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殷瓦材料M93因瓦合金在船舶建造中的應(yīng)用 因瓦合金化學(xué)成分物理性能
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng),對(duì)能源的需求也將越來(lái)越大。LNG作為一種清潔、高效、廉價(jià)的能源,已成為我國(guó)本世紀(jì)初開(kāi)發(fā)利用的重點(diǎn)目標(biāo)。大型LNG船是世界公認(rèn)的高技術(shù)、高難度、高附加值的“三高”船,是世界民用船舶建造皇冠上的一顆明珠。目前世界上僅有日本、韓國(guó)、法國(guó)、芬蘭等少數(shù)幾個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家的船廠能夠建造該船舶,要成為世界造船強(qiáng)國(guó),挑戰(zhàn)高技術(shù)、高難度、高附加值的LNG船舶建造,意義非凡。
液化天然氣船需保證具有在-163℃的條件下運(yùn)輸液化天然氣的能力;船上貨物操控系統(tǒng)需能承受巨大溫度變化;液化天然氣在海上航行中自然揮發(fā)的天然氣還要經(jīng)管路輸送到主機(jī)中燃燒。為此,特殊的液貨系統(tǒng),特殊的主推進(jìn)系統(tǒng)和船體結(jié)構(gòu)長(zhǎng)壽命的要求以及低溫鋼在船體結(jié)構(gòu)上的大量使用,構(gòu)成了LNG船的三大特點(diǎn)。
LNG船建造的核心是貨物圍護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要由絕熱絕緣層和其上的殷瓦材料保護(hù)薄膜構(gòu)成。殷瓦材料(M93)有著特殊的物理化學(xué)性能和化學(xué)成分(見(jiàn)表1、表2),其熱膨脹率接近于零,在-196℃的工作環(huán)境下,現(xiàn)有的可選材料中它的綜合性能是最適合作為液化氣體運(yùn)輸和儲(chǔ)存使用的金屬材料。殷瓦材料M93具有比中碳鋼更強(qiáng)的耐腐蝕性,但它不是不銹鋼,不能長(zhǎng)期暴露在濕潤(rùn)的空氣中。產(chǎn)品使用、儲(chǔ)存環(huán)境需保持濕度在60%以下,溫度在25℃左右,在生產(chǎn)過(guò)程中要避免直接接觸鐵質(zhì)工具和模具,必須始終保持殷瓦材料的潔凈、干燥。由于其熱膨脹系數(shù)極低,在巨大的溫差變化時(shí),其幾乎不發(fā)生變形,在溫度極低的環(huán)境下,依然保持良好的強(qiáng)度。
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表1?殷瓦材料M93的材料成分
C |
Si |
S |
P |
Mn |
Ni |
Fe |
≤0.04 |
≤0.25 |
≤0.0015 |
≤0.008 |
0.2-0.4 |
35-36.5 |
余量 |
表2?殷瓦材料的物理性能
0-180℃之間保證的熱膨脹系數(shù) |
1.5±0.5×10-6/℃ |
密度 |
8.125(g/cm3) |
居里點(diǎn) |
240℃ |
彈性模量20℃時(shí) |
142000MPa |
楊氏模量-160℃時(shí) |
136000MPa |
切變模量20℃時(shí) |
57000MPa |
切變模量160℃時(shí) |
52000MPa |
比熱20℃-196℃之間平均值 |
0.385J.G-1.K |
熱傳導(dǎo)20℃ |
0.147J.CM-1.S-1.K-1 |
熱傳導(dǎo)-160℃時(shí) |
0.084J.CM-1.S-1.K-1 |
該材料屬進(jìn)口船舶新材料,國(guó)內(nèi)目前暫無(wú)該特種材料的生產(chǎn)廠家,因此盡快建立一套該材料的化學(xué)分析方法,嚴(yán)格把好材料驗(yàn)收關(guān),才能確保LNG船的建造質(zhì)量。
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