الفولاذ المقاوم للصدأ لخدمة التبريد للغاز الطبيعي المسال: 304 لتر مقابل 9% من النيكل الصلب

يتم تخزين الغاز الطبيعي المسال ونقله عند درجة حرارة -162 درجة (-260 درجة فهرنهايت)، وهي واحدة من أكثر الظروف المبردة تطلبًا في هندسة المواد الصناعية. يمكن أن يؤدي اختيار المادة الهيكلية الخاطئة لصهاريج تخزين الغاز الطبيعي المسال، وخطوط الأنابيب، وأنابيب المعالجة إلى حدوث كسر هش، أو تقصف مبرد، أو تشقق بسبب التآكل الإجهادي - يؤدي إلى عواقب كارثية تتعلق بالسلامة والبيئة والسمعة.

Stainless Steel for LNG Cryogenic Service

توفر هذه المقالة مقارنة منظمة ومبنية على الأدلة-بين مادتين هيكليتين رائدتين متوافقتين مع الغاز الطبيعي المسال-:الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ 304L(UNS S30403) و9% من فولاذ النيكل (UNS K81340، ويشار إليه أيضًا باسم ASTM A353 / A553 Type II / 9Ni فولاذ). يتم تقييم كل مادة عبر الكيمياء، وخصائص الصلابة الميكانيكية والمبردة، وقابلية اللحام، وأداء التآكل، والامتثال التنظيمي، والتطبيق العملي للتصنيع، وإجمالي تكلفة التركيب.

الغاز الطبيعي المسال (LNG) هو غاز طبيعي (في الغالب غاز الميثان، CH₄) تم تبريده إلى -162 درجة (-260 درجة فهرنهايت) عند الضغط الجوي، مما يقلل حجمه بحوالي 600× ويتيح النقل والتخزين الفعال عبر المحيطات. تشمل سلسلة قيمة الغاز الطبيعي المسال محطات التسييل، وناقلات الغاز الطبيعي المسال (الصهاريج)، ومحطات إعادة التحويل، وشبكات التوزيع الداخلية - التي تتطلب كل منها مواد هيكلية يمكنها العمل بأمان في درجات الحرارة المبردة.

عند درجة -162 درجة، تخضع معظم أنواع الفولاذ الكربوني والسبائك المنخفضة- لمرحلة انتقالية من -إلى-هشة (DBTT): تنخفض صلابة الكسر بشكل حاد، ويمكن أن ينتشر التشقق الذي ينحني بأمان في درجة حرارة الغرفة ككسر هش كارثي. هذه الظاهرة، المعروفة باسم -هشاشة درجات الحرارة المنخفضة، هي المحرك الأساسي لاختيار المواد لتطبيقات الغاز الطبيعي المسال. المتطلبات المادية الرئيسية لخدمة الغاز الطبيعي المسال هي:

الحفاظ على الليونة والمتانة عند -196 درجة (درجة حرارة النيتروجين السائل، كمعيار اختبار) و-162 درجة (درجة حرارة الغاز الطبيعي المسال التشغيلي)

عدم وجود تحولات الطور (الفريت → مارتنسيت) في درجات الحرارة المبردة

احتمالية منخفضة للكسر الهش في وجود عيوب حادة أو انقطاعات في اللحام

مقاومة الصدمات الحرارية أثناء فترات التبريد السريع-أو الإحماء-العابرة

قوة إنتاجية كافية لاحتواء الضغط الهيدروستاتيكي للغاز الطبيعي المسال عند درجة حرارة التصميم

مناطق مرافق الغاز الطبيعي المسال وتحدياتها المادية

تفرض مناطق منشآت الغاز الطبيعي المسال المختلفة متطلبات مختلفة على المواد الإنشائية:

طاولة. مناطق مرافق الغاز الطبيعي المسال وتحدياتها المادية المميزة


منطقة	نطاق درجة الحرارة	تحدي المواد الأولية
خزان الغاز الطبيعي المسال (الحاوية الداخلية)	-162 درجة (-260 درجة فهرنهايت)	صلابة المبردة. الانكماش الحراري التعب من دورات التعبئة/التصريف
أنابيب نقل الغاز الطبيعي المسال (المبردة الأولية)	-162 درجة	ضغوط الانكماش الحراري. تعب؛ احتواء الضغط عند درجة الحرارة المبردة
الاحتواء الثانوي / الخزان الخارجي	-50 درجة إلى +50 درجة	التدرج الحراري دخول الرطوبة تصميم ذو تصنيف ناري-.
قم بغلي-أنابيب الغاز المنبعث (BOG).	-162 درجة إلى 0 درجة	تدفق على مرحلتين-؛ ركوب الدراجات الحرارية؛ التكثيف المحتمل
عملية / إعادة تحويل الأنابيب إلى غاز	+0 درجة إلى +50 درجة (محيطة)	تآكل ثاني أكسيد الكربون؛ الأنواع الحامضة قد يتم تطبيق الفولاذ الكربوني القياسي
خزان البضائع الناقل للغاز الطبيعي المسال (غشاء / كروي)	-162 درجة	إجهاد الغشاء التعب المتدفق. ركوب الدراجات ضغط الغاز ulage

المصدر: GIIGNL (Groupe International des Importateurs de GNL) "دراسة صناعة الغاز الطبيعي المسال" وAPI 620 "تصميم وبناء صهاريج تخزين كبيرة وملحومة ومنخفضة الضغط" (الإصدار الرابع عشر، 2020).

304L هو النوع المنخفض-من الكربون (C أقل من أو يساوي 0.03%) من عائلة الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي 18/8، ويستخدم على نطاق واسع في الصناعات الغذائية والكيميائية والعملية. يوفر هيكلها البلوري الأوستنيتي (الوجه-المكعب المركزي، FCC) بطبيعته ليونة وصلابة ممتازة في درجات الحرارة المبردة - على عكس الفولاذ الحديدي أو المارتنسيتي، لا يخضع هيكل FCC لمرحلة انتقالية من -إلى-هشة. 304L مطيلة وهو الاختيار القياسي لأنابيب معالجة الغاز الطبيعي المسال وقد تم استخدامه في الخزانات الداخلية لمنشآت تخزين الغاز الطبيعي المسال لعقود من الزمن. ومع ذلك، فإن الحد الأقصى من الإجهاد المسموح به أقل من الفولاذ 9Ni، وهو عرضة للتكسير الناتج عن إجهاد الكلوريد (Cl-SCC) أعلى من 60 درجة تقريبًا.

9% نيكل ستيل (UNS K81340 / ASTM A353 / A553 النوع II)

9% من فولاذ النيكل عبارة عن سبيكة-عالية القوة ومرويّة-و-مقسّاة (Q&T) تحتوي على 8.5-9.5% نيكل من حيث الوزن. تعمل إضافة النيكل على خفض DBTT للفولاذ إلى أقل من -196 درجة، مما يجعله أوستنيتيًا وقويًا تمامًا عند درجات حرارة تشغيل الغاز الطبيعي المسال. . 9يحقق فولاذ Ni قوة إنتاج أعلى بكثير (485 ميجا باسكال دقيقة، مقابل . 170 ميجا باسكال لـ 304 لتر) مع الحفاظ على صلابة الشق المتميزة في درجات الحرارة المبردة. إنها المادة الأكثر تحديدًا على نطاق واسع لصهاريج التخزين-الكبيرة للغاز الطبيعي المسال فوق-الأرضية (ASTM A553 Type II، ASTM A353) وكانت الاختيار السائد لصهاريج نقل الغاز الطبيعي المسال لأكثر من 50 عامًا. وتتمثل حدوده في قابلية معالجة التقصف بدرجة تزيد عن 350 درجة تقريبًا والحاجة إلى -معالجة حرارية ما بعد اللحام (PWHT) على المقاطع الأكثر سمكًا.

جدول . 304L مقابل 9% نيكل ستيل - التركيب الكيميائي المحدد (بالوزن %)


عنصر	304 لتر (UNS S30403)	9Ni (UNS K81340 / A553 النوع الثاني)	9ني (ASTM A353)
الحديد	توازن	توازن	توازن
ني	8.0–12.0	8.5–9.5	8.5–9.5
كر	18.0–20.0	أقل من أو يساوي 0.25	أقل من أو يساوي 0.25
C	أقل من أو يساوي 0.030	أقل من أو يساوي 0.13	أقل من أو يساوي 0.15
من	أقل من أو يساوي 2.00	أقل من أو يساوي 0.90	أقل من أو يساوي 0.90
سي	أقل من أو يساوي 0.75	0.15–0.40	0.15–0.40
P	أقل من أو يساوي 0.045	أقل من أو يساوي 0.015	أقل من أو يساوي 0.020
S	أقل من أو يساوي 0.030	أقل من أو يساوي 0.015	أقل من أو يساوي 0.020
شهر	أقل من أو يساوي 0.75	أقل من أو يساوي 0.10	أقل من أو يساوي 0.10
النحاس	أقل من أو يساوي 1.00	أقل من أو يساوي 0.35	أقل من أو يساوي 0.35
N	أقل من أو يساوي 0.10	-	-
آل	-	أقل من أو يساوي 0.020	أقل من أو يساوي 0.020
V	-	أقل من أو يساوي 0.05	أقل من أو يساوي 0.05
معيار المنتج	أستم A240/A276/A480	ASTM A553 النوع الثاني (سؤال وجواب)	أستم A353 (دبلت)

المصدر: ASTM A240/A240M-22 "المواصفات القياسية للكروم والكروم-ألواح وألواح وأشرطة النيكل المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ" (حدود S30403)؛ ASTM A553/A553M-22 "المواصفات القياسية لألواح أوعية الضغط، وسبائك الفولاذ، والمروي- والمقسى بنسبة 9% من فولاذ النيكل" (النوع II، UNS K81340)؛ ASTM A353/A353M-17 "المواصفات القياسية لألواح أوعية الضغط، وسبائك الفولاذ، والفولاذ المزدوج المقسى بنسبة 9% من النيكل."

ملحوظة: 'Q&T'=مروي ومخفف؛ 'DPLT'=مزدوج عادي ومقسّى (أقل شيوعًا في خدمة الغاز الطبيعي المسال الحديثة). ASTM A553 Type II هي المواصفات القياسية لصهاريج تخزين الغاز الطبيعي المسال. UNS K81340 هو تسمية الترقيم الموحدة للصلب 9Ni Q&T.

جدول . 304L مقابل 9Ni Steel - الغرفة-الخصائص الميكانيكية لدرجة الحرارة


ملكية	304 لتر (UNS S30403)	9ني (A553 النوع الثاني، كيو آند تي)	معيار الاختبار
دقيقة. قوة الشد (UTS)	485 ميجا باسكال (70 كيلو باسكال)	690 ميجا باسكال (100 كيلو باسكال)	أستم A370
دقيقة. قوة الخضوع (إزاحة 0.2%)	170 ميجا باسكال (25 كيلو باسكال)	485 ميجا باسكال (70 كيلو باسكال)	أستم A370
دقيقة. استطالة في 50 ملم	40 %	20 %	أستم A370
الصلابة (الحد الأقصى)	202 غ.ب	217 غ.ب	أستم E10
معامل يونغ	193 جيجا	200 جيجا	أستم E111
نسبة بواسون	0.29	0.30	أستم E132
شاربي V-الشق (–40 درجة، الحد الأدنى للمتوسط)	~200 جول (نموذجي)	~80 ي (نموذجي)	أستم E23

المصدر: ASTM A240/A240M-22 لـ 304L؛ ASTM A553/A553M-22 النوع الثاني للصلب 9Ni؛ بيانات شركة Special Metals SMC-045 'N08811 (سبيكة 800HT) / S30403'؛ صحيفة بيانات لوحة الصلب 9Ni من شركة Linde Steel.

إن معيار الأداء المحدد لمواد الغاز الطبيعي المسال هو مدى متانة تأثير Charpy V-Notch (CVN) عند -196 درجة (النيتروجين السائل، معيار الاختبار) و-162 درجة (درجة حرارة تشغيل الغاز الطبيعي المسال). يحافظ كل من الفولاذ 304L و9Ni على بنية الأوستنيتي (FCC) عند درجات الحرارة هذه، لكن مستويات صلابتهما تختلف بشكل كبير.

جدول. 304L مقابل 9Ni Steel - صلابة التأثير المبرد وخصائص الشد


ملكية	درجة حرارة	304 لتر (UNS S30403)	9ني (A553 النوع الثاني)
شاربي V-الشق (الحد الأدنى للمتوسط)	-196 درجة (LN₂)	أكبر من أو يساوي 125 J (41 قدمًا·رطل)	أكبر من أو يساوي 27 J (20 قدمًا·رطل)
شاربي V-الشق (الحد الأدنى للمتوسط)	-170 درجة	أكبر من أو يساوي 140 J (نموذجي)	أكبر من أو يساوي 35 J (نموذجي)
شاربي V-الشق (الحد الأدنى للمتوسط)	-162 درجة (الغاز الطبيعي المسال)	~150 ي (نموذجي)	~40 ي (نموذجي)
قوة الشد (نموذجية)	-162 درجة	~650 ميجا باسكال (نموذجي)	~850 ميجا باسكال (نموذجي)
قوة الخضوع (إزاحة 0.2%)	-162 درجة	~220 ميجا باسكال (نموذجي)	~560 ميجا باسكال (نموذجي)
DBTT (الانتقال الهش المرن-)	-	–< –196 °C (no DBTT)	–< –196 °C (no DBTT)
CTOD (إزاحة فتح طرف الكراك الحرج)	-162 درجة	>0.25 ملم (نموذجي)	>0.20 ملم (نموذجي)

المصدر: ASTM E23-22 "طرق الاختبار القياسية لاختبار تأثير القضبان المحززة للمواد المعدنية"؛ ASTM A553/A553M-22 جدول 2 (متطلبات Charpy V-Notch عند -196 درجة)؛ بروستروم وآخرون، "الخصائص المبردة للفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي" (الطبعة الثانية، 2018)؛ Linde Engineering '9Ni Steel لصهاريج تخزين الغاز الطبيعي المسال - تقرير أساس التصميم،' 2021.

ملاحظة: على الرغم من أن 304L له قيمة CVN مطلقة أعلى من الفولاذ 9Ni في درجات الحرارة المبردة، فإن الحد الأدنى المطلوب من CVN للصلب 9Ni أقل لأن قوة الخضوع الأعلى للفولاذ توفر منطقة بلاستيكية أكبر قبل طرف الشق، مما يقاوم بشكل فعال انتشار الشقوق. كلتا المادتين مقبولتان تمامًا لخدمة الغاز الطبيعي المسال وفقًا لمعيار ASME BPVC القسم الثامن القسم 1 وAPI 620.

تتقلص كلتا المادتين عند تبريدهما من درجة حرارة الغرفة إلى -162 درجة. يؤدي هذا الانكماش الحراري إلى إنشاء ضغوط متبقية كبيرة في الأنابيب متعددة الامتدادات-والخزانات-إلى-وصلات الأنابيب. يجب على مهندسي التصميم مراعاة هذا الضغط في تحليلات مرونة الأنابيب (ASME B31.3 الفصل الثاني).

جدول . 304L مقابل 9Ni Steel - الانكماش الحراري والخواص الفيزيائية


ملكية	304L	9ني (A553 النوع الثاني)	الوحدات
معامل التمدد الحراري (0-100 درجة)	17.3 × 10⁻⁶ / درجة	13.9 × 10⁻⁶ / درجة	مم/مم/درجة
معامل التمدد الحراري (–162 درجة)	~11.5 × 10⁻⁶ / درجة	~9.5 × 10⁻⁶ / درجة	مم/مم/درجة
الانكماش الحراري (20 درجة → –162 درجة لكل 10 م)	~18 ملم	~15 ملم	ملم لكل 10 م
الموصلية الحرارية (20 درجة)	14.6 W/m·K	29 W/m·K	W/m·K
الموصلية الحرارية (-162 درجة)	~9 W/m·K	~18 W/m·K	W/m·K
السعة الحرارية النوعية (20 درجة)	500 جول/كجم·ك	460 جول/كجم·ك	ي/كجم·ك
كثافة	8000 كجم/م3	7,850 كجم/م3	كجم/م3

المصدر: ASME B31.3 "أنابيب المعالجة" (إصدار 2022)؛ دليل ASM المجلد . 4 "المعالجة الحرارية" (1991)؛ المعادن الخاصة SMC-045 (بيانات Incoloy/304L الحرارية)؛ ألواح الصلب النيكل بنسبة 9% من الفولاذ الأمريكي للخدمة المبردة - ورقة البيانات US-9Ni-2022.

في بيئة الغاز الطبيعي المسال الجافة والخاملة، يُظهر كل من الفولاذ 304L و9Ni مقاومة عامة ممتازة للتآكل. الغاز الطبيعي المسال الذي يغلي-يتكون في الغالب من غاز الميثان مع نسبة ضئيلة من ثاني أكسيد الكربون والنيتروجين؛ وهو غير قابل للتآكل في غياب الرطوبة الحرة. تنشأ مخاوف التآكل الأساسية خلال السيناريوهات التشغيلية التالية:

تكثف الرطوبة على أسطح الخزانات الخارجية (التآكل الجوي، يتم تخفيفه عن طريق العزل)

CO₂ / H₂O المرحل في أنابيب BOG (تكوين حمض الكربونيك على الفولاذ 9Ni؛ 304L محصن إلى حد كبير)

بيئات أبراج التبريد بمياه البحر في محطات الغاز الطبيعي المسال الساحلية (خطر تأليب Cl⁻ على 304L؛ يتم التحكم فيه عن طريق الطلاء)

الجدول . 304L مقابل 9Ni Steel - قابلية التكسير الناتج عن الإجهاد والتآكل


آلية SCC	304 لتر (UNS S30403)	9ني (A553 النوع الثاني)	أهمية الغاز الطبيعي المسال
كلوريد SCC (Cl-SCC)	عرضة لأكثر من ~60 درجة مع Cl⁻ > 50 جزء في المليون	غير حساس (منخفض الكروم، منخفض C)	معتدل - محطات ساحلية، انجراف برج التبريد
التقصف الهيدروجيني (HE)	غير حساس (هيكل لجنة الاتصالات الفيدرالية)	حساسية منخفضة في حالة سؤال وجواب	انخفاض الشحن بمقدار - H₂ أثناء التنظيف بالأحماض
تكسير إجهاد الكبريتيد (SSC)	غير حساس (ليس الفولاذ الحديدي)	غير قابل للتأثر (سؤال&T منخفض-صلابة HAZ)	منخفض - فقط في الغاز الطبيعي المسال الحامض مع H₂S
SCC الكاوية	ليس عرضة	ليس عرضة	لا ينطبق على الغاز الطبيعي المسال
الأمونيا إس سي سي	ليس عرضة	ليس عرضة	لا ينطبق على الغاز الطبيعي المسال

المصدر: NACE International SP0472 "الممارسات الموصى بها للطرق والمعدات لمنع تآكل الفولاذ الأوستنيتي المقاوم للصدأ والسبائك القائمة على النيكل" (2021)؛ NACE SP0103 "التحكم في التآكل تحت العزل الحراري" (2021)؛ ISO 15156-3:2015 الملحق ج (قابلية تطبيق الخدمة الحامضة)؛ دليل تآكل الفولاذ الأمريكي 9Ni US-9Ni-Corrosion-2022.

بشكل نهائي، نقطة الضعف الأساسية في SCC لـ 304L هي كلوريد SCC (Cl-SCC) عند درجات حرارة أعلى من ~60 درجة - وهي حالة يمكن أن تحدث على السطح الخارجي (المحيط) لخزانات الغاز الطبيعي المسال المعزولة في المناخات الحارة، إذا اخترقت الرطوبة العزل. 9لا يحتوي فولاذ Ni على قابلية موثقة لـ Cl-SCC في حالة Q&T الخاصة به. بالنسبة للخزانات المبردة المعزولة في البيئات الرطبة أو الساحلية، فإن الفولاذ 9Ni يحمل مخاطر أقل لـ SCC.

هناك آليتان للتقصف المبرد لهما صلة باختيار مواد الغاز الطبيعي المسال:

التقصف الحراري (9Ni فقط): يمكن للفولاذ 9Ni المقسى في نطاق 350-575 درجة أن يمتص العناصر النزرة من الشوائب (P، Sn، Sb، As) عند حدود الحبوب، مما يقلل من صلابة الشق. تتم إدارة ذلك عن طريق تحديد درجات حرارة منخفضة للعناصر المتبقية وتجنب درجات حرارة PWHT في نطاق التقصف.

تقصف المعدن السائل (LME): يمكن أن يتسبب الألومنيوم المنصهر أو الزنك (من السقالات أو المعدات المجلفنة بالغمس الساخن) في حدوث تقصف المعدن السائل في كلتا المادتين؛ مطلوب الاستبعاد الصارم لتلوث Zn/Al بالقرب من مناطق اللحام وفقًا لـ AWS D18.1

304L محصن ضد التقصف (بدون خطوة تقسية) ولكنه عرضة للتقصف في مرحلة سيجما إذا تم الاحتفاظ به في نطاق 540-900 درجة لفترات طويلة (عادةً لا يشكل ذلك مصدر قلق لللحام القياسي إذا تم التحكم في التسخين المسبق).

304L قابل للحام بسهولة من خلال جميع عمليات اللحام القوسي الشائعة (GTAW / TIG، GMAW / MIG، SMAW / Stick، SAW). محتواه المنخفض من الكربون ( أقل من أو يساوي 0.03 %) يقلل من خطر التحسس - ترسيب كربيدات الكروم عند حدود الحبوب الذي يسبب التآكل بين الحبيبات (IGC) في المناطق المتضررة.

Weldability and Fabrication

ومع ذلك، يلزم اتخاذ الاحتياطات التالية:

استخدم معدن حشو منخفض الكربون (ER308L أو ER316L) للحفاظ على نسبة الكربون HAZ أقل من 0.03%

درجة حرارة التداخل أقل من أو تساوي 150 درجة لمنع خشونة الكربيد والحفاظ على ثبات الأوستينيت

الأرجون أو غاز التدريع المعتمد على الأرجون- لـ GTAW/GMAW (لا يلتقط النيتروجين، مما قد يسبب المسامية)

تنظيف ما بعد اللحام: إزالة قشور الأكسيد باستخدام معجون التخليل (HNO₃ + HF) لاستعادة المقاومة الكاملة للتآكل

لا يلزم وجود PWHT لـ 304L (المعدن الأساسي الملدن ذاتيًا-يخفف الضغط)

9Ni Steel - خصائص اللحام

يقدم الفولاذ 9Ni تعقيدًا أكبر في اللحام نظرًا لبنيته الدقيقة Q&T وقابليته العالية للصلابة. تشمل المتطلبات الرئيسية ما يلي:

التسخين المسبق: 50-100 درجة إلزامية لسمك اللوحة > 25 مم لمنع تكسير الهيدروجين HAZ

PWHT: إلزامي للسمك > 35 مم (حسب ASME BPVC القسم VIII Div. 1 UW-39)؛ درجة PWHT النموذجية 560-590 لمدة 1-2 ساعة؛ يجب تجنب نافذة التقصف المزاجي التي تصل إلى 350-575 درجة

معدن الحشو: ENiCrFe-3 (Inconel 182) أو ENiCrMo-3 (Inconel 625) للخدمة الحامضة أو الخدمة المبردة؛ ERNiCr-3 (Inconel 82) للخدمة المبردة فقط. لا تستخدم الفولاذ الكربوني أو الحشو المقاوم للصدأ 309 على الفولاذ 9Ni.

-يجب أن تكون درجة حرارة المعالجة الحرارية بعد اللحام أكبر من أو تساوي 535 درجة لتجنب نطاق التقصف الذي يتراوح بين 350-575 درجة، أو أقل من أو يساوي 300 درجة (لا توجد منطقة خطر عملية)

يجب أن تستوفي اللحامات متطلبات CVN عند -196 درجة: مطلوب مؤهل إجراء اللحام المنفصل (WPQR) مع اختبار Charpy عند -196 درجة بواسطة ASME BPVC القسم الثامن Div . 1 وAPI 620 Annex Q

ما بعد-متطلبات المعالجة الحرارية للحام (PWHT).

جدول . 304L مقابل 9Ni Steel - ما بعد-متطلبات المعالجة الحرارية للحام


حالة	304 لتر (UNS S30403)	9ني (A553 النوع الثاني)	مرجع الكود
جدار رقيق(< 20 mm)	لا حاجة لـ PWHT	لا حاجة إلى PWHT (إذا تم تسخينه مسبقًا)	ASME BPVC VIII-1 UW-39
جدار متوسط (20-35 ملم)	لا حاجة لـ PWHT	يوصى بـ PWHT (560-590 درجة)	أسمي بي بي في سي الثامن-1
Thick wall (>35 ملم)	لا حاجة لـ PWHT	PWHT إلزامي (560–590 درجة، 1–2 ساعة)	ASME BPVC VIII-1 UW-39
خزان الغاز الطبيعي المسال (لحامات الاختراق الكامل-)	لا حاجة لـ PWHT	PWHT مطلوب لجدار الخزان > 16 مم	API 620 الملحق س
نطاق درجة الحرارة PWHT لتجنب	غير متوفر (لا يوجد PWHT)	350-575 درجة (هشاشة المزاج)	ASME BPVC II-د
الأعلى. درجة حرارة التداخل	150 درجة	150 درجة	أوس د1.1 / أوس د1.6

المصدر: ASME كود الغلايات وأوعية الضغط، القسم الثامن، القسم 1، UW-39 'المعالجة الحرارية بعد اللحام' (إصدار 2023)؛ معيار API 620 "تصميم وإنشاء صهاريج تخزين كبيرة وملحومة ومنخفضة الضغط" (الإصدار الرابع عشر، 2020) الملحق س؛ كود اللحام الهيكلي AWS D1.1/D1.6؛ US Steel '9% نيكل ستيل - دليل التصنيع،' Rev. 3، 2021.

طاولة. مقارنة شاملة - 304L مقابل 9% من النيكل ستيل لخدمة التبريد للغاز الطبيعي المسال


معيار	304 لتر (UNS S30403)	9ني (A553 النوع الثاني، كيو آند تي)	الفائز
دقيقة. قوة الخضوع (ميجا باسكال)	170 ميجا باسكال (25 كيلو باسكال)	485 ميجا باسكال (70 كيلو باسكال)	9ني ✓
دقيقة. قوة الشد (ميغاباسكال)	485 ميجا باسكال (70 كيلو باسكال)	690 ميجا باسكال (100 كيلو باسكال)	9ني ✓
صلابة CVN المبردة (-196 درجة)	~125 ج دقيقة متوسط؛ ~150 ي نموذجي	~27 J دقيقة متوسط؛ ~40 ي نموذجي	304L ✓ (أعلى مطلق)
DBTT (الانتقال الهش-المرن)	لا شيء (تم الاحتفاظ بلجنة الاتصالات الفيدرالية)	لا شيء (تم الاحتفاظ بلجنة الاتصالات الفيدرالية)	متساوي
مقاومة التآكل (بيئة الغاز الطبيعي المسال)	ممتاز؛ لا يوجد SCC في الخدمة المبردة	ممتاز؛ لا SCC. انخفاض خطر هشاشة المزاج	متساوي
خطر Cl-SCC (أعلى من 60 درجة )	خطر معتدل في المناخات الساحلية/الرطبة	مخاطر منخفضة للغاية	9ني ✓
قابلية اللحام	جيد؛ حشو ER308L؛ لا PWHT؛ التداخل <150 درجة	معتدل؛ حشو إنيكر في-3؛ PWHT إلزامي > 35 مم؛ تسخين 50-100 درجة	304L ✓ (تصنيع أبسط)
متطلبات PWHT	غير مطلوب	إلزامية لـ> 35 مم؛ تجنب نطاق 350-575 درجة	304L ✓
حد درجة الحرارة (الخدمة القصوى)	~425 درجة (مستمر)؛ ~870 درجة (متقطعة)	~450 درجة (مدى قصير-); المبردة هي الخدمة الأساسية	متساوي
الانكماش الحراري (20 درجة → -162 درجة)	~18 ملم لكل 10 م	~15 ملم لكل 10 م	9Ni ✓ (تقلص أقل)
معامل التمدد الحراري	17.3 × 10⁻⁶ / درجة (أعلى)	13.9 × 10⁻⁶ / درجة (أقل)	9Ni ✓ (استقرار أفضل للأبعاد)
كثافة	8000 كجم/م3 (أثقل)	7850 كجم/م3 (أخف)	9Ni ✓ (وزن أقل)
الأعلى. الإجهاد المسموح به (ASME VIII-1، 250 درجة فهرنهايت)	~20000 رطل لكل بوصة مربعة (137 ميجا باسكال)	~30,000 رطل لكل بوصة مربعة (207 ميجا باسكال)	9Ni ✓ (جدار أرق ممكن)
سمك الجدار لأنابيب الغاز الطبيعي المسال بقدرة 690 كيلو باسكال (100 رطل لكل بوصة مربعة)، DN 300	~14 ملم بالوزن	~6 مم بالوزن (الضغط الأعلى المسموح به)	9Ni ✓ (توفير كبير في المواد)
التوفر القياسي (لوحة / أنبوب)	النطاق الكامل: DN 50–600؛ لوحة تصل إلى 50 ملم	لوحة تصل إلى 100 ملم؛ توافر الأنابيب أكثر محدودية	304L ✓ (توافر على نطاق أوسع)
تقريبا. مؤشر تكلفة المواد (304L=1.0)	1.0 × خط الأساس	~1.6–2.2× (Q1 2024)	304L ✓ (تكلفة أولية أقل)
تكلفة الخزان المُصنع النموذجي (للطن)	~ 4,000-6,000 دولار أمريكي/طن	~ 7,500-12,000 دولار أمريكي/طن	304L ✓ (تكلفة تركيب أقل)
قابلية تطبيق الخدمة الحامضة ISO 15156-.	الفئة 2 (مقيدة بواسطة Cl⁻، درجة الحرارة.)	غير مدرجة (سبائك حديدية، لا تعتمد على النيكل-)؛ مطلوب اختبار منفصل	304L ✓ (مسار خدمة -حامض أكثر تحديدًا)
قبول معيار الغاز الطبيعي المسال	API 620 المرفق د؛ NFPA 59A §6.4	API 620 المرفق س؛ NFPA 59A §6.4؛ المواد الأولية لخزان الغاز الطبيعي المسال	متساوي (كلاهما مقبول)
التطبيق الأساسي الموصى به	أنابيب عملية الغاز الطبيعي المسال؛ خطوط BOG؛ الاحتواء الثانوي الدبابات الصغيرة	صهاريج تخزين الغاز الطبيعي المسال الكبيرة؛ صهاريج نقل الغاز الطبيعي المسال؛ الاحتواء الأولي	التطبيق-يعتمد

المصدر: ASME BPVC القسم الثامن Div. 1 (2023) الجداول UHA-1، UNF-79؛ أستم A240/A240M-22؛ أستم A553/A553M-22؛ API 620 Annexes D وQ (الطبعة الرابعة عشرة، 2020)؛ NFPA 59A (إصدار 2021)؛ ألواح الصلب النيكل بنسبة 9% من US Steel - ورقة البيانات الفنية، 2022؛ مؤشر أسعار مواد الغاز الطبيعي المسال "المعادن اليومية" من S&P Global Commodity Insights Q1 2024; تقرير صناعة الغاز الطبيعي المسال GIIGNL، 2023.