隨著我國能源消耗量的激增，過度依賴煤炭造成了嚴重的空氣污染，大規模使用清潔能源天然氣已成為必然發展趨勢（國務院能源發展戰略行動計劃（2014-2020））。2001-2015年，我國天然氣消費量年均增長率超過15%，預計到2020年，我國天然氣表觀消費量將達4100億立方米，其中需進口1400億立方米，海上進口液化天然氣（LNG）占進口量的50%，將達700億立方米。

    基于此，我國計劃建設超過200個特大型LNG儲罐、約60艘海上運輸船，LNG儲運設施的總投資近萬億人民幣，其中儲運設施關鍵材料鎳系低溫鋼的用量將高達60萬噸。另外，我國核電、煤化工等行業需要建設大量容器儲罐，且這些容器的工作條件均為嚴苛的腐蝕環境，因此我國急需大量復合容器板以提高腐蝕環境下容器儲罐的使用壽命。針對上述問題，科技部在“十三五”“重點基礎材料技術提升與產業化”專項中鋼鐵材料方向“先進能源用鋼”任務中，提出了“超低溫及嚴苛腐蝕條件下低成本容器用鋼”攻關指南。

    為此，東北大學聯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、舞陽鋼鐵有限責任公司、包頭鋼鐵（集團）有限責任公司、合肥通用機械研究院、中石化廣州工程有限公司、中國船級社、中國科學院理化技術研究所、冶金工業信息標準研究院、中國石油天然氣集團公司管材研究所、番禺珠江鋼管（連云港）有限公司、上海交通大學、北京科技大學、燕山大學（排名不分先后）18家單位共同申報“十三五”“重點基礎材料技術提升與產業化”專項中“先進能源用鋼”方向中的“超低溫及嚴苛腐蝕條件下低成本容器用鋼”項目，并最終獲批立項。

    圖1 低鎳鋼應用目標：陸基大型LNG儲罐

    本項目的研究內容基于國家對高端能源儲罐用鋼的迫切需求，嚴格按指南規定內容開展研究工作。首先，通過-196℃條件下組織結構定量變化的原位X射線檢測及疲勞性能檢測，明確儲罐用鋼組織形態與微結構對超低溫強韌性和斷裂行為的影響，建立節鎳型LNG儲罐用鋼的超低溫斷裂理論；其次，通過系統的鋼種冶煉、組織性能對應關系試驗以及超低溫及嚴苛腐蝕環境下的強韌性變化研究，闡明低成本合金化設計原理和組織精細化調控的冶金學規律；然后，通過異質金屬高溫壓縮變形試驗、電鏡觀察及界面元素分布分析，研究異質金屬間高溫壓力復合的原子互擴散行為和界面脆性相形成規律；最終，通過理論模擬、實驗研究、中試試驗、現場工業試制及工業生產，開發出工業化超純凈冶煉與低偏析連鑄技術、低成本容器鋼的顯微組織與析出相調控的熱機械處理與熱處理技術、低成本容器鋼的專用焊材與焊接工藝等關鍵技術，以及異質金屬全軋制復合工藝與裝備。

    圖2 高錳鋼應用目標：船用LNG儲罐

    項目組由國內18家單位組成，包括1個2011鋼鐵共性技術協同創新中心、3個國家重點實驗室和1個國家工程中心。在鎳系鋼、高錳鋼和軋制復合板研發方面已獲授權發明專利40余項，發表論文100余篇，獲國家新產品及省部級獎勵5項，完成國家863和科技支撐計劃重大項目4項，目前鎳系鋼供貨量占國內市場份額的近100%，四大石油公司認定實物質量優于國際同類產品水平，最薄最寬（5mm×3000mm）及最厚達60mm的9%Ni鋼板質量達到國際領先水平。國內首次提出軋制復合技術理念，已建成多條工業化復合軋制生產線，開發出“鈦-鋼”和“耐蝕合金-鋼”復合板并在我國管線輸運工程中試用成功。因此，這種集研發、生產與應用的“強強聯合”，為順利完成本項目奠定了堅實基礎。

    圖3 復合板應用目標：耐腐蝕容器

    本項目的實施將提高我國LNG儲罐和嚴苛腐蝕條件容器的建造質量、降低材料成本，為我國能源行業的技術進步提供關鍵原材料保證。開發出的節鎳型LNG儲罐用鋼和復合容器鋼將為我國參與能源儲運設施建設的全球競爭提供支撐，也將有助于實現我國能源和化工產業由大變強、關鍵原材料技術由跟跑型為主向并行和領跑型轉變。超低溫及嚴苛腐蝕條件下低成本容器用鋼的應用目標見圖1-圖3。

    2017年9月22日，由東北大學牽頭承擔的國家“十三五”重點研發計劃“超低溫及嚴苛腐蝕條件下低成本容器用鋼開發與應用”項目啟動會暨項目實施方案論證會在東北大學軋制技術及連軋自動化國家重點實驗室411室召開。科技部高技術中心材料處處長史冬梅、副處長蔣志君、陳顯春，項目實施方案總體組組長清華大學教授潘峰，項目實施方案總體組專家中南大學副校長周科朝、煙臺臺海馬努爾有限公司副總裁方玉誠、鋼鐵研究總院教授陳思聯及東北大學副校長徐峰、項目負責人劉振宇教授、課題負責人孟傳峰主任、霍松波副總工程師、王長順所長、張曉明教授、馬成勇所長、子任務負責人和項目骨干成員等60多名專家學者參加會議。

    總體專家組就本項目實施方案的相關細節進行了質詢、討論，并討論形成了咨詢審議專家意見。專家組認為，項目針對低鎳、高錳兩種LNG用鋼，鈦/鋼、不銹鋼/碳鋼復合板的研發，提出了“產、學、研、檢、用”一體化項目實施方案，總體目標清晰，應用需求明確，研究思路和技術方案可行。史冬梅對東北大學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”，在項目起步時把方案落細落實有利于把握項目的整體方向，促進項目精準化推進。

更多關于材料方面、材料腐蝕控制、材料科普等方面的國內外最新動態，我們網站會不斷更新。希望大家一直關注中國腐蝕與防護網http://www.ecorr.org

責任編輯：王元

《中國腐蝕與防護網電子期刊》征訂啟事

投稿聯系：編輯部

電話：010-62313558-806

郵箱：fsfhzy666@163.com

中國腐蝕與防護網官方 QQ群：140808414