CSTM-高錳鋼制LNG儲罐用焊接材料編制說明

T/CSTMXXXXX-202X《高鎰鋼制LNG儲罐用焊接材料》

編制說明目錄（編寫框架）.目的、意義及任務(wù)錯(cuò)誤!未定義書簽。.國內(nèi)外現(xiàn)行材料標(biāo)準(zhǔn)及CSTM要求的比較與制修訂錯(cuò)誤!未定義書簽。.焊接材料研發(fā)的基本原理錯(cuò)誤!未定義書簽。.標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容錯(cuò)誤!未定義書簽。標(biāo)準(zhǔn)編制原則錯(cuò)誤!未定義書簽。主要內(nèi)容錯(cuò)誤!未定義書簽。.試驗(yàn)和應(yīng)用情況錯(cuò)誤!未定義書簽。.結(jié)束語錯(cuò)誤!未定義書簽。L目的、意義及任務(wù)節(jié)能減排是綠色航運(yùn)業(yè)發(fā)展的主題，大力發(fā)展優(yōu)質(zhì)高效和經(jīng)濟(jì)清潔能源的液化天然氣LNG（LiquefiedNaturalGas,簡稱LNG）燃料，將是我國實(shí)現(xiàn)“2030年前碳達(dá)峰、2060年前碳中和”目標(biāo)的有力保障措施之一。超低溫高鋪鋼以其優(yōu)良的力學(xué)性能和卓越的經(jīng)濟(jì)性，已成為LNG儲運(yùn)裝備極具競爭力的材料。而配套的焊接材料是LNG儲運(yùn)裝備建造的關(guān)鍵技術(shù)，決定著裝備的結(jié)構(gòu)完整性和運(yùn)行安全性。目前國內(nèi)尚無任何高鎰鋼制LNG儲罐用焊接材料的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，且韓國的技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)，由于技術(shù)封鎖，無法參閱。雖是替代9Ni鋼和奧氏體不銹鋼的材料，但由于與9Ni鋼是不同成分體系、不同微觀組織的材料，與奧氏體不銹鋼是不同成分體系的材料，有著與9Ni鋼和奧氏體不銹鋼顯著差別的焊接性，配套于高錦鋼的焊接材料有其自身的獨(dú)特的特點(diǎn)和焊接技術(shù)要求，因此，為推動(dòng)高鎰鋼的應(yīng)用，繪制高鎰鋼焊接材料的團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)勢在必行。另一方面，在實(shí)際使用過程中，若此種先進(jìn)材料無規(guī)可循，不能從規(guī)范的角度提供強(qiáng)有力的硬件支持和保障，將是應(yīng)用高鎰鋼的壁壘和障礙。編制高鏡鋼制LNG儲罐用焊接材料標(biāo)準(zhǔn)的目的在于彌補(bǔ)此項(xiàng)空白，標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目主要涉及到：高錦鋼制LNG儲罐用焊接材料的型號、技術(shù)要求、各項(xiàng)指標(biāo)、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、包裝、標(biāo)志和質(zhì)量證明等各項(xiàng)要求。本標(biāo)準(zhǔn)擬分三部分：（1）焊條，（2）埋弧焊焊絲及焊劑,（3）鋁極筑弧焊焊絲。期望通過標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目的編制實(shí)施，規(guī)范高鑄鋼制LNG儲罐用焊接材料統(tǒng)一規(guī)定，并為在未來此類材料的設(shè)計(jì)、驗(yàn)收和使用提供理論依據(jù)。真正從規(guī)范層面指導(dǎo)高缽鋼制LNG罐用焊接材料的應(yīng)用，推進(jìn)高鑄鋼制LNG罐用焊接材料的生產(chǎn)與應(yīng)用。.國內(nèi)外現(xiàn)行材料標(biāo)準(zhǔn)及CSTM要求的比較與制修訂世界范圍內(nèi)，韓國浦項(xiàng)POSCO鋼鐵率先研發(fā)并推廣LNG燃料罐用超低溫高缽鋼焊接材料及焊接工藝，在完成鋼材和焊接材料的船級社認(rèn)證后，于2014年12月通過了韓國國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究院的認(rèn)證，并制定了高鎰鋼用電弧焊條（KSD7142）、高鎰鋼用電焊藥芯焊絲（KSD7143）、高鎰鋼用埋弧焊絲和焊劑（KSD7144）、低溫壓力容器用奧氏體系高鎰鋼板標(biāo)準(zhǔn)（KSD30131）等新標(biāo)準(zhǔn)。在相關(guān)技術(shù)報(bào)道中，基本以藥芯焊絲為主要產(chǎn)品，未見有任何手工電焊條的技術(shù)報(bào)道。據(jù)推測是由于韓國船舶建造行業(yè)的自動(dòng)化程度較高，手工電弧焊使用率較低。2016年，超低溫高鎰鋼正式應(yīng)用于由現(xiàn)代尾浦造船公司承建的5萬總載重噸級動(dòng)力散貨船LNG燃料罐。2017年超低溫高鎰鋼應(yīng)用于全球首艘LNG動(dòng)力散貨船“l(fā)lshinGreenlris”號上，這艘50000載重噸散貨船，是全球第一艘LNG動(dòng)力散貨船，擁有一個(gè)容量為500m3的C型LNG燃料罐。韓國預(yù)計(jì)到2030年建造的船舶中將有60%是LNG動(dòng)力船，且由超低溫高鎰建造完成。目前國內(nèi)沒有任何與高缽鋼焊接材料相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。.焊接材料研發(fā)的基本原理從2016年開始，武漢科技大學(xué)王紅鴻教授團(tuán)隊(duì)開始研究高鎰鋼的焊接性，對于高鎰鋼的微觀組織及力學(xué)行為進(jìn)行了深入的研究，掌握了其強(qiáng)韌化機(jī)理。自2018年至今，受南京鋼鐵公司的技術(shù)委托（3項(xiàng)技術(shù)委托合同），武漢科技大學(xué)王紅鴻教授研發(fā)系列的超低溫高錦鋼配套焊接材料，經(jīng)過4年，從理論探索研究到實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，再到小批量生產(chǎn)，研制出超低溫高鋅鋼配套的系列焊接材料，包括手工電焊條、埋弧焊焊絲及焊劑、鋁極氤弧焊焊絲等。配合南京鋼鐵公司完成了高鎰鋼30mm、50mm規(guī)格的船級社認(rèn)證試驗(yàn)工作，國內(nèi)首家取得了六國船級社證書。采用本團(tuán)隊(duì)技術(shù)，指導(dǎo)武漢鐵錨焊材有限公司（2項(xiàng)合作合同），國內(nèi)首家取得了超低溫高鎰鋼埋弧焊焊絲與焊劑的六國船級社證書。高錦鋼焊接材料形成的焊縫金屬為全奧氏體組織，焊接材料通過設(shè)計(jì)C、Mn、Ni、N等合金元素含量，控制層錯(cuò)能在20mJ/m2以上，保證焊縫金屬在室溫到-196。C的溫度范圍，仍然是奧氏體組織，有著良好的奧氏體穩(wěn)定性；在受到外力作用時(shí)，以形變誘導(dǎo)塑性(TWIP)為主要形變機(jī)制，保證良好的低溫沖擊韌性和斷裂韌性。設(shè)計(jì)原理一：高鎰鋼焊接材料的成分體系或形成的熔敷金屬的成分體系應(yīng)與母材相匹配,目前，IMO及CCS已發(fā)布高鎰鋼的化學(xué)成分體系，高鎰鋼焊接材料及熔敷金屬的成分體系與此導(dǎo)則和指南中的化學(xué)成分體系相匹配。設(shè)計(jì)原理二：高鋪鋼屬于高合金體系，液態(tài)金屬粘度大、熔池鋪展不開；為奧氏體組織，電阻系數(shù)大?；谝陨咸匦?，為保證良好的焊接工藝操作性和焊縫金屬成型性，設(shè)計(jì)了全新的焊條芯成分體系、堿型藥皮成分體系和焊劑成分體系。.標(biāo)準(zhǔn)編制原則和主要內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)編制原則(1)政策性：本文件的制定符合國家現(xiàn)行有關(guān)法律、法規(guī)和政策要求。(2)原則性：本文件有利于促進(jìn)我國高錦鋼在LNG儲運(yùn)裝備中的應(yīng)用，提高我國在高端焊接材料方面的研發(fā)和應(yīng)用，提高LNG行業(yè)、建造行業(yè)、焊接材料行業(yè)的技術(shù)儲備和競爭力。(3)前瞻性：本文件的高錦鋼焊接材料是我國提出的完全自主研發(fā)的技術(shù)，是屬于國際先進(jìn)，國內(nèi)首創(chuàng)的技術(shù)。隨著我國LNG新能源行業(yè)快速發(fā)展，LNG儲運(yùn)裝備需求量的劇增，高錦鋼的應(yīng)用將會(huì)呈現(xiàn)出井噴式的增長。在自主研發(fā)、理論指導(dǎo)的基礎(chǔ)上，結(jié)合日前的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及LNG樣罐建造的基礎(chǔ)，明確高缽鋼焊接材料的生產(chǎn)、應(yīng)用、檢測等規(guī)范和要求，最終形成《高鎰鋼制LNG儲罐用焊接材料》的標(biāo)準(zhǔn)草案(工作組討論稿)。(4)實(shí)用性：本文件主要用于高鎰鋼制LNG儲罐焊接材料的分類、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則、包裝標(biāo)志和質(zhì)量證明書。對于高鎰鋼焊接材料生產(chǎn)行業(yè)、使用行業(yè)具有較強(qiáng)的實(shí)用性。(5)規(guī)范性：本文件制定時(shí)對照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定，文字表達(dá)力求準(zhǔn)確簡明，內(nèi)容嚴(yán)謹(jǐn)合理。(6)緊迫性：目前，LNG新能源的快速發(fā)展，儲運(yùn)裝備需求急增，高鎰鋼以其優(yōu)良的綜合性能和優(yōu)秀的經(jīng)濟(jì)性，其應(yīng)用前景將呈現(xiàn)出喜人的局面。沒有相關(guān)的適用性的焊接材料的標(biāo)準(zhǔn)，將會(huì)嚴(yán)重阻礙高鎰鋼在LNG行業(yè)的應(yīng)用，或者成為發(fā)展的頸項(xiàng)。因此，本文件的制定和發(fā)布迫在眉睫。(7)重要性：目前國內(nèi)缺乏高錦鋼焊接材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為了促進(jìn)我國LNG新能源和裝備的快速發(fā)展，指定和發(fā)布高鎰鋼焊接材料的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)將表現(xiàn)出其非常重要的作用。主要內(nèi)容(1)范圍本文件規(guī)定了缽?qiáng)W氏體低溫鋼(簡稱高鎬鋼，下同)制LNG儲罐用焊條、埋弧焊絲和焊劑、鴇極氤弧焊絲的型號編制、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則。適用于高鎰鋼制LNG儲罐用焊條、埋弧焊焊絲和焊劑、鴇極氤弧焊絲。(2)型號分類高鎰鋼焊條為低氫型焊接，焊條型號由五部分組成：第一部分用字母表示焊條；第二部分用字母“HMn”表示高錦鋼；第三部分為數(shù)字表示焊接位置，1為全位置焊接；第四部分為數(shù)字表示焊接電流種類及藥皮類型；數(shù)字后面附加”M”表示有特殊規(guī)定的焊條。埋弧焊焊絲-焊劑組合分類由四部分組成：第一部分：用字母“F”表示埋弧焊焊絲.焊劑組合；第二部分：用“HMn”表示高鎰的熔敷金屬種類；第三部分：用“S”表示實(shí)心焊絲；第四部分：表示焊劑類型；第五部分：表示焊絲類型和牌號。鴇極氤弧焊焊絲“TH”表示氤弧焊；表示實(shí)心；“25MnXXX”表示合金元素，X表示其它元素。(3)技術(shù)要求包括焊接材料的尺寸、表面質(zhì)量、顆粒度規(guī)定、焊絲和熔敷金屬的化學(xué)成分、熔敷金屬的力學(xué)性能、焊絲的金相檢驗(yàn)、熔敷金屬的射線檢測。焊絲的化學(xué)分為武漢科技大學(xué)研發(fā)時(shí)的數(shù)據(jù)，同時(shí)符合與IMO和CCS導(dǎo)則和指導(dǎo)的技術(shù)要求。力學(xué)性能以IMO和CCS導(dǎo)則和指導(dǎo)的技術(shù)要求為準(zhǔn)則。(4)試驗(yàn)方法包括焊絲尺寸及表面質(zhì)量檢測、化學(xué)分析、熔敷金屬力學(xué)性能、射線檢測。試驗(yàn)方法主要參照相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。(5)檢測規(guī)則包括批量劃分、取樣方法、驗(yàn)收、復(fù)驗(yàn)。(6)包裝、標(biāo)志和質(zhì)量證明書.試驗(yàn)和應(yīng)用情況本文件中的手工電焊條(中2.5mm、中3.2mm兩種規(guī)格)、埋弧焊焊絲(中3.2mm)+配套焊劑、鴇極氤弧焊焊絲(①2.5mm),三種焊接材料，已配合南京鋼鐵公司取得六國船級社鋼板認(rèn)證。已指導(dǎo)鐵錨焊接材料公司取得埋弧焊焊絲(①3.2mm)+配套焊劑的六國船級社認(rèn)證。目前正在江蘇華滋能源公司，正在采用本文件中的三種焊接材料進(jìn)行LNG樣罐建造。已完成焊接工藝評定，力學(xué)性能達(dá)到本文件中的技術(shù)要求。.結(jié)束語高鎰鋼的應(yīng)用隨著LNG新能源的發(fā)展將呈現(xiàn)出快速發(fā)展的勢頭，2022年樣罐制造和船級社認(rèn)證將大面積鋪開，在1-2年樣罐建造和船