🔬 الحدود التكنولوجية 🔬 الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عالي القوة مع صلابة ممتازة في درجات الحرارة المنخفضة لبيئة الهيدروجين السائل

ويعد الهيدروجين أحد الحلول الرئيسية لمشكلة الوقود الأحفوري، ومن المتوقع أن يزداد الطلب العالمي على الهيدروجين. ولذلك، سيتم نقل كمية كبيرة من الهيدروجين عن طريق البحر وتخزينها في الموانئ بين القارات. فيما يتعلق بتخزين ونقل الهيدروجين، يعتبر الهيدروجين السائل ذو الكثافة الحجمية العالية أكثر ملاءمة للنقل أو التخزين من الهيدروجين الغازي. بشكل خاص، لتخزين الهيدروجين السائل، يجب أن تكون مادة الخزان قادرة على تحمل ظروف درجات الحرارة المنخفضة (-253 درجة مئوية) ولها مقاومة جيدة للتقصف بالهيدروجين. من المعروف أن الأوستينيت المستقر يتمتع بمقاومة أفضل للتقصف الهيدروجيني من الأوستينيت شبه المستقر. ولذلك، ينبغي النظر في استقرار الأوستينيت للصلب في تصميم السبيكة.

للاستخدام في ظل ظروف درجات الحرارة المنخفضة، صممت شركة POSCO (شركة بوهانج للحديد والصلب) في كوريا الجنوبية سبيكة جديدة تحتوي على نيتروجين مضاف، حيث أن النيتروجين هو أفضل عنصر في صناعة السبائك يمكنه تحسين ثبات الأوستينيت وقوة الفولاذ المقاوم للصدأ. ومع ذلك، فإن إضافة النيتروجين سوف يقلل من صلابة درجات الحرارة المنخفضة لأن النيتروجين سيقلل من طاقة خطأ التراص (SFE).

لذلك، طورت POSCO حديثًا الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي عالي النيتروجين مع تصميم التركيب الأمثل، والذي يتميز بالقوة العالية، ومقاومة التقصف الهيدروجيني، والمتانة الجيدة في درجات الحرارة المنخفضة. بالإضافة إلى ذلك، ينبغي أيضًا تطوير مواد اللحام التي تتوافق مع النوع الفولاذي لخزانات تخزين الهيدروجين السائل.

مؤشر الخواص الميكانيكية
قوة الشد 📈 | مقاومة التقصف بالهيدروجين 🛡️ | ليونة في درجات الحرارة المنخفضة ❄️
400 ميجا باسكال 📊 | RRA > 0.8 🌐 | التمدد الجانبي عند -253 درجة مئوية > 1.0 📏

بالمقارنة مع الفولاذ المقاوم للصدأ الأوستنيتي العادي مثل 304L و316L، فإن الفولاذ المقاوم للصدأ الهيدروجيني السائل الجديد يتمتع بقوة أعلى، وصلابة في درجات الحرارة المنخفضة، ومقاومة للتقصف بالهيدروجين. تم تحسين عملية التصنيع لإنتاج صهاريج تخزين الهيدروجين السائل، واستغرق التطوير عامين.

بشكل عام، الحد الأقصى لضغط التشغيل لخزانات تخزين الهيدروجين السائل هو 2 ميجاباسكال، والفولاذ المقاوم للصدأ الجديد يتمتع بمقاومة ممتازة لتقصف الهيدروجين في حالة الهيدروجين الغازي عالي الضغط. ولذلك، فمن المتوقع أن يتم استخدامه كمادة لمنشآت الضغط العالي وخطوط الأنابيب في محطات الهيدروجين في المستقبل.

سمك جدار صهاريج تخزين الهيدروجين السائل كبير، والقوة عالية، ويمكن تقليلها. نظرًا للفولاذ المقاوم للصدأ المطور حديثًا مع صلابة عالية في درجات الحرارة المنخفضة ومقاومة جيدة لتقصف الهيدروجين، يمكن إطالة عمر الخدمة لخزان تخزين الهيدروجين. بالإضافة إلى ذلك، تم أيضًا تطوير مواد لحام مناسبة للفولاذ المقاوم للصدأ عالي النيتروجين.

من خلال تحسين تصميم السبائك، والتحكم في عناصر السبائك مثل النيتروجين والمنغنيز والنيكل، يتمتع الفولاذ المقاوم للصدأ المطور حديثًا بخصائص ممتازة مثل القوة العالية، وصلابة درجات الحرارة المنخفضة، ومقاومة التقصف بالهيدروجين، وهو المادة الأكثر مثالية في بيئة الهيدروجين السائل. على الرغم من أن الفولاذ المقاوم للصدأ المطور حديثًا يحتوي على نسبة عالية من النيتروجين، إلا أنه لا يزال يتمتع بصلابة كافية في درجات الحرارة المنخفضة في بيئة الهيدروجين السائل بسبب طاقة خطأ التكديس العالية.

مقارنة الصور تيم
وضع الانزلاق المستوي 🔄 | وضع الانزلاق المتموج 🌊
انخفاض طاقة خطأ التراص 📉 | طاقة خطأ عالية التراص 📈
عادي ستانلس ستيل عالي النتروجين 📌 | الفولاذ المقاوم للصدأ المطور حديثًا 🚀