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    304不銹鋼管在LNG化學品運輸船中的應用及發展
    發布者:不銹鋼管廠(www.wuhansk.cn) 發布時間:2020/5/2 閱讀:258

      304不銹鋼管作為一種低溫下具有優良韌性,強度高的鋼鐵材料,上世紀50年代就被開發出來并被用于低溫液體的儲運材料。隨著近年來液化天燃氣消費的日益增長,又由于液化天然氣的分布不均衡,需要在世界范圍內以及國內進行液化天然氣的轉運,船運是最廉價可靠的方式,隨之而來的是對LNG船的大量需求。國外的LNG船多用鋁合金作為罐體材料,但是鋁合金自身的缺陷使得制造過程非常困難,304不銹鋼管的替代能為一個值得研究的課題。浙江宏盛特鋼有限公司研究主要針對不同成分和熱處理狀態下的304不銹鋼管進行拉伸和沖擊試驗測試,然后分析各自的組織,找到成分和熱處理工藝是如何影響組織,進而決定低溫韌性。更重要的是通過改變熱處理工藝,可以使鎳含量相對少的低溫鋼的低溫韌性得到很大提高,進而可以代替那些高鎳的低溫不銹鋼管,降低了生產成本,為實際生產提供指導意義。

     

      無論是陸基LNG接收站還是LNG船,其核心設備都是儲存LNG的儲罐,其結構復雜、設計與使用工況苛刻,造價高,建設周期長,而在其中最為關鍵的則是儲罐的材料。由于液化天然氣儲運溫度在-162℃以下,這就要求用于儲運液化天然氣的材料在超低溫下具有良好的沖擊韌性,足夠的抗脆性開裂和止裂能力。目前在工程領域內用于低溫深冷的鋼主要有:奧氏體不銹鋼、鋁合金、鎳基合金鋼、鈦合金、銅與銅合金以及富鎳的鐵素體型鋼等。鋁合金是面心立方點陣結構,它的特點是密度小、線脹系數大,導熱系數大,沒有同素異構轉變和韌脆轉變,它的低溫性能很好,但是強度較低。從焊接性能來說,因為鋁表面存在的氧化膜與鋁的密度接近,在焊接時會成為焊縫的夾雜物,并且這種氧化膜吸收水分在焊縫中形成氣孔,而且因為線膨脹系數大,導熱性又好,焊接時容易產生翹曲變形,總之由于焊縫中的氣孔、焊接接頭與母材的強度低、焊接熱裂紋等缺陷,所以鋁和鋁合金的焊接性能在低溫材料里較差。純銅與銅合金導熱性、導電性和耐蝕性都很好,它也是面心結構,在低溫下沒有韌脆轉變,所以低溫下具有優良的韌性,但是強度太低。就焊接來說,容易有難熔合及易變形、氣孔、熱裂紋等缺點,最重要價格也比較昂貴。鈦和鈦合金在低溫下具有比強度高、熱導率低、密度小、抗腐蝕性能優異等特點,但在-196℃附近低溫韌性不足,最重要鈦的化學性質太活潑,要在真空或惰性氣體中進行焊接,工藝復雜,價格也非常昂貴。304不銹鋼管是使用最廣的低溫合金鋼管,低溫下韌性很好,加工和焊接性也好,但相比其它材料強度偏低、合金化程度高,成本高。鎳基合金鋼低溫韌性好,無磁性、韌性和強度都很好,但需要很多合金元素,所以使用范圍有限。鎳系低溫鋼合金元素含量低,所以價格低廉、低溫性能滿足使用要求,逐漸發展成為最具有應用前景的低溫結構材料,是制造、儲存和運輸液化天然氣的大型容器理想材料。其中,3.5Ni鋼在-104℃下用以存儲乙炔、乙烯、干冰、乙烷和丙烷;5Ni鋼和5.5Ni鋼、8Ni鋼在-171℃下用來儲運液化天然氣;304不銹鋼管的低溫性能更好,是唯一可以使用在深冷條件下的富鎳鐵素體型鋼,除了能在-162℃儲存液化天然氣外,還可以是儲存液態氧(-183℃),液態氮(-196℃)的結構材料。

     

      304不銹鋼管是在1944年美國公司開發的,1948年商業投產,美國首先將其應用于建造天然氣提取液氦反應塔和液氧儲罐內殼,304不銹鋼管的ASTM規范認證在1956年生效。用304不銹鋼制造大型低溫儲罐,在斷裂模型試驗中發現,即使不經過焊后熱處理來消除焊接殘余應力,在低溫下的安全性也足夠高,從此以后,304鋼廣泛應用在LNG儲罐建造上。1962年ASTM規范認定:板厚不超過38mm的304不銹鋼制造的儲罐,可以不用進行熱處理來消除焊接殘余應力,1963 年厚度又擴大到50mm,從而用304不銹鋼制造大型液化天然氣儲罐成為可能。日本大規模應用304不銹鋼管開始于1969年,建造了橫濱根岸港3.5萬立方米和4.5萬立方米平底球面二重式LNG儲罐。

     
     

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