中国船级社
2022年4月22日,中国船级社(CCS)采用“云发证”形式,为中船重工集团第725研究所(简称“725所”)的高锰钢焊接材料、河北钢铁集团及舞阳钢铁有限责任公司(简称“河钢舞钢”)的高锰钢钢板以及中集宏图的高锰钢储罐颁发了工厂认可证书,这一组证书均为高锰奥氏体低温钢同类产品的国内首张CCS认可证书。标志着国产高锰奥氏体低温钢研制成功,为国内LNG动力船的材料创新提供了切实可行的解决方案,也是CCS携手业界把握新发展阶段、贯彻新发展理念、服务并融入新发展格局、推动高质量发展的成功范例。
高锰钢应用正逢其时
在行业绿色发展的主旋律下,清洁能源液化天然气(LNG)成为推动绿色发展的主力队员。数据显示,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。未来还将继续增长,预计到2040年全球LNG需求量将超过7亿吨/年,比2021年增加90%。
LNG贸易需求的增长带动了LNG海上运输的繁荣,LNG船运价日租金一度暴涨至35万美元/日的历史高位。同时,随着航运业减排进程的推进,改用LNG等清洁替代燃料以实现减排目标也成为业界共识。相比其他替代燃料,LNG燃料凭借其清洁性能,以及相对完善的产业链和丰富应用经验等优势从推动航运业绿色发展的主力军队伍中脱颖而出。克拉克森数据显示,2016年 2021年,全球LNG船舶新船订单量分别是10艘、19艘、77艘、61艘、54艘、85艘,交付量分别为33艘、33艘、56艘、43艘、39艘、66艘。
LNG通常需要储存在-161.5 、0.1MPa左右的低温储存罐内,因此,与LNG接触的内层材质必须使用低温钢材。而对LNG运输船而言,高昂的LNG设备成本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储罐材料是LNG储罐建造的核心技术之一。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、9镍钢(9Ni钢)和低温铝合金材料等,这些材料需要使用大量合金,制造成本高不说,对环境影响巨大。
前几年,国外研制出使用22% 25%的锰合金来代替昂贵的镍合金等材料来制造LNG船、LNG罐用低温钢,即低温奥氏体高锰钢。该产品因其低成本和优异的塑韧性而备受瞩目。研究表明,与目前广泛应用的9镍钢相比,船用LNG储罐所用低温高锰钢的低温强度、韧性、耐疲劳性、耐腐蚀性等性能均相差不大,且其塑性优于9镍钢。成本方面,22% 25%锰钢材料成本约为9镍钢的1/3,LNG储罐采用高锰钢可大幅降低制造成本。据了解,2020年12月赫伯罗特在大宇造船订造的总价值约10亿美元的6艘LNG动力23500TEU超大型集装箱船便采用开创性设计,安装由高锰钢制造的18000立方米B型LNG燃料舱。由于使用这种新型材料,每艘船最多可节省200万至300万美元成本。因此,业界普遍认为其将是LNG低温传统钢的最好替代者,具有较好的应用前景。