全球LNG运输船发展回顾（连载二）：货物围护系统篇_天然气资讯

全球LNG运输船发展回顾（连载二）

首艘中国自主设计、建造的14.7万方LNG船“大鹏昊”号

2货物围护系统日新月异

IGC规则要求气体运输船须建造成由双壳双底保护,设置专用液货舱装置:货物围护系统，包括主屏壁和次屏壁，以及附属的绝热层和屏壁间处所，还包括必要时用于支持这些构件的邻接结构。对LNG运输船，IGC规则定义了5种货物围护系统（见下图）可供选择，其中最常见的货物围护系统为GTT薄膜型和Moss球罐型

IGC规则定义的5种货物围护系统

01Conch型货物围护系统（A型独立液货舱）

1964建造的Methane Princess号和其姊妹船Methane Progress号是最早一批专用LNG运输船，船上装有5083铝合金棱柱形独立液货舱，外包胶合板（Plywood）、巴沙木（Balsa Wood）绝缘材料，称为Conch型货物围护系统，属于IGC规则定义的自持式A型独立液货舱。Conch型具有很高的可靠性，Methane Princess号营运了30多年，一直到1997年才退役。近年来，挪威LNG New Technologies（LNT）也发明了一种全新的A型独立液货舱LNTA‐BOX®，已应用在了中小型LNG运输船上。

"在相同的船型尺寸下，采用独立式的IMO C型LNG液罐系统的LNG运输船容积仅有30,000立方米，而采用LNT A‐BOX®液罐系统的LNG运输船的容积可达的45,000立方米，容积提高约为50%。

A型独立液货舱LNTA‐BOX®来源：LNT官网

此外，采用LNT A-BOX®的棱柱形液罐的设计可有效提高船舱的使用率以及平坦的甲板布置更利于使未来船体上部模块的安装布置，特别适用于中小型FLNG和FSRU建造。"

02GTT薄膜型货物围护系统

上世纪60年代末，法国气体运输公司（GT）和法国燃气技术公司（TGZ）分别研制出GTNO型和TGZMark型薄膜LNG货物围护系统，也就是现今GTTNO96型和MarkIII型薄膜舱的前身。

GTTNO96型是一种非自身支持的液货舱系统，主屏壁和次屏壁采用成分为36%镍的殷瓦合金薄膜焊接而成，最薄处仅有0.7毫米，殷瓦合金的热膨胀系数极低，导热系数低，能在很大的温度范围内保持固定尺寸。营运中，殷瓦薄膜紧贴在胶合板绝缘箱上，通过绝缘箱将液货施加在薄膜上的力直接传递给货舱船体结构，绝缘箱具有一定强度，内部填充珍珠岩或玻璃棉保温材料。我国建造的大型LNG运输船都采用了该系统。

GTT NO96型

GTTMarkIII型同样是一种非自身支持的液货舱系统，主屏壁采用1.2毫米厚带有槽形压筋的304L不锈钢薄膜，纵横方向的槽形压筋可以吸收不锈钢薄膜因热胀冷缩而产生的变形。次屏壁为二层玻璃纤维布及一层铝箔的三合一片材，绝缘材料为增强聚氨酯泡沫。

GTTMarkIII型

GTT薄膜型LNG运输船具有同等载货量下主尺度小、舱容利用率高、甲板平坦、受风面积小和驾驶室视野盲区小等优点，但同时具有装载限制（液位须低于10%或高于90%以减轻液货晃荡造成的危害）和不易检修（一旦货物围护系统建造完成，系统中的结构、部件及船体货舱内表面都被封在主屏壁薄膜内）的缺点。在NO96型和MarkIII型成熟设计的基础上，GTT不断研发出更优质高效的薄膜舱型，如NO96L03/L03+、N096Max、MarkIIIFlex、MarkV等,沪东中华造船厂建造的最新一代LNG运输船便采用了NO96L03+型薄膜舱。

图片来源：中国船检

03Moss球罐型货物围护系统（B型独立液货舱）

上世纪70年代初，挪威摩斯·罗森博格公司（MossRosenburg）研制出Moss球罐型货物围护系统，液货舱为球罐，与船体互相独立，可以自我支持液货载荷，属于IGC规则定义的自持式B型独立液货舱，设置滴盘作部分次屏壁。罐体使用9%镍的合金钢或5083铝合金建造，在赤道圈外侧由垂向圆柱形裙围结构支承，裙围结构与球罐赤道圈的连接由具有特殊截面的连接件焊接而成，可以吸收船体和罐体因热胀冷缩或摇晃而产生的变形或位移。球罐外部覆盖聚酯氨泡沫、酚醛泡沫或聚苯乙烯泡沫等绝缘材料。

MossRosenburg官网

Moss球罐可以与船体结构分别建造再最后总装，因此建造周期较薄膜型LNG运输船更快，罐体也易于检验和维修，同时球形设计消除了晃荡影响从而可以装载任意液位的液货。它的缺点也显而易见，部分罐体凸出甲板遮挡了驾驶室视野、受风面积较大、船舶主尺度也偏大。日本三菱重工在传统Moss的基础上进行了总体优化,研发出新一代更高效的Moss型LNG运输船并已投入使用。

04IHISPB棱柱形货物围护系统（B型独立液货舱）

上世纪90年代初，日本石川岛播磨重工（IHI）成功开发SPB独立液货舱，从名字就可以得知其属于IGC规则定义SPB的自持式B型独立液货舱，具有棱柱形液罐。液罐材料为5083铝合金，绝缘材料为聚氨基甲酸酯泡沫。具有空间利用率高、无晃荡影响、驾驶室视野好、易于检验修理等优点。IHISPB的开发使日本成为欧洲以外第一个拥有LNG货物围护系统专利的国家，但至今全球仅有2艘LNG运输船使用了该货物围护系统。

05C型独立液货舱货物围护系统

根据IGC规则，C型独立液货舱是符合压力容器标准的耐压型自持式液货舱，罐体由耐低温材料建造，一般为圆筒形卧罐或球罐，外形均匀，几乎没有内部结构，外部覆盖绝缘材料。其建造难度相对其他货物围护系统较低，在中小型LNG运输船上使用较多，江南造船厂于2015年交付的国内首艘30000立方米LNG运输船“海洋石油301”号便使用了C型独立液货舱（德国TGE货物围护系统），该船也是全球最大的C型LNG运输船。

海洋石油301液货舱吊装来源：海油发展采油服务公司

06韩国KC-1薄膜型货物围护系统

韩国作为LNG运输船的建造大国，一直都希望拥有本国专利的货物围护系统。经过多年研发，2014年，韩国燃气公司（KOGAS）、大宇造船与海洋工程（DSME）、现代重工（HHI）以及三星重工（SHI）联合开发了韩国KC-1薄膜舱，并已在两艘LNG运输船上运用。该货物围护系统基于陆用LNG储罐技术开发，将船体和主屏壁的尺度最小化，主次屏壁采用1.5毫米厚带有槽形压筋的304L不锈钢，绝缘使用聚氨酯泡沫，其结构比GTT薄膜型设计更简单，有效降低了成本。

2018年6月据韩媒消息，2艘配备了KC-1 LNG货物围护系统的174000立方米LNG船“SK Serenity”号和“SK Spica”号，在运输过程中围护系统出现结冰现象；KC LNG Tech已经对这一问题进行了评估，并查出船舶储罐下部角落的绝缘系统中存在一个非常小的裂缝。---国际船舶网

KC-1薄膜型货物围护系统

全球大多数LNG船都必须使用的关键材料：殷瓦钢

制造薄膜型（GTT）货舱围护系统LNG 船的关键材料——殷瓦钢，也称为不膨胀钢、殷瓦合金、殷钢，是含36%镍的合金钢。由于殷瓦钢热膨胀系数极低，在巨大的温差变化时，其几乎不发生变形，在温度极低的环境下，依然保持良好的强度，并且具有比中碳钢更强的耐腐蚀性。在-196 ℃的工作环境下，现有的可选材料中它的综合性能是最适合作为液化气体运输和储存使用的金属材料。

　2017年9月，宝钢特钢成功通过法国GTT公司对LNG（液化天然气）船用殷瓦合金带材的认证，成为目前世界上第二家可供应薄膜型LNG船用殷瓦合金带材的合格供应商。

LNG运输船建造的难题：特殊焊接技术

LNG运输船建造的最主要的难题之一就是---即殷瓦钢的焊接。掌握一般焊接技术，花个万儿八千就行，可要掌握殷瓦钢焊接技术，光一个人的培训费就要几十万元，而且培训结束并不等于合格，还要经受国外专业机构严格考核，考核通过了才能上岗（就是要获得GTT公司的G级焊工证）。

焊接工人在挑选、考核的程序之严苛，就像选拔特种兵一样，因为LNG核心部位液货舱内壁是由一片片殷瓦钢片焊接组合起来的，最薄处仅有0.7mm，光焊缝长度就有百公里左右，而LNG船有四个装载天然气的液化舱，每一寸焊缝都不能有一丁点泄漏处。

殷瓦钢焊接结束后，所有焊缝都要经受严格的"密性试验"。特殊的检测仪器在焊缝上极缓慢地行走，遇到有疑问的焊缝，仪器马上就会报警。一个货舱十多万米的焊缝这么一寸一寸地检测下来，别说体力了，对操作人员的耐心都是极大的考验。

殷瓦钢价值可是非常昂贵的，因此，焊接时工人必须戴专用手套操作。如果施工不注意，手印落在殷瓦钢上，锈蚀的殷瓦钢就可能发生多米诺骨牌效应，要是周围的殷瓦钢腐蚀了，就只能全部调换。而且至少要花费1000小时，这是企业无法承受的。