液化二氧化碳運輸船用低溫儲罐鋼板編制說明

《液化二氧化碳運輸船用低溫儲罐鋼板》標準編制說明一、任務(wù)來源本文件由中國特鋼企業(yè)協(xié)會提出并歸口，冶金工業(yè)規(guī)劃研究院作為標準組織協(xié)調(diào)單位。根據(jù)中國特鋼企業(yè)協(xié)會團體標準化工作委員會團體標準制修訂計劃，由南京鋼鐵股份有限公司、冶金工業(yè)規(guī)劃研究院等單位共同參與起草，并共同參與前期研究、調(diào)研和標準的編制、修改、技術(shù)數(shù)據(jù)驗證以及標準推廣等工作。二、制定本文件的目的和意義對二氧化碳的捕捉、利用與封存已成為全球探索未來減碳路徑的重要方式，而液化二氧化碳運輸船是其中不可或缺的一環(huán)。據(jù)相關(guān)能源咨詢機構(gòu)預(yù)測，到2030年將需要一支由55艘液化二氧化碳（LCO2）運輸船組成的船隊，以滿足海上碳封存項目即將帶來的需求。二氧化碳在運輸儲存過程中一般是低溫環(huán)境下呈液化狀態(tài)，因此二氧化碳運輸船對于鋼板的強度、低溫韌性、屈強比、抗開裂性等有著更高的要求，液化二氧化碳運輸需要保持低溫、高壓兩種狀態(tài)，因此建設(shè)二氧化碳運輸船技術(shù)要求較高，此前在國內(nèi)外尚無相關(guān)實踐案例。隨著近些年發(fā)展的需要，國內(nèi)外鋼鐵企業(yè)逐步研發(fā)出具備高強度、超低溫韌性、抗開裂性能（CTOD）等良好性能的低溫鋼，已經(jīng)在二氧化碳運輸船中應(yīng)用，填補了二氧化碳存儲運輸材料領(lǐng)域的空白。目前國家標準《船舶及海洋工程用結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T712-2022），適用于制造遠洋，沿海和內(nèi)河航區(qū)航行船舶、漁船等船體結(jié)構(gòu)用厚度不大于150mm及海洋工程結(jié)構(gòu)用厚度不大于250mm的鋼板，厚度不大于25.4mm的鋼帶及剪切板。該標準技術(shù)要求是普適性要求，缺乏針對二氧化碳運輸船用鋼板，低溫、高壓等針對性的要求，不適用于二氧化碳運輸船用低溫鋼板的指導(dǎo)，本標準的制定，便于積極應(yīng)對大型液化二氧化碳運輸船市場擴大帶來的鋼材需求增加，并完善船用鋼板的標準體系。三、標準編制過程南京鋼鐵股份有限公司、冶金工業(yè)規(guī)劃研究院等單位共同承擔了《液化二氧化碳運輸船用低溫儲罐鋼板》團體標準的編制工作，共同組建了該團體標準起草小組，明確各自的責任和分工并開展工作。在《液化二氧化碳運輸船用低溫儲罐鋼板》標準制定過程中，起草小組認真查閱有關(guān)資料、收集相關(guān)數(shù)據(jù)信息，以《船舶及海洋工程結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T712）為參考，并考慮船級社的相關(guān)認可要求，結(jié)合國內(nèi)液化二氧化碳運輸船用低溫儲罐鋼板主要兩家生產(chǎn)企業(yè)，鞍鋼和南鋼的生產(chǎn)情況，產(chǎn)品下游用戶對液化二氧化碳運輸船用低溫儲罐鋼板的性能要求，進行本團體標準的編制工作。2024年4月：提出制定標準項目，并進行了標準立項征求意見和論證工作；2024年5月：中國特鋼企業(yè)協(xié)會發(fā)布項目計劃；2024年7-8月：進行起草標準的調(diào)研、問題分析和相關(guān)資料收集等準備工作，完成了標準制定提綱、標準草案；2024年8月：工作組內(nèi)征求意見和討論；2024年9月：計劃召開標準啟動會，圍繞標準草案進行討論，按照與會意見和建議將標準名稱修改為《液化二氧化碳運輸船用低溫儲罐鋼板》進行修改，形成征求意見稿并發(fā)出征求意見；2024年9月：計劃完成征求意見處理、形成標準送審稿；2024年X月：計劃完成該標準審定會和標準報批稿，上報中國特鋼企業(yè)協(xié)會審批；2024年X月：計劃發(fā)布、實施標準。四、討論會后修改1、表3，修改角注，a、b、c2、7.4.3參照國標通用標準表述。3、增加……具體CTOD特征是要求在合同中注明。4、CTOD試驗在新牌號、新規(guī)格產(chǎn)品進行船級社初次認證時進行。5、9.2組批規(guī)則，……每批由同一爐號、同一牌號、同一厚度、同一熱處理批次成品鋼板組成。6、其他編輯性修改。五、標準編制原則一是滿足用戶使用需要的原則。力爭達到“科學(xué)、合理、先進、實用”。二是實踐標準供給側(cè)改革的原則。爭取實現(xiàn)團體標準的“及時性”、“先進性”和“市場性”的要求。三是技術(shù)創(chuàng)新的原則。在與國家標準體系協(xié)調(diào)一致的基礎(chǔ)上，在標準結(jié)構(gòu)、內(nèi)容及主要技術(shù)指標等方面進行技術(shù)創(chuàng)新，在標準中充分體現(xiàn)新產(chǎn)品的技術(shù)特點。標準牽頭單位南京鋼鐵股份有限公司具有一定液化二氧化碳儲罐用鋼領(lǐng)域鋼板產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)驗，為進一步完善鋼材產(chǎn)品標準體系，保障二氧化碳船用儲罐的使用安全，冶金規(guī)劃院等單位積極配合起草組開展標準預(yù)研等基礎(chǔ)工作，標準研制過程中，編制組細致收集比對現(xiàn)行有效標準，著重調(diào)研下游行業(yè)重點關(guān)注的技術(shù)指標，并廣泛征求利益相關(guān)方意見，強化標準的適用性、先進性和公正性，提升標準應(yīng)用實施效果。六、標準的研究思路及內(nèi)容（一）編制思路《液化二氧化碳運輸船用低溫儲罐鋼板》主要以解決企業(yè)生產(chǎn)和下游需求為導(dǎo)向，進行標準設(shè)計與研制。據(jù)悉，液化二氧化碳低溫儲罐主要由鋼板進行加工后制得，原材料質(zhì)量對二氧化碳運輸船的使用壽命影響較大。根據(jù)使用環(huán)境的需要，低溫韌性與焊接性能是影響二氧化碳運輸船用鋼的主要因素，除與鋼材成分有關(guān)外，還與鋼板組織均勻性有較大關(guān)系，是保障產(chǎn)品的主要技術(shù)指標。本文件在編制過程中指標體系的設(shè)置參考《船舶及海洋工程結(jié)構(gòu)鋼》（GB/T712）、船級社規(guī)范要求，產(chǎn)品性能指標根據(jù)南鋼的生產(chǎn)數(shù)據(jù)進行完善，并重點對下游客戶關(guān)注的技術(shù)指標進行完善補充，使標準更具有針對性和實用性。（二）標準技術(shù)框架本文件包含以下部分前言1范圍2規(guī)范性引用文件3術(shù)語和定義4分類和代號5訂貨內(nèi)容6尺寸、外形、重量7技術(shù)要求8試驗方法9檢驗規(guī)則10包裝、標志及質(zhì)量證明書（三）主要技術(shù)內(nèi)容1.范圍目前下游客戶定制化主要為80mm以下產(chǎn)品，本文件適用制造液化二氧化碳運輸船儲罐用厚度不大于80mm的鋼板。2.規(guī)范性引用文件本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導(dǎo)則第1部分:標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。3.術(shù)語和定義本文件沒有需要界定的術(shù)語和定義。4．牌號表示方法本文件命名方式不同于GB/T712，采用常用的牌號表示方法，體現(xiàn)細分領(lǐng)域用途，避免發(fā)生重復(fù)。鋼的牌號由代表屈服強度的“屈”字的漢語拼音首字母“Q”、規(guī)定的最小屈服強度值、國際上代表液化二氧化碳的英文字母“LC”（LiquefiedCarbondioxide的縮寫）三部分組成。示例：Q690LC當需方要求鋼板具有厚度方向性能時，則在上述規(guī)定的牌號后加上代表厚度方向（Z向）性能級別的符號，例如：Q690LCZ25。5.訂貨內(nèi)容按本文件訂貨時，合同或訂單應(yīng)包括下列內(nèi)容：本文件編號；產(chǎn)品名稱；牌號；尺寸及精度；重量；交貨狀態(tài)；特殊要求。6.尺寸、外形、重量鋼板的尺寸、外形、重量及允許偏差應(yīng)符合GB/T709規(guī)定。鋼板的厚度允許偏差應(yīng)符合GB/T709-2019中的C類規(guī)定。7技術(shù)要求7.1牌號和化學(xué)成分本文件給出了產(chǎn)品的化學(xué)成分要求，碳當量要求和計算公式，本文件的成分設(shè)計參考GB/T712中F級鋼的化學(xué)成分，355級和390級主要為TMCP交貨狀態(tài)，500級、550級和690級參照QT交貨狀態(tài)產(chǎn)品，加嚴了S含量的要求?？紤]到本標準對鋼板的低溫韌性及焊接性能與GB/T712相比加嚴了690級產(chǎn)品的碳當量上限，減低690級鋼板中碳含量的上限，本文件與GB/T712對比情況見下表。，表1鋼的牌號和化學(xué)成分（熔煉分析）標準牌號化學(xué)成分（質(zhì)量分數(shù)）/%CSiMnPSCrCuMoNbVTiBZrNAltNi不大于不小于本文件Q355LC0.160.401.600.0200.0050.200.350.080.050.100.02——0.0120.020≤0.80國標FH360.160.500.90～1.600.0200.0200.200.350.080.02～0.050.05～0.100.02——0.0090.020≤0.80本文件Q390LC0.160.401.600.0200.0050.200.350.080.050.100.02——0.0120.020≤0.80國標FH400.160.500.90～1.600.0200.0200.200.350.080.02～0.050.05～0.100.02——0.0090.020≤0.80本文件Q500LC0.180.801.700.0200.0051.500.500.700.060.120.050.005—0.0150.0180.20~1.50國標FH500（QT）0.180.801.700.0200.0101.500.500.700.060.120.050.005—0.0150.018≤2.00本文件Q550LC0.180.801.700.0200.0051.500.500.700.060.120.050.005—0.0150.0180.20~1.50國標FH550（QT）0.180.801.700.0200.0101.500.500.700.060.120.050.005—0.0150.018≤2.00本文件Q690LC0.120.801.700.0200.0051.500.300.700.060.120.050.0050.150.0150.0181.50-2.50國標FH690（QT）0.180.801.700.0200.0101.500.500.700.060.120.050.005—0.0150.018≤2.00表2碳當量（熔煉分析）標準牌號碳當量CEV/%公稱厚度/mm≤5050~80本文件Q355LC≤0.38≤0.40國標FH36≤0.38≤0.40本文件Q390LC≤0.40≤0.42國標FH40≤0.40≤0.42本文件Q500LC≤0.48≤0.50國標FH50≤0.48≤0.50本文件Q550LC≤0.56≤0.60國標FH55≤0.56≤0.60本文件Q690LC≤0.60≤0.62國標FH69≤0.64≤0.667.2冶煉方法本文件規(guī)定鋼由電爐或轉(zhuǎn)爐冶煉，應(yīng)進行爐外精煉。7.3交貨狀態(tài)本文件規(guī)定鋼板以熱機械控制軋制（TMCP）或淬火+回火狀態(tài)交貨。7.4力學(xué)性能和工藝性能本文件鋼板力學(xué)性能指標符合表3的規(guī)定。鋼板的力學(xué)性能參考了相關(guān)國標、IGC船規(guī)的要求、實際生產(chǎn)應(yīng)用中的要求，進行了適當調(diào)整，增加了屈強比的指標，保證產(chǎn)品的使用性能，考慮到CO2在一個大氣壓下液化溫度為-78.5℃，本文件增加了-85℃的沖擊試驗要求。本文件的產(chǎn)品組織和力學(xué)性能的穩(wěn)定性和均勻性較高，縮小抗拉強度的控制范圍，斷后延伸率、沖擊吸收能量和抗拉強度與國標基本一致。厚度方向性能鋼板的厚度方向斷面收縮率應(yīng)符合GB/T5313的規(guī)定。增加模擬焊后熱處理（PWHT）的雙方協(xié)商項，此項指標來源于IGC船規(guī)的要求。表3力學(xué)性能牌號厚度橫向拉伸試驗橫向夏比V型沖擊試驗屈服強度aReH/MPa抗拉強度Rm/MPa屈強比斷后伸長率A/%試驗溫度/℃沖擊值KV2/JQ355LC≤40≥355490~620≤0.94≥21-60≥27＞40-80-85≥27FH36≤50≥355490~630—≥21-60≥24＞50-70-60≥27＞70-150-60≥34Q390LC≤40≥390510~650≤0.94≥20-60≥27＞40-80-85≥27FH40≤50≥390510~660—≥20-60≥27＞50-70-60≥31＞70-150-60≥37Q500LC≤50≥500590~770≤0.96≥17-60≥33＞50-80≥480590~770≤0.96≥17FH5003~50≥500590~770—≥17-60≥33＞50-100≥480≥17Q550LC≤50≥550640~820≤0.96≥16-60≥37＞50-80≥530640~820≤0.96≥16FH5503~50≥550640~820—≥16-60≥37＞50-100≥530≥16Q690LC≤50≥690770~940≤0.97≥14-60≥46＞50-80≥670770~940≤0.97≥14FH6903~50≥690770~940—≥14-60≥46＞50-100≥650770~940≥14a當屈服不明顯時，可測量規(guī)定塑性延伸強度Rp0.2代替ReH。7.5CTOD試驗相較于GB/T712，本文件新增CTOD試驗，按照GB/T2358標準進行CTOD試驗，鋼板CTOD性能應(yīng)符合表4的規(guī)定。CTOD試驗在新牌號、新規(guī)格產(chǎn)品進行船級社初次評價時進行。表4鋼板CTOD性能牌號試驗溫度（℃）CTOD特征值δm（mm）Q355LC-55≥0.20Q390LC-55≥0.20Q500LC-55≥0.20Q550LC-55≥0.20Q690LC-35≥0.207.6晶粒度由于下游客戶對于晶粒度關(guān)注度不高，且國標控制指標不算嚴格，本文件刪除了晶粒度的要求。7.7表面質(zhì)量參考GB/T712，刪除允許帶缺陷交貨條款，增加鋼板不允許焊補條款。7.7超聲檢測鋼板應(yīng)逐張按NB/T47013.3進行超聲波探傷檢驗，合格級別在合同中注明。8.試驗方法 8.1鋼的化學(xué)成分試驗方法應(yīng)按GB/T4336、GB/T20123、GB/T2014、GB/T20125或通用的化學(xué)分析法進行，仲裁時應(yīng)按GB/T223.5、GB/T223.9、GB/T223.11、GB/T223.14、GB/T223.19、GB/T223.23、GB/T223.26、GB/T223.37、GB/T223.40、GB/T223.58、GB/T223.62、GB/T223.69、GB/T223.78、GB/T223.79、GB/T223.84、GB/T223.85、GB/T223.86、GB/T11261、GB/T20125的規(guī)定進行。8.4章節(jié)針對鋼板的檢驗項目和試驗方法提出要求，具體內(nèi)容如表5所示。表5檢驗項目、取樣數(shù)量、取樣方法和試驗方法序號檢驗項目取樣數(shù)量取樣方法試驗方法1化學(xué)成分熔煉分析1個/爐GB/T20066成品分析試樣應(yīng)位于板厚1/4處見8.1成品分析1個/批2拉伸試驗1個/批GB/T2975GB/T228.13沖擊試驗3個/批GB/T2975GB/T2294厚度方向性能3個/批GB/T5313GB/T53135CTODa協(xié)商—GB/T23586超聲波檢驗逐張—GB/T29707表面質(zhì)量逐張—目視8尺寸、外形逐張—合適的量