304L不锈钢在制造LNG储罐中的具体应用

 随着304L不锈钢在世界范围被大量用来建造路基液化天然气储罐，而用304L不锈钢来建造液化天然气油轮仅有一艘，它是1965年法国建造的“Jules Verne”号。为了研究用304L不锈钢来制造MOSS（独立球型）液化天然气储罐，进而建造一艘液化天然气油轮，日本的钢铁专家和造船厂，以及很多学者组成了攻关小组，探讨304L不锈钢用在货轮上的可行性，不巧的是，在1973年第一次石油危机爆发，所以计划没能顺利实施，与此同时，欧洲在用铝合金制造液化天然气油轮的探索方面取得进展，所以后来304L不锈钢就没在液化天然气油轮上得到应用。70年代后期，世界能源需求增加，能源消费产生的环境问题开始受到人们关注，天然气作为绿色能源逐步受到人们重视，因而需要建造更多陆地上天然气储罐，并且造的越来越大，大的储罐需要更厚的钢板，如何保证如此厚的304L不锈钢板的韧性成为重大课题。与此同时，随着制钢技术快速发展，连铸技术成功应用、转炉精炼、熔炼脱磷等高纯度制钢技术开发出来并且应用于304L不锈钢，使304L不锈钢的P、S含量分别可降低到50ppm和10ppm以下，这些新技术有效降低了对304L不锈钢低温韧性有害的元素含量，9Ni钢的低温韧性因此得到提高。另一方面，不断开发新的热处理工艺，例如控制轧制后直接淬火工艺，属于技术范畴，其通过改善淬透性和细化晶粒，也提高了304L不锈钢的低温韧性。

 目前，304L不锈钢主要用来建造陆基LNG储罐。304L不锈钢可以在-196℃温度下使用，是制造液化天然气储罐用的理想结构材料，其有很多优点：它的基体是铁素体，强度比较高，板厚可以降低；热膨胀率比较小，能够加工成大尺寸钢板，由于以上优点，其需求量不断增长，并作为可能使用在深冷温度下的铁素体钢而得到推广。304L不锈钢在发展的初期，有钢板热处理设备问题存在，故只限于生产NNT（二次正火回火）热处理材料，随着热处理技术的进步，可以生产QT（淬火回火）热处理材料，使QT材料占有优势。由于QT材料是调质处理过的，最后组织是微细的回火马氏体，所以低温韧性好，屈强比高于NNT热处理材料。液化天然气储罐一般很大，焊接后进行热处理是不现实的，所以为了保证焊接后仍然具有良好低温韧性，常使用含70%镍的高镍基合金作为焊接材料。

 长期以来，国内304L不锈钢及其焊接材料一直都是进口国外产品，这也是限制我国大型液化天然气工程建设的一个难题。2005至2007年间，山西太原钢铁集团公司承担科技部863项目“液化天然气储罐用超低温304L不锈钢开发及应用技术”，成功开发出国产304L不锈钢，合肥通用机械研究院等单位对该钢的综合材料性能和焊接性能进行了广泛而深入的技术研究。结果显示，国产304L不锈钢包括-196℃冲击功在内的综合性能指标和美国标准ASTM A353／A553M（Ⅰ型）和欧盟标准EN10028的要求相比已经领先，与日本、欧洲按标准生产的304L不锈钢水平相当甚至略高。2007年304L不锈钢通过了全国锅炉压力容器标准化技术委员会组织的专家评审，同意用于建造低温储罐和低温压力容器。中石油建造的位于江苏和辽宁的两个液化天然气项目中的储罐，内罐材料已选用国产304L不锈钢，这是国产镍系低温钢用于大型低温液化天然气储罐的一个重要里程碑。