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CN1088120C - 用于输送液化天然气的容器 - Google Patents

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CN1088120C
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CN
China
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Exxon Production Research Co
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    • F17C2260/00—Purposes of gas storage and gas handling
    • F17C2260/03—Dealing with losses
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Abstract

提供用于车载、陆基配给处于约1035kPa(150psia)～7590kPa(1100psia)的压力范围和约-123℃(-190°F)～-62℃(-80°F)的温度范围下的加压液化天然气的系统，该系统至少包括一个由含小于9%(重量)镍的超高强度低合金钢制造的容器，该合金钢的拉伸强度高于830MPa(120ksi)而且DBTT小于约-73℃(-100°F)。

Description

用于输送液化天然气的容器
发明领域
本发明涉及用于车载、陆基配给加压液化天然气(PLNG)的系统，更具体地讲涉及这样的系统：该系统包括由超高强度低合金钢制造的容器，而该合金钢的镍含量小于9％(重量)而且拉伸强度高于830MPa(120ksi)且DBTT小于约-73℃(-100°F)。
发明背景
在下面的说明中定义了许多术语。为了方便起见，恰在权利要求书的前面给出了一个术语表。
许多天然气能源位于偏远地区，它们离任何天然气贸易市场都相当远。有时可利用输油管路将生产的天然气输送到贸易市场。当通过管道将天然气输送到贸易市场不可行时，此时经常将生产出的天然气加工成LNG以便输送到市场。LNG是典型通过特制油轮来输送的，然后在离市场附近的输入点将其储存和重新汽化。一般而言，用于将天然气液化、输送、储存和再次汽化的设备相当昂贵，典型的常规LNG项目可能的成本在50～100亿美元，其中包括场地开发费。普通的“地表”LNG工程需要最小的天然气源约为280Gm3(10TCF(10万亿立方英尺))而且LNG客户一般是大型设备。而经常在偏远地区发现的天然气源却小于280Gm3(10TCF)。甚至对于满足最小约为280Gm3(10TCF)天然气源而言，从所有所涉及的，例如LNG供应商、LNG货主和大型设备的LNG客户，要求20年或更多时间的长期工作以便作为LNG经济地加工、储存、输送天然气。只要潜在的LNG客户具有可供选择的气体资源，诸如管道气体，常规的LNG传输链经常在经济上不具备竞争力。
一般的LNG设备在温度约为-162℃(-260°F)和大气压(常压)下生产LNG。天然气进入常规LNG设备时的典型压力为在约4830kPa(700psia)～7600kPa(1100psia)且温度为约21℃(70°F)～38℃(100°F)。在常规的两机组LNG设备中，需要最高约350,000制冷马力以将天然气的温度降到非常低约为-162℃(-260°F)的出口温度。在常规LNG生产过程中，必须充分地除去天然气中的水、二氧化碳、含硫的化合物，如硫化氢，其它酸性气体，n-戊烷和包括苯的重碳氢化合物，使其降低到百万分之一(ppm)量级的水平，否则这些化合物将凝固，从而在加工设备中引起堵塞。在常规的LNG设备，需要气体处理设备去除二氧化碳和酸性气体。气体处理设备典型采用化学和/或物理溶剂再生处理，而且这要求有相当的资金投入。同时，相对于该设备中的其它部分，其运行费用高。需要干床脱水机如分子筛，用于脱水气。洗涤柱和分馏设备用于去除能够引起堵塞问题的碳氢化合物。因为汞能够对由铝构成的设备产生破坏，因此在一般的LNG设备中也要将其去除。此外，在天然气中可能存在的氮，其大部分在加工后都要去除，这是因为氮在常规的LNG输送过程中不会以液相存在，不希望在传输过程中LNG容器存在气态的氮。
常规LNG设备使用的容器、管路系统和其它设备典型至少部分地由铝或含镍的钢(如9％(重量)镍)制成，以便获得极端冷加工温度下的所需的断裂韧性。除了它们在所述常规设备中的用途外，在LNG船和输入地点，典型采用具有良好低温断裂韧性的昂贵材料，包括铝和工业含镍钢(如9％(重量)镍)来容纳LNG。
在输送过程中，常规LNG船一般使用称为Moss球的大型球形容器来储存LNG。这些船各自的目前成本超过230百万美元。在中东生产LNG并将其输送到远东，这是一个典型的常规项目，它可能需要7～8艘这样的船，其总费用大约为16～20亿美元。
从以上叙述可以确定，存在着对于加工、储存和输送LNG到贸易市场的更经济的系统的需求，以使得偏远地区的天然气资源可与可供选择的能源供给进行更有效的竞争。而且，对于偏远地区的小型天然气资源，需要一个系统使其商业化，否则它们开发起来将是不经济。除此之外，需要更经济的汽化和输送系统来生产LNG，从而以经济性吸引小客户。
因此，本发明的主要目的在于提供一种更经济的用于加工、储存、从遥远的能源地将LNG输送到贸易市场的系统，显著地减少使LNG项目经济可行的储量和市场大小的阀值。实现这些目标的一种途径是：在比通常LNG设备更高的压力和温度下来加工LNG，即在高于大气压且温度高于-162℃(-260°F)。然而在增大的压力和温度下，加工、储存和输送LNG的一般思想已经在工业出版物中讨论过了，这些出版物一般讨论了用含镍钢(如9％(重量)镍)或铝制造的输送容器，而且二者均可满足设计要求，但材料造价极其昂贵。例如：在由Witherby&Co.有限公司发行的1979年第一版、1993年第二版的“Natural Gas by Sea”，在其第162～164页，题为“The Development of a New Technology”一文中，Roger Ffooks讨论了改造Liberty船Sigalpha或在1380kPa(200psia)和-115℃(-175°F)下输送MLG(中等条件液化气)或者在7935kPa(1150psia)和-60℃(-75°F)下输送CNG(压缩天然气)。Ffooks指出尽管技术上已经得到了证实，但这两个思想都没有遇到“买主”-主要由于储存的费用高。根据Ffooks所参考的一篇关于CNG用途的文章，即在-60℃(-75°F)，设计目标为低合金可焊接淬火并回火的钢，该钢具有优良的强度(760MPa(110ksi))和操作条件下的优良断裂韧性。(参见R.J.Broeker的“A new process forthe transportation of natural gas”一文，International LNGConference，Chicago，1968)。这篇论文同时指出：对于MLG用途，即在显著更低的温度-115℃(-175°F)，铝合金的成本最低。同时在第164页的the Ocean Phoenix Transport design中，Ffooks讨论了对于可由9％镍钢或铝合金制成的油罐在约为414kPa(60psia)这样相当低的压力下的工作情况；而且再次指出这个思想并没有显现出提供商业化所需的足够的技术或资金优势。同时可参见：(i)美国专利3298805，该专利讨论了使用9％镍钢或高强铝合金来制造用于输送压缩的天然气的容器；(ii)美国专利4182254，该专利讨论了由9％镍钢或类似的钢制成的油罐用于输送处于-100℃(-148°F)～140℃(-220°F)温度和4～10大气压下(即407kPa(59psia)～1014kPa(147psia))下的LNG；(iii)美国专利3232725，该专利讨论了采用容器输送处于浓相单一液体状态的天然气，其温度为-62℃(-80°F)或某些情况下为-68℃(-90°F)而且压力至少高于操作温度下所述气体沸点压力345kPa(50psi)的情况下，其中制造所述容器的材料例如为含1～2％镍的钢经由淬火并回火后确保其极限拉伸强度接近120,000psi；(iv)C.P.Bennett发表的“Marine Transportation of LNGat Intermediate Temperature”，CME March 1979，该文讨论了采用储存油罐输送LNG的案例，该LNG处于在3.1MPa(450psi)的压力和-100℃(-140°F)的温度下，油罐由9％镍钢或含3.5％镍经淬火并回火的钢制成，其壁厚为9.5英寸。
尽管这些思想在工业出版物上进行了讨论，但据我们的了解，LNG目前没有在压力显著高于大气压和温度显著高于-162℃(-260°F)下进行商业化的加工、储存和输送。这可能是由于迄今为止，无论是通过海路还是陆路，在此压力和温度下加工、储存、输送、配给LNG的经济系统尚未商业可行。
用于低温结构用途的常规含镍钢，例如，镍含量超过约3％(重量)的钢具有低的DBTT(韧性的一种度量方法，见本文的定义)，但同时具有相对低的拉伸强度。典型的，市售3.5％(重量)镍、5.5％镍和9％镍钢分别具有约-100℃(-140°F)，-155℃(-250°F)和-175℃(-280°F)的DBTT，而且其拉伸强度最高分别为约485MPa(70ksi)、620MPa(90ksi)和830MPa(120ksi)。为了获得这些强度和韧性的组合，一般这些钢都进行了昂贵的处理，如双退火处理。在低温应用情况下，目前工业上之所以采用这些工业含镍钢是因为它们好的低温韧性，但设计必须围绕着它们相对较低的拉伸强度来进行。为了满足承载、低温用途，这种设计一般要求钢的厚度过大。结合所要求的钢的厚度而造成的高成本，因此在承载、低温用途时这些含镍钢趋于昂贵。
五个共同未决的美国临时专利申请(PLNG专利申请)，各自题为“Improved System for Processing，Storing，and TransportingLiquefied Natural Gas”，描述了用于储存和海上输送加压液化天然气(PLNG)的容器及油轮，该加压的液化天然气处于在约为1035kPa(150psia)～7590kPa(1100psia)大的压力范围内和约-123℃(-190°F)～约-62℃(-80°F)大的温度范围下。最近所述的PLNG专利申请，其优先权日为1998年5月14日，该申请被申请人确定为案卷号No.97006P4，并被美国专利商标局(USPTO)确定的申请号为60/085467。所述的PLNG专利申请的第一个，其优先权日为1997年6月20日，该申请被美国美国专利商标局(USPTO)确定为的申请号为60/050280。所述的PLNG专利申请的第二个，其优先权日为1997年7月28日，该申请被美国美国专利商标局(USPTO)确定的申请号为60/053966。所述的PLNG专利申请的第三个，其优先权日为1997年12月19日，该申请被美国美国专利商标局(USPTO)确定的申请号为60/068226。所述的PLNG专利申请的第四个，其优先权日为1998年3月30日，被美国美国专利商标局(USPTO)确定的申请号为60/079904。然而，所述PLNG专利申请并没有描述用于车载、陆基配给PLNG的系统。正如在这里所采用的，“车载、陆基配给PLNG”意思是说从生产中心或储存设备到最终用户或储存设备之间的PLNG的配给主要在地面上进行，例如通过现有的公路、铁路和内陆水系统用卡车、有轨车或驳船来完成。
从生产中心或储存设备到最终用户位置之间的LNG的配给一般通过现有的公路、铁路和内陆水系统用卡车、有轨车、驳船来完成。其它低温流体，如液氧、液氢和液氮也照例采用这些方式配给。尤其是，因为天然气的清洁燃烧的特性，LNG的市场在最近几年已经得到扩大。为了满足扩大的市场需求，与LNG相比，只要可以得到用于输送和供应PLNG的经济装置，那么以PLNG形式来输送生产的天然气对最终用户有益，这是因为PLNG的加工更经济。除此之外，与CNG相比，对于给定的体积，PLNG高的液体密度可转变成高的产物质量或能量。
通常用于制造市售液体容器的碳钢没有足够的低温断裂韧性，即当温度低于约-40℃(-40°F)时。其它比碳钢低温断裂韧性好的的材料，例如强度约高达830MPa(120ksi)的工业含镍钢(3.5～9％(重量)镍)、铝(Al-5083，或Al-5085)或不锈钢，这些材料传统上用于制造低温条件下的市售容器。同时，有时采用特种材料，如钛合金和特殊环氧浸渍的编织玻璃纤维复合材料。然而，例如在约2.5厘米(1英寸)的传统壁厚下，由这些材料制成的容器来容纳加压低温液体时，其强度经常不足，所以为了满足强度要求，必须加大这些容器的壁厚。这增加了必须支撑和输送的容器重量，这便经常使一个项目的成本显著增加。除此之外，这些材料要比标准碳钢昂贵得多。将用于支撑和输送厚壁容器所增加的成本和用于制造的材料所增加的成本相加，使得项目在经济上丧失了吸引力。对于用于制造车载、陆基配给PLNG的系统和容器的市售材料而言，这些缺点使其在经济上丧失了吸引力。正如上述PLNG专利申请所讨论的，适于海上输送PLNG的容器的发现，与当前生产PLNG的能力结合，使得对于经济的具有吸引力的车载、陆基配给PLNG的系统的需求强烈。车载、陆基配给成本的一个重要的部分是与车载容器相关的设计和制造的资金成本。在车载容器成本中显著的成本降低将最终转变成车载、陆基输送PLNG经济性的全面改善，同样对于LNG和其它的低温液体也具有相同的效果。
能够更加成本有效地以液体形式输送和配给天然气源会对将天然气作为燃料的能力起到显著促进作用。下面是简要的描述现有的和正在的应用，这些应用是将天然气用作能源，而且它们从能够得到以PLNG形式输送和配给天然气的更经济的系统中获得显著收益。
对于没有用于配给天然气的地下基础设施的偏离地方，为了满足燃料需要，一般用卡车将LNG输送到那里。除此之外，作为用于几个主要能源项目的气体管路的替代方案，当地的条件使输送的LNG在经济上具有不断增加的竞争力。美国阿拉斯加的一个燃气公司已经提出了一项200百万美元的项目，该项目用于在美国阿拉斯加东南部的17个区的远程LNG地面输送(baseload)系统。该公司同时希望从1997年11月起，用卡车将LNG从库克港的液化厂输送到300里外的费尔班克斯。在美国亚利桑那州东部，最近的一项可行性研究表明：对于分散的而且当前没有获得气体管道的许多地区而言，远程地面输送(baseload)LNG供应的设备可能提供了一种具有吸引力的低成本的能量解决方案。除了采用卡车和驳船，有轨车也可用于输送LNG。这些代表了在大体积LNG输送的新趋势和潜在的显著增长的用途。在这些和其它相似的陆基的应用中，如果可以得到一种更经济的车载、陆基配给PLNG的装置的话，那么正在出现的PLNG技术将使PLNG用作燃料更加经济可行。
其次，将LNG用卡车输送到某些有燃料需求的制造厂，这个也将成为一种具有经济竞争力的选择。最近的实例就是新罕布什尔州Hampton的一个公司，该公司由采用丙烷作为备用品的供气合同转变为唯一使用LNG来运转一台4000马力发动机用于发电和使用汽化的LNG运转两个工艺锅炉。再者，在配给成本上的进一步改善可能导致类似应用的大量增加。
此外，越来越多地在使用“便携管路”-可输送的LNG/汽化器-系统来保证连续不断的气体供应。这将帮助燃气公司避免服务间断，而且使得天然气在需求高峰期连续不断地流到客户那里，如寒冷的冬季、地下管路遭到破坏的突发情况、气体系统的维修等等。依据特殊的应用，在天然气配给系统的关键位置应安装或设置LNG汽化器，而且当运行条件合适时，可使用LNG油罐车来提供待汽化的LNG。当前，就我们所知，为了提供高峰期的额外的气体，尚无用于将PLNG而不是LNG输送到这样的汽化器的工业油罐车。
最后，在几个计划中，亚洲当前和未来的几个主要LNG进口商提供将LNG用于交通工具燃料最大潜力(多达进口量的20％)。根据当地条件，将LNG用卡车输送到加油站可能是最具有吸引力的经济选择。更具体的讲，在缺乏现有的气体配给地下基础设施(infrastructure)情况下，成本有效的油罐设计可使PLNG(通过现有的公路、铁路和内陆水系统用卡车、有轨车、驳船来配给)配给成为更具有吸引力和经济上的替代方案。
存在着对于车载、陆基配给PLNG的系统的需求，它使得偏远地区的天然气可与可供选择的能源供应展开更有效的竞争。而且，存在着对车载、陆基配给LNG和其它低温流体更经济的系统的需求。正如下文中所采用的，术语“油罐车”指的是包括任何用于车载、陆基配给PLNG、LNG或其它低温流体的工具，它包括但不限于：油罐拖车、有轨车和驳船。
因此，本发明的一个具体目的在于提供用于车载、陆基配给LNG的经济系统，与常规的LNG系统相比，所述的LNG系统处于显著增加的压力和温度下。本发明的另外一个目的在于提供这样的系统，这种系统具有储存容器和其它组件，制造所述容器及其它组件的材料具有足够强度和断裂韧性来容纳所述的加压液化天然气。
发明概述
与上面所述的本发明的目的相一致，提供用于车载、陆基配给加压液化天然气(PLNG)的系统，该加压液化天然气处于约为1035kPa(150psia)～7590kPa(1100psia)的压力范围和约-123℃(-190°F)～-62℃(-80°F)的温度范围下。本发明的系统具有容器及其它组件，制造所述容器及其它组件的材料包括含镍低于9％重量的超高强度低合金钢，该钢具有足够强度和断裂韧性来容纳所述的加压液化天然气。该钢具有超高强度，如拉伸强度(如本文定义的)大于830MPa(120ksi)且DBTT(如本文定义的)低于约-73℃(-100°F)。
附图的简要描述
参照下列详细描述和附图，可更好的了解本发明的优点，附图中：
图1说明了根据本发明的一个油罐车的储存和输送容器。
图2说明了本发明的用于油罐车的储存和输送容器的悬挂系统。
图3A说明了根据本发明用于车载、陆基配给PLNG的地下基础设施。
图3B说明了根据本发明用于车载、陆基配给PLNG的地下基础设施。
图4A说明了对于给定的缺陷长度的临界缺陷深度的曲线，它为CTOD断裂韧性和残余应力的函数。
图4B说明了缺陷的几何尺寸(长度和深度)。
虽然本发明结合其优选的实施方案进行了描述，应该理解的是本发明不受其限制。相反，本发明试图覆盖所有的替代方案、修改方案和等效方案，它们均都包含附后的权利要求书所确定的本发明的精髓和范围内。
本发明的详细描述
本发明涉及车载、陆基配给PLNG的系统。提供用于配给加压液化天然气(PLNG)的系统，该加压液化天然气处于约为1035kPa(150psia)～7590kPa(1100psia)的压力范围和约-123℃(-190°F)～-62℃(-80°F)的温度范围下，其中所述系统含有容器及其它组件，制造所述容器及其它组件的材料包括含镍低于9％(重量)的超高强度低合金钢，该钢拉伸强度大于830MPa(120ksi)且DBTT低于约-73℃(-100°F)。还提供用于配给加压液化天然气(PLNG)的系统，该加压液化天然气处于约1725kPa(250psia)～4830kPa(700psia)的压力范围和约-112℃(-170°F)～-79℃(-110°F)的温度范围下，其中所述系统含有容器及其它组件，所述容器及其它组件(i)由包括含镍低于9％(重量)的超高强度低合金钢的材料制成，并且(ii)具有足够强度和断裂韧性来容纳所述的加压液化天然气。另外，提供用于输送PLNG的油罐车，其中所述的油罐车至少有一个储存容器，该容器由包括含镍低于9％(重量)的超高强度低合金钢的材料制成，而且该合金钢的拉伸强度大于830MPa(120ksi)且DBTT低于约-73℃(-100°F)；或者所述油罐车具有至少一个储存容器，它(i)由包括含镍低于9％(重量)的超高强度低合金钢材料的制成，而且(ii)具有足够强度和断裂韧性来容纳所述的加压液化天然气。
容器
实现本发明系统的关键是适于供油罐车输送PLNG使用的容器，其中该PLNG处于约为1035kPa(150psia)～7590kPa(1100psia)的压力范围和约-123℃(-190°F)～-62℃(-80°F)的温度范围下。生产和输送PLNG的压力和温度优选为：压力约1725kPa(250psia)～7590kPa(1100psia)，温度约-112℃(-170°F)～-62℃(-80°F)。更优选的生产和输送PLNG的压力和温度为：压力约2415kPa(350psia)～4830kPa(700psia)，温度约-101℃(-150°F)～-79℃(-110°F)。甚至更优选的PLNG压力和温度的下限约为2760kPa(400psia)和约-96℃(-140°F)。提供一种用于储存和输送PLNG的容器，其中该容器由包括含镍低于9％(重量)的超高强度低合金钢的材料制成，该钢的拉伸强度大于830MPa(120ksi)而且DBTT低于约-73℃(-100°F)。
本发明的容器优选设计为使泄漏到储存的PLNG中的热减少到最低程度，即为使储存的PLNG的汽化减至最低程度，这样所储存的PLNG中的大部分保持液态以便输送。在采用Dewar思想的一个实施方案中，所述容器包括一个内容器，该内容器悬挂在外容器内并与外容器之间隔开一定的间隙，这个间隙被抽成真空或包含绝缘材料。参考图1，这个实施方案的容器10包括内容器11，它容纳PLNG 12而且由外容器13所密封。内容器11和外容器13之间的间隙14开始时被抽成真空，而且优选将其维持在真空，这样可使对流造成的热泄漏减至最低程度。采用为本领域熟练的技术人员所知的技术来确保密封，这样可基本上保持真空。内容器11的外表面采用了高辐射率的涂料和其它表面处理，这样使辐射热传导到内容器11中的热减至最低程度。仅是出于举例，但本发明不限于此，可以将一种铝化聚酯薄膜的单包层包在外表面15上，这样使通过辐射热传导泄漏到内容器11中的热减至最低程度。或者，间隙14可以用多层绝缘材料(图1中没有给出)来填充，这样使由辐射和对流泄漏到内容器11中的热减至最低程度。另外，使传导的热泄漏减至最低程度，可优选(i)将穿透到内容器11的连接体的数量和由此传导热的路径的数量减至最低程度，(ii)采用高度绝热材料(iii)采用支撑悬挂系统元件的明智的设计。正如图1给出的，贯穿连接到内容器11所需的最小数目为两个。注入和排出管路17和为此的开口16用于向内容器11中注入或从内容器11中卸载液体产品。排气管路19和为此的开口18用于排放由泄漏到内容器11的热所形成的蒸气。这些开口16和18、注入和排出管路17和排气管路19是将热泄漏到内容器11中的来源。为了使传导的热泄漏减至最小程度，注入和排出管路17和排气管路19优选采用壁厚最小而长度最大的设计。进入内容器11中的进路人孔20是为了观察和维修目的而设置的。进路人孔20优选采用拧紧的盖20a盖好。内容器11与外容器13之间的间隙14优选为最小。然而，例如内容器11的壁优选与外容器13相隔离，这样两个壁就不会相互接触。提供这种隔离的一种方法是在内容器11的壁与外容器13的壁之间放置隔板14a，优选绝热的隔板。在一个实施方案中排气管路19的理想长度通过提供在外容器13上的传输线固定器23以延伸沿排气管路19的间隙14得到。或者，排气管路19应有足够合适的弯曲来增加排气管路19的长度而且依然允许在冷却过程中产生收缩。优选提供防振缓冲板(图1没有给出)使输送过程中的PLNG 12的运动得到衰减。
悬挂系统
除了前面所述的用于储存和输送PLNG的储存容器，本发明的油罐车的另外理想的组件为一个悬挂系统。优选的是该悬挂系统为：当油罐车静止时，悬挂系统为内容器及其所盛物提供对静态载荷的支撑；当油罐车运动时，提供对动态载荷的支撑。对于用于有轨车或油罐车上的大型低温液体储存容器上的悬挂系统，在设计中具体的典型加速度载荷为：沿向上垂直方向为一个g，沿向下垂直方向四个g，沿横向两个g，沿纵向方向四个g(这里g为当地的重力加速度)。获得支撑这样载荷所需强度的一种方式是来增加结构支撑元件的横截面面积；然而横截面面积的增加一般会导致所不希望的对内容器的热传导率的增加。这样，支撑系统的明智设计对于将泄漏到内容器的热减至最小程度是很关键的。
现在参照图2，但本发明不限于此，一个用于容器10的悬挂系统实例，它采用了张力支撑杆21。在这个具体实例中，采用低导热率、高强度材料(如G-10塑料)来制备用于支撑内容器11的支撑杆21，优选仅在拉伸载荷下使用。支撑环22将支撑杆21和内容器11的外壁及外容器13的内壁连接起来。在一个实施方案中，当支撑杆21的导热率太高而无法使泄漏到内容器11中的热减至最小时，或者无法使泄漏到内容器11中的热限制到低于目标值时，出于隔热目的而使用的塑料垫圈(图2没有示出)与支撑环22一起用于隔热。用于确定热泄漏的目标值的方法和如何将泄漏的热限制在不高于目标值将根据本公开和标准工业出版物中由本领域熟练的技术人员来确定。对于典型的用于大型容器的输送拖车，在支撑杆21上作用的动载荷可能变化不定而且相当大。优选的是与熟练的技术人员所熟知的其它因素一起，在本发明储存容器的设计中考虑这些因素。
安全系统
再次参照图1，根据本发明，安全装置优选安装在储存容器10上。典型的是将内容器11的减压阀24和防爆环组件25串接安装在排气管路19上。防爆环组件(图1没有给出)也可设置在内容器11和外容器13之间的间隙处。
装载和卸载操作
初始注入操作
参照图1，注入和排出管路17用于向容器10的内容器11注入PLNG。在初始注入前，容器10的内容器11典型地处于大气压和室温下。优选根据规定的顺序进行内容器11的初始注入以使内容器11在所期望的PLNG储存温度下达到热平衡。在一个实施方案中，所述规定顺序包括按下列顺序陈述的步骤。首先，在内容器11的冷却循环中，汽化的PLNG从PLNG源经与排气管路19相连接的蒸气传输管路(图1没有给出)流入内容器11。气体集管27用于使流入到内容器11中的PLNG蒸气分散并且使PLNG蒸气对内容器11冲击减至最小。直到内容器11的温度达到预先设定的温度值，PLNG蒸气才会停止流动。预先设定的温度值主要由冷却曲线和制造内容器11的材料的热收缩特性得到，而且本领域熟练的技术人员可通过参考标准工业出版物来确定。随着PLNG蒸气的流动，内容器11的压力同时增加。其次，对于冷却循环的最后阶段，液体PLNG允许流到内容器11内。从PLNG源起，液体输送管路(图1中没有给出)与注入和排出管路17相连接。在本发明的一个实施方案中，在PLNG源至少有一台低温泵(图1中没有给出)，它用于将液体PLNG泵送入容器10的内容器11中，优选低的流动速率，优选明显低于约0.76立方米/分钟(200加仑/分钟)。当液体PLNG进一步冷却内容器11时，液体PLNG汽化并使得压力增加。当压力达到基于内容器11和PLNG源之间的压力差的预先设定的压力时，PLNG蒸气会通过排气管路19反向流回到PLNG源。当容器10中的温度达到预先设定的工作温度值时，即当冷却循环完成时，液体PLNG被从PLNG源泵送到容器10的内容器11中，优选的流动速率至少约为0.76立方米/分钟(200加仑/分钟)，同时从内容器11中将基本等体积的PLNG蒸气移动回到PLNG源。在这个实施方案中，直到在内容器11中的液体PLNG达到预先设定的数量或体积，液体PLNG的泵送和PLNG蒸气的回移才会停止，所述预先设定的数量或体积例如通过液体水平传感器调谐比重计(附图没有给出)来测定，此时可以按任何合理顺序来进行下列操作：(i)停止泵送液体PLNG，(ii)停止通过注入和排出管路17流动的液体PLNG，例如通过关闭注入和排出管路17上的阀门(图1没有给出)(iii)将注入和排出管路17与液体传输管路断开，(iv)停止通过排气管路19流动的PLNG蒸气，例如关闭排气管路19上的阀门(图1没有给出)，(v)将排气管路19与蒸气输送管路断开。对于低温液体储存容器，当加载和加载完成时，一般地优选在容器10中可得到最小值约为10％的蒸气空间，这个对于低温流体储存领域熟练的技术人员是很熟悉的。
再注入和卸载操作
再次参照图1，注入和排出管路17用于向容器10注入PLNG。从PLNG源起，液体输送管路(图1中没有给出)与注入和排出管路17相连接。在本发明的一个实施方案中，在PLNG源至少有一台低温泵(图1中没有给出)，它用于将液体PLNG泵送入容器10的内容器11中，优选的流动速率至少约为0.76立方米/分钟(200加仑/分钟)。来自内容器11的PLNG蒸气将通过与排气管路19相连接的蒸气输送管路(图1未示出)流回到PLNG源。同时在这个实施方案中，从内容器11中卸载液体PLNG，在卸载设备(图1未示出)上至少有一台低温泵，它将通过注入和排出管路17来泵送液体PLNG，与此同时PLNG蒸气通过排气管路19流回到内容器11中。内容器11和卸载设备中的液相和蒸气相通过直接相互连接来保持压力平衡。在这个实施方案中，直到卸载设备上的储存容器中的液体PLNG达到预先设定的数量或(体积)，液体PLNG的泵送和PLNG蒸气的移动才会停止，所述预先设定的数量或体积例如通过液体水平传感器来测定，此时可以按任何合理顺序来进行下列操作：(i)停止泵送液体PLNG，(ii)停止通过注入和排出管路17流动的液体PLNG，例如关闭注入和排出管路17上的阀门(图1没有给出)(iii)将注入和排出管路17与液体传输管路断开，(iv)停止通过排气管路19流动的PLNG蒸气，例如通过关闭排气管路19上的阀门(图1没有给出)，(v)排气管路19与蒸气输送管路断开。
上述描述的卸载方案用于包括从油罐车上将PLNG卸载到PLNG储存容器中的应用。这些应用包括，例如，但本发明不限于，将PLNG用作交通工具燃料，在遥远的设备上储存用作后来的燃料或在生产设备中储存用作燃料或其它原料。对于以液态储存是不可能的应用，例如将PLNG汽化来满足直接的燃料需要或以气体形式储存或供给管道，这些举例不应限制本发明。在这些情况下，在卸载站点优选安装汽化系统。在接收或卸载站点的典型的汽化系统将包括用于从油罐车上卸载PLNG的低温泵和用于将该液体转化为蒸气的汽化系统，而且如果需要，所述泵可将液体泵压到所需的传输压力。对于任何熟练的技术人员而言，这些都是标准的情形。
用于制造容器及其它组件的钢
根据这里所描述的已知的断裂力学原理，在操作条件下，任何镍含量低于9％(重量)的超高强度低合金钢，当其具有足够的韧性来容纳低温流体例如PLNG时，都可用于制造本发明的容器和其它组件。在本发明中所使用的一个实例钢，没有因此而限制本发明，为可焊超高强度低合金钢，其镍含量低于9％(重量)而且拉伸强度高于830MPa(120ksi)，而且该合金钢有足够的韧性来防止断裂的产生，例如在低温操作条件下发生的断裂现象。在本发明中所使用的另外一个实例钢，没有因此而限制本发明，为可焊超高强度低合金钢，其镍含量低于约3％(重量)而且拉伸强度至少为约1000MPa(145ksi)，而且该合金钢具有足够的韧性来防止断裂的产生，例如在低温操作条件下发生的断裂现象。这些实例钢优选具有DBTT低于约-73℃(-100°F)。
在炼钢技术上的最近进展使得制造新的具有卓越低温韧性的超高强度低合金钢成为可能。例如，授予Koo等人的三个美国专利5531842、5545269和5545270，它们描述了新的钢和用于加工这些钢的方法来生产具有拉伸强度约为830MPa(120ksi)、965MPa(140ksi)或更高的钢板。为了制造在焊接时，不仅在基体钢中而且在热影响区(HAZ)都具有卓越低温韧性的超高强度低合金钢，在此所描述的钢和加工方法均得到改进和变更以提供适当的钢化学和加工方法的组合。这些超高强度低合金钢同时具有超过标准市售超高强度低合金钢的改善的韧性。在题为“Ultra-highstrength steels with excellent cryogenic temperature toughness”的共同未决美国的临时专利申请中，描述了这种改良钢，其优先权日为1997年12月19日，该申请被美国美国专利商标局(USPTO)确定的申请号为60/068194；同时参见：题为“Ultra-high strength ausaged steels withexcellent cryogenic temperature toughness”的共同未决的美国临时专利申请，其优先权日为1997年12月19日，该申请被美国美国专利商标局(USPTO)确定的申请号为60/068252；题为“Ultra-high strengthdual phase steels with excellent cryogenic temperature toughness”的共同未决的美国临时专利申请，其优先权日为1997年12月19日，该申请被美国专利商标局(USPTO)确定的申请号为60/068816。(它们一起称为“钢专利申请”)。
在所述钢专利申请中所描述的和下面的实例中所进一步描述的新钢尤其适于制造本发明的用于储存和输送PLNG的容器，原因在于这些钢具有下列特性(其优选厚度约为2.5厘米(1英寸)和更大尺寸的钢板)：(i)在基体钢和焊接的热影响区，DBTT小于约-73℃(-100°F)，优选的DBTT低于约-107℃(-160°F)；(ii)拉伸强度大于830MPa(120ksi)，优选的拉伸强度大于约860MPa(125ksi)，更优选的拉伸强度大于约900MPa(130ksi)；(iii)优良的可焊性；(iv)沿厚度方向显微组织和性能基本均匀；和(v)改善的韧性超过标准的市售超高强度低合金钢的韧性。甚至更优选的是，这些钢的拉伸强度大于约930MPa(135ksi)，或大于约965MPa(140ksi)或约大于1000MPa(145ksi)。
第一个钢实例
正如上面所讨论的，题为“Ultra-high strength steels withexcellent cryogenic temperature toughness”的共同未决的美国临时专利申请，其优先权日为1997年12月19日，该申请被美国美国专利商标局(USPTO)确定的申请号为60/068194，该申请提供了适于供本发明使用的钢的描述。它提供了制备超高强度钢板的一种方法，这种超高强度钢板的显微组织主要包括回火细晶板条马氏体、回火细晶下贝氏体或其混合物，其中该方法包括以下步骤：(a)将钢坯加热到足够高的再加热温度，使(i)钢坯基本均匀化，(ii)所有铌和钒的碳化物、碳氮化物基本溶解(iii)在钢坯中形成细小的初始奥氏体晶粒；(b)在奥氏体发生再结晶的第一个温度范围下，将钢坯经一个或多个热轧道次的轧制形成钢板；(c)在高于约Ar3转变温度且低于约Tnr温度的范围下，经一个或多个热轧道次将钢板进一步轧制变形；(d)以约10℃/秒～40℃/秒(18°F/秒～72°F/秒)的冷却速率淬火该钢板，使其达到淬火停止温度，该淬火停止温度低于约Ms转变温度加上200℃(360°F)的值；(e)停止淬火；(f)将钢板回火处理，回火温度约为400℃(752°F)～Ac1转变温度，优选的回火温度接近Ac1转变温度，但不包括Ac1转变温度，保持充足的回火时间以使硬化粒子析出，这些硬化粒子即是一种或多种ε-铜，Mo2C，或铌和钒的碳化物及碳氮化物。使硬化粒子析出的所述充足时间主要依赖于钢板的厚度、钢板化学成分和回火温度，而且这个时间可由本领域熟练的技术人员来确定。(参见术语表中有关主要地、硬化粒子、Tnr温度、Ar3转变温度、Ms转变温度、Ac1转变温度和Mo2C的定义)
为了确保在室温和低温下的韧性，根据这个第一个钢实例的钢，优选具有的显微组织主要包括回火细晶板条马氏体、回火细晶下贝氏体或其混合物。优选使形成的脆性成分如上贝氏体、孪晶马氏体和MA基本减至最小程度。正如这个第一个钢实例所采用的，及在权利要求中，“主要地”指的是至少为约50％(体积)。更优选的是，所述显微组织包括至少约60％～80％(体积)回火细晶板条马氏体、回火细晶下贝氏体或其混合物。甚至更优选的是该显微组织包括至少约90％(体积)回火细晶板条马氏体、回火细晶下贝氏体或其混合物。最优选的是包括基本100％(体积)回火细晶板条马氏体的显微组织。
在一个实施方案中，根据这个第一个钢实例加工的钢坯在常规方式下进行制造，该钢坯包含铁和下列合金元素，优选下列表I中给出的重量范围：
             表I
合金元素 范围(重量％)
碳(C) 0.04～0.12，更优选0.04～0.07
锰(Mn) 0.5～2.5，更优选1.0～1.8
镍(Ni) 1.0～3.0，更优选1.5～2.5
铜(Cu) 0.1～1.5，更优选0.5～1.0
钼(Mo) 0.1～0.8，更优选0.2～0.5
铌(Nb) 0.02～0.1，更优选0.03～0.05
钛(Ti) 0.008～0.03，更优选0.01～0.02
铝(Al) 0.001～0.05，更优选0.005～0.03
氮(N) 0.002～0.005，更优选0.002～0.003
有时在钢中添加钒(V)，优选的钒含量最高达约0.10％(重量)，更优选的钒含量为约0.02％(重量)～0.05％(重量)。
有时在钢中添加铬(Cr)，优选的铬含量最高达约1.0％(重量)，更优选的铬含量为约0.2％(重量)～0.6％(重量)。
有时在钢中添加硅(Si)，优选的硅含量最高达约0.5％(重量)，更优选的硅含量为约0.01％(重量)～0.5％(重量)，甚至更优选的硅含量为约0.05％(重量)～0.1％(重量)。
有时在钢中添加硼(B)，优选的硼含量最高达约0.0020％(重量)，更优选的硼含量为约0.0006％(重量)～0.0010％(重量)。
该钢优选包含至少约1％(重量)镍。如果提高焊接后的性能，钢中的镍含量可增加到约为3％(重量)以上。镍的重量每增加1％(重量)，钢的DBTT预计降低约10℃(18°F)。镍含量优选低于9％(重量)，更优选的镍含量低于约6％(重量)。为了降低钢的成本，优选的镍含量为最低含量。如果镍含量增加到超过3％(重量)，锰含量可能降低到低于约0.5％(重量)～0.0％(重量)。因此，从更广的意义上而言，优选的锰含量最高约为2.5％(重量)。
另外，在钢中的残余物的含量优选基本为最低值。磷(P)的含量优选为小于约0.01％(重量)。硫(S)的含量优选为小于约0.004％(重量)。氧(O)的含量优选为小于约0.002％(重量)。
稍微更详细一点，根据这个第一个实例的钢的制备过程为：首先形成如本文所述的所需成分的钢坯；然后将钢坯加热到约955℃～1065℃(1750°F～1950°F)；在奥氏体发生再结晶的第一个温度范围下，即高于Tnr温度，将钢坯经一个或多个道次的热轧形成钢板，其轧制压缩比为约30～70％；然后在高于约Ar3转变温度且低于约Tnr温度的范围下，经一个或多个道次将钢板进一步热轧变形，其轧制压缩比为约40～80％。随后以约10℃/秒～40℃/秒(18°F/秒～72°F/秒)的冷却速率淬火该热轧钢板，使其达到合适的QST(术语表中已定义)，该淬火停止温度低于约Ms转变温度加上200℃(360°F)的值，此时停止淬火。在这个第一个钢实施例的一个实施方案中，随后将钢板空冷至室温。这个过程用于生产优选主要包括细晶板条马氏体、细晶下贝氏体或其混合物的显微组织，或更优选包括基本100％细晶板条马氏体的显微组织。
根据这个第一个钢实例的钢中如上述直接淬火得到的马氏体具有高的强度，但在高于约400℃(752°F)～Ac1转变温度之间适当温度进行回火，可改善它的韧性。在这个温度范围内对钢进行回火同时会减少淬火应力，而淬火应力的减少反过来会提高韧性。虽然回火能提高钢的韧性，但它通常会显著降低钢的强度。在本发明中，可通过诱发析出弥散强化来弥补回火所造成的强度损失。在马氏体组织的回火过程中，细小的铜的析出物和混合的碳化物和/或碳氮化物产生的弥散强化用于优化强度和韧性。这个第一个钢实例的钢的独特的化学性质允许回火在约400℃～650℃(752°F～1200°F)宽的温度范围下进行，而此时淬火得到的强度并没有任何明显的损失。该钢板优选在高于约400℃(752°F)～低于Ac1转变温度下回火足够时间以便析出硬化粒子(参见本文的定义)。这个处理促使钢板的显微组织转变到主要为回火细晶板条马氏体、回火细晶下贝氏体或其混合物。此外，所述使硬化粒子析出的充足时间主要依赖于钢板的厚度、钢板化学成分和回火温度，而且这个时间可由本领域熟练的技术人员来确定。
第二个钢实例
正如上面所讨论的，题为“Ultra-high strength ausaged steels withexcellent cryogenic temperature toughness”的共同未决的美国临时专利申请，其优先权日为1997年12月19日，被美国美国专利商标局(USPTO)确定的申请号为60/068252，该申请提供了适于供本发明使用的钢的描述。它提供了制备超高强度钢板的一种方法，这种超高强度钢板具有微层状显微组织，该显微组织包括约2％(体积)～10％(体积)的奥氏体薄膜层和约90％(体积)～98％(体积)的主要为细晶板条马氏体和细晶下贝氏体板条，所述的方法包括以下步骤：(a)将钢坯加热到足够高的再加热温度，使(i)钢坯基本均匀化，(ii)使钢坯中所有铌和钒的碳化物、碳氮化物基本溶解，和(iii)在钢坯形成细小的初始奥氏体晶粒；(b)在奥氏体发生再结晶的第一个温度范围下，将钢坯经一个或多个热轧道次的轧制形成钢板；(c)在高于约Ar3转变温度而低于约Tnr温度的第二个温度范围下，经一个或多个热轧道次将钢板进一步轧制变形；(d)以约10℃/秒～40℃/秒(18°F/秒～72°F/秒)的冷却速率淬火该钢板，使其达到淬火停止温度(QST)，该淬火停止温度低于约Ms转变温度加上100℃(180°F)的值但高于约Ms转变温度；和(e)停止该淬火。在一个实施方案中，这个第二个钢实例的方法还包括将钢板从QST空冷到室温这个步骤。在另外一个实施方案中，这个第二个钢实例的方法还包括在将钢板空冷到室温前要将钢板保持在与QST基本等温最高达约5分钟这个步骤。而在另外一个实施方案中，这个第二个钢实例的方法还包括在将钢板空冷到室温前从QST开始以低于约1.0℃/秒(1.8°F/秒)的速率缓慢冷却钢板，该缓慢冷却时间最高达约5分钟。而在又一个实施例中，本发明的方法还包括在将钢板空冷到室温前从QST开始以低于1.0℃/秒(1.8°F/秒)的速率缓慢冷却该钢板最高达5分钟的步骤。这种处理促使钢板的显微组织转变为约2％(体积)～10％(体积)的奥氏体薄膜层和约90％(体积)～98％(体积)的主要为细晶板条马氏体和细晶下贝氏体板条的显微组织。(参见术语表中有关Tnr温度、Ar3转变温度、Ms转变温度的定义)
为了确保室温和低温下的韧性，微层状显微组织中的板条优选主要包括下贝氏体或马氏体。优选使形成的脆性成分如上贝氏体、孪晶马氏体和MA基本减至最小程度。正如这个第二个钢实例所述的，和在 中，“主要地”指的是至少为约50％(体积)。显微组织的剩余部分可以包括额外的细晶板条马氏体、额外的细晶下贝氏体或铁素体。更优选的是，该显微组织包括至少约60％～80％(体积)板条马氏体或下贝氏体。甚至更优选的是该显微组织包括至少约90％(体积)下贝氏体或板条马氏体。
在一个实施方案中，根据这个第二个钢实例加工的钢坯在常规方式下进行制造，该钢坯包含铁和下列合金元素，优选下列表II中给出的重量范围：
                  表II
合金元素 范围(重量％)
碳(C) 0.04～0.12，更优选0.04～0.07
锰(Mn) 0.5～2.5，更优选1.0～1.8
镍(Ni) 1.0～3.0，更优选1.5～2.5
铜(Cu) 0.1～1.0，更优选0.2～0.5
钼(Mo) 0.1～0.8，更优选0.2～0.4
铌(Nb) 0.02～0.1，更优选0.02～0.05
钛(Ti) 0.008～0.03，更优选0.01～0.02
铝(Al) 0.001～0.05，更优选0.005～0.03
氮(N) 0.002～0.005，更优选0.002～0.003
有时在钢中添加钒(V)，优选的钒含量最高达约1.0％(重量)，更优选的钒含量为约0.2％(重量)～0.6％(重量)。
有时在钢中添加硅(Si)，优选的硅含量最高达约0.5％(重量)，更优选的硅含量为约0.01％(重量)～0.5％(重量)，甚至更优选的硅含量为约0.05％(重量)～0.1％(重量)。
有时在钢中添加硼(B)，优选的硼含量最高达约0.0020％(重量)，更优选的硼含量为约0.0006％(重量)～0.0010％(重量)。
该钢优选包含至少约1％(重量)镍。如果想提高焊接后的性能，钢中的镍含量可增加到约为3％(重量)以上。镍的重量每增加1％(重量)，钢的DBTT预计降低约10℃(18°F)。镍含量优选低于9％(重量)，更优选镍含量低于约6％(重量)。为了降低钢的成本，优选的镍含量为最低含量。如果镍含量增加到超过3％(重量)，锰含量可能降低到低于约0.5％(重量)～0.0％(重量)。因此，从更广的意义上而言，优选的锰含量最高约为2.5％(重量)。
另外，在钢中的残余物的含量优选基本为最低值。磷(P)的含量优选为小于约0.01％(重量)。硫(S)的含量优选为小于约0.004％(重量)。氧(O)的含量优选为小于约0.002％(重量)。
稍微更详细一点，根据这个第二个钢实例的钢的制备过程为：首先形成如本文所述的所需成分的钢坯；然后将钢坯加热到约955℃～1065℃(1750°F～1950°F)；在奥氏体发生再结晶的第一个温度范围下，例如高于约Tnr温度，将钢坯经一个或多个道次的热轧形成钢板，其轧制压缩比为约30～70％；然后在高于Ar3转变温度而低于约Tnr温度的第二个温度范围下，经一个或多个道次将钢板进一步热轧变形，其轧制压缩比为约40～80％。随后以约10℃/秒～40℃/秒(18°F/秒～72°F/秒)的冷却速率淬火该热轧钢板，使其达到合适的QST，该淬火停止温度低于约Ms转变温度加上100℃(180°F)的值但高于约Ms转变温度，此时停止淬火。在这个第二个钢实例的一个实施方案中，淬火停止后，可将钢板从QST空冷至室温。这个第二个钢实例的另外一个实施方案中，淬火停止后，将钢板保持在与QST基本等温一定时间，优选等温时间最高达约5分钟，此后将钢板空冷至室温。而在这个第二个钢实例的又一个实施方案中，以低于空冷的冷却速率缓慢冷却钢板，即低于约1℃/秒(1.8°F/秒)的速率，优选的冷却时间最高达约5分钟。而在这个第二个钢实例的再一个实施方案中，从QST开始以低于空冷的冷却速率缓慢冷却所述钢板，即低于约1℃/秒(1.8°F/秒)的速率，优选的冷却时间最高达约5分钟。在这个第二个钢实例的至少一个实施方案中，Ms转变温度约为350℃(662°F)，而且因此Ms转变温度加上100℃(180°F)等于约450℃(842°F)。
可通过任何适合的方法将钢板在QST保持基本等温，例如在钢板上放置一热毛毡，而这些方法是本领域熟练的技术人员所熟知的。淬火停止后，可采用任何合适方法将钢板进行缓慢冷却，例如在钢板上放置一块绝热毛毡，而这些方法是本领域熟练的技术人员所熟知的。
第三个钢实例
正如上面所讨论的，题为“Ultra-high strength dual phase steelswith excellent cryogenic temperature toughness”的共同未决的美国临时专利申请，其优先权日为1997年12月19日，该申请被美国专利商标局(USPTO)确定的申请号为60/068816，该申请提供了适于供本发明使用的钢的描述。它提供了制备超高强度双相钢板的一种方法，这种超高强度钢板的显微组织包括约10％(体积)～40％(体积)的基本100％(体积)(基本纯的或“实质上”)铁素体的第一相和约60％(体积)～90％(体积)的主要为细晶板条马氏体和细晶下贝氏体或其混合物的第二相，所述的方法包括以下步骤：(a)将钢坯加热到足够高的再加热温度，使(i)该钢坯基本均匀化，(ii)在钢坯中所有铌和钒的碳化物、碳氮化物基本溶解，并(iii)在钢坯中形成细小的初始奥氏体晶粒；(b)在奥氏体发生再结晶的第一个温度范围下，将钢坯经一个或多个热轧道次的轧制形成钢板；(c)在高于约Ar3转变温度而低于约Tnr温度的第二个温度范围下，经一个或多个热轧道次将钢板进一步轧制变形；(d)在高于约Ar1转变温度而低于约Ar3转变温度的第三个温度范围下(即临界温度范围)，经一个或多个热轧道次将所述的钢板进一步轧制变形；(e)以约10℃/秒～40℃/秒(18°F/秒～72°F/秒)的冷却速率淬火该钢板，使其达到淬火停止温度(QST)，该淬火停止温度优选低于约Ms转变温度加上200℃(360F)的值；(f)停止所述淬火。在这个第三个钢实例的一个实施方案中，QST优选低于约Ms转变温度加上100℃(180°F)的值，而且更优选低于约350℃(662°F)。在这个第三个钢实例的另外一个实施方案中，在步骤(f)之后，可将该钢空冷至室温。这种处理促使钢板的显微组织的转变为约10％(体积)～40％(体积)的铁素体的第一相和约60％(体积)～90％(体积)的主要为细晶板条马氏体和细晶下贝氏体或其混合物的第二相。(参见术语表中有关Tnr温度、Ar3和Ar1转变温度定义)
为了确保室温和低温下的韧性，这个第三个钢实例的钢第二相的显微组织主要为细晶下贝氏体、细晶板条马氏体或其混合物。优选使第二相中形成的脆性成分如上贝氏体、孪晶马氏体和MA基本减至最小程度。正如这个第三个钢实例所采用的，和在权利要求中，“主要地”指的是至少为约50％(体积)。第二相显微组织的剩余部分可以包括额外的细晶板条马氏体、额外的细晶下贝氏体或铁素体。更优选的是，第二相的显微组织包括至少约60％～80％(体积)细晶下贝氏体、细晶板条马氏体或其混合物。甚至更优选的是第二相的显微组织包括至少约90％(体积)细晶下贝氏体、细晶板条马氏体或其混合物。
根据这个第三个钢实例加工的钢坯在常规方式下进行制造，在一个实施方案中，该钢坯包含铁和下列合金元素，优选下列表III中给出的重量范围：
                表III
合金元素 范围(重量％)
碳(C) 0.04～0.12，更优选0.04～0.07
锰(Mn) 0.5～2.5，更优选1.0～1.8
镍(Ni) 1.0～3.0，更优选1.5～2.5
铌(Nb) 0.02～0.1，更优选0.02～0.05
钛(Ti) 0.008～0.03，更优选0.01～0.02
铝(Al) 0.001～0.05，更优选0.005～0.03
氮(N) 0.002～0.005，更优选0.002～0.003
有时在钢中添加铬(Cr)，优选的铬含量最高达约1.0％(重量)，更优选的铬含量为约0.2％(重量)～0.6％(重量)。
有时在钢中添加钼(Mo)，优选的钼含量最高达约0.8％(重量)，更优选的钼含量为约0.1％(重量)～0.3％(重量)。
有时在钢中添加硅(Si)，优选的硅含量最高达约0.5％(重量)，更优选的硅含量为约0.01％(重量)～0.5％(重量)，甚至更优选的硅含量为约0.05％(重量)～0.1％(重量)。
有时在钢中添加铜(Cu)，优选的铜含量为约0.1％(重量)～1.0％(重量)，更优选的铜含量为约0.2％(重量)～0.4％(重量)。
有时在钢中添加硼(B)，优选的硼含量最高达约0.0020％(重量)，更优选的硼含量为约0.0006％(重量)～0.0010％(重量)。
该钢优选包含至少约1％(重量)镍。如果想提高焊接后的性能，该钢中的镍含量可增加到高于约3％(重量)。镍的重量每增加1％(重量)，钢的DBTT预计降低约10℃(18°F)。镍含量优选低于9％(重量)，更优选的镍含量低于约6％(重量)。为了降低钢的成本，优选的镍含量为最低含量。如果镍含量增加到超过约3％(重量)，锰含量可能降低到低于约0.5％(重量)至0.0％(重量)。因此，从更广的意义上而言，优选的锰含量最高约为2.5％(重量)。
另外，在钢中的残余物的含量优选基本为最低值。磷(P)的含量优选为小于约0.01％(重量)。硫(S)的含量优选为小于约0.004％(重量)。氧(O)的含量优选为小于约0.002％(重量)。
稍微更详细一点，根据这个第三个实例的钢的制备过程为：首先形成如本文所述所需成分的钢坯；然后将钢坯加热到约955℃～1065℃(1750°F～1950°F)；在奥氏体发生再结晶的第一个温度范围下，即高于约Tnr温度，将钢坯经一个或多个道次的热轧形成钢板，其轧制压缩比为约30～70％；然后在高于约Ar3转变温度而低于约Tnr温度的第二个温度范围下，经一个或多个道次进一步热轧该钢板，其轧制压缩比为约40-80％；并在低于约Ar3转变温度但高于约Ar1转变温度的临界温度范围内，经一个或多个道次终轧该钢板，其轧制压缩比为约15～50％。在随后以约10℃/秒～40℃/秒(18°F/秒～72°F/秒)冷却速率淬火该热轧钢板，使其达到合适的QST，该淬火停止温度优选低于约Ms转变温度加上200℃(360°F)的值，此时终止淬火。在本发明另一实施方案中，该QST优选低于约Ms转变温度加上100℃(180°F)，而且更优选低于350℃(662°F)的值。在这个第三个钢实例的一个实施方案中，在淬火停止后，可将该钢空冷至室温。
在上面的三个钢实例中，因为镍(Ni)是一种昂贵的合金元素，所以为了将钢的成本基本减至最低程度，钢中的镍含量优选小于约3.0％(重量)，更优选的镍含量为小于约2.5％(重量)，还更优选的镍含量为小于约2.0％(重量)，甚至更优选的镍含量为小于约1.8％(重量)。
其它适用于本发明的合适的钢在其它公开中给予了描述，这些公开描述了镍含量小于约1％(重量)的超高强度的低合金钢，该合金钢的拉伸强度高于830MPa(120ksi)，同时具有卓越的低温韧性。例如，在1997年2月5日公开的欧洲专利申请中描述了这些钢，该专利申请的国际申请号为PCT/JP96/00157，它的国际公开号为WO96/23909(08.08.1996 Gazette1996/36)(这些钢优选的铜含量为0.1％(重量)～1.2％(重量))，而且在悬置的美国临时专利申请(优先权日为1997年7月28日，其标题为“Ultra-high strength，weldable steels with excellent ultra-lowtemperature toughness”，该申请被USPTO确定的申请号为No.60/053915)中也描述了这些钢。
对于任何上述的钢，本领域熟练的技术人员都明白，这里所采用的“厚度压缩百分比”指的是在所述轧制前的钢坯或钢板在厚度方向压缩的百分比。在此仅是为了解释，但本发明不限于此，在第一个温度范围下，将一约为25.4厘米(10英寸)厚的钢坯压缩50％(50％压缩)，则达到约12.7厘米(5英寸)厚度；随后在第二个温度范围下，再压缩约80％(80％的压缩)，此时的厚度约为2.5厘米(1英寸)。此外，在此仅是为了解释，但本发明不限于此，在第一个温度范围下，将一约为25.4厘米(10英寸)厚的钢坯压缩约30％(30％的压缩)，则此时的厚度约为17.8厘米(7英寸)厚度；随后在第二个温度范围下，再压缩约80％(80％的压缩)，此时的厚度约为3.6厘米(1.4英寸)；然后在第三个温度范围下，再压缩约30％(30％的压缩)，此时的厚度约为2.5厘米(1英寸)。正如这里所采用的，“钢坯”指的是任意尺寸的钢。
对于任何上面所参考的钢，本领域熟练的技术人员都明白，优选将钢坯再加热采用合适的方法将基本上整个钢坯、优选整个钢坯的温度提高到所希望的再加热温度，例如在加热炉中将钢坯放置一定时间。用于任何上面所述钢成分的具体再加热温度可由本领域熟练的技术人员方便地确定，或者通过实验来确定，或者通过合适的模型来计算该温度。此外，用于将基本上整个钢坯、优选整个钢坯提高到所希望的再加热温度所需的加热炉温度和再加热时间，可由本领域熟练的技术人员通过参考标准工业出版物来方便地确定。
对于任何上面所参考的钢，本领域熟练的技术人员都明白，确定再结晶范围与非再结晶范围的边界的温度-Tnr温度依赖于钢的化学成分，而且更具体的讲，它依赖于轧制前的再加热温度、碳的浓度、铌的浓度和在轧制道次中给定的压缩量。本领域熟练的技术人员可通过实验和模型计算来确定各个钢成分的这个温度。同样，这里所参考各个钢成分的Ac1转变温度、Ar1转变温度、Ar3转变温度和Ms转变温度均可由本领域熟练的技术人员来确定，或者通过实验或模型计算来确定。
对于任何上述的钢，本领域中熟练的技术人员都明白，除了基本应用于整个钢坯的再加热温度以外，在描述本发明的处理方法中后来所参考的温度为测定的钢的表面温度。例如，通过光学高温计可测量钢的表面温度，或者采用适于测量钢的表面温度的任何其它合适的设备。冷却速率这里指的是处于板厚度的中心或基本中心部位的冷却速率；而且淬火停止温度(QST)为淬火停止后，因来自板厚度中间的热传导板的表面温度达到的最高值或基本最高值。例如根据这里所提供的实例，在处理一种钢成分的实验热过程中，通过在板厚度的中心或基本中心放置热电偶来测定中心温度，而采用光学高温计来测量钢的表面温度。于是可得到中心温度和表面温度之间的关系，以用于在处理后来的相同或基本相同的钢成分时使用，这样通过直接测定表面温度便可确定中心温度。同时，达到所希望的加速冷却速率所需淬火液体的温度和流动速率均可由本领域熟练的技术人员通过参考标准工业出版物来确定。
本领域熟练的技术人员应具有所需知识和技能，利用这里所提供的信息来生产超高强度低合金钢板，该钢板具有适当的高强度和韧性，可用于制造本发明的容器和其它组件。可能存在或以后开发其它合适的钢，但所有这些钢均处于本发明发范围之内。
本领域熟练的技术人员应具有所需的知识和技能，利用这里所提供的信息来生产超高强度低合金钢板，与根据这里所提供的实例而生产的钢板厚度相比，该钢板的厚度可以改变，同时仍能生产具有合适的高强度和合适的低温韧性的钢板以供本发明的系统使用。例如，本领域熟练的技术人员可利用这里所提供的信息来生产有合适的高强度和合适的低温韧性的钢板，该钢板厚度约为2.54厘米(1英寸)，可用于制造本发明的容器和其它组件。可能存在或今后开发其它合适的钢。所有这些钢均处于本发明发范围之内。
当双相钢用于制造本发明的容器时，该双相钢优选采用这样的方式进行处理：在加速冷却和淬火步骤前，将钢在临界温度范围内保持一定时间以形成双相组织。优选该处理为钢在约Ar1转变温度～Ar3转变温度之间冷却时形成双相钢组织。用于制造本发明容器的钢的另外优选为：在完成加速冷却和淬火步骤时，钢的拉伸强度高于830MPa(120ksi)而且DBTT小于约-73℃(-100°F)，即无需任何要求钢再加热的额外处理，例如回火。更优选的是完成淬火或冷却步骤后，所述钢的拉伸强度高于约860MPa(125ksi)，更优选高于约900MPa(130ksi)。在一些应用中，在完成冷却或淬火步骤时，钢的拉伸强度优选高于约930MPa(135ksi)或高于约965MPa(140ksi)或高于约1000MPa(145ksi)。
用于制造容器和其它组件的连接方法
为了制造本发明的容器和其它组件，需要一种合适的连接钢板的方法。正如上面所讨论的，任何连接方法只要它能使本发明的接头具有足够的强度和韧性，该方法便可认为是合适的。用于制造本发明的容器和其它组件时，优选采用适于提供足够的强度和韧性来容纳所包含或输送的流体的焊接方法。这样的焊接方法优选包括合适的自耗焊丝、合适的自耗气体、合适的焊接工艺及合适的焊接工序。例如，气保护熔化极电弧焊(GMAW)和钨极惰性气体保护焊(TIG)，二者在炼钢工业中为人们所熟知，只要采用合适的自耗焊丝-气体组合，二者均可用于连接钢板。
在第一个焊接方法示例中，采用了气保护熔化极电弧焊接(GMAW)来生成焊缝，该焊缝金属的化学成分包括：铁、约0.07％(重量)的碳、约为2.05％(重量)的锰、约为0.32％(重量)的硅、约为2.20％(重量)的镍、约为0.45％(重量)的铬、约为0.56％(重量)的钼、约小于110ppm的磷和约小于50ppm的硫。采用含小于约1％(重量)的氧的氩基保护气体来焊接钢，例如任何上面所描述的钢。焊接的热输入量处于约0.3kJ/mm～1.5kJ/mm(7.6kJ/英寸～38kJ/英寸)范围之内。采用这种方法进行焊接使得焊接件(见术语表)的拉伸强度高于约900MPa(130ksi)，优选的拉伸强度高于约930MPa(135ksi)，更优选的拉伸强度高于约965MPa(140ksi)，甚至更优选的拉伸强度至少约为1000MPa(145ksi)。此外，采用这种方法进行焊接使得焊缝金属的DBTT低于约-73℃(-100°F)，优选的DBTT低于约-96℃(-140°F)，更优选的DBTT低于约-106℃(-160°F)，甚至更优选的DBTT低于约-115℃(-175°F)。
在第二个焊接方法示例中，采用了气保护熔化极电弧焊接(GMAW)来生成焊缝，该焊缝金属的化学成分包括：铁、约0.10％(重量)的碳(优选小于约0.10％(重量)碳，更优选的碳含量为约0.07％(重量)～0.08％(重量))、约为1.60％(重量)的锰、约为0.25％(重量)的硅、约为1.87％(重量)的镍、约为0.87％(重量)的铬、约为0.51％(重量)的钼、约小于75ppm的磷和约小于100ppm的硫。焊接的热输入量处于约0.3kJ/mm～1.5kJ/mm(7.6 kJ/英寸～38kJ/英寸)范围之内，而且采用约100℃(212°F)的预热。采用含小于约1％(重量)氧的氩基保护气来焊接钢，例如任何上面所描述的钢。采用这种方法进行焊接使得焊接件的拉伸强度高于约900MPa(130ksi)，优选高于约930MPa(135ksi)，更优选的拉伸强度高于约965MPa(140ksi)，甚至更优选的拉伸强度至少约为1000MPa(145ksi)。此外，采用这种方法进行焊接使焊缝金属的DBTT低于约-73℃(-100°F)，优选的DBTT低于约-96℃(-140°F)，更优选的DBTT低于约-106℃(-160°F)，甚至更优选的DBTT低于约-115℃(-175°F)。
在另外一个焊接方法示例中，采用了钨极惰性气体保护焊(TIG)来生成焊缝，该焊缝金属的化学成分包括：铁、约0.07％(重量)的碳(优选小于约0.07％(重量)的碳)、约为1.80％(重量)的锰、约为0.20％(重量)的硅、约为4.00％(重量)的镍、约为0.5％(重量)的铬、约为0.40％(重量)的钼、约为0.02％(重量)的铜、约为0.02％(重量)的铝、约为0.010％(重量)的钛、约为0.015％(重量)的锆(Zr)、约小于50ppm的磷和约小于30ppm的硫。焊接的热输入量处于约0.3kJ/mm～1.5kJ/mm(7.6kJ/英寸～38kJ/英寸)范围之内，而且采用约100℃(212°F)的预热。采用含小于约1％(重量)氧的氩基保护气体来焊接钢，例如任何上面所描述的钢。采用这种方法进行焊接使得焊接件的拉伸强度高于约900MPa(130ksi)，优选的拉伸强度高于约930MPa(135ksi)，更优选的拉伸强度高于约965MPa(140ksi)，甚至更优选的拉伸强度至少约为1000MPa(145ksi)。此外，采用这种方法进行焊接使得焊缝金属的DBTT低于约-73℃(-100°F)，优选的DBTT低于约-96℃(-140°F)，更优选的DBTT低于约-106℃(-160°F)，甚至更优选的DBTT低于约-115℃(-175°F)。
采用GMAW或者采用TIG能够形成与所示示例中所提到的类似焊缝金属化学成分。然而可以预料，TIG焊比GMAW焊的杂质含量低而且显微组织更高度细化，而且因此低温韧性得到了改善。
本领域熟练的技术人员应具有所需的知识和技能，利用这里所提供的信息来焊接超高强度、低合金钢板，使其产生的接头具有合适的高强度和合适的韧性以便供制造本发明的容器和其它组件使用。可能存在或今后开发其它合适的连接或焊接方法，但所有这些连接或焊接方法均处于本发明的范围之内。
容器和其它组件的制造
没有因此限制本发明：提供的容器和其它组件(i)由包括含镍低于9％(重量)的超高强度低合金钢的材料制造并(ii)具有足够强度和低温断裂韧性来容纳低温流体，尤其是PLNG；而且提供的容器和其它组件由包括含镍低于9％(重量)的超高强度低合金钢的材料制造，该合金钢的拉伸强度大于830MPa(120ksi)且DBTT低于约-73℃(-100°F)；此外，提供的容器和其它组件(i)由包括含镍低于约3％(重量)的超高强度低合金钢的材料制造(ii)并具有足够强度和低温断裂韧性来容纳低温流体，尤其是PLNG；而且，提供的容器和其它组件(i)由包括含镍低于约3％(重量)的超高强度低合金钢的材料制造(ii)该合金钢的拉伸强度大于约1000MPa(145ksi)且DBTT低于约-73℃(-100°F)。这样的容器和其它组件优选由这里所描述的具有卓越低温韧性的超高强度低合金钢制造。
本发明的容器和其它组件优选由具有卓越低温韧性的超高强度低合金钢的分立板制造。如果可行，所述容器和其它组件的接头优选具有大约与所述超高强度低合金钢板相同的强度和韧性。在一些情况下，强度的不足匹配在数量级为约5％～10％时可证实为是低应力部位。具有优选性能的接头可由任何合适的连接技术来完成。这里所描述的连接技术实例，其小标题为“制造容器和其它组件的连接方法”。
对于本领域熟练的技术人员而言，这将是很熟悉的，在设计用于输送加压的低温流体，例如PLNG的容器时，采用夏氏V形切口(CVN)测试，更具体地讲是通过采用韧性-脆性转变温度(DBTT)来评价断裂韧性并控制断裂。DBTT描述了结构钢中的两个断裂方式。当温度低于DBTT时，夏氏V形切口测试中的破坏趋向于以低能量解理(脆性)断裂的形式发生；当温度高于DBTT时，破坏趋向于以高能量韧性断裂的形式发生。由焊接钢制造用于输送PLNG和其它承载、低温使用的容器时，正如通过夏氏V形切口测试所确定的，其DBTT必须明显低于所述构件的使用温度以避免发生脆性断裂。根据设计、使用条件和/或可适用的船级社要求，所要求的DBTT温度可在低于使用温度5℃～30℃(9°F～54°F)之间变化。
对于本领域熟练的技术人员而言，这将是很熟悉的，在设计由焊接钢制造供输送加压的低温液体例如PLNG使用的容器时，应考虑的工作条件包括工作压力和温度以及可能施加到钢和焊接件(参见术语表)的附加应力。标准的断裂力学测试，例如(i)临界应力强度因子(KIC)，它用来测量平面应变的断裂韧性和(ii)裂纹尖端张开位移(CTOD)，它可用于测量弹塑性断裂韧性，本领域熟练的技术人员对二者是很熟悉的，二者可以用于确定钢和焊接件的断裂韧性。例如，在BSI上发表“Guidanceon methods for assessing the acceptability of flaws in fusion weldedstructures”一文中所介绍的，一般适用于钢结构的设计的工业标准经常称为“PD 6493：1991”，根据钢和焊接件(包括HAZ)的断裂韧性和施加到容器上的应力，它可用于确定所述容器的最大允许缺陷尺寸。本领域熟练的技术人员可以通过以下内容来开发断裂控制程序从而减缓断裂的发生，这些包括：(i)合理设计容器以便使施加的应力最小(ii)合理控制制造质量以便使缺陷达到最小程度(iii)合理控制施加到所述容器上的寿命周期载荷和压力，以及(iv)合理的检测程序以便于可靠地检测容器裂纹和缺陷。用于本发明系统的优选设计原则是“破坏前泄漏”，对于本领域中熟练的技术人员而言，这是很熟悉的。这些考虑一般在本文中称为“已知的断裂力学原理”。
下列是的一个非限制实例，在一个程序中应用这些已知的断裂力学原理来计算给定的缺陷长度下的临界缺陷深度，以便用于防止根据本发明的容器产生断裂的断裂控制方案。
图4B给出了一个长315深310的裂纹。根据下列用于压力容器的设计条件，PD6493用于计算图4A给出的临界缺陷尺寸曲线300的值：
容器直径 4.57米(15英尺)
容器壁厚 25.4毫米(1.00英寸)
设计压力 3445kPa(500psi)
许用圆周应力 333MPa(48.3ksi)
对于这个实例来说，假定表面缺陷长度为100毫米(4英寸)，例如位于滚焊中的轴向缺陷。参照图4A，对于残余应力水平为15％、50％和100％的屈服应力而言，曲线300给出了临界缺陷深度的值，它是CTOD断裂韧性和残余应力的函数。残余应力可在制造和焊接时产生；而且除非采用例如焊接后热处理(PWHT)或机械应力释放将焊接应力释放，PD6493推荐在焊缝中(包括焊接HAZ)采用为屈服应力100％的残余应力值。
根据钢在最低使用温度下的CTOD断裂韧性，调节容器的制造工艺以降低残余应力，而且可执行检测程序(用于初始检测和使用期检测)来将探测并测定的缺陷与临界缺陷尺寸进行比较。在这个实例中，如果钢在最低服役温度下的CTOD韧性为0.025毫米(通过实验试样测定)而且残余应力减至钢的屈服应力的15％，那么临界缺陷深度的值约为4毫米(见图4A中的点320)。采用相似的计算过程，这对于本领域熟练的技术人员是非常熟悉的，临界缺陷深度可根据不同的缺陷长度以及不同的缺陷形态来确定。通过这个信息，可以开发质量控制程序和检测程序(技术、可探测的缺陷尺寸、频率)来确保缺陷在达到临界缺陷深度或在施加设计载荷之前将缺陷探测出并进行补救。根据公开的CVN、KIC和CTOD断裂韧性之间的经验关系，0.025毫米的CTOD断裂韧性一般对应于约37J的CVN值。这个实例决没有试图限制本发明。
对于容器和其它组件要求将钢弯曲成例如用于容器的圆柱形状或用于管道的管状，所述钢优选在室温下弯曲成所需形状，以避免对钢卓越的低温韧性造成不利影响。如果钢弯曲后必须加热才能获得所需形状，那么该钢优选加热到不高于约600℃(1112°F)从而保持上述的钢显微组织的有益效果。
有关这种容器和其它组件的独特的优点，下面将给予详细描述。
用于车载、陆基配给PLNG的系统
参照图3A，给出了根据本发明用于车载、陆基配给PLNG的地下基础设施的一个实施例。PLNG至少储存在一个初次的储存容器30′中，而且不时由油罐车31′、有轨车32或驳船33配给到至少一个二次储存容器34。此后，由油罐车31′将PLNG从二次储存容器34配给到配给站35，例如加油站。或者，可直接将PLNG从至少一个初次储存容器30′配给到配给站35。在一个实施方案中，随后通过低温泵36将PLNG从配给站35泵送到不同的交通工具37用于消费。在另外一个实施方案中，由于配给站35中的PLNG为高压，故无需泵。交通工具37例如包括飞机、公共汽车、汽车和火车，但本发明不限于此。在另外一个实例中，参照图3B，通过车上装有的汽化器(图3B未示出)的油罐车31″从至少一个初次储存容器30″将PLNG直接配给到管路38或发电站39中。在其它实例中，可通过下面所描述的任何系统来配给PLNG。(1)将PLNG配给到偏远站点以满足燃料需求的系统
提供配给PLNG以满足偏远站点燃料需求的系统。在一个实施方案中，但本发明不限于此，根据本发明，一个将PLNG配给到偏远站点以满足燃料需求的系统包括至少一个油罐车，该油罐车至少有一个容器，该容器上装有注入和排出管路和排气管路，根据本发明的在偏远站点的至少一个具有注入和排出管路和排气管路的容器，和至少一个低温泵。
在这样一个最简单的系统中，通过将其两端连接容器和PLNG燃料储存站的注入和排出管路连通，可将所需体积的液体PLNG燃料通过低温泵从PLNG燃料储存站泵送到油罐车的容器中，而PLNG蒸气燃料则是通过相互连接的蒸气管路从所述容器向PLNG燃料储存站流动，这样所述容器和PLNG燃料储存站之间的压力得到平衡。当PLNG燃料传输完成时，油罐车将PLNG燃料输送到偏远站点。在偏远站点，从油罐车上的容器将液体PLNG燃料传输到偏远站点的储存容器内，或者，从油罐车上的容器通过汽化器将液体PLNG燃料传输而且将其转变为PLNG蒸气燃料，该燃料随后直接传输到最终用户站点。(2)将PLNG配给到制造厂以满足燃料需求的系统
提供将PLNG配给到制造厂以满足燃料需求的系统。这种系统与将PLNG配给到偏远站点以满足燃料需求的系统相类似，其中所述偏远站点为制造厂。(3)用于“便携管路”配给PLNG的系统
提供用于“便携管路”配给PLNG的系统。这种系统与将PLNG配给到偏远站点以满足燃料需求的系统相类似，其中所述偏远站点为与气体管路相连接的气体入口，而且来自所述容器的液体PLNG燃料在汽化器中汽化，这样汽化的PLNG燃料便可直接流入到气体管路中。(4)将PLNG配给给交通工具燃料站点的系统
提供用于将PLNG配给给交通工具燃料站点的系统。这种系统与将PLNG配给到偏远站点以满足燃料需求的系统相类似，其中所述偏远站点为交通工具燃料站点。
用于车载、陆基配给PLNG的上述系统的容器和其它组件可由任何合适的超高强度低合金钢(如本文所述)构成，诸如在副标题为“用于制造组件和容器的钢”所描述的任何钢。所述容器和其它组件的尺寸根据采用所述系统的PLNG项目的需要来确定。本领域熟练的技术人员可以利用标准工程惯例和在工业中可利用的参考物来确定所述容器和其它组件的必要尺寸、壁厚等等。
本发明的系统可有利地用于容纳和配给/输送PLNG。此外，本发明的系统可有利地用于(i)容纳和输送其它加压的低温流体，(ii)容纳和输送加压的非低温流体或(iii)容纳和输送处于大气压下的低温流体。
与LNG配给相比，用于消费的PLNG配给的一个主要优点是PLNG温度相当高，而通过采用本发明的系统使该优点成为可能。例如，将PLNG与LNG相同的力学系统设计进行比较，其辐射热泄漏减少了10％以上，对流热泄漏减少了30％以上，主要的传导热泄漏减少了30％以上。通过低汽化率来降低产品损失或者通过固定汽化率下的绝热材料的成本降低而导致产品输送经济性的全面提高。更具体地说，在高的PLNG储存温度下，较便宜的替代绝缘材料如多孔泡沫材料、充气粉末和纤维材料可以代替真空和多层绝热材料。
尽管已经根据一个或多个优选的实施例描述了本发明，但是应该理解的是不脱离本发明的范围，可以进行其它修改，该范围在下面的权利要求中给予阐述。
术语表Ac1转变温度            加热过程中奥氏体开始形成的温度Ac3转变温度            加热过程中铁素体向奥氏体转变完成时的温度Ar1转变温度            冷却过程中奥氏体向铁素体或铁素体+渗碳体的转变
                    完成时的温度Ar3转变温度            冷却过程中奥氏体向铁素体开始转变的温度低温                    温度低于约-40℃(-40°F)CTOD                    裂纹尖端张开位移CVN                     夏氏V形缺口DBTT(韧性到脆性的转变在结构钢中描述两个断裂方式：当温度低于DBTT时，温度)                   破坏趋于以低能解理(脆性)断裂方式发生；当温
                    度高于DBTT时，破坏趋于以高能韧性断裂方式发生实质上                  基本100％(体积)g                         当地重力加速度Gm3                      10亿立方米GMAW                      气保护熔化极电弧焊硬化粒子                  ε-铜，Mo2C，或铌和钒的碳化物及碳氮化物HAZ                       热影响区临界温度范围              加热时为从约Ac1转变温度至约Ac3转变温度，冷却
                      时为从约Ar3转变温度至约Ar1转变温度KIC                      临界应力强度因子kJ                        千焦耳kPa                       千帕斯卡ksi                       千磅/平方英寸低合金钢                  含铁及合金添加剂总含量少于10％(重量)的钢MA                        马氏体-奥氏体最大允许缺陷尺寸          临界缺陷长度和深度Mo2C                     钼的碳化物的一种形式MPa                       106帕斯卡Ms转变温度               冷却过程中奥氏体向马氏体开始转变的温度PLNG                      加压液化天然气主要地                    至少约50％(体积)ppm                       百万分之一psia                          磅/每平方英寸的绝对值淬火                          与空气冷却相比，通过任何方式进行的加速冷却，
                          在该方式中选用趋于增加钢的冷却速率的流体淬火率(冷却率)                在板厚心部冷却速率或基本心部的冷却速率淬火停止温度                  淬火停止后由于从板厚的中间部位传递而来的热，
                          板的表面达到的最高或基本最高温度QST                           淬火停止温度板坯                          任何尺寸的钢油罐车                        用于车载、陆基配给PLNG、LNG或其它低温液体的
                          任何工具，包括但不限于，油罐卡车、有轨车和驳
                          船TCF                           万亿立方英尺拉伸强度                      拉伸测试中，最大载荷与初始横界面面积的比TIG焊                         钨极惰性气体保护焊Tnr温度                      奥氏体发生再结晶的最低温度USPTO                         美国专利商标局焊接件                        一种焊接接头，包括：(i)焊缝金属(ii)热影响
                          区(HAZ)和(iii)与HAZ“邻接”的基体金属。
                          处于与HAZ“邻接”范围内的基体金属的部分，因
                          而也是该焊接件的一部分，依赖本行业人员所知的
                          因素而变化，例如：但不限于，焊接件的宽度、被
                          焊接物的尺寸、要求制造该被焊接物的焊接结构数
                          量及焊接结构之间的距离。

Claims (6)

1.适用于供油罐车输送加压液化天然气的容器，该液化天然气处于1035kPa(150psia)～7590kPa(1100psia)的压力和-123℃(-190°F)～-62℃(-80°F)的温度下，其中所述的容器由许多分立板连接一起而构成，所述分立板的材料包括含镍量小于9重量％、拉伸强度高于830MPa(120ksi)而且DBTT小于-73℃(-100°F)的超高强度低合金钢，并且其中所述分立板间的接缝在所述压力和温度条件下具有足够的强度和韧性以盛载所述加压液化天然气。
2.权利要求1的容器，其中所述接缝的拉伸强度至少为所述超高强度低合金钢拉伸强度的90％。
3.权利要求1的容器，其中所述接缝的DBTT低于-73℃(-100°F)。
4.权利要求1的容器，其中所述接缝由气保护熔化极电弧焊接形成。
5.权利要求1的容器，其中所述接缝由钨极惰性气体保护焊形成。
6.权利要求1-5中任一项的容器在制造用于输送加压液化天然气的油罐车中的用途，该加压液化天然气处于1035kPa(150psia)～7590kPa(1100psia)的压力和-123℃(-190°F)～-62℃(-80°F)的温度下，其中所述的油罐车至少有一个权利要求1-5中任一项所述的容器。
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