat de prijs nog steeds hoog is, de verwerkingsprocedures omslachtig zijn, de sterkte relatief laag is en het nikkelgehalte in het product hoog is. De afgelopen jaren is de nikkelprijs blijven stijgen en zijn de productkosten aanzienlijk gestegen.

4 cryogene materialen die kunnen worden gebruikt in de LNG-constructie onder de “IGC Code”

Sterktevergelijking tussen veelgebruikte LNG-materialen en nieuw hoog-mangaanstaal

Hoog-mangaanstaal met ultralage temperatuur, dat hoge sterkte, hoge taaiheid en lage kosten combineert, heeft een zeer breed toepassingsperspectief in de toekomstige markten voor LNG-brandstofopslagtanks en milieubescherming voor alternatieve brandstofopslagtanks, zoals vloeibare ammoniak, vloeibare waterstof, en methanol.

Samenstelling en prestatie-eisen van hoog mangaanstaal

Chemische samenstelling (ASTM-concept)

Mechanisch gedrag

● Kristalstructuur: vlak gecentreerd kubisch rooster (γ-Fe)

● Toegestane temperatuur＞-196℃

● Opbrengststerkte > 400 MPa (58ksi)

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

● Charpy V-kerf impacttest >41J bij -196℃(-320℉)

Introductie van de bijpassende lastoevoegmaterialen van ons bedrijf met een hoog mangaanstaalgehalte

De afgelopen jaren hebben we ons toegelegd op onderzoek en ontwikkeling van lasmaterialen met een hoog mangaangehalte voor LNG-opslagtanks, en hebben we met succes lastoevoegmaterialen ontwikkeld die de eigenschappen van basismaterialen van staal met een hoog mangaangehalte voor LNG-opslagtanks kunnen evenaren. De specifieke eigenschappen zijn weergegeven in Tabel 2.

De mechanische eigenschappen van staal met een hoog mangaangehalte komen overeen met het afgezette metaal voor lasbenodigdheden

Ps. Metaalpoederkern ondergedompelde booglasdraad voor hoog mangaanstaal gebruikt bijpassende flux GXR-200 voor hoog mangaanstaal

Lasbaarheid en voorbeeldweergave van lasmaterialen met een hoog mangaangehalte voor LNG-opslagtanks

De lasbaarheid van lastoevoegmaterialen voor staal met een hoog mangaangehalte wordt als volgt weergegeven

Elektrode (GER-HMA) vlakhoeklassen na slakverwijdering 

Elektrode (GER-HMA) elevatiehoeklassen na slakverwijdering    

Lasstaaf (GER-HMA) voor en na het verwijderen van hoeklasslakken

Metaalpoeder kern ondergedompelde boog (GCR-HMA-S) lasweergave

De monsters van lasverbindingen met een hoog mangaanstaalgehalte worden als volgt weergegeven 

Weergave van trekmonsters voor vlaklassen (1G). 

Weergave van verticale las (3G) trekmonsters

Weergave van vlaklas (1G) buigvoorbeelden

Weergave van vlaklas (1G) buigvoorbeelden

PS. Hoog mangaanstaal is gelast met lasstaven 1G en 3G, geen scheuren in de vlakbuig- en achterbuigmonsters, en de scheurweerstand is goed