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船厂不能仅仅看到材料成本的降低-国际空运头程

  高锰钢具有优秀的低温性能,强度也比较高,在零下196摄氏度条件下具有良好的冲击韧性,可以替换目前广泛使用的低温金属,例如9镍钢、5镍钢、不锈钢和铝合金等。与此同时,国际物流,由于地球上锰的含量较多,因此高锰钢的本钱相较于其他低温金属低得多,大规模应用上风明显。目前,已有多家船厂正在进行相关的工程化应用研究,韩国大宇造船海洋已成功研发高锰钢材料LNG储罐,并投进测试和使用。

  2020年,赫伯罗特在大宇造船海洋订造了多达12艘的超大型23000TEU LNG双燃料集装箱船,这是首批使用高锰钢燃料舱(Type B型)的集装箱船。

  2018年,韩国推动国际海事组织(IMO)出台《经修订的用于低温环境的高锰奥氏体钢应用临时指南》,明确高锰钢是能够用作承载LNG的低温钢,同意高锰钢应用于LNG运输船和LNG动力船的液货舱和燃料舱。2019年,高锰钢被韩国产业通商资源部批准用作陆上LNG储罐,并通过了低温材料性能测试,通过实际的项目运行证实了其性能和稳定性。

  我国的高锰钢研究起步晚于韩国,2014年,中国船舶团体有限公司旗下江南造船(团体)有限责任公司开始研制以镍钢为主屏壁的B型燃料舱,并同步进行高锰钢焊接和锰蒸气对人体健康危害的研究。2016年,鞍钢、舞钢、首钢等钢企及钢铁研究总院、中国船舶团体七二五研究所、北京科技大学、武汉科技大学等开展了高锰钢的研发和应用工作。2018年,七二五所联合中国船级社(CCS)、鞍钢、舞钢等单位,在产业和信息化部立项开展LNG储罐高锰奥氏体低温钢应用性能研究。

  高锰钢全称高锰奥氏体低温钢,是指锰含量为22.5%~25.5%,屈服强度不小于400兆帕,在环境温度和工作温度中保持奥氏体相的钢。奥氏体相是钢铁一层片状的显微结构,常见的奥氏体相金属就是不锈钢。高锰钢并不是一个新的钢种,早在1882年,英国的Robert Hadfield就发明了高锰钢,高锰钢具有良好的加工硬化能力和冲击韧性,而且耐磨损,能够在高冲击负荷下安全可靠运行,已应用于冶金、采矿、铁路、军工等行业,比较典型的有高锰钢制铁轨和坦克的履带等。

  本钱上风明显、业界争相研发推广

  职业健康安全环保(HSE)是船厂的头等大事,在正式应用高锰钢之前,船厂相关的工程技术职员应充分了解高锰钢的切割、加工和焊接等作业可能带来的职业健康隐患。

  污染不收留忽视、应用瓶颈有待打破

  锰蒸气在空气中能很快氧化成灰色的一氧化锰及棕红色的四氧化三锰等锰的氧化物烟尘。假如防护不良,锰蒸气就会通过呼吸道进进人体,造成锰中毒,引起中毒者严重的器质性病变。

  高锰钢应用于LNG运输船与LNG动力船拥有明显的本钱上风,但与此同时,相比于目前通用的LNG承载材料,高锰钢的表面应力较大,切割有难度。采用目前的焊接方式,高锰钢焊接后焊缝的强度会低于母材,轻易出现结构缺陷。此外,高锰钢焊接对环境产生污染及对人体健康造成危害的一面更不收留忽视。

  2020年,中国特钢企业协会团体正式发布《低温压力收留器用高锰奥氏体钢板》团体标准。2021年12月,CCS正式发布《高锰奥氏体低温钢应用指南》。

  由于锰蒸气的危害巨大,而且中毒者以慢性中毒为主,一经发现往往其大脑已经产生了不可逆的损坏,因此各国职业健康防护法规对锰在工作场所的含量有较为严格的规定。

  高锰钢中含有25%的锰,其切割和焊接中会产生大量的锰蒸气,而锰蒸气对人体的健康危害巨大。

  然而,高锰钢的规模化应用还需要解决很多题目,如焊接难度大、锰蒸气对环境的污染等,其中尤其值得关注的是锰蒸气对人健康的危害。在高锰钢切割和焊接作业过程中如何减少对操纵工人健康的危害,是在船舶领域实现高锰钢规模化应用需要解决的重点题目。

  近年来,业界开始研究将高锰钢应用于LNG船建造。一直以来,根据《国际散装运输液化气体船舶构造与设备规则》(IGC Code)和《国际使用气体或其他低闪点燃料船舶安全规则》(IGF Code)的要求,LNG储罐只能用4种材质:镍合金钢、不锈钢、9镍钢和铝合金。高锰钢的出现扩展了LNG储罐的材质选择范围,而且由于高锰钢的本钱相较这4种金属有了大幅降低,业界对高锰钢大规模用于船舶建造寄予厚看。

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