Wie lautet der Herstellungsprozess für LNG Edelstahlrohre?

Der Herstellungsprozess von LNG-Stainless-Steel-Rohren (hauptsächlich für -162°C Tieftemperatur-LNG-Speicher- und Transportsysteme) muss vier Kernanforderungen erfüllen: Tieftemperaturzähigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Maßgenauigkeit und Dichtigkeit. Der Prozess umfasst Schlüssel-Schritte wie Rohstoffauswahl, Formgebung, Schweißen, Wärmebehandlung und Prüfung. Die Details sind wie folgt: 

1. Auswahl und Vorbehandlung der Rohstoffe: Sicherstellung der Grundlage für die Tieftemperaturleistung 

Auswahl des Basismaterialgrades 

Das in LNG-Systemen häufig verwendete Edelstahl ist 316L (enthält 2-3% Mo, was die Beständigkeit gegen Tieftemperaturkorrosion und Zähigkeit verbessert) und 304Lmod (modifiziertes 304L) (ultraniedriger Kohlenstoffgehalt + Stabilisierungselemente, reduziert das Risiko von interkristalliner Korrosion). Es muss die folgenden Anforderungen erfüllen: 

Kohlenstoffgehalt ≤ 0,03% (um Tieftemperaturversprödung und Sensitivierung zu verhindern); 

Niedertemperatur-Zähigkeit bei Schlagbeanspruchung: Vickers-Schlagenergie bei -196° ≥ 47J (gemäß ASTM A370-Standard); 

Die Klasse der nichtmetallischen Einschlüsse ist ≤ 2 (um zu verhindern, dass die Einschlüsse bei niedrigen Temperaturen Rissquellen werden). 

Rohstoffprüfung 

Für die angelieferten Edelstahlbleche / -bänder: 

Chemische Zusammensetzungsanalyse (mittels Spektrometer werden Schlüsselelemente wie Cr, Ni und Mo erfasst, um die Einhaltung der ASTM A240-Standards sicherzustellen); 

Mechanische Eigenschaftsprüfung (Zugversuch: Zugfestigkeit ≥ 515 MPa, Dehnung ≥ 40%) 

Röntgenuntersuchung (Ultraschallprüfung, um innere Defekte wie Hohlräume und Risse zu erkennen). 

II. Formgebungsverfahren: Auswahl basierend auf Rohrdurchmesser und Wandstärke 

Formgebung von nahtlosen Rohren (geeignet für mittlere und kleine Durchmesser, wie DN15 - DN200) 

Heißlochwalzen + Kaltziehen / Kaltwalzen: 

Der runde Knüppel wird auf 1100 - 1250 Grad (die Austenitisierungstemperatur) erhitzt und dann durch eine Lochwalzmaschine zu einem Rohr gewalzt. 

Kaltziehen / Kaltwalzen: Durch mehrfache Extrusionen (oder Walzungen) unter Verwendung von Formen wird die Verformungsmenge kontrolliert (15-30% jedes Mal), um die Maßgenauigkeit sicherzustellen (Außendurchmesser-Toleranz ±0,1mm, Wanddicken-Toleranz ±5%). 

Zwischenglühen: Nach jedem 2-3 Durchgängen wird eine Lösungsglühbehandlung bei 1050-1100 Grad (Wasserkühlung) durchgeführt, um die Kaltverfestigung zu beseitigen und die Plastizität wiederherzustellen. 

Vorteile: Keine Schweißnähte, ausgezeichnete Integrität, geeignet für Hochdruck-LNG-Rohrleitungen (z. B. Pumpenauslassrohre, Speichertank-Verbindungsrohre). 

Herstellung von geschweißten Rohren (geeignet für große Durchmesser, z. B. DN200 - DN1000) 

UOE-Formgebung + TIG/MIG-Schweißen: 

Nachdem die Stahlplatten kantengefräst (mit einem Schrägungswinkel von 60 ± 5, um die Schweißqualität zu gewährleisten) und vorgebogen wurden, werden sie von einer U-förmigen Presse in eine U-Form gepresst und anschließend von einer O-förmigen Presse in eine runde Form (Rohrrohling) gepresst. 

Schweißen: Es wird eine doppelseitige Stoßschweißung eingesetzt. Die Innenseite wird für die Grundschicht mit TIG-Schweißen (Wolfram-Inertgas-Lichtbogenschweißen) geschweißt (um eine vollständige Durchdringung an der Wurzel zu gewährleisten), und die Außenseite wird mit MIG-Schweißen (Schweißen mit einem abschmelzenden Elektroden und Gasabschirmung) gefüllt und überdeckt, wobei reines Argon (99,99% reines Argon) als Schutzgas verwendet wird (um den Verlust von Legierungselementen zu verhindern). 

Rundung nach dem Schweißen: Der Rohrdurchmesser wird mit einer Aufweitmaschine um 1 - 3% erweitert, um die Schweißspannungen zu beseitigen und die Rundheit zu gewährleisten (Elliptizität ≤ 0,5% und Außendurchmesser). 

Schlüsselfaktor: Die Schweißnähte müssen 100% einer Röntgenprüfung (RT) und Druckprüfungen unterzogen werden, um sicherzustellen, dass es keine Defekte wie Poren oder unvollständige Verschmelzung gibt. 

III. Wärmebehandlung: Optimierung von Struktur und Eigenschaften 

Lösungsglühen (Kernprozess) 

Ziel: Das Auflösen von Karbiden (z. B. Cr₂₃C₆) in der Austenitphase, die Homogenisierung der Mikrostruktur und die Verbesserung der Tieftemperaturzähigkeit und Korrosionsbeständigkeit. 

Verfahren:

Erwärmungstemperatur: 1050 - 1100 (Für 316L sollte die Temperatur etwas höher sein, um eine gleichmäßige Verteilung des Mo-Elements sicherzustellen); 

Haltezeit: Berechnet auf Grundlage der Wandstärke (1 - 2 Minuten pro Millimeter), um eine vollständige Austenitisierung zu gewährleisten; 

Abkühlung: Wasserabschreckung (Abkühlrate ≥ 50/s), um die Bildung von Karbiden zu vermeiden (Verhinderung der Sensibilisierung). 

Effekt: Nach der Lösungsglühbehandlung besteht die Mikrostruktur aus einem einzigen Austenit, mit einer Korngröße ≥ 7 (Kornfeinung, Verbesserung der Tieftemperatur-Schlagzähigkeit). 

Entspannungsglühen (optional) 

Bei geschweißten Rohren mit großem Durchmesser oder nahtlosen Rohren mit einem großen Kaltverarbeitungsumfang sollten sie bei einer Temperatur von 250 - 300 für 1 - 2 Stunden gehalten und dann langsam abgekühlt werden, um die durch Kaltverarbeitung oder Schweißen verursachten Eigenspannungen zu beseitigen (um Spannungskonzentration und Rissbildung bei niedrigen Temperaturen zu verhindern). 

IV. Oberflächenbehandlung: Verbesserung der Korrosionsbeständigkeit und Reinheit 

Beizung und Passivierung

Entfernen der Oberflächenoxidschicht und von Ölrückständen: 10 - 30 Minuten in einer Mischung aus 10 - 15% Salpetersäure + 2 - 5% Flusssäure (bei einer Temperatur von 20 - 40) einweichen und dann mit reinem Wasser spülen, bis der pH-Wert 6 - 7 beträgt. 

Passivierung: Bildung eines gleichmäßigen Cr₂O₃-Passivierungsfilms (Dicke 5 - 10 nm), der die Korrosionsbeständigkeit gegen Spuren von Feuchtigkeit und Verunreinigungen in LNG verbessert. ,

Innenwandpolieren (geeignet für Präzisionsrohre) 

Für die Anschlussrohre und Dosierrohre der LNG-Pumpe wird mechanisches Polieren (mit Ra ≤ 0,8 μm) oder elektrolytisches Polieren eingesetzt, um die Rauheit der Innenwand zu verringern und die Flüssigkeitsansammlung und die Ablagerung von Verunreinigungen zu verhindern (um lokale Korrosion zu vermeiden). 

V. Endprüfung: Strenge Qualitätskontrolle 

Prüfung der Größe und des Aussehens 

Außendurchmesser und Wandstärke: Mit einem Laserdurchmesser-Messgerät und einem Ultraschall-Wanddickenmesser gemessen, und sie entsprechen den ASTM A312 (für nahtlose Rohre) oder ASTM A249 (für geschweißte Rohre) Standards. 

Oberflächenqualität: Visuelle Prüfung zeigt keine Risse, Dellen oder Kratzer (Tiefe ≤ 0,05mm). 

Leistungsprüfung 

Kälteschlagversuch: Proben werden aus dem Rohrmaterial entnommen und einem Schaeffler-V-Kerbschlagversuch bei -196°C unterzogen. Die Schlagenergie sollte ≥ 47J betragen. 

Abflachungstest: Das Rohrsegment wird auf 1/3 seines Außendurchmessers abgeflacht, und es gibt keine Risse in der Schweißnaht (zur Verifizierung der Plastizität). 

Röntgentest und Druckfestigkeitstest 

100% Ultraschallprüfung (UT): Detektion von internen Fehlern; 

Hydrostatischer Drucktest: Halten Sie den Druck bei 1,5-fachem des Nenndrucks (für LNG-Systeme typischerweise 1,6 - 4,0 MPa) für 30 Minuten aufrecht, ohne Leckage. 

Helium-Lecksuche (für Rohrleitungen mit hohen Reinheitsanforderungen): Leckrate ≤ 1×10⁻⁹ Pa·m³/s. 

VI. Spezielle Anforderungen (für LNG-Betriebsbedingungen) 

Niedertemperatur-Dichtheit: Die Bearbeitungsgenauigkeit des Rohrenden-Schrägschnitts (Winkel, Fase) sollte auf ±0,5 kontrolliert werden, um eine vollständige Durchdringung an der Wurzel während des Schweißens sicherzustellen und eine Niedertemperatur-Leckage zu verhindern. 

Kälteformstabilität: Durch die strenge Kontrolle der Lösungstemperatur und der Abkühlrate wird sichergestellt, dass der lineare Ausdehnungskoeffizient des Rohrmaterials stabil bleibt (etwa 16×10⁻⁶/), wodurch die Schrumpfspannungen bei niedrigen Temperaturen reduziert werden. 

Durch das obige Verfahren können LNG-Stahlrohre die Anforderungen an den langfristigen Betrieb bei -162°C erfüllen. Ihre Lebensdauer beträgt normalerweise mehr als 20 Jahre (erfordert regelmäßige Wartung). Verschiedene Hersteller können die Verfahrensparameter gemäß den Produktspezifikationen (z. B. Wanddicke und Durchmesser) anpassen, aber das Kernprinzip besteht weiterhin darin, die Kälteschlagzähigkeit, die Korrosionsbeständigkeit und die strukturelle Integrität zu gewährleisten.