一船氣夠上海市用一個月,LNG船如何運送易燃易爆的天然氣?

出品| 網易新聞學院

作者|汪澤，清華大學機械工程系博士研究生

小明：你說天然氣要怎麼運輸啊？

了不起：西氣東輸，那不是有管道嘛！

小明：我是說天然氣「進口」，從國外拉根管道？

了不起：船啊！

小明：運一船不穩定的「氫彈」？

了不起：那不是還有個詞叫液化嘛，能不能用大拇指思考一下！

小明：哦，那是什麼船？

了不起：反正不是一般的船！

小明：。。。。。。

說了這麼多，那運輸天然氣到底應該·用什麼船呢？

LNG運輸船——「海上沉睡的氫彈」

　　液化天然氣，英文是Liquefied Natural Gas，所以簡稱LNG，那運它的船就叫做LNG運輸船。相比於一般的貨輪，LNG運輸船的最大技術難點就在於它那不一般的貨倉。

　　大型LNG運輸船通常會裝載數以萬計立方米的液化天然氣，但是地球人都知道，天然氣常溫常壓下為氣態，在運輸過程中必須經過低溫、高壓的處理讓它變成液態。這樣的話，LNG運輸船就相當於裝載著大量的易燃易爆的不穩定危險品在海上航行，俗稱「海上沉睡的氫彈」，LNG運輸船對安全性能的嚴苛要求也是可想而知。

　　正因為如此，LNG運輸船是國際上公認的「三高」型船隻——高技術性、高可靠性、高附加值。

　　LNG運輸船

　　從上世紀60年代開始，隨著液化天然氣的逐步使用，及天然氣進出口貿易的發展，LNG運輸船應運而生，世界上大型LNG運輸船建造市場在半個世紀以來實現了從歐洲到日本再到韓國的演變，現在的格局基本上是韓國企業一家獨大、日本勉強維持、歐洲零星建造。

　　而中國經過多年的技術攻關，也能實現大型LNG運輸船的建造，並開始逐漸進入LNG運輸船的國際化市場，與國外的壟斷企業一起分享這塊高附加值的「蛋糕」。

採用殷瓦合金材料，防止倉體冷裂

　　前文中講過，LNG運輸船的製造難點主要集中在其用來裝載液化天然氣的貨倉。通常情況下，天然氣的液化儲藏溫度為-162℃。熱脹冷縮的道理想必大家都明白，這麼低的溫度無疑需要良好的貯藏設施，就連家用煤氣都需要裝在極其堅固的鋼罐中，更不用說LNG運輸船中動輒數十萬立方米的儲藏量。LNG運輸船裝載量巨大，又考慮到海上航行的特點，單純用更厚實的「煤氣罐」來做貨倉顯然是不切實際的。

　　LNG貨倉內膽使用的是一種俗稱「殷瓦」的合金材料，殷瓦（英文單詞invar的音譯，表示「不變」）是一種鎳鐵合金，其成分為鎳36%，鐵63.8%，碳0.2%，它的熱膨脹係數極低，能在很寬的溫度範圍內保持固定長度不變。

　　由於殷瓦材料的特殊性，其在精密儀器、恆溫器、天文設備的製造等領域都有著廣泛的應用。這種幾乎沒有熱脹冷縮的合金材料也成為船舶工業中製造大型LNG運輸船必不可少的材料，可以有效防止船體結構在超低溫環境下出現冷裂。雖然殷瓦有著這樣優良的特性，但用殷瓦來製造龐大的貨倉可不是一件簡單的事情。

　　LNG運輸船的殷瓦貨倉

高級焊工戴羊皮手套進行焊接，有如鋼板「繡花」

　　貨倉的主體結構由若干殷瓦板焊接而成，以國產「大鵬昊」LNG運輸船為例，整個貨倉殷瓦板的焊縫長度超過100公里，工作量不是一般的大，而且殷瓦焊接也是世界上公認的焊接難題，其難點在船艙的焊接過程中主要表現為：

1. 殷瓦在焊接過程中會出現變形，無法使用機器完成焊接全過程，有些部分必須通過人工焊接完成；

2. 船艙中使用的殷瓦極其嬌貴，厚度僅為0.7毫米，若是不小心用手摸一下，殷瓦不到一天的時間就會被手上殘留的汗液銹穿，成為廢品。

3. 對焊縫質量要求極高，哪怕是出現針眼大小的一個漏點，都有可能導致天然氣泄漏甚至整船氣體發生爆炸。

　　LNG船結構示意圖

　　因此船艙殷瓦焊接的過程，需要焊工中最高級別，即G級焊工佩戴專用的羊皮吸汗手套在極其艱苦的環境下進行。不畏艱辛、技藝精湛的匠人在薄如紙的鋼板上完成著繡花一樣精細的焊接工作，在殷瓦焊接過程中，不允許有一顆汗珠、一個手印留在殷瓦板上，不僅考驗焊工的心靈手巧，更重要的是沉穩的心性。

　　據LNG運輸船殷瓦焊接工作的完成者之一——滬東中華集團的高級技師張東偉介紹，完成一條3.5米長的焊縫，需要連續不斷地焊接5個小時。

　　最初外國人並不看好中國人能掌握這項技術。能夠在超級LNG運輸船上進行全位置殷瓦手工·焊接的焊工，必須經過國際專利公司GTT的嚴格考核，取得合格證書之後，每個月都要重新考核一次，考核合格才能繼續上崗工作。

　　張冬偉說：「手藝這個活，不像電腦打字一樣，白紙黑字你放在這兒永遠會有。手藝這個東西是掌握在手裡的，是要腦筋和手並用的，你熱愛它了，你喜歡它了你才會用心去學它，你才會追求它內在的東西」。

　　殷瓦鋼焊接

第一艘國產LNG運輸船，一船天然氣夠上海市用一個月

　　說到國產的大型LNG運輸船，則不得不提「大鵬昊」——中國製造的第一艘LNG運輸船，它是由上海滬東中華造船廠自主設計建造的當時世界上最大的薄膜型LNG運輸船，船長292米、寬43.35米、型深26.25米，時速19.5節。

　　2004年12月開始建造，於2008年4月順利交船。「大鵬昊」造價1.6億美元，幾乎等於5艘普通巴拿馬型散貨輪的總造價。

　　「大鵬昊」的使命是往返於澳大利亞和中國上海之間2700英里的距離，將澳大利亞西北大陸架的液化天然氣運回中國，「大鵬昊」整船裝載LNG量為14.7萬立方米，全部汽化以後容量將達9000萬立方米，相當於上海全市居民1個月的天然氣使用量。

　　到目前為止，中國多家造船廠已經具備建造LNG運輸船的能力，並可以初步實現量產，具備了一定的國際化市場競爭力。

　　國產「大鵬昊」LNG運輸船

作為世界上認知度最高的標籤，中國製造（Made in China）正尋求戰略升級。「了不起的中國製造」專欄，力邀行業權威、資深玩家，呈現他們眼中的中國創新之路。

投稿請聯繫newsresearch_ntes@163.com，稿件一經刊用，將提供千字800元的稿酬。

——————————————

歡迎關注《了不起的中國製造》官方微博

歡迎關注《了不起的中國製造》網易號

　　編輯| 於冉帝