JP2022518252A - 液化ガスのための貯蔵及び/又は輸送システム - Google Patents
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Abstract
Description
0.35重量%~0.55重量%
22.0重量%≦Mn≦26.0重量%
3.0重量%≦Cr≦4.0重量%
0≦Si≦0.3重量%
を含み、残部は鉄と、製造により生じた残留元素である。しかし、この合金は完全には満足するものではない。
-常温からの冷却に対する熱収縮が低いこと、
-低温での延性を維持するため、稼働中のオーステナイト相の安定性、
-耐食性、
-炭素鋼及びステンレス鋼との異材溶接性を含めた溶接性、
-溶接部の機械的強度、ひいては高温割れの不存在、
-低温時の衝撃強度、
-機械的疲労強度及び機械的熱サイクル強度
に関する累積要件を満たすことである。
25.0重量%≦Mn≦32.0重量%、
7.0重量%≦Cr≦14.0重量%、
0≦Ni≦2.5重量%、
0.05重量%≦N≦0.30重量%、
0.1≦Si≦0.5重量%、
オプションとして0.010重量%≦希土類≦0.14重量%、
を含み、残部は鉄と、製造により生じた残留元素とを含む鉄-マンガンベースの合金から成る。
-クロム含有率は8.5重量%~11.5重量%である。
-ニッケル含有率は0.5重量%~2.5重量%ある。
-窒素含有率は0.15重量%~0.25重量%である。
-希土類は、ランタン、セリウム、イットリウム、プラセオジム、ネオジム、サマリウム及びイッテルビウムから選択された1つ又は複数の元素を含む。
-上記の鉄-マンガン合金の-180℃~0℃における平均熱膨張係数CTEは8.5×10-6/℃以下である。
-上記の鉄-マンガンベースの合金のニール温度TNeelは40℃以上である。
-上記の鉄-マンガンベースの合金は、3mm以下の薄いストリップ厚として製造された場合、
-極低温(-196℃)での3mm厚の小さい試験片でのKCV衝撃強度が80J/cm2以上、例えば100J/cm2以上であること、
--196℃での弾性限界Rp0.2が700MPa以上であること、
-常温(20℃)での弾性限界Rp0.2が300MPa以上であること、
のうち少なくとも1つの構成を具備する。
-上記の鉄-マンガンベースの合金は、極低温及び常温ではオーステナイトである。
PREN=[Cr]+3.3×[Mo]+16×[N]
ここで[X]は、化学元素Xの重量割合を百分率で表したものである。
C≦0.05重量%、好適にはC≦0.035重量%。
Al≦0.02重量%、好適にはAl≦0.005重量%。
Se≦0.02重量%、好適にはSe≦0.01重量%、さらに有利にはSe≦0.005重量%。
S≦0.005重量%、好適にはS≦0.001重量%。
P≦0.04重量%、好適にはP≦0.02重量%
O≦0.005重量%、好適にはO≦0.002重量%。
Co,Cu,Moの各元素≦0.2重量%。
Sn,Nb,V,Tiの各元素≦0.02重量%。
Pb≦0.001重量%。
--180℃~0℃の平均熱膨張係数CTEが8.5×10-6/℃以下であり、
-ニール温度TNeelが40℃以上であり、
また、鉄-マンガンベースの合金が3mm以下の厚さの薄いストリップとして製造された場合、
-極低温(-196℃)での3mm厚の小さい試験片でのKCV衝撃強度が80J/cm2以上、例えば100J/cm2以上であり、
--196℃での弾性限界Rp0.2が700MPa以上であり、
-常温(20℃)での弾性限界Rp0.2が300MPa以上である。
-0℃~-180℃の温度範囲にわたって平均熱膨張係数が9.5×10-6K-1未満、好適には8.5×10-6K-1であり、
-ニール温度TNeelが40℃以上であり、
-鉄-マンガンベースの合金が3mm以下の厚さの薄いストリップとして製造された場合、
--196℃での3mm厚の小さい試験片での衝撃強度が80J/cm2を超え、好適には100J/cm2を超え、
--196℃での弾性限界Rp0.2が700MPaを超え、
--163℃での降伏強さRmが1000MPa以上であり、
--163℃での破断時伸びが40%を超え、かつ、
-常温(20℃)での弾性限界Rp0.2が300MPa以上であること。
表1に示すように、特定の成分の含有率を変えて合金A,B,C及びDを作製した。表2はこれらの合金で測定した物理的特性を示す。冷却後の相は、微細構造分析により特定された。γはオーステナイト相を示し、εはマルテンサイト相を示す。-163℃での降伏強さRm、-163℃での弾性限界Rp0.2、及び-163℃での破断時伸びAは、引張試験により測定された。衝撃強度は、シャルピー試験片を用いて測定された。
表3に示す組成(重量比)で合金を作製した。
本願発明者はラボラトリにおいて、上記にて定義した組成を有する合金と、上記の組成とは異なる組成を有する比較用の合金のキャスティングを行った。
-試験後の割れの全長が2mm以下であるストリップは、高温割れに対して優れた耐性を有するとみなした。
-試験後の割れの全長が2mm~7mmであるストリップは、高温割れに対して良好な耐性を有するとみなした。
-それに対して、割れの全長が厳密には7mmを超えるストリップは、高温割れに対して耐性が不十分であるとみなした。
「1」は、ストリップが高温割れに対して優れた耐性を有することを示し、
「2」は、ストリップが高温割れに対して良好な耐性を有することを示し、
「3」は、ストリップの高温割れに対する耐性が不十分であることを示す。
-H2SO4(2mol.l-1)媒質中の臨界腐食電流Jsteel Mnを測定し、この電流と、インバー(登録商標)M93製のストリップにおいて測定された電流(JInvar M93~230mA/cm2)とを比較することにより、全域的な腐食を評価し、
-NaCl(0.02mol.l-1)媒質中の孔食電位Vを測定し、この電位Vと、インバー(登録商標)M93の電位(VInvar M93/ESHE~40mV)とを比較することにより、局所的な腐食を評価した。ここでESHEは、標準水素電極に係る参照電位である。
35重量%≦N≦36.5重量%
0.2重量%≦Mn≦0.4重量%
0.02重量%≦C≦0.04重量%
0.15重量%≦Si≦0.25重量%
オプションとして、
0≦Co≦20重量%
0≦Ti≦0.5重量%
0.01重量%≦Cr≦0.5%
残部は鉄と、製造により生じた残留元素である。
-「>インバー」は、Jsteel Mn<JInvar M93かつVsteel Mn/ESHE>VInvar M93/ESHEであるストリップに対応し、
-「<インバー」は、Jsteel Mn>JInvar M93又はVsteel Mn/ESHE<VInvar M93/ESHEであるストリップに対応し、
-「~インバー」は、Jsteel Mn≒JInvar M93又はVsteel Mn/ESHE≒VInvar M93/ESHEであるストリップに対応する。
-合金の平均熱膨張係数を求めるための-180℃~0℃の膨張率試験、
-合金のニール温度TNeelを求めるための20℃~500℃の膨張率試験。
ニール温度は、それを超えると反強磁性材料が常磁性になる温度である。
-元素C,Al,Se,S,P,Oについて「min」は、
C<0.05重量%、
Al<0.02重量%、
Se<0.001重量%、
S<0.005重量%、
P<0.04重量%、
O<0.002重量%
を意味し、
-「その他」と記載されている元素にはCo,Cu,Mo,Sn,Nb,V,Ti及びPbが含まれ、同欄において「min」は、
-Co,Cu,Mo<0.2重量%、
-Sn,Nb,V,Ti<0.02重量%、及び
-Pb<0.001重量%
を意味する。
上述の鉄-マンガンベースの合金から成る複数の金属ストリップ又はプレートを供給するステップと、
前記金属ストリップ又はプレートを密閉するようにコンテナの形態に溶接接合するステップと、
を有する。
「1」は、ストリップが高温割れに対して優れた耐性を有することを示し、
「2」は、ストリップが高温割れに対して良好な耐性を有することを示し、
「3」は、ストリップの高温割れに対する耐性が不十分であることを示す。
Claims (31)
- 液化ガスと接触するコンテナ(4,6,34,40,50)を備えた、液化ガスのための貯蔵及び/又は輸送システムであって、
前記コンテナは基本的に、複数の金属プレートを密閉するように溶接接合したものから構成され、
前記金属プレートのうち少なくとも1つは、
25.0重量%≦Mn≦32.0重量%、
7.0重量%≦Cr≦14.0重量%、
0≦Ni≦2.5重量%、
0.05重量%≦N≦0.30重量%、
0.1≦Si≦0.5重量%、
オプションとして0.010重量%≦希土類≦0.14重量%、
を含み、残部は鉄と、製造により生じた残留元素である鉄-マンガンベースの合金から成る
ことを特徴とする貯蔵及び/又は輸送システム。 - 前記鉄-マンガンベースの合金中の前記クロムの含有率は8.5重量%~11.5重量%である、
請求項1記載の貯蔵及び/又は輸送システム。 - 前記鉄-マンガンベースの合金中の前記ニッケルの含有率は0.5重量%~2.5重量%である、
請求項1又は2記載の貯蔵及び/又は輸送システム。 - 前記鉄-マンガンベースの合金中の前記窒素の含有率は0.15重量%~0.25重量%である、
請求項1から3までのいずれか1項記載の貯蔵及び/又は輸送システム。 - 前記希土類は、ランタン(La)、セリウム(Ce)、イットリウム(Y)、プラセオジム(Pr)、ネオジム(Nd)、サマリウム(Sm)、イッテルビウム(Yb)から選択された1つ又は複数の元素を含む、
請求項1から4までのいずれか1項記載の貯蔵及び/又は輸送システム。 - 前記鉄-マンガンベースの合金中におけるCe及びLaから選択された希土類の累積質量割合は100ppm~200ppmである、
請求項1から5までのいずれか1項記載の貯蔵及び/又は輸送システム。 - 全ての前記残留元素の累積含有率は0.8重量%未満である、
請求項1から6までのいずれか1項記載の貯蔵及び/又は輸送システム。 - 前記貯蔵及び/又は輸送システムは密閉断熱タンクの形態で製造されたものであり、
支持構造(1,2)と、当該支持構造と前記コンテナとの間に配置された断熱バリア(3,5)と、をさらに備えており、
前記コンテナは基本的に、前記断熱バリアの内表面に固定された金属メンブレン(4,6,34)の形態で製造されたものである、
請求項1から7までのいずれか1項記載の貯蔵及び/又は輸送システム。 - 前記金属メンブレンを形成する前記金属プレート(21,40)はコルゲート状であると共に、少なくとも一方向における前記金属メンブレンの弾性伸びを促進するための少なくとも1つの平行コルゲーション列を有する、
請求項8記載の貯蔵及び/又は輸送システム。 - 前記金属メンブレンを形成する前記金属プレート(21,40)は、
第1の方向に延在する第1の平行コルゲーション列(22,42)と、
交差する第2の方向に延在する第2の平行コルゲーション列(23,43)と、
を有し、
前記第2の方向は好適には前記第1の方向に直交する、
請求項9記載の貯蔵及び/又は輸送システム。 - 前記金属メンブレンのコルゲーションは、前記金属プレートを曲げ加工又はプレス加工することにより形成される、
請求項9又は10記載の貯蔵及び/又は輸送システム。 - コルゲート状の前記金属プレートは前記鉄-マンガンベースの合金から成ると共に、ASTM E112-10に拠る測定で6~8の粒径を有する、
請求項9から11までのいずれか1項記載の貯蔵及び/又は輸送システム。 - コルゲート状の前記金属プレートは前記鉄-マンガンベースの合金から成ると共に、20℃での弾性限界Rp0.2は350MPa未満、好適には300~350MPaである、
請求項9から12までのいずれか1項記載の貯蔵及び/又は輸送システム。 - 前記密閉断熱タンクは少なくとも1つの平面壁を有し、
前記平面壁の前記金属メンブレン(4,6)は、当該平面壁の長手方向に引張られたメンブレンの形態で製造されたものであり、
前記金属メンブレンを形成する前記金属プレートは、前記長手方向に延在する複数のストリップ(8)の形態で製造されたものであり、その中心部は、前記断熱バリア(3,5)の内表面に設置されるために平面となっている、
請求項8記載の貯蔵及び/又は輸送システム。 - 前記ストリップ(8)の形態で製造された前記金属プレートは、平面の前記中心部より前記密閉断熱タンクの内部に向かって突出する***した長手方向の縁部を有し、
前記縁部は、前記長手方向に対して垂直な横方向における前記金属メンブレンの弾性伸びを促進する膨張ベローズを形成するように2つずつ溶接されている、
請求項14記載の貯蔵及び/又は輸送システム。 - 前記平面壁の前記金属メンブレンはさらに溶接サポート(9)を有し、
前記溶接サポート(9)は長手方向において、引張された当該金属メンブレンの2つのストリップ間に配置されており、
前記溶接サポート(9)は、引張された前記金属メンブレンを前記断熱バリアに保持するために前記断熱バリアに接続されており、
前記2つの各ストリップ(8)の***した縁部は、前記膨張ベローズのうち1つを形成するように前記溶接サポートに溶接されている、
請求項15記載の貯蔵及び/又は輸送システム。 - 2つの前記ストリップ(8)及び前記溶接サポート(9)は前記鉄-マンガンベースの合金から成る、
請求項16記載の貯蔵及び/又は輸送システム。 - 前記密閉断熱タンクは、前記平面壁の少なくとも1つの長手方向端縁に沿って、前記支持構造(1,2)に取り付けられた接続ビーム(15)を有し、
前記接続ビーム(15)には、前記長手方向において、引張された前記メンブレンにおける引張力を吸収するために、引張された前記メンブレン(4,6)の1つの縁部が溶接されており、
前記接続ビームは前記鉄-マンガンベースの合金から成る、
請求項14から17までのいずれか1項記載の貯蔵及び/又は輸送システム。 - 前記ストリップ(8)の形態で製造された前記金属プレートは前記鉄-マンガンベースの合金から成ると共に、ASTM E112-10に拠る測定で8.5~12の粒径を有する、
請求項14から18までのいずれか1項記載の貯蔵及び/又は輸送システム。 - 前記ストリップ(8)の形態で製造された前記金属プレートは前記鉄-マンガンベースの合金から成ると共に、20℃での弾性限界Rp0.2は350MPaを超え、好適には350~450MPaである、
請求項14から19までのいずれか1項記載の貯蔵及び/又は輸送システム。 - 前記コンテナは二次メンブレン(4,34)であり、前記断熱バリアは二次断熱バリアであり、
前記密閉断熱タンクは、前記二次メンブレンに設置された一次断熱バリア(5)と、前記一次断熱バリアに固定された一次メンブレン(6)と、をさらに備えており、
前記一次メンブレン(6)は好適には、コルゲート状のステンレス鋼の一次メンブレンである、
請求項8から20までのいずれか1項記載の貯蔵及び/又は輸送システム。 - 前記コンテナは一次メンブレン(6)であり、前記断熱バリアは一次断熱バリア(5)であり、
前記密閉断熱タンクは、前記一次断熱バリアと前記支持構造との間に配置された二次メンブレン(4,34)をさらに備えており、
前記二次メンブレン(4,34)は、当該二次メンブレンと前記支持構造(1,2)との間に配置された二次断熱バリアに固定されている、
請求項8から20までのいずれか1項記載の貯蔵及び/又は輸送システム。 - 二重船体(72)と、当該二重船体に組み付けられた請求項8から22までのいずれか1項に記載の貯蔵及び/又は輸送システム(71)と、を備えた浮体構造物(70)であって、
前記浮体構造物の内部船体が前記支持構造を構成する
ことを特徴とする浮体構造物(70)。 - 液化ガス輸送船の形態、とりわけメタンタンカーの形態で製造されている、
請求項23記載の浮体構造物(70)。 - 前記液化ガス貯蔵及び/又は輸送システム(71)は、前記浮体構造物の推進のための燃料タンクを構成する、
請求項23記載の浮体構造物(70)。 - 請求項23から25までのいずれか1項記載の浮体構造物(70)と、
前記二重船体(72)に設置された前記密閉断熱タンク(71)を浮体式又は陸上貯蔵設備(77)に接続するように配置された断熱パイプ(73,79,76,81)と、
前記浮体式又は陸上貯蔵設備から前記密閉断熱タンク(71)へ又は前記密閉断熱タンク(71)から前記浮体式又は陸上貯蔵設備へ前記断熱パイプ内を通る液化ガスの流れを駆動するよう構成されたポンプと、
を備えていることを特徴とする積込み又は積降ろしシステム。 - 請求項23から25までのいずれか1項記載の浮体構造物(70)の積込み又は積降ろし方法であって、
液化ガスの流れを断熱パイプ(73,79,76,81)を通って浮体式又は陸上貯蔵設備(77)から前記密閉断熱タンク(71)へ又は前記密閉断熱タンク(71)から浮体式又は陸上貯蔵設備へ送る
ことを特徴とする方法。 - 陸上貯蔵設備の形態で製造されている、
請求項8から22までのいずれか1項記載の貯蔵及び/又は輸送システム。 - 前記コンテナは自己支持タンク(50)の形態で製造されている、
請求項1から7までのいずれか1項記載の貯蔵及び/又は輸送システム。 - 前記コンテナはパイプの形態で製造されている、
請求項1から7までのいずれか1項記載の貯蔵及び/又は輸送システム。 - 液化ガスと接触し当該液化ガスを貯蔵、移送及び/又は輸送するためのコンテナ(4,6,34,40,50)を製造するための方法であって、
鉄-マンガンベースの合金から成る複数の金属プレート又はストリップを供給するステップを有し、
前記鉄-マンガンベースの合金は、
25.0重量%≦Mn≦32.0重量%、
7.0重量%≦Cr≦14.0重量%、
0≦Ni≦2.5重量%、
0.05重量%≦N≦0.30重量%、
0.1≦Si≦0.5重量%、
オプションとして0.010重量%≦希土類≦0.14重量%、
を含み、残部は鉄と、製造により生じた残留元素である鉄-マンガンベースの合金から成り、
前記方法はさらに、前記金属プレート又はストリップを密閉するようにコンテナの形態に溶接接合するステップをさらに有する
ことを特徴とする方法。
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