韩纯强，王庆丰，路诗奎

(江苏科技大学，江苏镇江212003)

0 引言

在全球运输业竞争激烈、油价上涨以及节能减排呼声高涨的影响下，人们出于成本和社会责任，纷纷将目光投向耗能较低的绿色能源。比石油便宜且储量丰富的LNG(液化天然气)，以其绿色、环保、高效的优势，成为了全世界的首选能源，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。LNG逐步替代煤炭和石油等能源，将是绿色能源发展的必然趋势。我国能源需求随着国民经济的迅猛发展而日益扩大，对进口液化天然气的巨大需求，必然引起LNG海运量大幅增加，这不仅为我国航运业发展带来了商机，也为我国造船工业提供了极为难得的历史机遇。国家确立了“国船国造，国货国运”的指导政策，即进口到中国的LNG货物必须由中国的公司来运输，运输LNG货物所使用的LNG船舶也必须由中国的船厂来建造。虽然国外技术垄断、专利屏蔽等给我国自行建造设计LNG船造成了诸多困难，但是自主开发、设计、建造LNG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。

1 国内外的建造历史和发展现状

1．1国外建造历史和发展现状

作为国际公认的“三高”(高技术、高难度、高附加值)产品，LNG船建造难度非常大。早在20世纪60～70年代，LNG船的设计、建造和运营完全被欧美发达国家垄断;1964年，建造了世界上第1艘LNG船，当时吨位很小，技术不成熟，之后LNG船的建造水平不断提高。70年代，形成了以挪威的MOSS球罐式和法国的GT和TGZ两种薄膜形式的LNG船，舱容最大为12．5万m3左右。而此时建造LNG船的船厂主要被欧美国家所统治，如挪威的MOSS Rosenberg、法国的大西洋船厂、美国的GDQUincy船厂等。80年代，最初日本川崎重工引进了MOSS型，率先成功地建造了多艘LNG船，接着三井造船、三菱重工业也引进MOSS型并开始建造，但船舱容量仅增大到13万m3左右，建造LNG船的船厂开始被日本取代。90年代初，日本的NKK船厂引进TGZ型，IHI船厂开发了SPB型液舱形式的LNG船，这时LNG船的建造基本被日本船厂所垄断了，而且MOSS型占多数。到了90年代中期，韩国造船开始崛起，韩国现代重工成功地建造了韩国第一艘MOSS型LNG船。1995年韩进重工的第一艘GT型LNG船建造完工，随后大宇重工引进了GT型，三星重工引进了TGZ型。这样就形成了韩国以薄膜型为主和日本以MOSS型为主的两大格局。目前，韩国、日本建造的LNG船己约占世界船队数量的一半。

20世纪90年代末，法国GTT公司并购了另一家薄膜型液舱专利公司TGZ，从而形成了薄膜型专利技术为法国GTT公司垄断的局面。而两种薄膜型专利技术分别发展到了GT No96和MARKIII，在此基础上，GTT公司结合两种薄膜型技术特点，开发出新型液舱围护系统CS-1，法国的大西洋船厂目前是惟一建造该种技术的LNG船的船厂。GTT公司希望以三种不同的薄膜型液舱技术形成世界各主要船厂不同船型竞争的局面。目前国外主要LNG船建造厂采取的船型情况和基本状态见表1。

1．2 国内建造和发展现状

国内LNG船的技术跟踪和开发工作始于20世纪90年代中期。1995年法国GTT公司访问当时的大连造船新厂推广其薄膜型液舱技术。1997年大连造船新厂与欧洲MASA船厂建立友好船厂后，MASA船厂向大连新船重工介绍了其LNG船业务，并提供了部分技术资料，从此开始对LNG船的技术开展跟踪了解。广东进口LNG项目有力地推动了国内LNG船开发，主要船厂包括:沪东中华船厂、大连新船重工船厂、江南造船集团等纷纷开展LNG船的开发工作，并不同程度地取得了进展，国内LNG船开发工作全面展开。

中国船舶工业集团公司于1999年成立研究LNG船小组，沪东中华船厂成为中国第一家参与LNG船研发及建造工作的企业。在LNG船研发建造的各个阶段，涉及到许多专项生产工艺技术。沪东中华船厂针对各个课题组开展了专项技术攻关，先后完成了LNG船技术攻关项目80项，成功申请了“专用绝缘箱制造专利”、“泵塔制造专利”在内的31项与大型薄膜型液化天然气(LNG)船关键技术相关的专利。截止到2010年底，已获授权专利共10项。通过引进、消化、吸收、再创新的方式，沪东中华船厂在LNG船研发建造的关键技术中取得了巨大突破，摆脱了国外桎梏，形成了自主知识产权，为LNG船在国内的系列化和批量化生产创造了条件。

表1 国外主要LNG船建造厂采用的船型情况和基本状态

2011年1月，埃克森美孚和商船三井与沪东中华船厂举行LNG造船项目签约仪式，这也是中国船厂首次接获LNG船出口订单;4月，17万m3的大型液化天然气船的基本技术设计在大连船舶重工(集团)有限公司完成;此外，江苏熔盛重工有限公司也计划加强对LNG船的重点研发工作。目前，已拥有LNG船技术许可的中国船厂见表2。

表2 目前已拥有LNG船技术许可的中国船厂现状

2 LNG船建造施工中的几个难点问题

2．1 货舱围护系统安装平台设计中的主要难点

货舱围护系统作为薄膜型LNG船的建造核心，通常由双层船壳、内薄膜、外薄膜和低温隔热材料所组成，其结构简图如图1所示。主、次薄膜通常由具有较低热膨胀率的殷瓦钢制作而成，构成了装载低温液货的完整限界面，并与绝缘箱(内外薄膜之间的部分)一起，共同保证船体结构不受低温侵害而产生脆性破坏。因而在围护系统中，薄膜及绝缘箱的安装技术成为主要的技术难点，所以安装平台的设计建造更是关键的技术。安装平台比较复杂，其实际结构模型如图2所示。

图1 为GTT型液舱围护系统的基本模型

目前国内在安装平台的设计建造上主要有以下问题函待解决:

(1)强度衡准。由于在薄膜型LNG船的设计建造上主要依靠国外的技术引进，因而没有安装平台的设计制造经验。国内对液舱围护系统安装平台的强度衡定标准一直是个空白，建立一套液舱围护系统安装平台的强度设计衡准有着重要的意义。

(2)稳定性。由于薄膜舱的建造材料殷瓦钢薄膜全部引进，价值不菲，而且在建造过程中一旦损坏一处，将使相邻的一大片殷瓦钢薄膜不得不进行更换和重新焊接，因而这对安装平台的设计提出很高的要求。要求平台可以伸缩、提升自如，对零部件的制造、装配精度以及焊接变形控制等方面要求极高。安装平台部分或整体坍塌，损失巨大。目前安装平台的整体稳定性研究还没有任何成就，只能对局部结构进行试验，然后得出整体的稳定性，存在着一定的局限性，解决整体稳定性问题已迫在眉睫。

图2 为GTT型液舱围护系统安装平台

(3)关键部位结构。目前支撑腿、电梯等结构形式受到国外专利保护。我国沪东船厂采用的是意大利PD公司的专利技术，需要高昂的专利费用。自主开发研制LNG船，实现国产化，必须避开国外专利保护点，自主设计出一套新型的结构形式，并申请专利。

2．2 舱室温湿度环境控制的主要难点

LNG船舶建造舱室属于高大空间结构，且内部需要脚手架布置。高大空间的通风气流组织均匀性受到极大限制。根据国内现有LNG船舱室内部的通风系统测试，气流分布严重不均，顶层空间和底层空间温差可达5～7℃，同一水平空间温差也可达3～4℃。而气流均匀性又影响到舱室内壁殷瓦钢的生锈问题以及空调系统的节能运行。LNG船舶的舱室内壁采用“娇贵”的殷瓦钢，殷瓦钢板含有36%的镍，舱室内温湿度的控制对殷瓦钢的顺利安装极其重要。目前舱室温湿度环境控制中的主要难点有以下:

(1)使用成本高。现有国内外除湿机组大都采用传统的风冷单冷型冷冻除湿，冬天全部采用电加热的空调方式，且过度季节仍需冷冻运行，使得全年运行费用高。一艘15万m3的LNG船在建造过程中所需要的除湿机组年运行费用高达1 200万元，这就需要开发出一套节能型的除湿机组，发展机组及其舱室环境温湿度高精度控制技术，制定好全年节能运行控制策略。

(2)技术要求高。殷瓦钢是一种非常“娇贵”的材料，常温下接触到水或油，8 h以内就会生锈，而且由于殷瓦钢板厚度仅0．7 mm，一旦生锈，整张都将报废，因此，LNG船施工现场必须配备具有除湿功能的空调。除了提供给施工者25%的新鲜空气外，还要保证整个舱内干燥度保持在60%以下。我们必须通过对LNG船舱室这一高大空间通风系统的气流组织模拟研究，确定合理的通风方式，对其进行优化设计，解决高大空间通风系统的分层送风气流组织的均匀性问题;完成新风系统的优化控制运行模式研究;对高重复利用率的专用风管及其快速安装与拆装技术进行研究。

2．3 预舾装实施过程中存在的难点

在建立现代化的造船模式方面，我国的大部分船舶企业还只是处于一个中等的水平。在这个阶段，国内各大船舶企业仍然普遍表现出重生产、轻策划的问题。所有的工厂的运转限于围绕营销、设计、施工几个最直接关联到接船交船的部门，而对于生产管理、物流配套等部门，则大都沦为完全的配角地位，在整个生产的过程中，最多能够起到被动服务于生产的作用，而对于一些管理相对较弱，职责划分不够清晰的船舶企业，其积极主动性严重不足。在这种大环境下，LNG船这种“三高”船舶在建造过程中单元模块预舾装的深入推进工作经常出现各种各样的困难，主要表现为:

(1)单元模块的深入推广与企业现行体制之间存在矛盾。单元模块预舾装的推进需要高度重视前期的策划及准备工作。在LNG船生产阶段，设备采购、物流配套、分段制造、管子制造及安装以及涂装等工种需要进行一体化管理，与现行体制存在一些矛盾。目前LNG船建造过程中单元模块预舾装工作几乎不存在。如在LNG船整个机舱一平台，除了一些设备由厂家提供的模块外，没有其他的模块。

(2)单元模块预舾装对精度的要求。单元模块预舾装的制作过程从精度要求上讲，和分段的制作类似，属于一个独立制作的单元，是模块式造船的范畴。它的制作过程和船体结构的制造属于平行进行，各自制作完成后在总组或搭载阶段再安装到船体结构上。这种模块式组装方式决定了各个组装模块在制作过程中必须要满足组装时的精度要求。而现在的造船精度管理还处于一个相对落后的阶段，留有余量一般都偏大，容易造成材料浪费，增大工作量，增长生产周期，影响生产效率。LNG船造船精度要求很高，制造完成后如何保证与船体结构的准确楔合度是一个比较难的课题。

3 展望

我国LNG产业方兴未艾，具有很大的发展空间。中国LNG船舶建造厂应趁着这个发展的大好时机，在引进外国船厂建造技术的基础上，通过与国外有经验的船厂、船级社的合作，进行技术引进和人员培训，吸收国外造船的成熟技术与经验，注重开拓创新，研究如何有效地降低LNG船舶的建造成本，解决关键技术难点问题，逐步实现研发、设计、建造国产化，为早日在国内形成有国际竞争力的LNG船舶建造业而努力。

［1］ 黄振旺，郑剑．船舶运输效率定量分析［J］．大连海事大学学报，2010，36:190-192．

［2］ 祁超忠．LNG船舶运输特点及发展［J］．航海技术，2007，(1):41-43．

［3］ 李杨．LNG船舶建造的HSE管理［J］．安全与环境工程，2011，18(5):80-82．

［4］ 李健．世界LNG船舶研究［J］．中国石油大学胜利学院学报，2006，20(3):18-21．

［5］ 曾宝根，宗蓓华．我国自行建造LNG船舶SWOT分析［J］．水运管理，2007，29(10):22-23．

［6］ 段长晓．世界 LNG船市场回顾和展望［J］．中国水运，2007，7(6):10-11．

［7］ 王锦辉．中国液化天然气(LNG)船建造现状浅析［J］．江苏船舶，2004，21(4):8-9．

［8］ 陈建国，楼丹平，张丽萍．LNG船建造技术的消化吸收与自主创新［J］．上海造船，2010，(1):22-24．

［9］ 黄洪涛，丁蓉，孙凯．世界LNG海运市场现状及展望［J］．世界海运，2005，28(1):17-18．

［10］ 任伟曙．LNG船货舱围护系统安装平台制造工艺研究［J］．沪东中华技术情报，2004，(4):6-19．

［11］ 余折，任伟曙，王德禹．LNG船液舱围护系统安装平台简化分析模型与优化［J］．计算机辅助工程，2010，19(2):64-69．