建造難度堪比航母！中國造LNG船如何突破技術(shù)壟斷

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導(dǎo)語：LNG（液化天然氣）船和航母、大型豪華郵輪被譽為“造船業(yè)皇冠三大明珠”，代表了造船工業(yè)的最高水平。2008年前中國連一艘自主建造、設(shè)計的LNG船也沒有，到2022年承接大型LNG運輸船訂單55艘的成績單，訂單量占比全球30%，國產(chǎn)LNG船正在崛起的背后有哪些中國制造故事。

央視關(guān)于我國今年1-7月造船業(yè)的報道

一、高附加值的LNG船，中國造出“加速度”

今年1—7月，我國造船業(yè)三大指標(biāo)造船完工量、新接訂單量、手持訂單量均位居世界第一，繼續(xù)全球領(lǐng)跑。所接訂單船型技術(shù)含量、附加值也越來越高。

LNG船全稱液化天然氣載運船，作為“海上超級冷凍車”是國際公認的高技術(shù)、高難度、高附加值的“三高”船型。

27.1萬立方米超大型液化天然氣（LNG）運輸船效果圖

作為2008年建造出中國首艘國產(chǎn)大型LNG運輸船“大鵬昊”號的中國船舶集團滬東中華，今年9月5日有了新突破，在Gastech2023大會上，滬東中華開發(fā)的27.1萬立方米超大型LNG運輸船設(shè)計，同時獲得美國、英國、挪威和法國國際四大船級社頒發(fā)的原則性認可（AIP）證書，這是迄今為止全球開發(fā)設(shè)計的最大型LNG運輸船。目前滬東中華手持的LNG運輸船訂單達到近50艘，再創(chuàng)新高。

中國形成了以滬東中華、大船重工、江南造船、招商海門和江蘇揚子江船業(yè)為主的多個大型LNG船建造企業(yè)集群，今年上半年全國新承接大型液化天然氣（LNG）船14艘，占全球總量的35%，市場份額正在進一步提升。

滬東中華今年已經(jīng)接到2艘17.4萬方LNG運輸船訂單

全球能制造這種LNG船的企業(yè)也就幾十多家，2018年中國船廠全年斬獲了LNG船訂單才10筆。5年的時間在面對韓國對LNG造船主導(dǎo)優(yōu)勢下，取得這樣的成績歷程可謂艱辛。

韓國由于起步早，基于長期的技術(shù)積累，目前大宇造船、三星重工、現(xiàn)代重工三大船企幾乎包攬了全部大型LNG船訂單，占據(jù)全球約70%的市場份額。?據(jù)《亞細亞經(jīng)濟》報道2022年1月到8月，全球共發(fā)標(biāo)115艘LNG運輸船，韓國中標(biāo)了其中的94艘，占有率高達82%。

滬東中華的建造周期已經(jīng)從48個月縮短至20個月，但相較于韓國的18個月仍有差距。中國LNG造船業(yè)要加快崛起，走上國際市場與韓國展開激烈競爭的最大難點離不開于技術(shù)。

二、壓在LNG船成本上的“三座大山”

業(yè)內(nèi)普遍認為，LNG船的建造難度堪比航母，液艙圍護系統(tǒng)是LNG制造的核心技術(shù)。不僅要做到極高標(biāo)準(zhǔn)的密封性，且蒸發(fā)率要低；而且只有在零下163度的低溫環(huán)境才能維持液態(tài)天然氣的穩(wěn)定，需使低溫液貨艙一旦泄漏，將使船體鋼板低溫產(chǎn)生脆裂，數(shù)以萬噸的液化天然氣從裂縫漏出就會迅速汽化，頃刻就會爆炸，因此LNG船也被業(yè)內(nèi)稱為“沉睡的氫彈”。

央視關(guān)于寶鋼研發(fā)殷瓦鋼的報道

制造LNG船，一定離不開法國GTT公司掌握的船用型薄膜型殷瓦鋼專利技術(shù)和液貨圍護系統(tǒng)。定價規(guī)則自然掌握在別人手上，殷瓦鋼價格常以公斤計算的，它的每噸單價是普通船板的20倍左右。每建造一艘LNG船需向GTT支付訂單價格5%作為許可費用，LNG船舶凈利潤一半以上就沒了。

即使稱霸LNG造船韓國船企也在積極突破國外專利壁壘限制，構(gòu)建自己的專利布局。

直到中國寶鋼特鋼公司等聯(lián)合成功完成該合金工業(yè)化試制，并在2015年、2017年2次通過法國GTT公司LNG船用殷瓦鋼的認證，打破法國GTT公司40年壟斷，正式成為全球第二個薄膜型LNG船用殷瓦鋼供應(yīng)商。

厚度只有0.7mm的船材殷瓦鋼它不僅制造難，焊接工藝也極為復(fù)雜，全球屈指可數(shù)具有生產(chǎn)能力的船廠中，我國僅有滬東中華造船廠一家可以生產(chǎn)NO96型LNG船。

正在焊接中的LNG船主層殷瓦鋼膜

薄膜型液貨圍護系統(tǒng)LNG船無論是NO96，還是MARK III，國外核心技術(shù)專利壁壘，門檻高生產(chǎn)工藝復(fù)雜、材料價格高昂前期投入大堪稱LNG船建設(shè)方頭上的“三座大山”，因此，包括韓國、中國在內(nèi)的許多船廠、科研機構(gòu)都在尋找薄膜型專利技術(shù)的替代方案。

而近年來，一種由中船集團與卡塔爾石油公司、ABS船級社、LNT Marine公司簽署合作協(xié)議，共同開發(fā)設(shè)計基于新型LNT A-BOX液貨艙貨物圍護系統(tǒng)技術(shù)的中大型LNG運輸船，有望打破LNG船市場被背后的技術(shù)壟斷。

三、化繁為簡，“LNT A-BOX”讓造船更便捷

根據(jù)《國際散裝運輸液化氣體船舶構(gòu)造和設(shè)備規(guī)則》要求，氣體運輸船須建造成由雙殼雙底其設(shè)計與制造相當(dāng)繁雜。

正在建造中的LNT A-BOX LNG船

1）LNT-A Box一種新型貨物圍護系統(tǒng)

所謂LNT A-BOX液罐技術(shù) A-BOX即A型獨立液貨艙，A型以前只適用于LPG（液化石油氣）船上廣泛使用的A型獨立貨艙技術(shù)，采用堅固的自支撐式八邊棱柱獨立液貨艙，當(dāng)A型罐裝載零下160度LNG貨物時，必須配置有專門獨立設(shè)計的次層絕緣及次層屏蔽。該液貨艙放置在隔熱貨艙之中，隔熱的熱絕緣表面覆蓋有完整的次層屏蔽。該技術(shù)原理簡單，可以較低的門檻使更多造船廠掌握LNG船建造技術(shù)。

例如江蘇招商局建造的A-Box將傳統(tǒng)A型艙的絕緣從液艙外側(cè)轉(zhuǎn)移到了船體內(nèi)側(cè)，同時升級了母材，原本在主屏蔽層與船體間結(jié)合的次層絕緣及次層屏蔽則與液貨艙相獨立，因此結(jié)構(gòu)重量相對薄膜型液貨艙較低。

LNT-A型貨艙結(jié)構(gòu)

2）新型LNT-A貨艙結(jié)構(gòu)特點

對于薄膜型液貨艙LNG船，建造成本的相當(dāng)一部分成本是殷瓦鋼。為了將LNG船的價格“打下來”，國內(nèi)與挪威LNT Marine共同設(shè)計的LNT A-BOX液罐技術(shù)以相對便宜且易焊接的304不銹鋼、9%鎳鋼或者鋁合金等常規(guī)材料作為殷瓦鋼的平替。貨艙最大允許設(shè)計壓力為0.7barg。

如招商局重工（江蘇）承建并交付新加坡的 “Saga Dawn”，即采低溫時能保持足夠的塑性和韌性304L不銹鋼搭建船內(nèi)液貨艙的屏蔽層。

?全球首艘使用LNT A - box貨物圍護系統(tǒng)的LNG船“Saga Dawn”號

盡管304L不銹鋼的這種性能非常適合建造低溫設(shè)備，但在焊接過程的局部加熱和冷卻條件下，接頭會形成較大的拉應(yīng)力，且不能通過火工作業(yè)控制變形，而制作LNG船液罐尺度的304L不銹鋼容器國內(nèi)也是頭一遭。為此國內(nèi)負責(zé)承制A-BOX液罐的中船圣匯重新制定裝配工藝、焊接工藝，引入高功率激光焊接等技術(shù)，解決了制造過程中出現(xiàn)的布置、強度、溫度等各方面問題。

中船圣匯交付的首個LNT-A BOX 不銹鋼液罐

3）LNT-A貨艙絕緣特點

對于薄膜型液貨艙LNG船，為了確保船體不被冷卻而失去強度和韌性，至少需要組裝上萬多個絕緣箱（由若干層壓板拼接并填充珍珠巖等熱絕緣材料構(gòu)成）。

LNT-A型貨艙的聚氨酯絕緣板敷設(shè)在船體內(nèi)甲板上，分暖板和冷板兩層。冷板并敷設(shè)雙層玻璃絲布中間夾一層鋁箔，一旦貨艙主層屏蔽意外破損失效產(chǎn)生泄漏時，具有液體密封效果對船體鋼板形成保護。

絕緣由安裝有雙頭螺栓的PUF面板組成。面板之間的緩沖接縫膠帶吸收了貨艙與絕緣層之間由于貨艙熱脹冷縮而產(chǎn)生的相對運動。冷暖絕緣板因為不必承受液貨的動態(tài)和靜態(tài)負荷，密度可以做得很低，因而材料簡單價格低廉。

LNT-A型貨艙絕緣示意圖

結(jié)語：

從遠洋（17.4萬立方米LNG船）到近海（8萬立方米LNG船），從內(nèi)河（1.4萬立方米LNG運輸加注船）到內(nèi)陸（陸地LNG儲罐）從小型的萬立方米級，到大型的17.4萬立方米LNG船，再到27.1萬立方米超大型LNG運輸船未來下水，將成就中國制造的LNG船全產(chǎn)業(yè)鏈快速發(fā)展。

參考文獻：

[1]中國水運網(wǎng)：《十年磨一劍正果修成時 新型LNG貨物圍護系統(tǒng)LNT A-box閃耀亮相》

[2]中國船檢：《新型LNG IMO A型液貨圍護系統(tǒng)》

[3]江創(chuàng)宏，繆志剛，王孝賓.A型液艙次屏蔽安裝平臺設(shè)計及強度分析[J].江蘇船舶.2018.01。

[4]華學(xué)明,蔡艷,吳毅雄,王歡,石少堅,唐永生.大型LNG船圍護系統(tǒng)低溫金屬材料焊接技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展[J].電焊機.2015.05。