【化工装备十年大发展】603—2022年南通中集太平洋海工国产高锰钢LNG储罐研发试制成功

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大型LNG燃料储罐是环保燃料动力船以及整个LNG产业链的核心装备，技术标准极为严苛，且造价昂贵。LNG通常在-163℃超低温环境条件下储存、运输，《国际散装运输液化气体船舶构造和设备规则》规定可用于LNG建造的4种低温材料包括铝合金钢、奥氏体不锈钢、奥氏体Fe-Ni合金钢（也称殷瓦钢）和9%Ni钢，而目前LNG船用储罐最常用的是9Ni钢。但缺点是价格较高、加工程序繁琐、强度相对偏低，而且材料中镍含量较高，近年来镍价疯涨，产品建造成本大幅提高，为此研发寻找新材料、新工艺势在必行。

而新诞生的LNG新型低温材料高锰钢，是一种锰含量在22-25%之间、不含镍的一种纯奥氏体合金钢，具有良好的低温韧性，高延展高强度性能，相比目前传统LNG船罐材料所用的9Ni钢，有更加明显的经济效益。因此高锰钢的应用对于LNG船舶制造企业降低生产成本、提升市场竞争力等方面有着重要的实际意义。一旦突破基础研发壁垒、实际建造技术，实现LNG储罐批量生产，船舶制造厂与船东都将迎来双赢目标！

南通中集太平洋海洋工程有限公司（简称“中集太平洋海工”或“CIMC SOE”），是一家专注于海洋石油、天然气行业中液化气的运输与存储，专业制造液化气船及液货系统、海工模块等高端装备的国际工程公司，有着丰富的独立C型单罐、双罐、三瓣罐设计及制造经验。

中集太平洋海工从2016年就开始与浦项展开合作，研究韩国高锰钢钢板、焊接材料的冷热加工性能、焊接性能，但因种种原因，韩国技术封锁，不出口材料，导致研究终止。与此同时，我国南钢、鞍钢、舞钢、首钢等钢企及钢铁研究总院、中国船舶集团七二五研究所、北京科技大学、武汉科技大学、四川大西洋、武汉铁锚、昆山京群等相关研究所、钢厂、焊材厂都相继开展了高锰钢材料的研发工作。



在国产高锰钢和焊材研发成功后，CIMC SOE先后与首钢、舞钢、四川大西洋、中国船舶集团七二五研究所、武汉铁锚等合作，本着从实际产品建造技术方案和建造难度出发，对钢板、焊材进行对比测试，完成焊接工艺评定，先后攻克了样罐大变形率的冷加工成型、焊接、水压试验、冷罐试验。中集太平洋海工分别于2021年及2022年顺利完成了两个9立方及25立方不同尺寸样罐的制作，并完成了全过程试验，掌握了高锰钢材料设计与建造技术的宝贵经验。在此研究期间，多家船级社及船东见证了整个过程，并给予肯定评价。

2022年10月13日，韩国大宇造船两艘LNG动力超大型油轮（VLCC）同时命名，这也是全球首制搭载韩国自主研发高锰钢LNG燃料储罐的VLCC，由此，大宇造船在环保船舶领域又树立了一个新的里程碑。

土耳其船东Advantage Tankers公司总裁Gulsun Nazli Karamehmet Williams女士以“教母”身份出x i命名仪式，并将2艘船分别命名为“Advantage Verdict”号和“Advantage Victory”号。

出x i当天命名仪式的大宇造船社长朴斗宣表示：“全球首次建造搭载高锰钢LNG燃料储罐的双燃料动力VLCC再次证明了大宇造船的环保船舶建造技术竞争力。公司将通过持续的研发，尽全力确保压倒性的技术力。”

据了解，大型LNG燃料储罐是环保燃料动力船以及整个LNG产业链的核心设备，技术标准极为严苛，且造价昂贵，占LNG船整套动力系统价格的约30%。LNG通常在零下163℃的超低温环境下条件下储存运输，此前主要采用镍合金钢（9%Ni）、铝合金、不锈钢等作为LNG货舱和燃料储罐的主要材料。其中，9%镍钢是目前LNG储罐制造中使用最多的钢种。但是这些材料的缺点是价格较高、加工工序繁琐、强度较低，因而在应用方面受到了制约。此外，如果产品中价格昂贵的镍含量较高，那么产品成本将会大幅提高。



高锰钢是指含锰量高达11~14%的合金钢。全球的锰资源储量丰富，高锰钢的价格也比9%镍钢更具竞争力，其不仅在在零下196摄氏度的超低温条件下可以保持理想的性能，而且强度高，耐磨耗性强，因此，高锰钢作为LNG燃料储罐的新一代材料一直备受瞩目，世界主要造船厂、钢铁公司等为了抢占高锰钢市场而展开了激烈竞争。



据国际船舶网了解，高锰钢LNG燃料储罐技术由大宇造船和浦项制铁经过10多年的共同研发完成。大宇造船和浦项制铁为了将高锰钢用于制作LNG燃料储罐，共同开发了从预处理到焊接的储罐制造技术。通过这一措施，构建了以高锰钢为中心的韩国LNG燃料储罐生态系统，确保了国家竞争力。



早在2010年11月，大宇造船与浦项制铁和美国船级社（ABS）、法国船级社（BV）、挪威船级社（DNV）、韩国船级社（KR）、英国劳氏船级社（LR）等全球五大船级社共同成立了名为“超低温用高锰钢及焊接材料共同开发”的项目，旨在积极推动高锰钢的开发，历时多年的努力终于突破了技术瓶颈，于2013年推出了全球首款LNG储罐专用的低温高锰钢厚板产品，并在2015年实现了批量生产。

此前，使用浦项钢铁高锰钢LNG燃料储罐的船舶仅有现代尾浦造船在2018年交付的浦项制铁50000载重吨散货船“Green Iris”号。该船采用了浦项制铁为低温LNG和液化气体储存专门设计的一种奥氏体高锰钢C型LNG燃料储罐，储存能力为500立方米。



此外，德国航运巨头赫伯罗特于2020年12月在大宇造船订造了6艘LNG动力23500TEU超大型集装箱船。该型集装箱船采用开创性设计，安装由高锰钢制造的18000立方米B型LNG燃料储罐。由于使用这种新型燃料储罐材料，每艘船最多可节省200万至300万美元成本。其中的首制船将在2023年4月30日交付，届时将成为全球第一艘使用高锰钢LNG燃料储罐的超大型集装箱船。



对于韩国造船业而言，选择高锰钢LNG燃料储罐还可以节省向海外工程公司支付的专利技术费用。迄今为止，韩国船企建造的LNG动力船大多使用法国工程公司GTT的薄膜型燃料舱，并需要为此向GTT支付许可费。



据韩国浦项制铁经营研究所预测，全球LNG动力船建造市场的规模将从2021年的20万亿韩元（约合179亿美元）增加到2026年的130万亿韩元（约合1164亿美元），增长6倍以上。到2030年，韩国建造的船舶中将有60%是LNG动力船。国际航运业界人士则预测，今后10年间，全球LNG船、LNG动力船、LNG加注船等相关船型的市场需求规模将超过3000艘。



韩国业界人士表示，随着未来LNG动力船需求大幅增加。今后，韩国不仅将确保在该领域的价格竞争力，而且有可能实现LNG货舱制造技术的自立。



据悉，韩国业界在携手加快开发高锰钢LNG燃料储罐制造技术的同时，还计划将业务扩大到氨、氢、甲醇等环保替代燃料储罐市场。

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