LNG船，你了解多少？

楊震 楓月

天然氣作為21世紀最熱門的清潔能源之一，其未來市場一直被看好。世界正面臨著一場新的技術革命。在未來的海洋上，越來越多的大型液化天然氣船將航行其中，為人類社會“打氣加油”。

自從中國成為世界頭號工業大國以來，走向海洋強國的步伐日益加快。造船業作為現代工業的集大成者，被譽為“綜合工業之冠”。在這個領域，中國完成了從追趕者向超越者的華麗轉身。滬東中華造船廠于2015年成功建造全球首艘17.2萬平方米薄膜型液化天然氣（LNG）船，這是完全由我國自行設計、建造，具有完全自主知識產權，整體技術達到了世界先進行列，可以說在研制大型液化天然氣船方面中國人邁出了關鍵一步，為后續發展更先進型號奠定了堅實基礎;2017年4月我國首艘自主建造的國產航母“山東艦”正式下水;2018年中船重工分別與美國、意大利簽署了大型豪華郵輪建造合同，這些標志著造船業皇冠上的三顆明珠基本成型，在船舶科技領域完成了跟跑者向并行者、最后到引導者的身份轉變，也由此實現了從量變到質變的

跨越。

下面，我們就來講講大型液化天然氣船的故事。

什么是大型液化天然氣船？

人類文明史在一定程度上是一部能源史。在著名經濟學家熊彼特看來，產業革命是大的技術創新活動的浪潮，每一個長周期都包括一次產業革命及其消化和吸收過程。自18世紀70年代初英國率先進入工業化時代至今，世界經濟已經歷了四個長波。第一輪世界經濟長波的上升期出現在1782-1825年，下降期為1825-1835年。在此次上升期中，發軔于英國以蒸汽機為代表的技術創新，推動了紡織和運輸等新興產業的出現，在這些新興產業中紡織業增長最快，成為當時最為成熟的產業。由于技術創新首先發生于英國，英國經濟發展速度最快，并迅速成為當時的世界經濟中心。第二輪世界經濟長波的上升期為1845-1873年，下降期為1873-1892年。冶金技術的發明和應用使當時的英國率先進入鋼鐵時代，鋼鐵制造業的大幅上升，成為推動當時世界經濟發展的主導行業。隨著世界產業結構的進一步調整，產業現代化在世界各地興起。在這次上升期中最大的受益國是美國，其經濟實力接近并超過英國，世界經濟重心由英國向美國轉移，世界經濟格局也由此發生重大轉變。第三輪世界經濟長波的上升期為1892-1929年，下降期為1929-1948年。電氣、汽車制造等技術的創新不僅使電氣、汽車和化學工業快速發展，而且也推動了工業化國家產業的升級，并最終把汽車工業培育成當時的主要產業。產業結構變化導致企業組織形式發生改變，壟斷財團成為當時企業主要的組織形式，壟斷財團的出現標志西方私人壟斷資本主義的形成。美國最早進入私人壟斷資本主義時代，成為世界經濟發展的中心。在美國經濟發展的推動下，加拿大、日本和德國等歐洲國家也進入資本主義重工業和化學工業發展時期。第四輪世界經濟長波的上升期發生在1945-1973年。這一時期科技創新來源于更多的領域，電子計算機、生物、航天和新材料等領域新技術的創新和應用。在西方工業化國家相繼進入國家壟斷的同時，世界經濟重心也向多極化方向發展，美國、日本、歐洲三足鼎立的經濟格局初步形成，很多發展中國家的經濟取得了長足的進步。在經濟取得長足進步的同時，各國對能源的需求日趨旺盛。

天然氣作為21世紀最熱門的清潔能源之一，其未來市場一直被看好。國際能源關系中尚缺乏統一的全球性天然氣市場，只有北美、亞洲和歐洲三大區域性市場。隨著頁巖氣的開發，液化天然氣供應量大幅提高，液化天然氣貿易的方便性和靈活性將改變區域性天然氣市場囿于管道運輸而各自獨立的格局，加速全球天然氣市場的形成。根據?？松梨谑凸镜念A測，2030年前全球天然氣消費需求年均增長率為2.0%，而石油和煤炭需求的年均增長率僅為0.7%。國際能源機構IEA（International Energy Agency） 發布的天然氣中長期需求預測顯示，到2035 年全球天然氣需求總量將達到5.1萬億立方米，占全球能源需求的25%。在全球運輸業競爭激烈、油價高企以及要求節能減排的背景下，出于成本和社會責任，造船企業紛紛將目光投向耗能較低的綠色能源。液化天然氣作為船舶燃料，不僅可以實現硫氧化物和顆粒物的零排放，還可減少85%～90%氮氧化物和15%～20%二氧化碳的排放。液化天然氣以其綠色、環保、高效的優勢，成為世界的首選能源，并以每年約12%的速度增長，成為全球發展最迅猛的能源行業之一。發展液化天然氣需要用液化天然氣船舶運輸，由于有液化天然氣船運輸液化天然氣，可以使一些液化天然氣 船能夠到達的小型天然氣礦藏得以開采，不受管道輸送天然氣的局限。

據張耀光教授介紹，1959年，美國船廠將一艘戰時標準船改裝成為液化天然氣運輸船，從美國向英國運送液化天然氣，這是最早的液化天然氣海上運輸。1960年代初期英、法等國陸續建造了一些液化天然氣船，容量為2.5萬～2.7萬立方米。經過試驗運輸后，1970年代出現了大型液化天然氣船。1978年法國建成容量達13萬立方米的巨型液化天然氣船，其主尺度（見船舶主尺度）超過10萬噸級油船。液化天然氣海運量的增長推動了液化天然氣船市場和相關技術的快速發展。從1964年英國建造世界第一艘液化天然氣 新船開始，世界液化天然氣船保有量持續快速增長。該艘液化天然氣船艙容量2.55萬立方米。2003年生產了15艘液化天然氣船、總艙容193.7萬立方米。到2007年5月初，全球液化天然氣船保有量達到230艘、總艙容2818萬立方米。2011年10月底，全球液化天然氣船已達到365艘、總艙容5242萬立方米。

大型液化天然氣船為什么難造？

作為世界船舶建造的三顆明珠之一，大型液化天然氣船的建造難度可謂非同一般。主要有以下幾頭攔路虎。

首先是儲存罐。由于所運貨物為-163℃的低溫液體，所以貨物圍護系統（液貨艙）是大型液化天然氣運輸船的關鍵。想要安全有效的運輸，大型液化天然氣運輸船的貨物圍護系統面臨兩個技術難點：一是可靠的低溫絕熱。因為只有貨物圍護系統具備良好的低溫絕熱技術，才能減少外界熱量的傳入，減少大型液化天然氣船的蒸發和腐蝕，以及防止大型液化天然氣船泄漏時對船體構件造成的低溫脆裂破壞。二是耐低溫深冷性能，因為大型液化天然氣運輸船在接收站裝卸大型液化天然氣船時溫度會由-163℃升高到5℃（溫差大），而船舶在航行時船體晃動對液貨圍護系統結構產生疲勞晃蕩載荷，所以容器材料的要求非常高，必須在低溫運輸環境下仍然有較高的強度、良好的延伸塑性、較小的膨脹數和一定的低溫沖擊韌性值等綜合性能，并且還要保證材料具有良好的焊接性和經濟實用性。

其次是特殊焊接技術。液貨艙是大型液化天然氣船的核心。一般來說，147210立方米的大型液化天然氣船全船的殷瓦鋼（Invar鋼，不膨脹鋼）焊縫長度達到130公里，大部分殷瓦鋼的厚度只有0.7毫米，所有焊縫不能有絲毫的泄漏，一旦有一個點出現焊接質量問題，將導致相鄰的一大片殷瓦板的更換和重新焊接，一個泄漏點返修工時至少要1000小時。焊接工藝包括手工焊和自動焊兩大部分，它所涉及到的板材為殷瓦鋼，涉及到的焊接材料為專用焊材M93，殷瓦鋼的焊接技術成為大型液化天然氣船建造必須攻克的技術|關鍵。

第三是絕緣箱。大型液化天然氣船裝載的貨物是溫度為-163℃的液化天然氣，通過全船安裝的二層絕緣箱使液化天然氣和船體保持絕緣。在147210立方米的大型液化天然氣船上，需要1100多種不同類型的絕緣箱55000只，箱子的精度必須控制在0.5毫米公差范圍內。

第四是殷瓦預制件。殷瓦預制件是大型液化天然氣船的重要部件，是薄膜和船體相連接的連接件，它包括殷瓦管、殷瓦三面體和其他殷瓦小零件，以往建造散貨船、油船、集裝箱船時都沒有這種部件。而在大型液化天然氣船上，殷瓦管和殷瓦三面體約有400只，殷瓦小零件60000只，所有這些殷瓦預制件的生產不僅有量的要求，還有嚴格的精度控制要求，建造大型液化天然氣船必須攻關解決這些關鍵零件的加工技術。

未來展望

展望未來，世界范圍內的大型液化天然氣船在技術和生產方面將會呈現出以下一些趨勢。

首先是技術領域。當前，世界正面臨著一場新的技術革命。微電子和計算機技術、生物工程、新材料、新能源、激光和光纖通訊、空間工程和海洋工程等新產業如雨后春筍，這使世界上所有民族都面臨著新的挑戰。新的技術時代將對大型天然氣運輸船產生不小的影響。具體而言，新冠肺炎疫情發生之后，船舶成為病毒的一大載體。無人化將成為各類船舶未來發展的重要方向，而大型液化天然氣船因其進行跨洲航行較多，因此發展無人化、智能化技術顯得尤為重要。因此，未來的大型液化天然氣船在自動化和智能化領域將會取得比較大的進步。

其次是大型液化天然氣船的制造商將仍然集中?？偟膩砜?， 世界造船工業集中在亞歐大陸東西兩側中緯度優良港灣與水陸交通樞紐之地。造船企業大多分布在消耗大量原料，、接近鋼鐵工業和機械工業或綜合工業地帶。目前，大型液化天然氣船的制造商主要集中在中日韓這三大造船強國。韓國相關報告書中顯示，大型液化天然氣船市場火熱，到2025年，將有60.3%的新船訂單為大型液化天然氣船。然而大型液化天然氣船的制造依然在進行進一步集中。2020年6月2日，韓國現代重工、三星重工、大宇造船三大造船巨頭成功拿下卡塔爾100艘大型液化天然氣船訂單，項目規模高達23.6萬億韓元（約合人民幣1374億元）。6月30日，據《新民晚報》消息，滬東中華造船（集團）有限公司（下稱滬東中華）與中國石油、中國遠洋海運集團有限公司，簽訂了三艘17.4萬方大型液化天然氣船建造合同及定期租船合同，總金額達39億元。2018年全球共有76艘大型液化天然氣船訂單，其中韓國奪得了66艘，而同期中國僅獲得了5艘，日本只有1艘。隨著全球能源需求向環保能源的轉變，造船市場也將重心從煤炭和石油動力船舶轉為天然氣動力船舶。目前，共有13家造船企業參與全球液化天然氣船制造市場，其中只有8家船廠獲得液化天然氣動力船訂單，包括3家韓國船廠（大宇造船、現代重工以及三星重工）、1家中國船廠（滬東中華）以及4家日本船廠（三菱重工、川崎重工、日本海事聯合以及今治造船）。未來的日本船廠將有可能采取與中國船廠結盟方式發揮各自在技術、資金和成本方面的優勢，從而與韓國船廠展開競爭。由此可見，世界大型液化天然氣船訂單之爭依然是“三國演義”。

可以預見在未來的海洋上，越來越多的大型液化天然氣船將航行其中，為人類社會“打氣加油”。

（責編：南名俊岳）