隨著我國(guó)能源消耗量的激增，過(guò)度依賴煤炭造成了嚴(yán)重的空氣污染，大規(guī)模使用清潔能源天然氣已成為必然發(fā)展趨勢(shì)（國(guó)務(wù)院能源發(fā)展戰(zhàn)略行動(dòng)計(jì)劃（2014-2020））。2001-2015年，我國(guó)天然氣消費(fèi)量年均增長(zhǎng)率超過(guò)15%，預(yù)計(jì)到2020年，我國(guó)天然氣表觀消費(fèi)量將達(dá)4100億立方米，其中需進(jìn)口1400億立方米，海上進(jìn)口液化天然氣（LNG）占進(jìn)口量的50%，將達(dá)700億立方米。

    基于此，我國(guó)計(jì)劃建設(shè)超過(guò)200個(gè)特大型LNG儲(chǔ)罐、約60艘海上運(yùn)輸船，LNG儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施的總投資近萬(wàn)億人民幣，其中儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施關(guān)鍵材料鎳系低溫鋼的用量將高達(dá)60萬(wàn)噸。另外，我國(guó)核電、煤化工等行業(yè)需要建設(shè)大量容器儲(chǔ)罐，且這些容器的工作條件均為嚴(yán)苛的腐蝕環(huán)境，因此我國(guó)急需大量復(fù)合容器板以提高腐蝕環(huán)境下容器儲(chǔ)罐的使用壽命。針對(duì)上述問(wèn)題，科技部在“十三五”“重點(diǎn)基礎(chǔ)材料技術(shù)提升與產(chǎn)業(yè)化”專項(xiàng)中鋼鐵材料方向“先進(jìn)能源用鋼”任務(wù)中，提出了“超低溫及嚴(yán)苛腐蝕條件下低成本容器用鋼”攻關(guān)指南。

    為此，東北大學(xué)聯(lián)合鞍鋼股份有限公司、南京鋼鐵股份有限公司、山西太鋼不銹鋼股份有限公司、鋼鐵研究總院、武漢鋼鐵有限公司、舞陽(yáng)鋼鐵有限責(zé)任公司、包頭鋼鐵（集團(tuán)）有限責(zé)任公司、合肥通用機(jī)械研究院、中石化廣州工程有限公司、中國(guó)船級(jí)社、中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所、冶金工業(yè)信息標(biāo)準(zhǔn)研究院、中國(guó)石油天然氣集團(tuán)公司管材研究所、番禺珠江鋼管（連云港）有限公司、上海交通大學(xué)、北京科技大學(xué)、燕山大學(xué)（排名不分先后）18家單位共同申報(bào)“十三五”“重點(diǎn)基礎(chǔ)材料技術(shù)提升與產(chǎn)業(yè)化”專項(xiàng)中“先進(jìn)能源用鋼”方向中的“超低溫及嚴(yán)苛腐蝕條件下低成本容器用鋼”項(xiàng)目，并最終獲批立項(xiàng)。

    圖1 低鎳鋼應(yīng)用目標(biāo)：陸基大型LNG儲(chǔ)罐

    本項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容基于國(guó)家對(duì)高端能源儲(chǔ)罐用鋼的迫切需求，嚴(yán)格按指南規(guī)定內(nèi)容開(kāi)展研究工作。首先，通過(guò)-196℃條件下組織結(jié)構(gòu)定量變化的原位X射線檢測(cè)及疲勞性能檢測(cè)，明確儲(chǔ)罐用鋼組織形態(tài)與微結(jié)構(gòu)對(duì)超低溫強(qiáng)韌性和斷裂行為的影響，建立節(jié)鎳型LNG儲(chǔ)罐用鋼的超低溫?cái)嗔牙碚摚黄浯危ㄟ^(guò)系統(tǒng)的鋼種冶煉、組織性能對(duì)應(yīng)關(guān)系試驗(yàn)以及超低溫及嚴(yán)苛腐蝕環(huán)境下的強(qiáng)韌性變化研究，闡明低成本合金化設(shè)計(jì)原理和組織精細(xì)化調(diào)控的冶金學(xué)規(guī)律；然后，通過(guò)異質(zhì)金屬高溫壓縮變形試驗(yàn)、電鏡觀察及界面元素分布分析，研究異質(zhì)金屬間高溫壓力復(fù)合的原子互擴(kuò)散行為和界面脆性相形成規(guī)律；最終，通過(guò)理論模擬、實(shí)驗(yàn)研究、中試試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)試制及工業(yè)生產(chǎn)，開(kāi)發(fā)出工業(yè)化超純凈冶煉與低偏析連鑄技術(shù)、低成本容器鋼的顯微組織與析出相調(diào)控的熱機(jī)械處理與熱處理技術(shù)、低成本容器鋼的專用焊材與焊接工藝等關(guān)鍵技術(shù)，以及異質(zhì)金屬全軋制復(fù)合工藝與裝備。

    圖2 高錳鋼應(yīng)用目標(biāo)：船用LNG儲(chǔ)罐

    項(xiàng)目組由國(guó)內(nèi)18家單位組成，包括1個(gè)2011鋼鐵共性技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心、3個(gè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和1個(gè)國(guó)家工程中心。在鎳系鋼、高錳鋼和軋制復(fù)合板研發(fā)方面已獲授權(quán)發(fā)明專利40余項(xiàng)，發(fā)表論文100余篇，獲國(guó)家新產(chǎn)品及省部級(jí)獎(jiǎng)勵(lì)5項(xiàng)，完成國(guó)家863和科技支撐計(jì)劃重大項(xiàng)目4項(xiàng)，目前鎳系鋼供貨量占國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額的近100%，四大石油公司認(rèn)定實(shí)物質(zhì)量?jī)?yōu)于國(guó)際同類產(chǎn)品水平，最薄最寬（5mm×3000mm）及最厚達(dá)60mm的9%Ni鋼板質(zhì)量達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。國(guó)內(nèi)首次提出軋制復(fù)合技術(shù)理念，已建成多條工業(yè)化復(fù)合軋制生產(chǎn)線，開(kāi)發(fā)出“鈦-鋼”和“耐蝕合金-鋼”復(fù)合板并在我國(guó)管線輸運(yùn)工程中試用成功。因此，這種集研發(fā)、生產(chǎn)與應(yīng)用的“強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合”，為順利完成本項(xiàng)目奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

    圖3 復(fù)合板應(yīng)用目標(biāo)：耐腐蝕容器

    本項(xiàng)目的實(shí)施將提高我國(guó)LNG儲(chǔ)罐和嚴(yán)苛腐蝕條件容器的建造質(zhì)量、降低材料成本，為我國(guó)能源行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步提供關(guān)鍵原材料保證。開(kāi)發(fā)出的節(jié)鎳型LNG儲(chǔ)罐用鋼和復(fù)合容器鋼將為我國(guó)參與能源儲(chǔ)運(yùn)設(shè)施建設(shè)的全球競(jìng)爭(zhēng)提供支撐，也將有助于實(shí)現(xiàn)我國(guó)能源和化工產(chǎn)業(yè)由大變強(qiáng)、關(guān)鍵原材料技術(shù)由跟跑型為主向并行和領(lǐng)跑型轉(zhuǎn)變。超低溫及嚴(yán)苛腐蝕條件下低成本容器用鋼的應(yīng)用目標(biāo)見(jiàn)圖1-圖3。

    2017年9月22日，由東北大學(xué)牽頭承擔(dān)的國(guó)家“十三五”重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“超低溫及嚴(yán)苛腐蝕條件下低成本容器用鋼開(kāi)發(fā)與應(yīng)用”項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)暨項(xiàng)目實(shí)施方案論證會(huì)在東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室411室召開(kāi)。科技部高技術(shù)中心材料處處長(zhǎng)史冬梅、副處長(zhǎng)蔣志君、陳顯春，項(xiàng)目實(shí)施方案總體組組長(zhǎng)清華大學(xué)教授潘峰，項(xiàng)目實(shí)施方案總體組專家中南大學(xué)副校長(zhǎng)周科朝、煙臺(tái)臺(tái)海馬努爾有限公司副總裁方玉誠(chéng)、鋼鐵研究總院教授陳思聯(lián)及東北大學(xué)副校長(zhǎng)徐峰、項(xiàng)目負(fù)責(zé)人劉振宇教授、課題負(fù)責(zé)人孟傳峰主任、霍松波副總工程師、王長(zhǎng)順?biāo)L(zhǎng)、張曉明教授、馬成勇所長(zhǎng)、子任務(wù)負(fù)責(zé)人和項(xiàng)目骨干成員等60多名專家學(xué)者參加會(huì)議。

    總體專家組就本項(xiàng)目實(shí)施方案的相關(guān)細(xì)節(jié)進(jìn)行了質(zhì)詢、討論，并討論形成了咨詢審議專家意見(jiàn)。專家組認(rèn)為，項(xiàng)目針對(duì)低鎳、高錳兩種LNG用鋼，鈦/鋼、不銹鋼/碳鋼復(fù)合板的研發(fā)，提出了“產(chǎn)、學(xué)、研、檢、用”一體化項(xiàng)目實(shí)施方案，總體目標(biāo)清晰，應(yīng)用需求明確，研究思路和技術(shù)方案可行。史冬梅對(duì)東北大學(xué)和承辦單位所做的大量工作給予充分肯定。史冬梅表示，“磨刀不誤砍柴工”，在項(xiàng)目起步時(shí)把方案落細(xì)落實(shí)有利于把握項(xiàng)目的整體方向，促進(jìn)項(xiàng)目精準(zhǔn)化推進(jìn)。

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