高歌“锰”进 探索LNG船制造应用新路径
作者： 发布时间：2022年04月26日 浏览量：199 字体大小： A+ A-
4月22日上午，中国船级社（CCS）采用“云发证”的方式，为中船725所的高锰钢焊接材料、河钢集团舞钢公司的高锰钢钢板以及中集宏图公司的高锰钢储罐颁发CCS工厂认可证书。
“此次颁发的工厂认可证书，是高锰奥氏体低温钢系列产品的国内首张CCS认可证书，将为下一步高锰钢在LNG船舶制造领域的应用提供技术路径和产业指引。”CCS副总裁范强如是说。
大势所趋 开展高锰钢应用正当其时
随着各国不断发展更低碳的能源体系并追求实现“净零”排放目标，对于更清洁的天然气和天然气行业脱碳措施的关注，将有利于LNG在未来几十年内持续成为一种可靠、灵活的能源。
数据显示，世界主要经济体对LNG的需求继续保持增长态势，2021年全球LNG贸易量达到3.8亿吨，同比增长6%，增幅扩大超5个百分点，中国、韩国和日本继续引领LNG需求的增长。与此同步的是，自2021年以来，LNG海上运输市场就步入黄金轨道，甚至诞生了航运史上日租金35万美元最贵记录，LNG船成为船东的“新宠”，订单爆棚。仅卡塔尔一国，近期在北部气田扩能船舶购置项目就提出了“百船建造”计划。
对于LNG运输船来说，高昂的LNG设备成本一直是制约相关产品发展的巨大瓶颈，其中LNG储罐的价格就占了整套动力系统的三分之一。
船用LNG储罐材料低温性能要求苛刻，超低温环境下应具备高强韧性、良好的抗断性能、止裂性能、耐疲劳性能和组织稳定性等，是LNG储罐建造核心技术之一。传统的LNG储罐建造材料采用的是昂贵的奥氏体不锈钢、奥氏体Fe-Ni合金、9Ni钢和低温铝合金材料。俄乌冲突爆发后进一步刺激镍价冲高，导致“妖镍横行”，让下游配套企业苦不堪言。
“我国是钢铁大国、容器制造大国，是新型高锰钢应用的主阵地。同时我国也是贫镍国家，少镍或无镍钢一直是国家钢材发展的重要方向，也是国家战略需求。”范强对记者说，开展新型高锰钢应用是行业大势所趋。
据介绍，早在2017年，韩国浦项钢铁公司与大宇造船海洋公司共同开发的液化天然气（LNG）储罐用高锰钢已成功实现批量生产。与现有的材料相比，高锰奥氏体低温钢的低温韧性、耐疲劳性、耐腐蚀性等性能与目前广泛应用的9%Ni钢相当，塑性优于9Ni钢（约为9Ni 钢的3倍）。成本方面，高锰钢材料成本约为9Ni钢的1/3，而建造成本仅为9Ni钢的1/10左右。
虎口夺食 打破国外LNG船技术垄断
一直以来，韩国在高锰钢的船舶应用上“一骑绝尘”。
此前，使用浦项钢铁高锰钢LNG燃料舱的船舶仅有现代尾浦造船在2018年交付的浦项制铁50000载重吨散货船“Green Iris”号。该船采用了浦项制铁为低温LNG和液化气体储存专门设计的一种奥氏体高锰钢C型LNG燃料储罐，储存能力为500立方米。
对于韩国造船业而言，选择浦项制铁的高锰钢LNG燃料舱可以节省向海外工程公司支付的专利技术费用。
2020年12月，赫伯罗特在韩国大宇造船海洋公司订造了6艘LNG动力23500TEU超大型集装箱船，总价值约10亿美元。这批集装箱船采用开创性设计，安装由高锰钢制造的18000立方米B型LNG燃料舱。由于使用这种新型燃料舱材料，每艘船最多可节省200万至300万美元成本。
韩国近几年向IMO提交了多次关于高锰钢应用的议案，在最近召开的IMO“货物与集装箱运输分委会”第7次会议上，IMO已同意对IGC和IGF规则进行批准高锰奥氏体钢用于低温应用的替代金属材料方面的修订，这也就意味着IMO各会员国将正式采用高锰钢作为 LNG储罐材料。
“如果这个时候国内钢厂没有炼出自己的高锰钢，我们将被竞争对手‘卡脖子’，让韩国造船企业进一步扩大LNG船制造领域的优势。如果一旦让韩国在高锰钢的船舶应用上掌握主导，我国船舶工业将面临巨大的挑战。”范强表示。
可喜的是，2018年，中国船级社成功搭建产、学、研、检、用的合作平台，成立了高锰钢联合开发项目组，致力于开展船用LNG储罐用高锰奥氏体低温钢及其配套焊接材料的应用研究。中船725所、河钢集团舞钢公司以及中集宏图展现国企担当，积极开展了高锰奥氏体钢应用研究，突破了高锰奥氏体钢冶炼与轧制工艺优化、异种材料焊接、封头加工成型等关键技术，制定了高锰钢生产、焊材制造、钢板冷加工、LNG储罐施工等系列工艺，打通了高锰钢生产-加工制造-性能评价整套应用技术路线，具备与国外高锰钢产品的同等质量水平，为打破国外技术垄断贡献了力量。
高歌“锰”进 增强高端造船领域核心竞争力
中船725所是中国船级社授权的第一家船舶材料验证试验机构，其牵头联合中国船级社、舞钢公司、中集宏图、东北大学、钢铁研究总院等单位承担了“船用LNG储罐高锰奥氏体低温钢应用研究”的工信部项目。
所里的科研人员不仅完成了焊接接头综合性能调控以及-165℃低温服役性能评价等课题研究，还研制开发了高锰钢手工焊条、埋弧焊材、气保焊丝、氩弧焊丝等四种配套焊材，并实现了工业化生产，是目前国内高锰钢配套焊材种类最齐全的厂家。
2018年底，在多轮小炉试制的基础上，河钢集团舞钢公司成功在二轧钢生产线上轧制出厚度为20mm的国内首张LNG储罐用高锰奥氏体低温钢板。
目前河钢在国内率先实现认可最大厚度40mm的高锰钢批量工业化生产，钢板具有稳定的奥氏体组织、良好的强韧比、以及在-196℃液氮、-259℃液氦下超低温冲击韧性，钢板的力学性能经CCS检验验证，实物水平达到了国外同类产品的实物性能。
“这是国内第一也是目前唯一成功实现工业化生产的低温用高锰钢板，表明我国已完全自主掌握高锰钢生产技术，实现重大技术突破，为我国低温用高锰钢的生产起到示范和引领作用。目前该项目已通过工信部高技术船舶科研项目，并获得国拨资金1850万。”CCS武汉分社相关人员表示。
中集荆门宏图公司在高锰钢联合开发项目中承担关键作用，钢板与焊材能否通过制罐工艺生产出满足各种工况的LNG储罐，是项目结题的关键指标。宏图公司陆续生产了2台不同结构形式的高锰奥氏体低温钢单层裸罐，一台5立方米船用LNG高锰钢储罐和一台20英尺船用LNG高锰钢罐箱。
“通过几千公里水陆路装运低温液体运行试验，并在实船上带气运行试验1000公里，我们生产的高锰奥氏体低温钢单层裸罐，其静态蒸发率及真空夹层漏放气速率等各项性能指标均满足CCS规范要求，为高锰钢应用提供了有力的佐证。”中集宏图总经理郑志军对记者介绍。
推进拥有自主知识产权的船用LNG储罐高锰奥氏体低温钢应用是维护我国钢铁及船舶等相关行业利益的重要措施，在船舶行业整体低迷、钢铁行业产能过剩的情况下，能否通过掌握高端技术、降低成本直接关系到造船领域的核心竞争力。
相关企业表示，在规模化生产后，将继续改进工艺，提升品质，同时控制成本，让船东、船厂用得放心、用得省心，用得舒心。
来源：中国水运网
