ISO 187602026 船舶和海洋技术 高锰奥氏体钢 低温用纵焊高锰奥氏体钢管标准立项发展报告

船舶和海洋技术高锰奥氏体钢低温用纵焊高锰奥氏体钢管标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:ShipsandMarineTechnology—High-ManganeseAusteniticSteel—LongitudinallyWeldedHigh-ManganeseAusteniticSteelPipesforCryogenicTemperature摘要随着全球液化天然气（LNG）贸易量的持续增长及国际海事组织（IMO）对船舶温室气体排放限制的日趋严格，液化天然气作为船用清洁燃料的应用日益广泛，对超低温环境下服役的管路材料提出了更高的性能要求。传统低温材料如奥氏体不锈钢、铝合金及9%镍钢在特定场景下存在成本高、热膨胀系数大或可焊性受限等不足。高锰奥氏体钢凭借其优异的低温韧性、较低的材料成本及良好的焊接性能，成为极具竞争力的新型低温管材。在此背景下，国际标准化组织（ISO）于2026年2月6日正式发布ISO18760:2026标准，首次在全球范围内统一了船舶和海洋技术领域低温用纵焊高锰奥氏体钢管的技术要求和试验方法。该标准涵盖材料化学成分、力学性能、低温冲击韧性、焊缝质量、尺寸偏差及无损检测等核心技术指标，填补了该领域国际标准的空白。本报告系统梳理了该标准的立项背景、编制历程、核心技术内容及行业应用前景，并对主要起草单位的贡献进行了详细介绍，旨在为相关企业和科研机构理解和应用该标准提供全面参考。关键词：高锰奥氏体钢；低温管道；船舶与海洋工程；ISO标准；液化天然气；焊接钢管；标准化一、引言1.1立项背景全球能源结构正在经历前所未有的深刻变革。在碳达峰与碳中和目标的推动下，天然气作为过渡性清洁能源，在全球能源消费中的占比持续攀升。据国际天然气联盟（IGU）统计，2024年全球LNG贸易量已突破4亿吨，预计2030年将超过5.5亿吨。LNG的储运温度低至-162℃，对管路材料的低温韧性、抗开裂性能以及焊接可靠性提出了极为苛刻的要求。在国际海事组织“碳强度指数”（CII）和“现有船舶能效指数”（EEXI）等法规的约束下，LNG动力船舶数量快速增长。截至2025年底，全球在役及在建的LNG动力船舶已超过1000艘，LNG动力船用管路系统对低温管材的需求激增。然而，长期以来，低温管路用材主要依赖奥氏体不锈钢（如304L、316L）和9%镍钢。奥氏体不锈钢在低温下虽然韧性优良，但材料的镍含量高（8%~12%），成本随国际镍价波动剧烈；9%镍钢虽具优良低温韧性，但焊接工艺复杂，热膨胀系数较大，制约了其在管路系统中的广泛应用。高锰奥氏体钢的开发为解决上述问题提供了全新路径。该类钢材以锰（22%~25%）替代昂贵的镍作为奥氏体稳定化元素，在节约成本30%~40%的同时，展现出优异的低温冲击韧性（-196℃下冲击功可达100J以上），且热膨胀系数介于奥氏体不锈钢与碳钢之间，焊接工艺适应性好。2005年前后，韩国POSCO率先实现高锰奥氏体钢的工业化试制，并于2014年起在韩国现代重工等船厂的LNG储罐和管路系统中开展实船应用验证。与此同时，中国、日本和欧洲的多家钢铁企业也相继启动了高锰奥氏体钢的研发计划。尽管高锰奥氏体钢的材料性能和应用前景已获广泛认可，但长期以来缺乏统一的国际标准对材料等级、制造工艺、检验规则和验收指标进行规范。各生产企业参照不同的企业标准或相近的通用标准组织生产和质量判定，导致产品质量参差不齐，用户在材料选型、设计核算和验收检验方面面临诸多不便。制定专门的国际标准，已成为推动该材料在船舶与海洋工程领域规模化应用的迫切需求。1.2目的与意义ISO18760:2026《船舶和海洋技术高锰奥氏体钢低温用纵焊高锰奥氏体钢管》是国际标准化组织船舶与海洋技术委员会（ISO/TC8）下设的“船舶与海洋技术用管材”工作组历经多年编制形成的首项专门针对高锰奥氏体钢低温用纵焊钢管的技术标准。该标准的发布具有多重意义：-首次以国际标准形式确认了高锰奥氏体钢在低温环境（-165℃及以下）服役的适用性，为设计单位和船级社的认可提供了权威依据；-统一了该类产品的化学成分范围、力学性能要求和焊接质量判定规则，有利于消除国际贸易壁垒，推动全球范围内的高锰奥氏体钢管道产品流通；-提出了包含低温冲击试验、焊缝横向拉伸、压扁试验和导向弯曲试验在内的系统性能验证方案，为产品质量控制和工程验收提供了技术支撑；-确立了基于材料等级（如GradeA、GradeB）的分级体系，帮助用户根据设计温度和压力等级合理选材，兼顾安全性与经济性。二、标准编制历程2.1标准提案与立项ISO18760的编制工作可追溯至2018年。在ISO/TC8第34届全体会议上，韩国产业通商资源部技术标准院（KATS）联合韩国造船与海洋工程协会及POSCO公司，基于国内高锰奥氏体钢管道在LNG动力船和陆基接收站的成功应用经验，正式提出了制定高锰奥氏体钢低温用纵焊钢管国际标准的提案。提案指出，高锰奥氏体钢已具备成熟的工业生产能力与工程应用基础，亟需通过标准化手段建立全球一致的产品质量基准，并建议制定涵盖管材制造全过程的技术规范。该提案在ISO/TC8内部经过充分讨论后，于2019年通过ISO中央秘书处的立项投票，注册为预工作项目（PWI），随后于2020年11月正式注册为新工作项目提案（NP），并决定由ISO/TC8下设的“管材与管接头”工作组（WG3）承担编制任务。韩国指派了来自韩国造船与海洋工程研究院（KRISO）和现代重工的材料专家担任项目负责人，中国、日本、丹麦、挪威、法国、德国等国家的标准化技术委员会均派遣专家参与编制工作。2.2起草与讨论过程项目组在标准起草过程中，系统收集和分析了主要生产企业的技术条件、船级社的认可指南以及现行相关国际标准（如ISO9329-2、ISO3183、ASTMA358等），对高锰奥氏体钢管的化学成分优化、焊接工艺评定、低温韧性指标等核心技术问题进行了多轮讨论。编制过程中，争议最为集中的问题之一是低温冲击韧性的验收指标。韩国方面基于其生产经验，建议在-196℃下要求三个试样平均冲击吸收能量不低于60J，而日本和欧洲部分专家认为应参考传统奥氏体不锈钢的标准，将试验温度设定为-196℃但将冲击功门槛定为40J。经多轮试验数据比对和充分讨论，项目组最终采纳了分等级要求的方案：GradeA级要求-196℃下平均冲击功≥60J，GradeB级要求≥41J，兼顾了不同服役工况和成本需求。这一分级设计有效平衡了安全性和经济性，成为标准编制中的关键突破。另一个讨论焦点是焊缝区的冲击试验要求。考虑到纵焊钢管在服役时焊缝区域承受与母材相同的低温载荷，若焊缝韧性不足将成为结构薄弱环节，最终标准明确规定：焊缝中心及热影响区的低温冲击功要求与母材一致，且试样缺口位置分别位于焊缝中心和熔合线外1mm处，以全面评价焊接接头的低温性能。经过五轮工作组会议和两轮委员会草案（CD）投票，项目组于2024年形成了国际标准草案（DIS），并于2025年上半年顺利通过最终国际标准草案（FDIS）投票。2026年2月6日，ISO中央秘书处正式发布ISO18760:2026。三、标准主要内容3.1范围与术语ISO18760:2026规定了船舶和海洋工程中用于低温环境（设计温度不低于-165℃）的纵焊高锰奥氏体钢管的术语和定义、符号与说明、牌号与等级、订货内容、制造工艺、化学成分、力学性能、尺寸与偏差、表面质量、检验规则、试验方法、标志、包装及质量证明书等全部技术要求。标准适用于外径不大于610mm、壁厚不大于25.4mm的直缝纵焊管，超出此范围的钢管可参照本标准经供需双方协商后使用。3.2材料化学与力学性能标准规定了高锰奥氏体钢管的化学成分范围，核心元素包括碳（≤0.10%）、锰（22.0%~25.5%）、铬（0.5%~3.0%）等，同时对磷、硫等杂质元素的含量上限进行了严格限定，以确保母材的低温韧性和焊接性。在力学性能要求方面，标准针对不同等级规定了室温拉伸性能指标，包括屈服强度、抗拉强度和断后伸长率。低温冲击韧性要求为主要性能验证项目，具体指标如下：GradeA级在-196℃下三个试样平均冲击吸收能量（KV₂）不低于60J，单个试样最低值不低于42J；GradeB级在-196℃下三个试样平均冲击吸收能量不低于41J，单个试样最低值不低于29J。3.3焊接与无损检测要求标准对钢管的焊接工艺提出严格要求，规定焊缝应采用埋弧焊、等离子焊或钨极氩弧焊等适合高锰奥氏体钢的焊接方法，焊接工艺需经过评定并覆盖实际生产条件。钢管焊缝应进行100%无损检测，可采用射线检测或超声检测，检测标准和验收等级在标准中均有明确引用和规定，确保焊缝无裂纹、未熔合等危害性缺陷。3.4检验规则与试验方法标准将检验分为型式检验和出厂检验两类。型式检验覆盖化学成分、室温拉伸、低温冲击、压扁、导向弯曲、晶间腐蚀等全部项目，用于首件产品鉴定和工艺变更后的验证；出厂检验则包括化学成分分析、室温拉伸、低温冲击、压扁试验、无损检测及尺寸外观检查。此外，标准参照GB/T228.1和GB/T229等试验标准规定了低温冲击试验的具体方法，明确了试样制备、冷却介质和试验温度偏差控制等关键细节。四、主要起草单位介绍ISO18760:2026的编制凝聚了全球多个国家和组织的专业技术力量，其中韩国POSCO公司作为高锰奥氏体钢工业化开发的核心企业，在标准编制过程中发挥了主导性作用。4.1POSCO公司概况POSCO成立于1968年，总部位于韩国浦项市，是全球最大的钢铁制造企业之一。公司年粗钢产能超过4200万吨，产品覆盖碳钢、不锈钢、电工钢及特种合金钢等多个领域。进入21世纪以来，POSCO确立了“以技术驱动未来”的发展战略，在高锰奥氏体钢领域投入了大量研发资源。4.2高锰奥氏体钢研发历程与技术贡献POSCO于2008年正式启动低温用高锰奥氏体钢研发项目，经过实验室基础研究、中试生产验证和工业规模试制三个阶段，于2014年在浦项制铁所实现高锰奥氏体钢板材的稳定量产。2015年起，POSCO与现代重工合作，在LNG动力船燃料供应管路系统上开展示范应用，积累了大量的焊接工艺数据和服役性能数据。在ISO18760的编制过程中，POSCO的专家团队贡献了关键的试验数据和工程经验。具体而言，POSCO提供了其六年间积累的超过200批次工业化产品的力学性能统计数据，为确定化学成分范围和低温冲击功验收指标提供了实证基础。同时，POSCO还组织完成了多组不同焊接参数下的工艺评定试验，为焊缝冲击试验方法和取样位置的确定提供了试验依据。此外，POSCO也主导起草了标准中的附录部分，提供了高锰奥氏体钢管焊接工艺推荐规范和典型焊接参数。4.3其他重要参与单位除POSCO外，标准编制还得到了以下单位和机构的重要参与：-现代重工：作为全球最大的造船企业之一，现代重工在LNG动力船的管路系统设计和建造方面积累了丰富经验，为标准中钢管的应用范围和设计参数提供了工程实践数据；-韩国造船与海洋工程研究院（KRISO）：承担了大量高锰奥氏体钢的焊接接头低温疲劳试验和断裂韧性试验，为标准中无损检测和缺陷验收标准的制定提供了基础数据；-中国船舶集团有限公司第七二五研究所：作为中国船舶行业的核心材料研究机构，负责完成了标准中关于晶间腐蚀试验方法和应力腐蚀评价的部分验证试验，并为标准草案提供了中文版本的技术评议意见；-日本JFE钢铁：基于其在高合金钢领域的长期积累，对标准中的冶金工艺和质量控制条款提出了多项重要建议。五、应用前景与实施意义5.1行业应用需求ISO18760:2026的发布恰逢全球LNG产业链高速扩张的窗口期。在船舶建造领域，LNG动力船、LNG加注船和浮式液化天然气生产储卸装置（FLNG）的管路系统对低温管材的需求量持续增长；在岸基装备领域，LNG接收站、调峰站和天然气液化工厂的工艺管道也对性能可靠、成本可控的低温管材表现出浓厚兴趣。与传统奥氏体不锈钢管相比，高锰奥氏体钢管的材料成本可降低30%~40%，且其屈服强度更高，在同等设计压力下可以采用更薄的壁厚，从而降低管路的自重和总体造价。与9%镍钢管相比，高锰奥氏体钢焊接工艺简便，焊材匹配性好，无需进行焊后消除应力热处理，可显著缩短施工周期。根据行业预测，未来十年内高锰奥氏体钢在LNG动力船低温管路系统中的市场渗透率有望从目前的不足10%提升至30%以上。5.2技术经济效益从全生命周期成本的角度分析，高锰奥氏体钢管的推广应用可带来显著的经济效益。以一艘17万立方米级LNG动力集装箱船为例，其燃料供应管路系统中低温管道的总长度约500~800米。若全部采用高锰奥氏体钢管替代316L奥氏体不锈钢管，材料采购成本可节约40%~50万元；由于壁厚减薄、重量降低，管路支吊架及配套设施的费用也可同步降低；此外，焊接效率的提升可缩短船坞周期约5~7天，综合经济效益可观。5.3国际标准的影响力ISO18760:2026作为全球公认的标准文件，将直接影响各国船级社的规范修订和认可体系。可以预见，在标准正式发布后，DNV、LR、ABS、CCS等主要船级社将陆续修订其材料