大型液化天然气船采用低温不锈钢材料－－殷瓦钢

钢铁医生

第一次听说的合金材料


　　殷钢，（Invar Steel的音译），属于铁镍合金的一种，其成分为镍36%，铁63.8%，碳0.2%。这种材料最大的特点就是随温度的变形极小，适合于制作对温度变形有严格要求的零件。殷钢及与殷钢有相似特性的材料有：殷钢35Ni-65Fe，32Ni-64Fe-4Co(超殷钢),37Fe-32Co-11Cr（不锈殷钢）和非晶合金83Fe-17B等。
　　1896年殷钢由瑞士物理学家夏尔·爱德华·纪尧姆（C. E. Guillaume）首先发现。
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基本性质

　　因瓦合金属于铁基高镍合金，通常含有32%-36%的镍，还含有少量的S、P、C等元素，其余为60%左右的Fe，由于镍为扩大奥氏体元素，故高镍使奥氏体转为马氏体的相变降至室温以下，－100～－120℃，因而经退火后，因瓦合金在室温及室温以下一定温度范围内，均具有面心晶格结构的奥氏体组织，也是镍溶于γ-Fe中形成的固溶体，因而因瓦合金具有以下性能。
　　膨胀系数小
　　因瓦合金也叫不胀钢，其平均膨胀系数一般为1.5×10-6℃，含镍在36%是达到1.8 ×10-8℃，且在室温－80℃—+100℃时均不发生变化。
　　强度、硬度不高
　　因瓦合金含碳量小于0.05%，硬度和强度不高，抗拉强度在517Mpa左右，屈服强度在276Mpa左右，维氏硬度在160左右，一般可以通过冷变形来提高强
　　度，在强度提高的同时仍具有良好的塑性。
　　导热系数低
　　因瓦合金的导热系数为0.026～0.032cal/cm·sec·℃ ， 仅为45钢导热系数的1/3-1/4。
　　塑性、韧性高
　　因瓦合金的延伸率和断面收缩率以及冲击韧性都很高，延伸率 δ= 25-35%，冲击韧性αK=18-33公斤 · 米/厘米
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特性

　　物理特性
　　绝大多数的金属和合金都是在受热时体积膨胀，冷却时体积收缩，但因瓦合金由于它的铁磁性，在一定的温度范围内，具有因瓦效应的反常热膨胀，其膨胀系数极低，有时甚至为零或负值。
　　化学特性
　　1896年瑞士瑞士科学家学家纪尧姆发现了一种奇妙的合金，这种合金在磁性温度即居里点附近热膨胀系数显著减少，出现所谓反常热膨胀现象（负反常），从而可以在室温附近很宽的温度范围内，获得很小的甚至接近零的膨胀系数，这种合金的组成是64%的Fe和36%的Ni，呈面心里方结构，其牌号为4J36，它的中文名字叫殷钢，英文名字叫因瓦合金（invar），意思是体积不变。这个卓越的合金对科学进步的贡献如此之大，致使其发现者（瑞士物理学家纪尧姆）为此获得1920年的诺贝尔物理学奖，在历史上他是第一位也是唯一的科学家因一项冶金学成果而获此殊荣。
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生产应用

　　工业应用
　　主要适用于电器元件与硬玻璃、软玻璃、陶瓷匹配封接的玻封合金，属于低膨胀合金。其状态有硬态和软态两种． 4J36(Invar 36/K93600/1.3912) 因瓦合金/玻封合金在-60度--80 度 大气温度变化内有较低的膨胀系数和良好的可塑性，用于制作在气温变化范围内尺寸近于恒定的元件，广泛用于无线电，精密仪表,仪器和其他行业， 4J36(Invar 36/K93600/1.3912) 因瓦合金/玻封合金用来制作标准量具，微波谐振腔，双金属波动层等。
　　制造应用
　　因瓦合金在室温附近的平均热膨胀系数低于10-6℃-1，主要用来制造标准尺、测温计、测距仪、钟表摆轮、块规、微波设备的谐振腔、重力仪构件、热双金属组元材料，光学仪器零件等。熔融法制造。






大型液化天然气船（LNG船）是当前国际造船界公认的“船舶建造皇冠上的明珠”，是技术密集、资金密集、劳动力密集的高风险船舶。LNG船技术要求极高，涉及的领域几乎都是专利技术，即使日、韩船厂建造的LNG船采用的仍然是欧洲的专利技术。目前世界上仅有韩国、日本、欧洲少数船厂能够建造。





目前关于LNG船关键技术的研究如下：

攻克特殊焊接技术

液货舱是LNG船的核心。147210立方米的LNG船全船的殷瓦钢（Invar钢，不膨胀钢，不锈钢材料）焊缝长度达到130公里，大部分殷瓦钢的厚度只有0.7mm，所有焊缝不能有丝毫的泄漏，一旦有一个点出现焊接质量问题，将导致相邻的一大片殷瓦板的更换和重新焊接，一个泄漏点返修工时至少要1000小时。

焊接工艺包括手工焊和自动焊两大部分，它所涉及到的板材为国内首次使用的殷瓦钢，涉及到的焊接材料为国内首次使用的专用焊材M93，涉及的自动焊焊机同样为国内首次使用。殷瓦钢的焊接技术成为LNG船建造必须攻克的技术关键。

建立第一条绝缘箱生产线

LNG船装载的货物是温度为－163℃的液化天然气，通过全船安装的二层绝缘箱使液化天然气和船体保持绝缘。在147210立方米的LNG船上，需要1100多种不同类型的绝缘箱55000只，箱子的精度必须控制在0.5mm公差范围内。绝缘箱是LNG船上的关键部件，只能通过建立一条可靠的高精度的生产线才能保证其质量。

突破殷瓦预制件加工难关

殷瓦预制件是LNG船的重要部件，是薄膜和船体相连接的连接件，它包括殷瓦管、殷瓦三面体和其他殷瓦小零件，以往建造散货船、油船、集装箱船时都没有这种部件。而在LNG船上，殷瓦管和殷瓦三面体约有400只，殷瓦小零件60000只，所有这些殷瓦预制件的生产不仅有量的要求，还有严格的精度控制要求，建造LNG船必须攻关解决这些关键零件的加工技术。

自制LNG船液货进出泵塔

泵塔LNG船上液货进出的重要通道，也是人员进入液货舱的通道，15万立方米级LNG船的泵塔高度达27米，三角桅形式。由于泵塔部件直接接触液化天然气，工作温度都将达到零下163℃，整个泵塔几乎都由不锈钢管子制作而成，它的制造工艺、焊接质量、焊接精度控制等是需要重点攻克的技术难关。

我心飞翔eric

现在不都改用九镍钢了吗？

钢铁医生

尚贺军 发表于 2012-9-29 08:10
现在不都改用九镍钢了吗？

解释下，俺不懂这个

什么特性啊

888888

钢铁医生 发表于 2012-9-29 14:15
解释下，俺不懂这个

什么特性啊

9Ni是低温用钢，也就是LNG专用材料，与你讲的特性相同，太钢有生产

qibao9891

灯泡里面挑钨丝的那两根棒棒就是。