En 2010, POSCO de Corea del Sur, Daewoo Shipbuilding y las cinco principales sociedades de clasificación del mundo iniciaron el proyecto de "desarrollo conjunto de acero con alto contenido de manganeso y materiales de soldadura para temperaturas ultrabajas", y lograron la producción en masa de acero con alto contenido de manganeso para tanques de almacenamiento de GNL en 2015. Para junio de 2022, para superar el cuello de botella técnico, Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering (DSME) y POSCO de Corea del Sur llevarán a cabo la primera instalación en el mundo en instalar tanques de almacenamiento de combustible de GNL de acero con alto contenido de manganeso en transportadores de crudo muy grandes alimentados con GNL. (VLCCs), y dijo que ha desarrollado tecnología de fabricación de tanques de combustible desde el pretratamiento del acero hasta la soldadura y la formación.
1. ¿Qué es el acero con alto contenido de manganeso?
El acero con alto contenido de manganeso para tanques de almacenamiento de GNL es una aleación de acero con un contenido de manganeso entre 22 y 25 %, que tiene buena resistencia a bajas temperaturas y alta resistencia al desgaste, lo cual es más obvio que los materiales tradicionales de los tanques de almacenamiento de GNL. Es el nuevo favorito de los tanques de almacenamiento de GNL. materiales que Corea del Sur ha dedicado a la investigación y el desarrollo durante más de diez años.
2. Breve análisis de los tipos de acero y sus ventajas y desventajas para los tanques de almacenamiento de GNL Nuestros consumibles de soldadura coincidentes pueden cumplir con estos estrictos requisitos: dado que los grandes tanques de almacenamiento de combustible de GNL son el equipo central de los barcos propulsados por combustible ecológicos y toda la cadena de la industria de GNL, las normas técnicas son extremadamente estrictas y el costo es elevado.El GNL generalmente se almacena y transporta en un entorno de temperatura ultrabaja de -163 °C.El “Código internacional para la construcción y el equipo de los buques que transporten gases licuados a granel” se denomina “Código CIG”.Los cuatro materiales de baja temperatura que se pueden usar para la construcción de GNL incluyen: acero de aleación de aluminio, acero inoxidable tensítico de Austria, acero de aleación austenítico Fe-Ni (también conocido como acero Invar) y acero 9% Ni (consulte la Tabla 1 para obtener más detalles), mientras que el acero 9%Ni es el más utilizado y ampliamente utilizado para los tanques de almacenamiento de combustible LNG.Pero las desventajas son que el precio sigue siendo alto, los procedimientos de procesamiento son engorrosos, la resistencia es relativamente baja y el contenido de níquel en el producto es alto.En los últimos años, el precio del níquel ha seguido aumentando y el costo del producto ha aumentado significativamente.
4 materiales criogénicos que se pueden utilizar en la construcción de GNL bajo el “Código IGC”
| Temperatura mínima de diseño | Principales tipos de acero y tratamiento térmico | Temperatura de prueba de impacto |
| -165℃ | 9% Ni acero NNT o QT | -196℃ |
| acero inoxidable austenítico – 304, 304L, 316/316L, 321 y 347 tratado con solución | -196℃ | |
| Aleación de aluminio – 5083 recocido | NO | |
| aleación austenítica de hierro-níquel (36%Ni) |
Comparación de resistencia entre los materiales LNG de uso común y el nuevo acero con alto contenido de manganeso
| Artículo | Comúnmente aleación | acero de alto manganeso | ||||
| 9% Ni acero | 304 acero inoxidable | Aluminio 5083-O | acero invar | MC | ||
| Materiales básicos | Composición química | Fe-9Ni | Fe-18.5Cr-9.25Ni | Al-4.5Mg | Fe-36Ni | M CH min |
| microestructura | α1（+Y） | γ（FCC） | FCC | FCC | FCC | |
| Límite elásticoMPa | ≥585 | ≥205 | 124-200 | 230-350 | ≥400 | |
| Resistencia a la tracción MPa | 690-825 | ≥515 | 276-352 | 400-500 | 800-970 | |
| -196℃Impactoj | ≥41 | ≥41 | NO | NO | ≥41 | |
| Piezas soldadas | consumibles de soldadura | Incónal | Tipo308 | ER5356 | - | FCA SA GTA |
| Límite elásticoMPa | - | - | - | - | ≥400 | |
| Resistencia a la tracciónMPa | ≥690 | ≥550 | - | - | ≥660 | |
| -196℃Impactoj | ≥27 | ≥27 | - | - | 27 | |
El acero con alto contenido de manganeso de temperatura ultrabaja, que combina alta resistencia, alta tenacidad y bajo costo, tiene una perspectiva de aplicación muy amplia en los futuros mercados de tanques de almacenamiento de combustible de GNL y tanques de almacenamiento de combustible alternativo de protección ambiental, como amoníaco líquido, hidrógeno líquido, y metanol.
Requisitos de composición y rendimiento del acero con alto contenido de manganeso.
Composición química (borrador de ASTM)
|
| 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 |
Comportamiento mecánico
● Estructura cristalina: red cúbica centrada en las caras (γ-Fe)
● Temperatura admisible＞-196℃
● Límite elástico ＞400MPa (58ksi)
● Resistencia a la tracción: 800~970MPa (116-141ksi)
● Prueba de impacto con muesca en V Charpy >41J a -196 ℃ (-320 ℉)
Introducción de los consumibles de soldadura a juego de acero con alto contenido de manganeso de nuestra empresa
En los últimos años, nos hemos dedicado a la investigación y el desarrollo de consumibles de soldadura de acero con alto contenido de manganeso para tanques de almacenamiento de GNL, y hemos desarrollado con éxito consumibles de soldadura que pueden igualar las propiedades de los materiales base de acero con alto contenido de manganeso para tanques de almacenamiento de GNL.Las propiedades específicas se muestran en la Tabla 2.
Propiedades mecánicas del acero con alto contenido de manganeso que combina consumibles de soldadura de metal depositado
| Nombre | Posición | propiedades mecánicas | ||||
| YP | TS | EL | -196 ℃ impacto | pruebas radiográficas | ||
| objetivos de diseño | ≥400 | ≥660 | ≥25 | ≥41 | I | |
| GER-HMA Φ3.2mm | Electrodo manual | 488 | 686 | 46,0 | 73.3 | I |
| GCR-HMA-S Φ3.2mm | Alambre con núcleo de metal | 486 | 700 | 44.5 | 62.0 | I |
Ps. El alambre de soldadura por arco sumergido con núcleo de polvo metálico para acero con alto contenido de manganeso adopta el GXR-200 de flujo correspondiente para acero con alto contenido de manganeso
Soldabilidad y visualización de muestras de consumibles de soldadura de acero con alto contenido de manganeso para tanques de almacenamiento de GNL
La soldabilidad de los consumibles de soldadura para acero con alto contenido de manganeso se muestra a continuación.
Soldadura de filete plano con electrodo (GER-HMA) después de la eliminación de escoria
Soldadura de ángulo de elevación con electrodo (GER-HMA) después de la eliminación de escoria
Varilla de soldadura (GER-HMA) antes y después de la eliminación de escoria de soldadura de filete
Pantalla de soldadura por arco sumergido con núcleo de polvo metálico (GCR-HMA-S)
Las muestras de juntas de soldadura de varillas de soldadura de acero con alto contenido de manganeso se muestran a continuación
Pantalla de muestra de tracción de soldadura plana (1G)
Pantalla de muestra de tracción de soldadura vertical (3G)
Pantalla de muestra de doblado de soldadura plana (1G)
Pantalla de muestra de doblado de soldadura plana (1G)
PS. El acero con alto contenido de manganeso está soldado con varillas de soldadura 1G y 3G, sin grietas en las muestras de flexión frontal y flexión trasera, y la resistencia a las grietas es buena
Hora de publicación: 22 de noviembre de 2022