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20英尺低温液体罐式集装箱焊接技术研究

成果类型:: 发明专利,实用新型专利

发布时间: 2023-10-05 14:29:17

科技成果产业化落地方案
方案提交机构:“科创中国”高端装备产业科技服务团| 贡天媛 | 2023-10-07 17:11:54
罐箱管系采用 SA312 TP304 和 SA312M TP316L 不锈钢,项目组所设计的内容器是用于应变强化的奥氏体不锈钢低温压力容器,由于其用以储存低温液体,服役温度较低,且要经过应变强化因此必须要保证焊接接头的低温韧性。因此,在焊接过程选择焊丝时,应该遵循基本原则为焊缝金属与母材等成分原则。同时,还考虑到以下几点: (1)焊接材料的选择要具有匹配性,依据奥氏体不锈钢的牌号、工作温度、接触介质及焊缝力学性能的要求来选的焊材。 (2)考虑到不同焊接方法和工艺对焊接对焊缝金属合金化的影响,不同的焊接方法具有不同的特征,焊接热源的作用对焊缝的合金化也有不同影响。(3)对所使用的焊接材料进行工艺评定试验,对化学成分进行严格验收。(4)按照技术条件规定确定合金化程度,选择与母材化学成分相当或超合金化焊接材料。在焊缝化学成分要求较为严格时,要选用超合金化材料,甚至采用镍基合金焊材进行焊接。(5)清楚各合金元素对焊缝焊的影响,严格控制硫、磷等有害杂质,以获得较理想的焊缝组织。
1 项目组根据罐体材料及结构特点,采用先进高效的深熔氩弧焊工艺,考察三种不同条件下焊缝的强度、断口形貌、塑性、韧性、金相组织、晶粒度、夹渣变化,结果表明:高效深熔氩弧焊焊接技术实现了塑性、韧性和强度的理想组合,焊接质量、效率显著提升,降低了焊接成本,解决了高技能焊工资源稀缺的影响,为应变强化压力容器的高效焊接提供了一种新方法。 2 采用应力控制设计方法,在保证内容器筒体膨胀量满足套合尺寸需求的前提下,实现了内容器罐体的轻量化,通过实验验证,罐体满足不同设计压力、不同规格尺寸情况下的容积、重量、工艺性能上的最优组合,为同类罐体的设计提供示范。

20 英尺低温液体罐式集装箱研,自 2021 年 10 月,在中车长江车辆有限公司顺利通过所有刚性试验后,后续在公司场地进行了低温性能试验的验证,包括常温下真空夹层封结真空度的测量、漏气速率测量、真空夹层漏放气速率测量、静态蒸发率测量及维持时间测定等工作,通过测试,均满足设计要求,达到预期研究目标。

近年来,国家先后推出“气化长江”“气化内河”等工程,并出台《整船运载液化天然气可移动罐柜安全运输要求》《推进多式联运发展优化调整运输结构工作方案》,这些政策的推出增加了市场对液化工业气体罐箱的需求量,配合水路、陆路、铁路的多种运输方式,液化工业气体罐式集装箱必将成为液化气体的主要承载工具,覆盖整条工业气体产业链,因此液化工业气体罐式集装箱的设计与制造必然会成为一种趋势。而该项目具有广阔的应用前景。

项目组由中船澄西船舶修造有限公司徐深泉等多名专家组成,项目组通过优化液化工业气体罐箱技术,研发出典型规格的多用途罐箱,在同类产品中取得竞争优势,将基于应变强化等工艺工法,提升单体容积、降低产品重量,优化产品结构,以提升在同类产品中经济效益,从而提高市场竞争力。项目组在核心技术知识产权方面取得较大成果。截止目前,20 英尺低温液体罐式集装箱已申请了“一种低温液体罐式集装箱筒体的应变强化检测装置”等专利 10 项,其中发明专利 5 项,其中有“一种低温液体罐式集装箱筒体防波板检测修边一体化工装”等 4 项专利获得授权。

项目组在 2021 年 12 月与上海乐瓦成功签订 1 台 20英尺罐箱购销合同,合同金额约 37.5 万元,利润 6 万元。在 2022年 7 月与 PT Cendanawati Logistik Indonesia 签订 10 台 20 英尺罐式集装箱购销合同。已制作完成10台,销售收入约460万元,利润 75.56 万元。获得了良好的经济效益。2023 年 3 月与 PTCendanawati Logistik Indonesia 签订 10 台 20 英尺罐式集装箱购销合同,合同金额约 460 万元。

随着国家“碳达峰”、“碳中和”目标的推进,天然气的应用将会越来越广。液化工业气体罐箱是用以储存液化天然气的罐箱,相对于液化工业气体管道、液化工业气体专用船舶,液化工业气体罐箱在使用过程中有着宜储宜运、灵活性强等优点。20 英尺低温液体罐式集装箱容积大,平均输入和运输效率高,综合成本低,在清洁能源装备行业竞争中更具优势,更能为清洁能源的推广、为国家节能环保产业的发展、为人类的美好生活,贡献一份力量。 

此为该成果的重要转化方向。