打破韓國壟斷,中國正建世界最大LNG船,一次可供上千萬人1月生活

科技     2021年09月27日

煤、石油、天然氣作為一次能源的三大支柱,在世界能源機構上占據著重要的地位。石油危機的衝擊以及煤、石油的使用給環境帶來的污染導致能源結構逐步向清潔能源方向轉變,天然氣的消費迅速增長。

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2020年,中國天然氣表觀消費量為3259.1億立方米,比2019年消費量高出228.4億立方米,然而2020年全國天然氣產量1925億立方米,雖然比2015年增加579億立方米,但仍無法滿足滿足中國民眾的天然氣需求,所以中國必須從國外進口天然氣。

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LNG船是什麼

而負責將天然氣運回的,主要就是液化天然氣運輸船(LNG船),LNG是將天然氣經過壓縮升溫後,在混合製冷劑的作用下,進行凈化處理,將氮氣,二氧化碳,水蒸氣,硫化物和固體顆粒等除去,使其在燃燒過程中幾乎不產生二氧化硫等有害的氣體。

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LNG運輸船需能保證在零下163℃低溫下,像變魔術一樣,把天然氣「壓」成液態,使其體積縮小到1/600。LNG船的安全性要求極高。低溫艙一旦泄露,就容易使船體鋼板脆裂,如果液化天然氣從裂縫漏出迅速汽化,而LNG船上裝載的LNG多達數萬噸,頃刻就會爆炸,船毀人亡。

因此,國內把50噸以上的液化天然氣定義為「重大危險源」,即便船舶已至近海,為了保障碼頭和周邊居民的安全,也不允許其輕易靠岸。

加上超長距離運輸液化天然氣的能力,LNG船成為國際上公認的高技術、高附加值、高可靠性的產品。LNG 運輸船的主導船型是 GTT 薄膜型和MOSS 球型。GTT薄膜型貨艙LNG運輸船建造成本更低,寬闊的甲板更利於管系布置,空氣阻力更小,操縱性更好。

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LNG船的關鍵技術,可歸納為低溫絕熱技術、耐低溫深冷性能材料、液艙晃蕩分析技術、動力推進系統、建造安裝平台技術、裝卸貨管路系統等6個方面。

LNG船的發展歷史並不長, 到目前為止也僅僅只有40年的歷 史。20世紀80年代以前,全球LNG 船的開發、設計、建造和運營完全 被歐美已開發國家所壟斷;進入80 年代後,日本從歐美引進了LNG 船的相關技術和建造專利,自 1981年起開始為本國船東建造 LNG船,並逐漸形成與歐洲船廠共同競爭LNG船市場的局面。

進入90年代,隨著韓國船廠大規模 進入LNG船市場,歐洲船廠的 LNG船市場份額日益下降,並逐漸喪失了競爭優勢。據業內知名研究機構調查,韓國三大船企——大宇造船海洋、三星重工與現代重工在當時幾乎占據了全球LNG船市場70%的份額。

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三星26.6萬立方米LNG運輸船

中國對於LNG的需求日益增加,因此迫切需要掌握LNG船技術,早在1997年,滬東中華就開始了LNG船研發的任務。

中國攻關LNG船

因為國外的技術封鎖,當時中國對LNG船的認知接近於0,滬東中華只能盡一切可能收集有關資料,從一些 專業雜誌的介紹、國際海事界相關會議等渠道一點一滴地加深對 LNG 船的了解。1998 年前後,世界上擁有LNG 船液貨艙圍護系統建造專利的法國GTT 公司來到滬東中華,第一次進行了較為詳細的LNG 船介紹。此後滬東中華又與GTT 進行多次接觸,並在2000 年簽訂了引進專利的協議。

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滬東中華造船工程師宋煒

資料奇缺, 成了滬東中華面對的最大的困難。滬東中 華只能盡一切可能收集有關資料,從一些 專業雜誌的介紹、國際海事界相關會議等 渠道一點一滴地加深對 LNG 船的了解。

聞所未聞、巧妙精密的船舶結構和設計,數量龐大的船舶配件和設備,以及遠超常規的建造要求和工藝,滬東中華開始了艱巨的攻關工作,首先,LNG 船的貨艙需要承受低溫,使得材料不僅要具備一定的強度,而且要有足夠的低溫韌性,以防金屬脆裂。圍護系統材料的選用取決於使用的最低溫度以及與載運貨物的相容性。

而殷瓦鋼薄膜和低溫隔熱材料是GTT 型LNG 船圍護系統的主要結構,殷瓦鋼是一種鐵鎳合金,熱膨脹係數極小,導熱係數低,強度、硬度不高,塑性、韌性高,能在很寬的溫度範圍內保持固定尺寸。這些特殊的材料特性決定了它可以防止船體結構在超低溫環境下冷裂,是LNG 運輸船的關鍵材料。殷瓦鋼含有大量的鎳,價格十分昂貴,製造困難。

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GTT 型 LNG 船主次屏壁由成千上萬的 0. 7 mm 厚殷瓦鋼焊接而成。液艙不允許任何泄漏,殷瓦鋼極易生鏽和腐蝕,對溫濕度要求很高,作業人員的汗水就會造成其腐蝕,因此對焊接工藝要求非常高。只有具備 GTT 公司認可的手工焊和自動焊證書才可以進行殷瓦鋼薄膜的焊接操作。

業內普遍認為,殷瓦鋼焊接工程突出地表現了LNG 船建造工藝複雜性和高難度。一艘14.7 萬立方米LNG 船,全船的殷瓦鋼焊縫長度達到130 公里,按照規定,所有焊縫不能有絲毫的泄漏、不允許任何一個點出現焊接質量問題,。

因此,攻克殷瓦鋼焊接難題,是滬東中華在這場持久戰中所經歷的眾多硬仗中最有代表性的一仗。更棘手的是,LNG 船上絕大部分殷瓦鋼的厚度僅 0.7 毫米,殷瓦焊接所涉及到的工藝、板材、焊接材料和自動焊焊機全部為國內首次使用。

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其中僅焊接新工藝數量就多達好幾百項、每一項新工藝平均又有 5 個關鍵參數需要確定。而所有的這一切,連向國外購買都沒有可能,惟有依靠滬東中華自行摸索,滬東中華為此累計制訂完成的焊接新工藝達到 234 項,創新的工藝數量占到了滬東中華原有焊接工藝的 46%,其中僅參數整理就累計超過了1000 項。

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中國打破韓國壟斷

2008 年 4 月 3 日,我國第一艘自行建造的14.7 萬立方米薄膜型LNG船「大鵬昊」在滬東中華造船(集團)有限公司順利交付船東,整艘船長292米,寬43.35米,甲板相當於30個籃球場,一次可以運輸14.7萬立方米的天然氣,一次運輸的天然氣可供上海2300萬居民使用一個月。

中國人終於成功摘取了世界造船「皇冠上的明珠」,滬東中華也成為全球第13家掌握LNG船製造技術的企業。

此後,隨著技術的不斷發展,滬東中華也開始進軍海外,競標LNG的研發製造,8月29日,滬東中華造船為中國船舶(香港)航運租賃有限公司自主設計建造的17.4萬立方米液化天然氣(LNG)運輸船「木蘭」號正式簽字交付。

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木蘭」號是當今世界主流的17.4萬立方米LNG運輸船,採用滬東中華自主研發的第四代LNG船設計和建造技術,該船總長295米,型寬45米,型深26.25米,航速19.5節,

至此,滬東中華已成功交付多型LNG儲運裝備28艘。目前,滬東中華正在建造27萬立方米LNG船,這將是世界上最大的LNG運輸船,一次可供4000萬人1月生活。一旦建造成功,我們中國的LNG船建造技術將達到國際領先水平。

當然,很多人會說,滬東中華的LNG船和韓企還有差距,這是肯定的,韓國從90年代開始建造LNG船,並且有美國的技術支持,還可以獲取全球最先進的材料。這些條件中國都不具備。

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如果說我們看到韓企這麼強大,我們就不造了,如果有一天它卡你脖子了怎麼辦,我們的能源安全怎麼保障,滬東中華用了11年突破了國外的技術封鎖,能夠自主研發,自主製造,將國家的能源安全牢牢控制在了自己的手上,這就是我們的進步。看清楚差距,努力追趕,我相信,未來,中國的LNG船技術會越來越好。