[發明專利]液化天然氣貯藏艙或貯藏罐用鋁合金厚板的低溫處理方法

有效

• 申請號: 201210523633.1
• 申請日: 2012-12-07
• 公開（公告）號: CN102936709A
• 公開（公告）日: 2013-02-20
• 發明（設計）人: 蔣顯全;蔣詩琪;張秀錦
• 申請（專利權）人: 西南大學
• 主分類號: C22F1/04
• 分類號: C22F1/04
• 代理公司: 重慶華科專利事務所 50123
• 代理人: 康海燕

技術領域

本發明涉及有色金屬新材料加工領域和船舶領域，具體是針對用于制造液化天然氣（液化天然氣的英文名稱：Liquid?nature?gas－簡稱“LNG”）遠洋運輸船貯藏艙或液化天然氣陸地貯藏罐鋁合金厚板（下面統一簡稱“LNG鋁厚板”）的低溫處理方法及相應的低溫處理工藝。

背景技術

液化天然氣的液化溫度為-162℃，因此要求裝運液化天然氣的貯藏艙或貯藏罐用材料能在-162℃以下使用，這里界定的使用溫度范圍是室溫～-196℃。對材料的基本要求：

1、在工作溫度范圍內,?艙用材料的膨脹系數要小,?而且隨溫度變化,?膨脹系數變化小。也就是貯藏艙或運輸船在使用溫度范圍內,?尺寸變化要小,從而得到小的溫差應力。合金具有小的導熱系數,?以改善艙體的絕熱性能。

2、一定的低溫沖擊韌性值（Cv）,?或低溫塑脆轉折點溫度。在實際使用時,?對Cv值的要求越來越高。

3、對沖擊載荷和周變載荷,?要有較好的適應能力,?能經受沖擊和疲勞等。

4、在低溫時,?應有較高的強度,?和良好的延伸塑性。

金屬材料具有低溫脆性的特點，因此在使用前進行低溫處理，使鋁合金厚板室溫力學性能和低溫（-196℃）力學性能具有穩定性。

發明內容

本發明的目的是針對LNG鋁厚板低溫力學性能穩定化處理而提出的低溫處理（或稱深冷處理）工藝方法，從而確保LNG鋁厚板優良的低溫使用性能。

本發明所述LNG鋁厚板合金牌號包括5083、5183和LF4鋁合金，合金成份滿足中華人民共和國GB/T3190或GB3190標準。

所述LNG鋁厚板規格：厚度范圍25～300mm。

所述LNG鋁厚板低溫處理前的產品狀態：熱軋態（自由加工狀態）-F狀態、或高溫退火狀態-O狀態。

所述LNG鋁厚板低溫處理是應在專門的低溫處理爐中，采用液氮浸泡的方法來進行低溫深冷處理。

采用的低溫處理爐的基本結構如下：爐膛形狀為矩形，爐口朝上，爐門在頂部，在爐膛頂部或側面配置有一個或數個液體注入口，液體口高于爐膛內部最高有效使用點，且注入口配有隔熱保溫蓋用于封閉注入口；所述爐膛底部和四周采用隔熱和防滲漏復合材料包圍，使其具有密閉而不滲漏液體并具有非常好的隔熱保溫性能。在爐膛的底部設排液口，爐膛外部設有與爐膛內部連通用于觀察爐膛液位高度的透明顯示豎管。頂部爐門盡量密閉，不需要防滲漏，但要求也具有非常好的隔熱保溫性能。

所述LNG鋁厚板的低溫處理過程如下：打開低溫處理爐的頂部爐門，在爐膛底部配置數根的墊方（100～200×100～200×長度mm），墊方材質為鋁合金或木材或鋼鐵或其它材料，其目的是保證能承受堆放其上的鋁合金厚板。將鋁合金厚板放置在墊方上，從爐膛底部開始向上堆積，根據爐膛結構，確定其堆放方式，目的是確保盡量多擺放鋁合金厚板，鋁合金厚板擺放高度要確保不影響爐門密閉蓋上。蓋上爐門后，再往爐中注入液氮，液氮注入量要確保所有被處理鋁厚板被液氮覆蓋。記錄液氮開始覆蓋鋁合金厚板頂部的時間，并以此時間作為保溫開始時間。低溫深冷處理過程中，當液氮高度不足以覆蓋鋁合金厚板時，要從爐子外面補充液氮進入爐子使其始終覆蓋鋁合金厚板。當預定保溫時間到達后，將全部剩余液氮從爐子中抽回到專門液氮貯藏罐，然后打開爐門，待鋁合金厚板溫度升到-30℃以上后方可出爐，鋁合金溫度升到室溫并保持2小時以上方可取樣測試力學性能。通常每爐鋁合金厚板裝爐量不超過30噸。

所述LNG鋁厚板的低溫深冷處理保溫時間：保溫時間主要取決于長度方向的橫截面積（即厚度×寬度）和裝爐量。詳見下表：

說明：

在相同截面積下，板寬厚比越小，保溫時間取值越靠上限，反之，板錠寬厚比越大，保溫時間取值越靠下限。

測試所述LNG鋁厚板低溫深冷處理后的力學性能，其抗拉強度和伸長率不低于未低溫處理的鋁合金厚板。

本發明采用特殊結構的爐子，結構簡單但實用，采用液氮做介質對LNG鋁厚板進行低溫深冷處理，并合理控制溫度、時間等工藝參數，以確保LNG鋁厚板在室溫～-196℃范圍的力學性能和沖擊韌性不隨使用溫度的降低而下降，從而確保了LNG鋁厚板在液化天然氣液化點的低溫下使用具有安全保障。

附圖說明

圖1a?和圖1b是低溫深冷處理爐結構示意圖；

圖2　低溫深冷處理爐內墊方擺放俯視圖；

圖3??低溫深冷處理爐內LNG鋁厚板堆放及液氮填充后的示意圖；