LNG(液化天然气)船、航空母舰、大型豪华邮轮被誉为“造船业皇冠上的三颗明珠”,代表着造船业的最高水平。在2008年之前,中国甚至没有一艘自己建造和设计的液化天然气运输船。到2022年,已获得55艘大型LNG船订单,占全球订单的30%。国产LNG船崛起的背后有哪些中国制造的故事?

央视今年1-7月中国造船业报道一、高附加值LNG船,中国创造“加速度”今年1-7月,中国船舶工业造船完工量、新接订单量和手持订单量均居世界第一,继续领跑全球。所接订单的船型技术含量和附加值也越来越高。LNG船的全称是LNG运输船。LNG船作为“海上超级冷藏车”,是国际公认的高技术、高难度、高附加值的“三高”船型。

271,000立方米的超大型液化天然气运输船效果图2008年建造中国首艘国产大型液化天然气运输船“大鹏号”的中海集团沪东中华,今年9月5日取得新突破。在Gastech2023大会上,沪东中华开发了27.1万立方米超大型LNG船设计,同时获得了美国、英国、挪威、法国四大国际船级社颁发的AIP证书,是迄今为止世界上开发设计的最大LNG船。目前沪东中华持有的LNG船订单已近50艘,再创新高。中国已经形成了一批大型LNG船舶建造企业集群,主要包括沪东中华、CSIC、江南造船、招商海门和江苏长江航运。今年上半年,全国新承接大型LNG船14艘,占全球总量的35%,市场份额正在进一步提升。

沪东中华今年获得了两个174,000 m3液化天然气运输船的订单。世界上有几十家公司可以制造这种液化天然气船。2018年,中国造船厂仅获得10艘LNG船订单。在五年时间里,面对韩国在液化天然气造船方面的优势,很难取得这样的成就。韩国起步较早,基于长期的技术积累,目前大宇造船、三星重工、现代重工几乎包揽了所有大型LNG船的订单,约占全球市场份额的70%。据《亚洲经济》报道,2022年1-8月,全球共中标115艘LNG船,其中韩国中标94艘,占总数的82%。沪东中华的工期从48个月缩短到20个月,但与韩国的18个月相比还有差距。要想加速中国LNG造船业的崛起,进入国际市场与韩国激烈竞争的最大难点离不开技术。二、LNG船成本压力“三座大山”业内普遍认为,LNG船的建造难度与航空母舰相当,而储罐围隔系统是LNG制造的核心技术。不仅要达到非常高的密封标准,而且要有低的蒸发率;而且液化天然气的稳定性只能在零下163度的低温环境下维持。一旦低温货舱发生泄漏,船体钢板在低温下会变脆,数万吨液化天然气会迅速汽化,瞬间爆炸,因此LNG船在业内也被称为“沉睡的*弹氢**”。

央视报道宝钢对银华钢铁的R&DLNG船的制造一定离不开法国GTT公司掌握的船用薄膜因瓦钢专利技术和液货围封系统。定价规则自然掌握在别人手里。银瓦钢的价格往往以公斤计算,每吨单价是普通船板的20倍左右。每建造一艘LNG船,需要向GTT支付订单价格的5%作为许可费,LNG船的净利润将损失一半以上。即使是主导LNG造船的韩国造船企业,也在积极突破国外专利壁垒,构建自己的专利布局。直到中国宝钢特殊钢有限公司等共同成功完成该合金的工业试制,并于2015年和2017年两次通过法国GTT公司LNG船用Inwa钢认证,打破法国GTT公司40年垄断,正式成为全球第二家薄膜LNG船用Inwa钢供应商。英瓦钢这种厚度只有0.7mm的舰船材料,不仅制造难度大,焊接工艺也极其复杂。在世界上为数不多的有生产能力的船厂中,沪东中华船厂是中国唯一能生产96号LNG船的船厂。

焊接中的LNG主甲板因瓦钢膜。无论是NO96还是MARK III,膜式液货安全壳系统LNG船都是LNG船建造方的“三座大山”,因为其门槛高、生产工艺复杂、材料价格高。因此,包括韩国和中国在内的许多造船厂和科研机构都在寻找薄膜型专利技术的替代品。近年来,CSSC与卡塔尔石油公司、ABS船级社和LNT海运公司签署合作协议,共同开发设计基于LNT A-BOX货物安全壳系统新技术的中大型LNG船,有望打破LNG船市场背后的技术垄断。第三,化繁为简,“LNT A箱”让造船更方便。根据《国际散装运输液化气体船舶构造和设备规范》的要求,气体运输船必须建造双壳双底,其设计和制造相当复杂。

建造中的LNT A箱液化天然气船1)LNT-一个箱子,一种新的货物围封系统。所谓的LNT A-BOX舱技术,A-BOX,是一种A型独立货舱。此前,A型仅适用于LPG(液化石油气)船上广泛使用的A型独立货舱技术。它使用了坚固的自立式八角棱柱形独立货舱。当A型罐装载零下160度的LNG货物时,必须配备独立设计的亚层隔热和亚层屏蔽。货油舱放置在隔热的货油舱中,隔热表面覆盖有完整的亚层护罩。这项技术原理简单,更多的船厂可以以更低的门槛掌握LNG船舶建造技术。比如江苏招商局建造的A箱,将传统A舱的保温从舱体外部转移到了船体内部,对母材进行了升级。原来结合在主屏蔽层和船体之间的二次绝缘和二次屏蔽是独立于货舱的,所以结构重量低于薄膜货舱。

LNT-一个货舱结构2)新LNT A货舱的结构特点对于带薄膜货舱的LNG船,建造成本中相当一部分是银瓦钢。为了“压低”LNG船的价格,由中国和挪威LNT船舶联合设计的LNT A箱液舱技术,采用了相对便宜且易于焊接的304不锈钢、9%镍钢或铝合金等常规材料,作为银瓦钢的替代材料。货舱最大允许设计压力为0.7巴如招商局重工(江苏)在新加坡建造并交付的“佐贺黎明”号,即采用低温下具有足够塑性和韧性的304L不锈钢来建造船内货舱的屏蔽层。

世界上第一艘使用LNT A-box货物密封系统的LNG船“Saga Dawn”。虽然304L不锈钢的这种特性非常适合于低温设备的建造,但是在焊接过程中的局部加热和冷却条件下,接头会形成较大的拉应力,变形是火工无法控制的。也是国内首次制造LNG船液舱规模的304L不锈钢容器。因此,在国内负责制造A型箱液罐的CSSC盛辉重新制定了装配工艺和焊接工艺,并引进了大功率激光焊接技术,解决了制造过程中的布局、强度、温度等各种问题。

第一台LNT——CSSC·盛辉公司交付的一箱不锈钢液体罐3)LNT-A货舱的隔热特性对于薄膜罐式LNG船来说,为了保证船体不会因冷却而失去强度和韧性,至少需要组装成千上万个保温盒(由几块层压板组成,并填充珍珠岩等隔热材料)。LNT-A货舱聚氨酯保温板铺设在船的内甲板上,分为暖板和冷板两层。冷板铺设双层玻璃纤维布,中间夹一层铝箔,具有液封作用,保护船体钢板,以防货舱主护板意外损坏失效造成泄漏。隔热层由带螺栓的PUF板组成。由于货舱的热膨胀和收缩,面板之间的缓冲连接带吸收了货舱和隔热层之间的相对运动。冷暖保温板因为不用承受液体货物的动、静载荷,所以密度可以做得很低,所以材料简单,价格低廉。

LNT-A货舱绝缘示意图