Im Jahr 2010 starteten die südkoreanische POSCO, Daewoo Shipbuilding und die fünf größten Klassifikationsgesellschaften der Welt das Projekt der „gemeinsamen Entwicklung von Hochmanganstahl und Schweißmaterialien für Ultratieftemperaturen“ und erreichten die Massenproduktion von Hochmanganstahl für LNG-Lagertanks 2015. Um den technischen Engpass zu überwinden, werden das südkoreanische Unternehmen Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering (DSME) und POSCO bis Juni 2022 die weltweit ersten LNG-Kraftstoffspeichertanks aus Manganstahl auf LNG-betriebenen sehr großen Rohöltankern installieren (VLCCs) und sagte, dass es eine Technologie zur Herstellung von Kraftstofftanks von der Stahlvorbehandlung bis zum Schweißen und Formen entwickelt habe.
1. Was ist Manganstahl?
Hochmanganstahl für LNG-Lagertanks ist ein legierter Stahl mit einem Mangangehalt zwischen 22-25%, der eine gute Beständigkeit bei niedrigen Temperaturen und eine hohe Verschleißfestigkeit aufweist, was offensichtlicher ist als herkömmliche Materialien für LNG-Lagertanks. Es ist der neue Liebling von LNG-Lagertanks Materialien, die Südkorea seit mehr als zehn Jahren der Forschung und Entwicklung widmet.
2. Kurze Analyse der Stahlsorten und ihrer Vor- und Nachteile für LNG-Lagertanks. Unsere passenden Schweißzusätze können diese strengen Anforderungen erfüllen: Da große LNG-Kraftstofflagertanks die Kernausrüstung umweltfreundlicher kraftstoffbetriebener Schiffe und der gesamten LNG-Industriekette sind, Die technischen Standards sind äußerst streng und die Kosten hoch.LNG wird normalerweise in einer Umgebung mit extrem niedrigen Temperaturen von -163 °C gelagert und transportiert.Der „International Code for the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gass in Bulk“ wird als „IGC-Code“ bezeichnet.Zu den vier Niedertemperaturmaterialien, die für LNG-Konstruktionen verwendet werden können, gehören: Aluminiumlegierungsstahl, österreichischer Tensitic-Edelstahl, austenitischer Fe-Ni-Legierungsstahl (auch bekannt als Invar-Stahl) und 9% Ni-Stahl (siehe Tabelle 1 für Details), während 9% Ni-Stahl der am häufigsten verwendete und am weitesten verbreitete für LNG-Kraftstoffspeichertanks ist.Die Nachteile sind jedoch, dass der Preis immer noch hoch ist, die Verarbeitungsverfahren umständlich sind, die Festigkeit relativ gering ist und der Nickelgehalt im Produkt hoch ist.In den letzten Jahren ist der Nickelpreis weiter gestiegen und die Produktkosten sind deutlich gestiegen.
4 kryogene Materialien, die im LNG-Bau unter dem „IGC-Code“ verwendet werden können
| Minimale Auslegungstemperatur | Hauptstahlsorten und Wärmebehandlung | Schlagtesttemperatur |
| -165℃ | 9% Ni-Stahl NNT oder QT | -196℃ |
| Austenitischer Edelstahl – 304, 304L, 316/316L, 321 und 347 lösungsbehandelt | -196℃ | |
| Aluminiumlegierung – 5083 geglüht | NO | |
| austenitische Eisen-Nickel-Legierung (36%Ni) |
Festigkeitsvergleich zwischen häufig verwendeten LNG-Materialien und neuem Hochmanganstahl
| Artikel | Häufig Legierung | Hochmanganstahl | ||||
| 9 % Ni-Stahl | 304SS | Alu 5083-O | Invar-Stahl | MC | ||
| Basismaterialien | Chemische Zusammensetzung | Fe-9Ni | Fe-18,5 Cr-9,25 Ni | Al-4,5 mg | Fe-36Ni | M CH Mn |
| Mikrostruktur | α1 (+Y) | γ（FCC） | FCC | FCC | FCC | |
| ErtragsstärkeMpa | ≥585 | ≥205 | 124-200 | 230-350 | ≥400 | |
| Zugfestigkeit Mpa | 690-825 | ≥515 | 276-352 | 400-500 | 800-970 | |
| -196℃AuswirkungJ | ≥41 | ≥41 | NO | NO | ≥41 | |
| Schweißkonstruktionen | Schweißzusätze | Inkonal | Typ308 | ER5356 | - | FCA,SA,GTA |
| ErtragsstärkeMpa | - | - | - | - | ≥400 | |
| ZugfestigkeitMpa | ≥690 | ≥550 | - | - | ≥660 | |
| -196℃AuswirkungJ | ≥27 | ≥27 | - | - | 27 | |
Ultratieftemperatur-Manganstahl, der hohe Festigkeit, hohe Zähigkeit und niedrige Kosten kombiniert, hat eine sehr breite Anwendungsperspektive in den zukünftigen Märkten für LNG-Kraftstoffspeichertanks und alternative Kraftstoffspeichertanks für den Umweltschutz, wie flüssiges Ammoniak, flüssiger Wasserstoff, und Methanol.
Zusammensetzung und Leistungsanforderungen von Hochmanganstahl
Chemische Zusammensetzung (ASTM-Entwurf)
|
| 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 |
Mechanisches Verhalten
● Kristallstruktur: kubisch flächenzentriertes Gitter (γ-Fe)
● Zulässige Temperatur＞-196℃
● Streckgrenze＞400MPa (58ksi)
● Zugfestigkeit: 800~970 MPa (116-141 ksi)
● Charpy V-Kerbschlagprüfung >41J bei -196℃(-320℉)
Einführung der Schweißzusätze unseres Unternehmens für Hochmanganstahl
In den letzten Jahren haben wir uns der Forschung und Entwicklung von Schweißzusätzen mit hohem Mangangehalt für LNG-Lagertanks gewidmet und erfolgreich Schweißzusätze entwickelt, die den Eigenschaften von Grundmaterialien aus Manganstahl für LNG-Lagertanks entsprechen können.Die spezifischen Eigenschaften sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Mechanische Eigenschaften von Hochmanganstahl passend zu Schweißzusatzwerkstoffen abgeschiedenem Metall
| Name | Position | mechanische Eigenschaften | ||||
| YP | TS | EL | -196℃Aufprall | Röntgenuntersuchungen | ||
| Designziele | ≥400 | ≥660 | ≥25 | ≥41 | I | |
| GER-HMA Φ3,2 mm | Manuelle Elektrode | 488 | 686 | 46.0 | 73.3 | I |
| GCR-HMA-S Φ3,2 mm | Fülldraht aus Metall | 486 | 700 | 44.5 | 62,0 | I |
Ps.Metal-Pulverkern-Unterpulverschweißdraht für Stahl mit hohem Mangangehalt verwendet das passende Flussmittel GXR-200 für Stahl mit hohem Mangangehalt
Schweißbarkeit und Musterdarstellung von Schweißzusatzwerkstoffen aus Manganstahl für LNG-Lagertanks
Die Schweißbarkeit von Schweißzusätzen für Hartmanganstahl wird wie folgt gezeigt
Elektroden (GER-HMA) Flachkehlschweißung nach der Schlackenentfernung
Elektroden (GER-HMA) Höhenwinkelschweißen nach dem Entfernen der Schlacke
Schweißstab (GER-HMA) vor und nach der Schlackenentfernung beim Kehlnahtschweißen
Anzeige für Metallpulverkern-Unterpulverschweißen (GCR-HMA-S).
Die Proben von Hochmanganstahl-Schweißstab-Schweißverbindungen sind wie folgt gezeigt
Flachschweißen (1G) Zugprobenanzeige
Vertikales Schweißen (3G) Zugprobenanzeige
Flachschweißen (1G) Biegemusteranzeige
Flachschweißen (1G) Biegemusteranzeige
PS. Hochmanganstahl wird mit Schweißstäben 1G und 3G geschweißt, keine Risse in den Stirnbiege- und Rückbiegeproben und die Rissbeständigkeit ist gut
Postzeit: 22. November 2022