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“超低温及严苛腐蚀条件下低成本容器用钢开发与应用”项目概述

2017-11-17 10:06:10
作者:本网整理
来源:世界金属导报

随着我国能源消耗量的激增,过度依赖煤炭造成了严重的空气污染,大规模使用清洁能源天然气已成为必然发展趋势(国务院能源发展战略行动计划(2014-2020))。2001-2015年,我国天然气消费量年均增长率超过15%,预计到2020年,我国天然气表观消费量将达4100亿立方米,其中需进口1400亿立方米,海上进口液化天然气(LNG)占进口量的50%,将达700亿立方米。

    随着我国能源消耗量的激增,过度依赖煤炭造成了严重的空气污染,大规模使用清洁能源天然气已成为必然发展趋势(国务院能源发展战略行动计划(2014-2020))。2001-2015年,我国天然气消费量年均增长率超过15%,预计到2020年,我国天然气表观消费量将达4100亿立方米,其中需进口1400亿立方米,海上进口液化天然气(LNG)占进口量的50%,将达700亿立方米。


    基于此,我国计划建设超过200个特大型LNG储罐、约60艘海上运输船,LNG储运设施的总投资近万亿人民币,其中储运设施关键材料镍系低温钢的用量将高达60万吨。另外,我国核电、煤化工等行业需要建设大量容器储罐,且这些容器的工作条件均为严苛的腐蚀环境,因此我国急需大量复合容器板以提高腐蚀环境下容器储罐的使用寿命。针对上述问题,科技部在“十三五”“重点基础材料技术提升与产业化”专项中钢铁材料方向“先进能源用钢”任务中,提出了“超低温及严苛腐蚀条件下低成本容器用钢”攻关指南。


    为此,东北大学联合鞍钢股份有限公司、南京钢铁股份有限公司、山西太钢不锈钢股份有限公司、钢铁研究总院、武汉钢铁有限公司、舞阳钢铁有限责任公司、包头钢铁(集团)有限责任公司、合肥通用机械研究院、中石化广州工程有限公司、中国船级社、中国科学院理化技术研究所、冶金工业信息标准研究院、中国石油天然气集团公司管材研究所、番禺珠江钢管(连云港)有限公司、上海交通大学、北京科技大学、燕山大学(排名不分先后)18家单位共同申报“十三五”“重点基础材料技术提升与产业化”专项中“先进能源用钢”方向中的“超低温及严苛腐蚀条件下低成本容器用钢”项目,并最终获批立项。


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    图1 低镍钢应用目标:陆基大型LNG储罐


    本项目的研究内容基于国家对高端能源储罐用钢的迫切需求,严格按指南规定内容开展研究工作。首先,通过-196℃条件下组织结构定量变化的原位X射线检测及疲劳性能检测,明确储罐用钢组织形态与微结构对超低温强韧性和断裂行为的影响,建立节镍型LNG储罐用钢的超低温断裂理论;其次,通过系统的钢种冶炼、组织性能对应关系试验以及超低温及严苛腐蚀环境下的强韧性变化研究,阐明低成本合金化设计原理和组织精细化调控的冶金学规律;然后,通过异质金属高温压缩变形试验、电镜观察及界面元素分布分析,研究异质金属间高温压力复合的原子互扩散行为和界面脆性相形成规律;最终,通过理论模拟、实验研究、中试试验、现场工业试制及工业生产,开发出工业化超纯净冶炼与低偏析连铸技术、低成本容器钢的显微组织与析出相调控的热机械处理与热处理技术、低成本容器钢的专用焊材与焊接工艺等关键技术,以及异质金属全轧制复合工艺与装备。


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    图2 高锰钢应用目标:船用LNG储罐


    项目组由国内18家单位组成,包括1个2011钢铁共性技术协同创新中心、3个国家重点实验室和1个国家工程中心。在镍系钢、高锰钢和轧制复合板研发方面已获授权发明专利40余项,发表论文100余篇,获国家新产品及省部级奖励5项,完成国家863和科技支撑计划重大项目4项,目前镍系钢供货量占国内市场份额的近100%,四大石油公司认定实物质量优于国际同类产品水平,最薄最宽(5mm×3000mm)及最厚达60mm的9%Ni钢板质量达到国际领先水平。国内首次提出轧制复合技术理念,已建成多条工业化复合轧制生产线,开发出“钛-钢”和“耐蚀合金-钢”复合板并在我国管线输运工程中试用成功。因此,这种集研发、生产与应用的“强强联合”,为顺利完成本项目奠定了坚实基础。


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    图3 复合板应用目标:耐腐蚀容器


    本项目的实施将提高我国LNG储罐和严苛腐蚀条件容器的建造质量、降低材料成本,为我国能源行业的技术进步提供关键原材料保证。开发出的节镍型LNG储罐用钢和复合容器钢将为我国参与能源储运设施建设的全球竞争提供支撑,也将有助于实现我国能源和化工产业由大变强、关键原材料技术由跟跑型为主向并行和领跑型转变。超低温及严苛腐蚀条件下低成本容器用钢的应用目标见图1-图3。


    2017年9月22日,由东北大学牵头承担的国家“十三五”重点研发计划“超低温及严苛腐蚀条件下低成本容器用钢开发与应用”项目启动会暨项目实施方案论证会在东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室411室召开。科技部高技术中心材料处处长史冬梅、副处长蒋志君、陈显春,项目实施方案总体组组长清华大学教授潘峰,项目实施方案总体组专家中南大学副校长周科朝、烟台台海马努尔有限公司副总裁方玉诚、钢铁研究总院教授陈思联及东北大学副校长徐峰、项目负责人刘振宇教授、课题负责人孟传峰主任、霍松波副总工程师、王长顺所长、张晓明教授、马成勇所长、子任务负责人和项目骨干成员等60多名专家学者参加会议。


    总体专家组就本项目实施方案的相关细节进行了质询、讨论,并讨论形成了咨询审议专家意见。专家组认为,项目针对低镍、高锰两种LNG用钢,钛/钢、不锈钢/碳钢复合板的研发,提出了“产、学、研、检、用”一体化项目实施方案,总体目标清晰,应用需求明确,研究思路和技术方案可行。史冬梅对东北大学和承办单位所做的大量工作给予充分肯定。史冬梅表示,“磨刀不误砍柴工”,在项目起步时把方案落细落实有利于把握项目的整体方向,促进项目精准化推进。

 

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责任编辑:王元


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标签: 天然气, 储罐, 低镍钢, 抗腐蚀

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