The impact of ammonia as cargo on ship hull steel materials

Abstract

This thesis investigates the impact of transporting ammonia as cargo regarding hull steel materials. The focus is on the IGC Code and the rules of four major classification societies. The thesis aims to connect ammonia-related material degradation mechanisms and other safety hazards to the relevant regulations of the IGC Code, and to identify and clarify differences in hull steel material requirements between DNV, ABS, BV and LR. In the comparative analysis, the thesis analyses selected regulatory documents from the four classification societies and compares requirements regarding mechanical properties, chemical composition, conditions of supply and marking of hull steel materials. The analysis includes normal and high strength steels as well as carbon-manganese steels intended for low temperatures. The thesis shows that the IGC Code provides a comprehensive regulatory baseline governing key safety hazards associated with ammonia transport, such as toxicity, stress corrosion cracking and low-temperature embrittlement. The comparative analysis shows that the requirements regarding hull steel materials are generally highly aligned between the four classification societies. However, differences were observed in terms of regulatory philosophy, the level of detail and the level of prescriptiveness. The thesis concludes that the found differences do not significantly affect structural safety.

Tämä opinnäytetyö tutkii ammoniakin lastina kuljettamisen vaikutusta laivan runkorakenteiden teräksiin. Tutkimuksen painopiste on IGC-säännöstön ja neljän merkittävän luokituslaitoksen säännöissä. Opinnäytetyön tavoitteena on yhdistää ammoniakkiin liittyvät materiaalien rappeutumismekanismit ja muut turvallisuusriskit IGC-säännöstön asiaankuuluviin määräyksiin sekä tunnistaa ja selventää runkorakenteiden teräksiä koskevien vaatimusten eroja DNV:n, ABS:n, BV:n ja LR:n välillä. Opinnäytetyön vertailevassa analyysissä analysoidaan neljän luokituslaitoksen valikoituja sääntelyasiakirjoja ja verrataan runkorakenteiden teräksien mekaanisia ominaisuuksia, kemiallista koostumusta, toimitustiloja ja merkintää koskevia vaatimuksia. Analyysiin kuuluvat normaali- ja korkealujuusteräkset sekä kylmiin lämpötiloihin tarkoitetut hiilimangaaniteräkset. Opinnäytetyö osoittaa, että IGC-säännöstö muodostaa kattavan sääntelykehyksen, joka ohjaa ammoniakin kuljetukseen liittyvien keskeisten turvallisuusriskien, kuten myrkyllisyyden, jännityskorroosion ja matalan lämpötilan haurastumisen, hallintaa. Vertaileva analyysi osoittaa, että runkorakenteiden teräksiä koskevat vaatimukset ovat yleisesti ottaen hyvin yhdenmukaiset neljän luokituslaitoksen välillä. Sääntelyfilosofiassa, yksityiskohtaisuudessa ja ohjaavuudessa havaittiin kuitenkin eroja. Opinnäytetyössä todetaan, että havaitut erot eivät vaikuta merkittävästi rakenteelliseen turvallisuuteen.