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【天然气】LNG船用钢:一种销售价格超过10000美元/吨的钢材

时间:2022-05-10 来源: 浏览:

【天然气】LNG船用钢:一种销售价格超过10000美元/吨的钢材

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原标题:LNG船用钢:一种销售价格超过10000美元/吨的钢材
来源:51模材
       超过80亿人民币!4月28日, 中国船舶集团 发布消息,集团旗下 沪东中华和中国船舶工业贸易 作为 卖方 ,与 买方 代表 日本邮船株式会社 签约, 将为其建造6艘17.4万立方米LNG运输船。该订单总金额逾80亿人民币,是中国迄今签约的LNG运输船最大合同。
        这也给我国的造船企业和钢铁企业带来了巨大的商业机会, 据悉,今年以来沪东中华已累计承接LNG运输船订单达17艘,超越韩国船企跃居世界首位。 大家知道,建造一艘大型船舶需要大量的钢材, 其中,钢材成本占船舶建造总成本的20-30%以上,也就是说在10亿美元的订单中,钢材采购成本要达到2-3亿美元。
        而建造LNG运输船的钢材成本更会超过35%以上,由于在零下162度这样的极限低温下,天然气才能够液体。 这就对建造LNG运输罐所需钢材的抗冻性提出了极高的要求,必须要用到一种特殊钢材叫做 九镍钢 ,这种钢材销售价格极为昂贵, 售价超过10000美元/吨以上。南钢、宝钢和山钢均能生产 ,我国造船企业获得大量的LNG船订单,也将给这三家钢铁企业带来大量的钢材产品订单。

LNG船
9Ni钢简介
        9Ni钢 是1944年开发的W(Ni)一9%的中合金钢,由美国国际镍公司的产品研究实验室研制成功,它是一种低碳调质钢,组织为马氏体加贝氏体。这种钢材在极低温度下具有良好的韧性和高强度,而且与奥氏体不锈钢和铝合金相比具有热胀系数小,经济性好,使用温度最低可达一196℃,自1960年通过研究证明不进行焊后消除应力热处理亦可安全使用以来,9%Ni钢就成为用于制造大型LNG储罐的主要材料之一。 钢的主要特点是高镍含量、高纯净度、较高强度、高的低温冲击韧性、良好焊接性能。通过研发,钢材可以达到以下性能指标: 9Ni钢:ReH≥585MPa,Rm = 680~820MPa,A≥18%,-196℃,AKv(T)≥150J,AKv(T)≥80J(欧盟标准)。
        9Ni钢主要用于制造液化天然气(LNG)储罐和运输船舶,最低使用温度可达-196℃, 其强度高、低温韧性优异、焊接性能良好,是深冷环境下使用的韧性最好的材料。天然气的液化温度为-162℃,液化后的天然气(简称LNG)体积为气态的1/600,这就使得对LNG储罐的材质要求较高, 目前常用于LNG罐的材料主要有9Ni钢、5Ni钢、奥氏体不锈钢和铝镁合金钢等,而9Ni钢以其强度高、易于加工和焊接性能优良等优势,被广泛用于LNG储罐设备中。
        作为业界公认的高技术含量、高生产难度钢种,九镍钢的研制十分不易。 如,镍元素在氧化之后会吸附在钢铁表面,导致钢铁表面不平坦,而用这样的钢材去储存液化天然气,很容易致使天然气泄漏。而如何解决这一问题是业界的难题。
        因此,九镍钢生产技术在此前很长一段时间里,都被欧美日韩的钢企掌握在手中。
        在这样的情况下,我国只能从国外进口。当时,我国丝毫没有议价权,不得不咬牙接受外企高昂的要价。据了解,一吨九镍钢的要价能达到上万美元,价格远超普通钢材的价格。而且,我国还常常面临着要价无市的窘境。
        不过,九镍钢高昂的售价在国产九镍钢问世之后被终结。
耗时15年攻克
        作为高附加值钢材的九镍钢,在多个战略领域都有着极高的重要性。因此,我国下决心必须将这一关键技术掌握在自己的手中。

        为此,我国一努力便是15年的时间。 在这15年里,一代代钢铁人不断进行技术攻关,日以继夜地研究,一次次地试验、炼制。 如今,我国终于解决了九镍钢卡脖子的难题,甚至我国在这一领域还走到了领先的行列。
        目前,我国多家钢企都已经掌握了九镍钢研制技术,如南钢、宝钢、山钢等等。我国终于有了自己的九镍钢,不用再受被“卡脖子”之苦。
        据了解,南钢如今已有稳定的九镍钢生产线,是我国九镍钢市场中一股不可忽视的力量。 到2018年时,南钢已经累计供货60000吨九镍钢。而且,在镍系刚市场市场之中,南钢常年处于第一的位置,独占半壁江山。
        宝钢在九镍钢领域的表现也不容小觑。在2021年,宝钢首批九镍钢产品成功发货。据悉,宝钢的项目能实现9000余吨的供货量,为LNG船产业提供材料支撑。
        山钢也在2020年成功掌握九镍钢炼制技术,并成功推开了国内市场的大门。 山钢为我国在九镍钢领域的国产化进程,向前推进了一大步。
造LNG船的另一种钢——殷瓦钢
        九镍钢和殷瓦钢都可以用于制造LNG船,只是用于不同的类型,殷瓦刚主要用于菱形罐,主要是超大型液化气船,一般大于10万m3,而9镍钢主要是一般形式的液罐,例如C型罐,一般用于中小型液化气船,一般是10万m3以下。
        殷瓦钢这种特殊的材料可以在极低温下保持稳定形状,即使直接与液态天然气接触,也不会因为低温出现过度收缩、导致舱体开裂,所以殷瓦钢是LNG运输船制造的核心材料,然而,其制造和加工应用都非常困难,为了良好的低温抗性,这种钢材放弃了抗腐蚀和高强度等几乎所有其他性能,导致它非常脆弱容易腐蚀,LNG运输船货仓的殷瓦钢厚度仅有0.7毫米,如纸片一样易碎,而且如果在人手接触时不戴着专用的手套,24小时后就会被锈穿,只有持国际最高级焊接证的焊工经过训练之后才可以进行这一任务,曾经,拥有焊接殷瓦钢资格的焊工,全中国只有不到10名。

殷瓦钢是什么
        殷瓦钢实质是按镍36%铁63.8%碳0.2%配比的镍铁合金。 最早由法国物理学家纪尧姆(C.E.Guialme)于1896年发现。因其在磁性相变温度即居里点Tc以下,其热膨胀系数趋近于零的特性得名Invar,意为“不变的”,中文音译称为殷瓦或殷瓦钢。 而这种现象被称为殷瓦效应(Invar Effect)。
        殷瓦钢因其膨胀系数小,导热系数低塑性韧性高等特点被称为“金属之王”,被广泛应用在精密激光设备,航天遥感器,特种传输电缆等领域。但要说其最重要的应用领域地说是LNG运输船。
皇冠上的明珠——LNG运输船
        LNG运输船即Liquified Natural Gas carrier.中文名液化天然气运输船。 这种船在船舶领域非常难造, 目前只有中美日韩四国以及欧洲几个船厂可以建造。 其同豪华游轮一起并称为造船业“皇冠上的明珠”。 而殷瓦钢则是制造LNG船不可或缺的原料。
        因为天然气在运输过程中要在-163℃的环境下保持其液态稳定。普通钢材在如此低的温度下会发生冷裂——即材料所受内应力超过材料本身强度极限时形成的裂纹。一旦出现这种情况就会导致天然气外泄,后果不堪设想。
        而只有用殷瓦钢制作的构件能在如此低温环境不产生形变破坏。因此,殷瓦钢是建造lng船的核心材料。虽然之前提到中美日韩四国都能建造lng船,但殷瓦钢都需要从法国GTT公司进口,价格自然也是超乎想象的贵。
拒绝“卡脖子”
        鉴于殷瓦钢材料上的受制于人,2013年开始由沪东中华造船集团有限公司领衔、宝钢特钢有限公司和中国船级社等单位协同研发液化天然气船用殷瓦钢项目。研发过程中所经历的艰难险阻这里就不展开介绍了。
        最终在2017年8月,法国GTT公司向宝钢特钢有限公司授予了认证,自此中国成功打破了殷瓦钢材料长期的国外垄断,实现了LNG船的完全自主化建造。同时宝钢特钢也成为了继GTT公司之后全球第二家能够生产销售殷瓦钢的公司。
        从2013年开始研发到2017年被授予认证,只过去了短短四年。 但正是这四年时间让中国的LNG船不再被国外的殷瓦钢“卡脖子”。在殷瓦钢国产化之后,我国成功建造交付了"泛亚",泛美","泛欧""泛非"四艘具备国际先进水平的液化天然气运输船。标志着我国在LNG船建造方面已经居于世界前列。相信在日后,国产殷瓦钢能够助力我国更多领域加速发展。
来源:51模材
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