对于造船业来说,技术难度最高、建造难度最大的船型有三类,分别是航空母舰、豪华邮轮和液化天然气船。前两个比较容易理解,因为一个集中了最先进的军事技术,另一个集中了最豪华的装饰,所以比较好理解。

而LNG运输船又被称为“海上超级冷冻车”,能在-163℃低温下运输液化天然气,也是世界公认的最难建造,高技术、高可靠性、高附加值的“三高”特殊船舶。

那么,运送天然气的LNG为何如此难造呢?

我们先来近距离看看LNG船吧。

我们见到很多LNG船的外观图片,但是一艘LNG船的内部结构我们还是比较陌生的。

看到图中这个巨大的金属罐了吧,这就是船上装LNG的容器,也就是液化天然气运输船上的运输罐。

货舱厚度仅0.7毫米,一滴汗就能“吃”透!

天然气是一种重量轻、体积大的气体。如果通过船舶直接运输气态天然气,其成本将高得无法接受。因此,为了方便运输,天然气必须压缩600倍才能变成液体。

有两种方法可以将天然气转化为液体:

一是用600倍的大气压压下去,但是这太难了;

第二种方法比较简单,就是把温度降到-163℃,天然气就变成液态了。

所以从严格意义上来说,LNG船就是一个浮式冷冻仓库,但是这个浮式冷冻仓库运输的,是极易爆炸的危险品,海上运输一般要几十天,甚至几个月,万一发生泄漏,后果不堪设想。

所以,数万吨-163℃液态天然气漂洋过海,安全完成几千公里的长途跋涉,对于LNG船的安全性要求极高。低温舱一旦泄露,就容易使船体钢板脆裂,如果液化天然气从裂缝漏出迅速汽化,顷刻就会爆炸,船毁人亡。

为了抗低温和防止破裂,它的货舱材料必须采用一种极为特殊的材料,叫殷瓦钢,具有低导热系数、小膨胀系数、高塑性和高韧性等。

LNG存储货舱是LNG船的关键核心设备,内部的构造极其复杂,导致研发出这种货舱的技术难度很高。

不仅如此,出于成本考虑,船东总是希望船舶载的货物越重越好,船越轻越好。使船更轻的最简单方法,就是使钢板变薄。而据说,用于LNG船冷库的殷钢厚度,只有0.7毫米!就像一张纸。

然而,这种薄而高韧性的殷瓦钢钢板,加工难度很大,不光是费用的问题,更是一种高端技术的体现,而中国在这几年才突破了这项技术。

据说这种薄如纸的钢,非常娇贵,只要接触到水或者是油,八个小时就能锈穿,所以对施工环境的要求极其苛刻,而且目前全中国只有200多人有这种材料的焊接资格。

克服两大技术难点

LNG的运输形式,决定了LNG船技术难点主要集中在两点上:

第一,要能够液化和压缩天然气,使其体积减小到到原来的1/600,以便于储藏和长途运输。

第二,要保持货舱内的温度始终在-163℃以下,给天然气的液化提供合适的温度。这就要求制造货舱壁的材料,要具备耐超低温性能。这种材料就是厚度仅为0.7毫米的殷瓦钢,因为殷瓦钢基本上不会出现热胀冷缩的情况。所以不会像大多数材料一样,在低温下会发生断裂,甚至引发爆炸。

除此之外,还要最大程度地降低液化天然气,在货舱内部因自然蒸发,而导致气化的量。

当然,你也可以不液化天然气,只压缩100次,这样也可以节省运输空间和成本,但这种天然气运输船叫做CNG,即压缩天然气船。可在常温下运输,不需要液化、再气化等步骤,也不需要特殊的靠泊装置,操作简单。

但由于天然气体积大,空船重量重,空载返航成本与满载返航成本相差无几,长途运输不经济。而且CNG的成本也比较高,单笔成本2亿美元。

而我们常见的大型罐式LNG运输船,实际上只是LNG运输的一种,它们被称为MOSS球罐式LNG,还有膜式LNG。

2000年,球罐式LNG运输形式占全球在运LNG船舶的50%左右,膜式占46%。但是,随着LNG船的体积越来越大,2003年在建的新LNG船中,只有32%使用球罐系统,而膜式则占62%。

球罐系统的缺点是舱室利用率低,船体大,造价高。对于大容量的罐,所有的制造和模具都要更新,这导致成本进一步上升;但它的优点是寿命长,结构坚固,没有晃动的问题,可用于紧急卸货,在发生碰撞时不易损坏罐体。

一旦泄漏,

爆炸威力是投向广岛原子弹的几十倍!

一般来说,在运输天然气等危险品时,很容易发生事故,所以要非常小心。因为一旦泄漏,不用点火,就会因为体积急剧膨胀而发生爆炸。就拿一艘最普通的LNG船来说,它可装天然气15万立方米,其热量相当于80万吨TNT炸药。

可能我们对这个数没什么概念,当年投向日本广岛的那枚原子弹也只相当于1.5万吨TNT炸药!也就是说这一船天然气一旦爆炸,威力相当于50多颗原子弹同时爆炸。

幸运的是,还没有发生过这样的灾难。迄今,行业内已经有近10万次成功装载,还没有发生过液货舱损坏造成的泄漏事故。当一艘LNG船以每小时12公里的速度与另一艘同样大小的LNG船相撞时,仍能保证90度倾覆时不会有LNG泄漏——虽说这种碰撞是非常罕见的,但说明LNG船的安全性还是很高的。

几百万工时 成千上万组件

另外,LNG船的建造属于劳动密集型产品,一条船的制造至少需要几百万工时。并且LNG船一条船上有成千上万个组件,而任何单一的组件产生故障,小至一个电路、一个阀门,都可能导致整体出现故障问题。

目前在LNG的建造方面,韩国造船业占据优势,有关数据显示2021年全球有78艘LNG船订单,其中韩国造船企业得到了68艘,获得了87.1%的订单。近几年中国船厂也奋起直追,突破关键技术,并陆续接到LNG船建造订单。