LNG船，你了解多少？

杨震 枫月

天然气作为21世纪最热门的清洁能源之一，其未来市场一直被看好。世界正面临着一场新的技术革命。在未来的海洋上，越来越多的大型液化天然气船将航行其中，为人类社会“打气加油”。

自从中国成为世界头号工业大国以来，走向海洋强国的步伐日益加快。造船业作为现代工业的集大成者，被誉为“综合工业之冠”。在这个领域，中国完成了从追赶者向超越者的华丽转身。沪东中华造船厂于2015年成功建造全球首艘17.2万平方米薄膜型液化天然气（LNG）船，这是完全由我国自行设计、建造，具有完全自主知识产权，整体技术达到了世界先进行列，可以说在研制大型液化天然气船方面中国人迈出了关键一步，为后续发展更先进型号奠定了坚实基础;2017年4月我国首艘自主建造的国产航母“山东舰”正式下水;2018年中船重工分别与美国、意大利签署了大型豪华邮轮建造合同，这些标志着造船业皇冠上的三颗明珠基本成型，在船舶科技领域完成了跟跑者向并行者、最后到引导者的身份转变，也由此实现了从量变到质变的

跨越。

下面，我们就来讲讲大型液化天然气船的故事。

什么是大型液化天然气船？

人类文明史在一定程度上是一部能源史。在著名经济学家熊彼特看来，产业革命是大的技术创新活动的浪潮，每一个长周期都包括一次产业革命及其消化和吸收过程。自18世纪70年代初英国率先进入工业化时代至今，世界经济已经历了四个长波。第一轮世界经济长波的上升期出现在1782-1825年，下降期为1825-1835年。在此次上升期中，发轫于英国以蒸汽机为代表的技术创新，推动了纺织和运输等新兴产业的出现，在这些新兴产业中纺织业增长最快，成为当时最为成熟的产业。由于技术创新首先发生于英国，英国经济发展速度最快，并迅速成为当时的世界经济中心。第二轮世界经济长波的上升期为1845-1873年，下降期为1873-1892年。冶金技术的发明和应用使当时的英国率先进入钢铁时代，钢铁制造业的大幅上升，成为推动当时世界经济发展的主导行业。随着世界产业结构的进一步调整，产业现代化在世界各地兴起。在这次上升期中最大的受益国是美国，其经济实力接近并超过英国，世界经济重心由英国向美国转移，世界经济格局也由此发生重大转变。第三轮世界经济长波的上升期为1892-1929年，下降期为1929-1948年。电气、汽车制造等技术的创新不仅使电气、汽车和化学工业快速发展，而且也推动了工业化国家产业的升级，并最终把汽车工业培育成当时的主要产业。产业结构变化导致企业组织形式发生改变，垄断财团成为当时企业主要的组织形式，垄断财团的出现标志西方私人垄断资本主义的形成。美国最早进入私人垄断资本主义时代，成为世界经济发展的中心。在美国经济发展的推动下，加拿大、日本和德国等欧洲国家也进入资本主义重工业和化学工业发展时期。第四轮世界经济长波的上升期发生在1945-1973年。这一时期科技创新来源于更多的领域，电子计算机、生物、航天和新材料等领域新技术的创新和应用。在西方工业化国家相继进入国家垄断的同时，世界经济重心也向多极化方向发展，美国、日本、欧洲三足鼎立的经济格局初步形成，很多发展中国家的经济取得了长足的进步。在经济取得长足进步的同时，各国对能源的需求日趋旺盛。

天然气作为21世纪最热门的清洁能源之一，其未来市场一直被看好。国际能源关系中尚缺乏统一的全球性天然气市场，只有北美、亚洲和欧洲三大区域性市场。随着页岩气的开发，液化天然气供应量大幅提高，液化天然气贸易的方便性和灵活性将改变区域性天然气市场囿于管道运输而各自独立的格局，加速全球天然气市场的形成。根据埃克森美孚石油公司的预测，2030年前全球天然气消费需求年均增长率为2.0%，而石油和煤炭需求的年均增长率仅为0.7%。国际能源机构IEA（International Energy Agency） 发布的天然气中长期需求预测显示，到2035 年全球天然氣需求总量将达到5.1万亿立方米，占全球能源需求的25%。在全球运输业竞争激烈、油价高企以及要求节能减排的背景下，出于成本和社会责任，造船企业纷纷将目光投向耗能较低的绿色能源。液化天然气作为船舶燃料，不仅可以实现硫氧化物和颗粒物的零排放，还可减少85%～90%氮氧化物和15%～20%二氧化碳的排放。液化天然气以其绿色、环保、高效的优势，成为世界的首选能源，并以每年约12%的速度增长，成为全球发展最迅猛的能源行业之一。发展液化天然气需要用液化天然气船舶运输，由于有液化天然气船运输液化天然气，可以使一些液化天然气 船能够到达的小型天然气矿藏得以开采，不受管道输送天然气的局限。

据张耀光教授介绍，1959年，美国船厂将一艘战时标准船改装成为液化天然气运输船，从美国向英国运送液化天然气，这是最早的液化天然气海上运输。1960年代初期英、法等国陆续建造了一些液化天然气船，容量为2.5万～2.7万立方米。经过试验运输后，1970年代出现了大型液化天然气船。1978年法国建成容量达13万立方米的巨型液化天然气船，其主尺度（见船舶主尺度）超过10万吨级油船。液化天然气海运量的增长推动了液化天然气船市场和相关技术的快速发展。从1964年英国建造世界第一艘液化天然气 新船开始，世界液化天然气船保有量持续快速增长。该艘液化天然气船舱容量2.55万立方米。2003年生产了15艘液化天然气船、总舱容193.7万立方米。到2007年5月初，全球液化天然气船保有量达到230艘、总舱容2818万立方米。2011年10月底，全球液化天然气船已达到365艘、总舱容5242万立方米。

大型液化天然气船为什么难造？

作为世界船舶建造的三颗明珠之一，大型液化天然气船的建造难度可谓非同一般。主要有以下几头拦路虎。

首先是储存罐。由于所运货物为-163℃的低温液体，所以货物围护系统（液货舱）是大型液化天然气运输船的关键。想要安全有效的运输，大型液化天然气运输船的货物围护系统面临两个技术难点：一是可靠的低温绝热。因为只有货物围护系统具备良好的低温绝热技术，才能减少外界热量的传入，减少大型液化天然气船的蒸发和腐蚀，以及防止大型液化天然气船泄漏时对船体构件造成的低温脆裂破坏。二是耐低温深冷性能，因为大型液化天然气运输船在接收站装卸大型液化天然气船时温度会由-163℃升高到5℃（温差大），而船舶在航行时船体晃动对液货围护系统结构产生疲劳晃荡载荷，所以容器材料的要求非常高，必须在低温运输环境下仍然有较高的强度、良好的延伸塑性、较小的膨胀数和一定的低温冲击韧性值等综合性能，并且还要保证材料具有良好的焊接性和经济实用性。

其次是特殊焊接技术。液货舱是大型液化天然气船的核心。一般来说，147210立方米的大型液化天然气船全船的殷瓦钢（Invar钢，不膨胀钢）焊缝长度达到130公里，大部分殷瓦钢的厚度只有0.7毫米，所有焊缝不能有丝毫的泄漏，一旦有一个点出现焊接质量问题，将导致相邻的一大片殷瓦板的更换和重新焊接，一个泄漏点返修工时至少要1000小时。焊接工艺包括手工焊和自动焊两大部分，它所涉及到的板材为殷瓦钢，涉及到的焊接材料为专用焊材M93，殷瓦钢的焊接技术成为大型液化天然气船建造必须攻克的技术|关键。

第三是绝缘箱。大型液化天然气船装载的货物是温度为-163℃的液化天然气，通过全船安装的二层绝缘箱使液化天然气和船体保持绝缘。在147210立方米的大型液化天然气船上，需要1100多种不同类型的绝缘箱55000只，箱子的精度必须控制在0.5毫米公差范围内。

第四是殷瓦预制件。殷瓦预制件是大型液化天然气船的重要部件，是薄膜和船体相连接的连接件，它包括殷瓦管、殷瓦三面体和其他殷瓦小零件，以往建造散货船、油船、集装箱船时都没有这种部件。而在大型液化天然气船上，殷瓦管和殷瓦三面体约有400只，殷瓦小零件60000只，所有这些殷瓦预制件的生产不仅有量的要求，还有严格的精度控制要求，建造大型液化天然气船必须攻关解决这些关键零件的加工技术。

未来展望

展望未来，世界范围内的大型液化天然气船在技术和生产方面将会呈现出以下一些趋势。

首先是技术领域。当前，世界正面临着一场新的技术革命。微电子和计算机技术、生物工程、新材料、新能源、激光和光纤通讯、空间工程和海洋工程等新产业如雨后春笋，这使世界上所有民族都面临着新的挑战。新的技术时代将对大型天然气运输船产生不小的影响。具体而言，新冠肺炎疫情发生之后，船舶成为病毒的一大载体。无人化将成为各类船舶未来发展的重要方向，而大型液化天然气船因其进行跨洲航行较多，因此发展无人化、智能化技术显得尤为重要。因此，未来的大型液化天然气船在自动化和智能化领域将会取得比较大的进步。

其次是大型液化天然气船的制造商将仍然集中。总的来看， 世界造船工业集中在亚欧大陆东西两侧中纬度优良港湾与水陆交通枢纽之地。造船企业大多分布在消耗大量原料，、接近钢铁工业和机械工业或综合工业地带。目前，大型液化天然气船的制造商主要集中在中日韩这三大造船强国。韩国相关报告书中显示，大型液化天然气船市场火热，到2025年，将有60.3%的新船订单为大型液化天然气船。然而大型液化天然气船的制造依然在进行进一步集中。2020年6月2日，韩国现代重工、三星重工、大宇造船三大造船巨头成功拿下卡塔尔100艘大型液化天然气船订单，项目规模高达23.6万亿韩元（约合人民币1374亿元）。6月30日，据《新民晚报》消息，沪东中华造船（集团）有限公司（下称沪东中华）与中国石油、中国远洋海运集团有限公司，签订了三艘17.4万方大型液化天然气船建造合同及定期租船合同，总金额达39亿元。2018年全球共有76艘大型液化天然气船订单，其中韩国夺得了66艘，而同期中国仅获得了5艘，日本只有1艘。随着全球能源需求向环保能源的转变，造船市场也将重心从煤炭和石油动力船舶转为天然气动力船舶。目前，共有13家造船企业参与全球液化天然气船制造市场，其中只有8家船厂获得液化天然气动力船订单，包括3家韩国船厂（大宇造船、现代重工以及三星重工）、1家中國船厂（沪东中华）以及4家日本船厂（三菱重工、川崎重工、日本海事联合以及今治造船）。未来的日本船厂将有可能采取与中国船厂结盟方式发挥各自在技术、资金和成本方面的优势，从而与韩国船厂展开竞争。由此可见，世界大型液化天然气船订单之争依然是“三国演义”。

可以预见在未来的海洋上，越来越多的大型液化天然气船将航行其中，为人类社会“打气加油”。

（责编：南名俊岳）