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江来珠:超低温储氢用高韧性奥氏体不锈钢产品开发

由上海钢联资讯科技有限公司(Mysteel我的钢铁网)主办,佛山市顺德区力源物流城有限公司、金锠国际金属交易广场协办的2022年世界不锈钢展示周(中国佛山)·发现不锈之美——暨我的钢铁不锈钢终端应用高峰论坛于2022年12月14日-16日在佛山顺德顺联温德姆酒店隆重举行。

会上,青拓集团研究院院长江来珠博士就《超低温储氢用超稳定奥氏体不锈钢产品开发》进行视频演讲。报告从三个部分展开。

一、液氢容器材料技术发展现状

市场需求:国际能源署颁布一个报告《2050年净零排液:全球能源路线图》中预计2050年氢能需求会达到5.28亿吨,交通领域氢能消费量占比40%。

能源结构:我国国内主要能源结构受“富煤贫油少气”的资源限制,2020年我国石油、天然气对外依存度分别达到73%和43%,可见我们能源安全风险进一步加大。

国家规划:国家发展改革委、国家能源局联合印发《氢能产业中长期规划(2021-2035年)》是我国氢能产业发展的全新里程碑,具有重要引领作用。

碳达峰:项目可推进行成超低温液态氢储存整套技术,促进氢能源的应用,为达成2030年实现“碳达峰”和2060年实现“碳中和”的目标做出贡献。

对比国外市场来看,液氢技术相对成熟、液氢运输成本低等;而国内目前发展现状则是国内民用液氢技术空白,国内材料标准匮乏。

二、超稳定奥氏体不锈钢QN2109-LH产品开发

江来珠博士分析了QN2109-LH成分以及组织特点:

  1. 高Cr、高N、含Mo、高PREN值,兼具高强度高耐蚀特点;
  2. 节Ni、节Mo、合金成本相比S31608-LH低10%左右;
  3. QN2109-LH奥氏体稳定性△值和MD30均优于S31608-LH,马氏体自发转变温度Ms更低;
  4. 室温下为全奥氏体组织,避免残余铁素体对低温冲击性能影响;

其次,又从室温力学性能、和低温储氢用钢横向冲击韧性进行对比解读,QN2109-LH屈服强度是S31608-LH 1.4倍以上,更适用于高压条件;QN2109-LH各种环境下的耐蚀性能全面优于是S31608-LH。

低温储氢用钢横向冲击韧性对比上,QN2109-LH在-253℃液氢温度下的低温冲击韧性179J/c㎡,远高于团标规定冲击韧性下限55J/c㎡,侧膨胀值1.91mm也远高于团标规格的下限0.53mm,与316L相当。

总的来看,QN2109-LH具有超稳定性、高韧性、高强度、高耐蚀以及更加优异的抗氢脆性能,推荐QN2109-LH代替S31608-LH用于超低温储氢容器用不锈钢。

三、展望

QN系列从2018年全球首发以来,从第一款QN1803到QN1804再到QN2109-LH,演绎这么多产品,这些产品也是根据不同的领域,不同环境设计研发。四年期间开发了五个不同点蚀当量系列品种,形成了高强度含氮奥氏体不锈钢QN系列化,QN2109-LH、N2109和316相比含量只有10%,钼含量40%,镍钼含量都有下降。

标准方面,目前QN系列在不锈钢产品中已经形成了14项团体标准,6项行业标准,3项国家标准,其中1项国家标准已发布,1项国家标准待发布,1项国家标准正在制定。

最后作为不锈钢产品来讲,江来珠博士再次强调了耐腐蚀能力和强度的重要性,从这两方面去审视不锈钢未来的发展方向。从QN2109-LH产品来讲,对于能源化工,包括储氢等行业都是非常高的一个性价比材料。

最后衷心感谢各位的聆听。

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