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船舶不銹鋼管選材標(biāo)準(zhǔn)
船規(guī), 即船舶入級(jí)和建造規(guī)范, 是目前船用不銹鋼管選材的主要依據(jù)。海洋油氣運(yùn)輸船舶選用不銹鋼管多數(shù)是用作裝卸、輸送或處理原油、液化氣或其分離產(chǎn)品乙烯等的管道。這些油氣介質(zhì)本身腐蝕性并不很強(qiáng), 原油甚至曾被認(rèn)為可在管道表面生成“油膜”而起到阻蝕的作用。由于成本的因素, 長期以來油氣工業(yè)中主要采用的都是碳鋼或低合金鋼管。VLCC 船中為防止原油在貯艙中凍結(jié)影響航行安全性, 從而設(shè)置了蒸汽加熱盤管。早期都是按2004 年已刪除的ASTMA539 標(biāo)準(zhǔn)來制造電阻焊碳鋼管, 后來發(fā)現(xiàn)油氣中所含的H2S、CO2 及氯化物雜質(zhì)可造成酸度不同的腐蝕環(huán)境而改用不銹鋼管。德國勞氏船級(jí)社(GL)的《鋼質(zhì)海船入級(jí)和建造規(guī)范》1996 年版就明確規(guī)定低溫韌性奧氏體不銹鋼管只允許采用熔焊方法制造, 制造工藝和檢驗(yàn)必須保證焊縫質(zhì)量因子為1.0, 且所有鋼管必須在熱處理狀態(tài)供貨。實(shí)際上, 國內(nèi)許多不銹鋼焊管制造廠用GTAW或PAW 方法生產(chǎn)不銹鋼焊管, 這也是此類低溫韌性不銹鋼管最成熟而經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的制造方法。GL 的上述船規(guī)和法國船級(jí)社(BV)的《船舶和近海裝置入級(jí)規(guī)范》, 實(shí)際都是船用不銹鋼管選材的主要依據(jù), 但需要注意以下幾個(gè)方面:
(1) BV: NR216—2014 中規(guī)定的液化氣體運(yùn)輸船可用于貨物裝卸和處理管道的不銹鋼管鋼種為: 304、304L、316、316L、321、347 及S31803 。其中, S31803 雙相不銹鋼管是2005 年新增的, 但S31803鋼管只能在-20~185 ℃條件下采用, 其余奧氏體鋼管則可在-165 ℃以上設(shè)計(jì)條件下采用[7], 后者是低溫韌性鋼管的主流鋼種。
(2) GL 則從未把304 和316 鋼管列為低溫韌性應(yīng)用鋼管選材。其原因是這些鋼管必須用焊接才能構(gòu)成管道且不可能對(duì)這些接頭進(jìn)行固溶退火處理, 只有304L、316L、321、347 鋼管才能保證其HAZ 的抗晶向腐蝕性能。因此, 選用304L、316L、321、347 鋼管更為合理和明智。值得指出的是, GL2000-Ⅱ: 2009 中已增列316Ti(ENI.4571)鋼管。
(3) GL 還對(duì)不銹鋼選材有“特定場合可規(guī)定Cr 含量有效值,即PRE=(%)Cr+3.3 (%)Mo+30(%)N” 的規(guī)定, 這實(shí)際上是抗海洋環(huán)境腐蝕的最初級(jí)考慮。304L、321、347 鋼管雖都能解決焊縫HAZ 的敏化或晶向腐蝕問題, 但他們的PRE 都只有20 左右, 而316L 則可達(dá)26 以上, 這是316L鋼管成為船用不銹鋼管當(dāng)前主要選材的根本原因,也是GL2000-Ⅱ: 2009 增加316Ti 的原因。
(4) 美國ABC 船規(guī)2010 年材料和焊接的低溫管道選材中未見列出上述軋制ASS 鋼管, 卻列有CF8C 、CK20 兩種鑄造ASS 管。除了在鍋爐和再熱器管中列有321、347 兩種ASS 鋼管外, 熱交換器管及其他管道中都只列有ASTM B42高鎳ASS 鋼管, B43、B75、B466、B467 銅合金管及B165、B730 鎳銅合金管, 這說明ABS 船用管道選材觀點(diǎn)明顯不同于歐洲。
(5) 國內(nèi)一些船企直到2014 年提出的船用不銹鋼管全球招標(biāo)訂單技術(shù)要求中, 仍列有ASTMA530《碳鋼和合金鋼管道鋼管通用要求》, 可見所參考的還是15~20 年前的國外經(jīng)驗(yàn)。ASTMA999《合金和不銹鋼管道鋼管通用要求》是1998年從ASTM A530 中分離出來的, 也就是說,1998 年前A530 與A312 共同限定不銹鋼管道鋼管技術(shù)要求, 之后A999 應(yīng)與A312 共同限定。