LNG船建造技术的消化吸收与自主创新

陈建国，楼丹平，张丽萍

（1. 中国船舶工业贸易公司，上海 200120；2. 沪东中华造船（集团）有限公司，上海 200129）

1 LNG船特点和建造LNG船的重大意义

液化天然气船（LNG船）是在常温常压下装运-163℃液化天然气的特殊船舶，由于 LNG超低温的高危特点，对 LNG船也就有着特别的安全、技术要求，是目前世界上建造难度最高、要求最高的民用船舶之一。

LNG船必须保证常温常压下-163℃液化天然气的安全运输能力，保证液货操控系统在巨大温度变化下的承受、处理能力以及对液化天然气于海上航行中的自然挥发部份经专门管路提供至主机的再利用能力等。这样，特殊的液货操控系统、特殊的主推进系统、船体结构的长寿命要求和低温钢在船体结构的大量使用，构成了 LNG船最主要的 4大技术特点。

LNG船无论对于保障国家能源战略顺利实施，还是满足船舶工业做大做强的战略需要，或是实现船舶工业跨越发展，都具有非常重要的现实意义。

2 薄膜型LNG船的预研和开发

沪东中华造船（集团）有限公司（以下简称公司）的LNG船开发始于1997年，至今已有10多年的时间，在前期开发中经历了如下几个关键阶段：

1)调研、考察和预研项目立项

早在 1997年，公司就已组织相关的专家和人员认真研究 LNG船的相关资料，包括规范规则、船型资料、货舱专利资料等的收集工作。

1999年，国内首个LNG引进项目——广东大鹏 LNG引进项目启动。公司向国家计委、国防科工委、国家科技部申报了“13.5万m3液化天然气船开发和研制项目立项建议书”，立项获得批准后，LNG船实质性研发工作全面展开。

早期的研发做得越深，编制的技术规格书和绘制的图纸就更合理，在竞标中更易获得高分。所以通过对船型性能、船体结构、机舱布置、设备容量计算等分别进行的研究，不仅为成功竞标打下了基础，而且为后来广东项目技术谈判创造了条件。

2)E-80模型舱的制作

E-80模型舱是LNG船货舱的一个典型角隅分段，分段长5.80m，宽9.88m，高5.43m，通过在其上安装绝缘箱和殷瓦薄膜，初步体验薄膜型LNG船液货舱制作的主要过程。模型舱于2001年7月在国内首制建成。

虽然只是一个简单的模型舱分段，但它对LNG船的发展和后来广东 LNG运输项目的成功获得具有非常重要的意义。因为在当时情况下 LNG船对于国内所有船厂都是一个新生事物，国外船厂又对中国进行技术封锁，谁能成功迈出第一步，谁就能占据更有利的地位。在模型舱成功制作后，通过邀请船东、船级社参于评审的方式，扩大影响，树立脚踏实地认真做好 LNG船建造准备工作的形象。并且在当年9月份北京召开的“LNG运输项目国产化研讨会”上获得与会专家和船东的好评，这也间接为公司中标广东项目奠定了基础。

3)在投标工作中与国外船厂的合作

由于 LNG船的特殊性，广东项目船东在招标文件中明确指明：首制船必须在国外船厂建造，后续船在国内建造时必须具有国外有LNG船建造经验船厂的支持等要求。此时，国外LNG船建造重心已经从欧洲转向日、韩，特别是韩国已经成为世界上LNG船建造大国。由于我国在上世纪末、本世纪初船舶行业的大力发展，在常规船建造的国际市场份额中已占据相当的比例，逐渐成为日、韩的强劲竞争对手，日、韩为了在LNG船领域保持自己的领先地位，对中国船厂在LNG船设计、建造技术上进行了严密的封锁。最终公司选择了与芬兰马萨船厂、法国大西洋船厂等合作。在多次接触商谈的基础上，最终选定马萨船厂作为球罐型LNG船的合作伙伴，大西洋船厂作为薄膜型LNG船的合作伙伴，并先后于2000年10月和2001年5月分别签署了合作协议。

4)广东、福建、上海项目的中标

虽然进行了大量的前期开发工作，但在区别于常规船的特殊区域，如 LNG船货舱围护系统、液货操作系统和主推进系统，公司认为通过引进外力赢得首制 LNG船的建造任务是比较可行的方法。最终在芬兰马萨船厂和法国大西洋船厂的支持下，公司获得了广东项目的第一承造权，合同于 2004年8月最终签署。同样在福建LNG项目和上海LNG项目的竞标中，公司也以较大优势中标。

3 通过技术攻关成功建造LNG船

针对 LNG船建造的主要特点，公司成立专门的技术攻关小组，包括建造技术、设备和配套以及人力资源保障等。攻关小组定期汇总攻关成绩，由LNG项目管理组在 LNG专题会上交流，并针对LNG船实际建造中发生的问题进行突击攻关，以保证项目的顺利进行。

3.1 建造技术攻关

1)船体建造技术

按照对LNG船要求达到40年的营运寿命，对船体结构的疲劳强度提出了相当高的要求，再加上安装绝缘材料对船体结构平整度有很高的要求，因此在船体结构建造过程中对船体结构的精度控制就十分重要。所以 LNG船船体建造技术的研究和突破主要包括：

(1)分段划分。将货舱区在纵向分为12段，分段长度约为17m。采取增加分段长度的方法，使货舱区分段数量大大减少，同时也减少了分段大接头，这对提高船体结构制造质量和缩短船舶建造周期十分重要。

(2)分段建造方法研究。分别对双层底、舭部、舷侧、甲板、隔舱等分段的建造方法进行研究，采用模板和胎架，保证外板和内壳的建造精度。

(3)分段总组技术研究。通过科学合理的分段总组减少了船坞吊装数，提高了建造质量。

2)货舱围护系统建造技术

薄膜型LNG船货舱围护系统的建造主要包括：

(1)绝缘箱的安装。绝缘箱的安装必须保证足够的平整度，以保证敷设在上的薄膜安装的平整度。

(2)薄膜的焊接。14.7万m3LNG船薄膜焊缝长130km，必须保证薄膜的安装和焊接不能有丝毫的泄漏。

(3)密性试验。密性试验包括承载试验、氦气试验等，用以检验并确认液货舱薄膜没有丝毫的泄漏，并承受LNG液货的重量。

(4)液货舱专用工作平台拆装技术。液货舱专用工作平台的拆卸是在液货舱工作全部完成之后，拆卸必须有详尽的程序文件，不能对薄膜有丝毫触碰，而且通常一个舱的拆卸需一个月左右。所以详尽的拆卸程序、熟练的拆装工人、完备的拆装工具，是保证液货舱专用工作平台快速、有序、安全拆装的关键。

3)超低温液货管路和控制系统建造技术

超低温液货管路和控制系统的建造主要包括：

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(1)超低温管路的焊接技术。大口径不锈钢管系的对接焊技术，需要有熟练的不锈钢焊接工人和可靠的焊接技术。

(2)超低温管路的绝缘敷设技术。无论是现场发泡式还是包覆式承受常温和超低温温度交变的超低温管路需要有可靠的绝缘。

(3)超低温控制系统调试技术。超低温控制系统包括泵塔系统、ESD系统、CTS系统、船岸连接系统、水探测系统、隔舱加热系统、货物机械室等，其调试技术是超低温控制系统建造的关键技术，现已基本完成ESD等系统的调试工作。

(4)气体试验技术。气体试验是对液货系统的最后检验。

4)主推进系统建造技术

由于采用515℃，6.5MPa高温高压的蒸汽透平系统，LNG船机舱系统的安装和调试既具有危险性又具有挑战性。其关键建造技术包括：

(1)高温管系安装工作；

(2)高温管系蒸汽冲洗；

(3)锅炉调试。仅报警点就达到1000个以上；

(4)透平主机调试；

(5)透平发电机调试；

(6)IAS集成自动化调试；

(7)PMS功率管理器调试，等等。

3.2 设备和配套能力

LNG船建造所需的配套主要包括：

1)绝缘箱生产流水线

一艘LNG船需绝缘箱53000多只，而且既有数量要求，还有精度控制，所以引入数控生产流水线，是解决数量和精度要求的最佳方法。现有2条绝缘箱生产流水线，能满足年建造3～4艘LNG船的要求。

2)殷瓦管及殷瓦预制件生产线

殷瓦管和殷瓦预制件是薄膜型 LNG船货舱围护系统的关键部件，每船需60000余件。公司新建了殷瓦预制件生产车间，成功实现了殷瓦管和殷瓦预制件的自制。

3)货舱围护系统专用安装平台

重达 1400t的货舱围护系统专用安装平台是LNG船建造的关键配套工装，是绝缘箱安装和殷瓦薄膜安装的专用工作平台，要求设计上保证受力均匀、制造上要求高精度控制。技术人员采用边引进、边自制的方式，从三号平台开始已完全实现了自制。

4)泵塔生产车间

泵塔是 LNG进出液货舱的主要通道，高达30m，要求直线偏差率小于5mm，是LNG船建造的又一大难点。通过技术攻关，成功实现了泵塔的自主生产。

5)高低温管系制作车间

由于 LNG船的特殊性，既有高温高压的蒸汽系统，又有超低温的 LNG系统，所以对管系的制作就有非常苛刻的要求。为此成立专门的技术攻关小组，成功实现了高低温管系的自制，保证了LNG船建造的这一关键配套。

3.3 人力资源

高素质的人才队伍是成功建造液化天然气船的最大保障。公司在对首制船人员的123项培训中就有约15000人次参与。对于上实船生产的员工，采用在国外船厂进行实地生产培训和模型舱培训的方式，要求必须通过考核才能上实船建造。对于液化天然气船建造的最难点——殷瓦薄膜焊接，先建立起专门的殷瓦焊工培训工场，培养出合格的殷瓦焊工，至今已有51名焊工获得GTT认可手工焊G证书和65名焊工获得GTT认可自动焊证书，为围护系统的顺利建造创造了条件。

4 掌握自主知识产权和专利技术，开发新型LNG船

LNG船的建造对我国造船业总体的管理水平、设计水平、建造水平、配套水平是一个综合的考验，极大提升了我国船舶建造的综合能力。同时，形成了有公司特色的 LNG船建造工艺和标准，并进一步推进 LNG船关键设备配套国产化的研究，以实现关键配套自制。为掌握 LNG船的核心技术，为自主创新地发展国内 LNG船，带动国内相关行业的发展，大幅降低建造成本。

在消化、吸收引进14.7万m3LNG船技术的基础上，持续创新和发展，成功开发出具有完全自主知识产权的16万m3薄膜型电力推进型LNG船。该船能满足世界上大部分气源终端要求的经济型、通用型船型。它采用更为高效的双燃料电力推进方式，GTT公司 NO.96型，能满足不同液化天然气运输链的要求，具有很强的国际竞争力。

同时，公司正在开发更大型的 LNG船（17.5万m3和22万m3），以满足国内外不同船东和不同航线的需要。

5 结 语

21世纪是海洋世纪，沪东中华造船（集团）有限公司通过国内首制 LNG船的成功建造，不仅填补了国内 LNG船建造领域的空白，而且为我国船舶事业的跨越式发展，为实现到 2015年成为世界第一造船大国，并最终实现成为世界第一造船强国创造了条件。