En 2010, la POSCO sud-coréenne, Daewoo Shipbuilding et les cinq principales sociétés de classification mondiales ont lancé le projet de "développement conjoint d'acier à haute teneur en manganèse et de matériaux de soudage pour ultra-basse température", et ont réalisé la production de masse d'acier à haute teneur en manganèse pour les réservoirs de stockage de GNL dans 2015. D'ici juin 2022, pour briser le goulot d'étranglement technique, les sociétés sud-coréennes Daewoo Shipbuilding & Marine Engineering (DSME) et POSCO organiseront la première au monde à installer des réservoirs de stockage de GNL en acier à haute teneur en manganèse sur de très gros transporteurs de pétrole brut alimentés au GNL. (VLCC) Ceremony, et a déclaré avoir développé une technologie de fabrication de réservoirs de carburant allant du prétraitement de l'acier au soudage et au formage.
1. Qu'est-ce que l'acier à haute teneur en manganèse ?
L'acier à haute teneur en manganèse pour les réservoirs de stockage de GNL est un acier allié avec une teneur en manganèse comprise entre 22 et 25 %, qui présente une bonne résistance aux basses températures et une résistance élevée à l'usure, ce qui est plus évident que les matériaux traditionnels des réservoirs de stockage de GNL. C'est le nouveau chouchou du réservoir de stockage de GNL. matériaux que la Corée du Sud consacre à la recherche et au développement depuis plus de dix ans.
2. Brève analyse des types d'acier et de leurs avantages et inconvénients pour les réservoirs de stockage de GNL Nos consommables de soudage correspondants peuvent répondre à ces exigences strictes : étant donné que les grands réservoirs de stockage de carburant GNL sont l'équipement de base des navires à carburant respectueux de l'environnement et de l'ensemble de la chaîne de l'industrie du GNL, les normes techniques sont extrêmement strictes et le coût est élevé.Le GNL est généralement stocké et transporté dans un environnement à très basse température de -163°C.Le « Recueil international pour la construction et l'équipement des navires transportant des gaz liquéfiés en vrac » est appelé « Recueil IGC ».Les quatre matériaux à basse température qui peuvent être utilisés pour la construction de GNL comprennent : l'acier allié à l'aluminium, l'acier inoxydable tensitique autrichien, l'acier allié Fe-Ni austénitique (également connu sous le nom d'acier Invar) et l'acier à 9 % Ni (voir le tableau 1 pour plus de détails), tandis que l'acier 9% Ni est le plus couramment utilisé et largement utilisé pour les réservoirs de stockage de carburant GNL.Mais les inconvénients sont que le prix reste élevé, les procédures de traitement sont lourdes, la résistance est relativement faible et la teneur en nickel du produit est élevée.Ces dernières années, le prix du nickel a continué d'augmenter et le coût du produit a considérablement augmenté.
4 matériaux cryogéniques utilisables dans la construction GNL sous le « Code IGC »
| Température de conception minimale | Principaux types d'acier et traitement thermique | Température d'essai d'impact |
| -165℃ | Acier 9%Ni NNT ou QT | -196℃ |
| acier inoxydable austénitique – 304, 304L, 316/316L, 321 et 347 traité en solution | -196℃ | |
| Alliage d'aluminium – 5083 recuit | NO | |
| alliage fer-nickel austénitique (36%Ni) |
Comparaison de résistance entre les matériaux GNL couramment utilisés et le nouvel acier à haute teneur en manganèse
| Article | Généralement alliage | acier à haute teneur en manganèse | ||||
| Acier 9% Ni | 304 SS | Alu 5083-O | Acier Invar | MC | ||
| Matériaux de base | Composition chimique | Fe-9Ni | Fe-18.5Cr-9.25Ni | Al-4.5Mg | Fe-36Ni | M CH mn |
| Microstructure | α1（+Y） | γ（FCC） | FAC | FAC | FAC | |
| Limite d'élasticitéMPa | ≥585 | ≥205 | 124-200 | 230-350 | ≥400 | |
| Résistance à la traction MPa | 690-825 | ≥515 | 276-352 | 400-500 | 800-970 | |
| -196℃ImpactJ | ≥41 | ≥41 | NO | NO | ≥41 | |
| Soudures | consommables de soudage | Inconal | Type308 | ER5356 | - | FCA, SA, GTA |
| Limite d'élasticitéMPa | - | - | - | - | ≥400 | |
| Résistance à la tractionMPa | ≥690 | ≥550 | - | - | ≥660 | |
| -196℃ImpactJ | ≥27 | ≥27 | - | - | 27 | |
L'acier à haute teneur en manganèse à très basse température, qui combine une résistance élevée, une ténacité élevée et un faible coût, a une très large perspective d'application dans les futurs réservoirs de stockage de carburant GNL et les marchés des réservoirs de stockage de carburant alternatifs pour la protection de l'environnement tels que l'ammoniac liquide, l'hydrogène liquide, et le méthanol.
Exigences de composition et de performance de l'acier à haute teneur en manganèse
Composition chimique (projet 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 |
Comportement mécanique
● Structure cristalline : réseau cubique à faces centrées (γ-Fe)
● Température admissible＞-196℃
● Limite d'élasticité > 400MPa (58ksi)
● Résistance à la traction : 800~970MPa (116-141ksi)
● Test d'impact Charpy V-notch > 41J à -196℃(-320℉)
Introduction des consommables de soudage assortis à l'acier à haute teneur en manganèse de notre société
Ces dernières années, nous nous sommes consacrés à la recherche et au développement de consommables de soudage correspondant à l'acier à haute teneur en manganèse pour les réservoirs de stockage de GNL, et avons développé avec succès des consommables de soudage qui peuvent correspondre aux propriétés des matériaux de base en acier à haute teneur en manganèse pour les réservoirs de stockage de GNL.Les propriétés spécifiques sont présentées dans le tableau 2.
Propriétés mécaniques de l'acier à haute teneur en manganèse correspondant aux consommables de soudage métal déposé
| Nom | Position | propriétés mécaniques | ||||
| YP | TS | EL | -196℃impact | tests radiographiques | ||
| Objectifs de conception | ≥400 | ≥660 | ≥25 | ≥41 | I | |
| GER-HMA Φ3.2mm | Électrode manuelle | 488 | 686 | 46,0 | 73,3 | I |
| GCR-HMA-S Φ3.2mm | Fil fourré métallique | 486 | 700 | 44,5 | 62,0 | I |
Le fil de soudage à l'arc submergé à noyau de poudre Ps.Metal pour l'acier à haute teneur en manganèse adopte le flux correspondant GXR-200 pour l'acier à haute teneur en manganèse
Soudabilité et présentation d'échantillons de consommables de soudage en acier à haute teneur en manganèse pour les réservoirs de stockage de GNL
La soudabilité des consommables de soudage pour l'acier à haute teneur en manganèse est indiquée comme suit
Soudage d'angle plat à l'électrode (GER-HMA) après élimination du laitier
Soudage d'angle d'élévation de l'électrode (GER-HMA) après élimination du laitier
Baguette de soudage (GER-HMA) avant et après l'élimination des scories de soudage d'angle
Affichage de soudage à l'arc submergé à noyau de poudre métallique (GCR-HMA-S)
Les échantillons de joints de soudure de tige de soudure en acier à haute teneur en manganèse sont présentés comme suit
Affichage d'échantillons de traction de soudage à plat (1G)
Affichage d'échantillons de traction de soudage vertical (3G)
Affichage d'échantillons de pliage de soudage à plat (1G)
Affichage d'échantillons de pliage de soudage à plat (1G)
PS. L'acier à haute teneur en manganèse est soudé avec des baguettes de soudage 1G et 3G, aucune fissure dans les échantillons de flexion de face et de flexion arrière, et la résistance aux fissures est bonne
Heure de publication : 22 novembre 2022