LNG – ocel s vysokým obsahem manganu a odpovídající doporučení pro svařovací materiály

V roce 2010 jihokorejské POSCO, Daewoo Shipbuilding a pět hlavních světových klasifikačních společností zahájily projekt „společného vývoje vysoce manganové oceli a svařovacích materiálů pro ultranízké teploty“ a dosáhly hromadné výroby vysoce manganové oceli pro skladovací nádrže LNG v roce 2015. Do června 2022 jihokorejský Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering (DSME) a Společnost POSCO uspořádá jako první na světě instalaci palivových nádrží LNG s vysokým obsahem manganu na velmi velkých nosičích ropy (VLCC) poháněných LNG a uvedla, že vyvinula technologii výroby palivových nádrží od předúpravy oceli po svařování a tváření.

1. Co je ocel s vysokým obsahem manganu?

Ocel s vysokým obsahem manganu pro zásobníky LNG je legovaná ocel s obsahem manganu mezi 22-25%, která má dobrou odolnost vůči nízkým teplotám a vysokou odolnost proti opotřebení, což je zjevnější než tradiční materiály zásobníků LNG Je to nový miláček zásobníku LNG materiály, které Jižní Korea věnuje výzkumu a vývoji více než deset let.

2. Stručná analýza typů ocelí a jejich výhod a nevýhod pro zásobníky LNG Naše odpovídající přídavné materiály pro svařování mohou splnit tyto přísné požadavky: Vzhledem k tomu, že velké zásobníky paliva na LNG jsou základním vybavením lodí poháněných palivem šetrným k životnímu prostředí a celého průmyslového řetězce LNG, technické normy jsou extrémně přísné a náklady jsou drahé. LNG se obvykle skladuje a přepravuje v prostředí s velmi nízkou teplotou -163 °C. „Mezinárodní kodex pro konstrukci a vybavení lodí přepravujících hromadně zkapalněné plyny“ je označován jako „Kodex IGC“. Čtyři nízkoteplotní materiály, které lze použít pro stavbu LNG, zahrnují: ocel z hliníkové slitiny, nerezovou ocel Austria Tensitic, austenitická ocel legovaná Fe-Ni (také známá jako ocel Invar) a ocel 9% Ni (podrobnosti viz tabulka 1), zatímco ocel 9% Ni je nejběžněji používaná a široce používaná pro nádrže na skladování paliva LNG. Nevýhody však spočívají v tom, že cena je stále vysoká, postupy zpracování jsou těžkopádné, pevnost je relativně nízká a obsah niklu v produktu je vysoký. V posledních letech cena niklu nadále rostla a cena produktu se výrazně zvýšila.

4 kryogenní materiály, které lze použít při stavbě LNG podle „IGC Code“

Srovnání pevnosti mezi běžně používanými materiály LNG a novou ocelí s vysokým obsahem manganu

Ultra-nízkoteplotní vysokomanganová ocel, která kombinuje vysokou pevnost, vysokou houževnatost a nízkou cenu, má velmi široké uplatnění v budoucích nádržích na skladování paliva LNG a na trzích alternativních nádrží na ochranu životního prostředí, jako je kapalný čpavek, kapalný vodík, a methanol.

Požadavky na složení a provedení oceli s vysokým obsahem manganu

Chemické složení (návrh ASTM)

Mechanické chování

● Krystalová struktura: plošně centrovaná krychlová mřížka (γ-Fe)

● Přípustná teplota＞-196℃

● Mez kluzu＞400MPa (58ksi)

● Pevnost v tahu: 800~970MPa (116-141ksi)

● Charpyho V-zářez nárazový test >41 J při -196℃ (-320℉)

Představení přídavných svařovacích materiálů naší společnosti s vysokým obsahem manganové oceli

V posledních letech jsme se věnovali výzkumu a vývoji svařovacích přídavných materiálů s vysokým obsahem manganu pro zásobníky LNG a úspěšně jsme vyvíjeli přídavné materiály pro svařování, které se svými vlastnostmi vyrovnají základním materiálům s vysokým obsahem manganu pro zásobníky LNG. Konkrétní vlastnosti jsou uvedeny v tabulce 2.

Mechanické vlastnosti oceli s vysokým obsahem manganu odpovídají přídavným svařovacím materiálům nanesenému kovu

Ps. Svařovací drát s kovovým práškovým jádrem pro svařování pod tavidlem pro vysoce manganovou ocel používá odpovídající tavidlo GXR-200 pro vysoce manganovou ocel

Svařitelnost a ukázkové zobrazení spotřebního materiálu pro svařování oceli s vysokým obsahem manganu pro skladovací nádrže LNG

Svařitelnost přídavných materiálů pro svařování oceli s vysokým obsahem manganu je znázorněna následovně

Elektrodové (GER-HMA) ploché koutové svařování po odstranění strusky 

Elektrodové (GER-HMA) elevační úhlové svařování po odstranění strusky    

Svařovací tyč (GER-HMA) před a po odstranění strusky z koutového svařování

Displej pro svařování pod tavidlem s kovovým práškovým jádrem (GCR-HMA-S).

Vzorky svarových spojů svařovacích drátů z vysoce manganové oceli jsou zobrazeny následovně 

Zobrazení vzorku tahu plochého svařování (1G). 

Zobrazení vzorku tahu vertikálního svařování (3G).

Zobrazení vzorku ohýbání plochého svařování (1G).

Zobrazení vzorku ohýbání plochého svařování (1G).

PS.Ocel s vysokým obsahem manganu je svařena svařovacími dráty 1G a 3G, žádné praskliny ve vzorcích čelního ohýbání a ohýbání zpět a odolnost proti prasklinám je dobrá