建造难度堪比航母！中国造LNG船如何突破技术垄断|韩国|船用|运输船|液货舱|lng船|大型集装箱船
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导语：LNG（液化天然气）船和航母、大型豪华邮轮被誉为“造船业皇冠三大明珠”，代表了造船工业的最高水平。2008年前中国连一艘自主建造、设计的LNG船也没有，到2022年承接大型LNG运输船订单55艘的成绩单，订单量占比全球30%，国产LNG船正在崛起的背后有哪些中国制造故事。
一、高附加值的LNG船，中国造出“加速度”
今年1—7月，我国造船业三大指标造船完工量、新接订单量、手持订单量均位居世界第一，继续全球领跑。所接订单船型技术含量、附加值也越来越高。
LNG船全称液化天然气载运船，作为“海上超级冷冻车”是国际公认的高技术、高难度、高附加值的“三高”船型。
作为2008年建造出中国首艘国产大型LNG运输船“大鹏昊”号的中国船舶集团沪东中华，今年9月5日有了新突破，在Gastech2023大会上，沪东中华开发的27.1万立方米超大型LNG运输船设计，同时获得美国、英国、挪威和法国国际四大船级社颁发的原则性认可（AIP）证书，这是迄今为止全球开发设计的最大型LNG运输船。目前沪东中华手持的LNG运输船订单达到近50艘，再创新高。
中国形成了以沪东中华、大船重工、江南造船、招商海门和江苏扬子江船业为主的多个大型LNG船建造企业集群，今年上半年全国新承接大型液化天然气（LNG）船14艘，占全球总量的35%，市场份额正在进一步提升。
全球能制造这种LNG船的企业也就几十多家，2018年中国船厂全年斩获了LNG船订单才10笔。5年的时间在面对韩国对LNG造船主导优势下，取得这样的成绩历程可谓艰辛。
韩国由于起步早，基于长期的技术积累，目前大宇造船、三星重工、现代重工三大船企几乎包揽了全部大型LNG船订单，占据全球约70%的市场份额。 据《亚细亚经济》报道2022年1月到8月，全球共发标115艘LNG运输船，韩国中标了其中的94艘，占有率高达82%。
沪东中华的建造周期已经从48个月缩短至20个月，但相较于韩国的18个月仍有差距。中国LNG造船业要加快崛起，走上国际市场与韩国展开激烈竞争的最大难点离不开于技术。
二、压在LNG船成本上的“三座大山”
业内普遍认为，LNG船的建造难度堪比航母，液舱围护系统是LNG制造的核心技术。不仅要做到极高标准的密封性，且蒸发率要低；而且只有在零下163度的低温环境才能维持液态天然气的稳定，需使低温液货舱一旦泄漏，将使船体钢板低温产生脆裂，数以万吨的液化天然气从裂缝漏出就会迅速汽化，顷刻就会爆炸，因此LNG船也被业内称为“沉睡的氢弹”。
制造LNG船，一定离不开法国GTT公司掌握的船用型薄膜型殷瓦钢专利技术和液货围护系统。定价规则自然掌握在别人手上，殷瓦钢价格常以公斤计算的，它的每吨单价是普通船板的20倍左右。每建造一艘LNG船需向GTT支付订单价格5%作为许可费用，LNG船舶净利润一半以上就没了。
即使称霸LNG造船韩国船企也在积极突破国外专利壁垒限制，构建自己的专利布局。
直到中国宝钢特钢公司等联合成功完成该合金工业化试制，并在2015年、2017年2次通过法国GTT公司LNG船用殷瓦钢的认证，打破法国GTT公司40年垄断，正式成为全球第二个薄膜型LNG船用殷瓦钢供应商。
厚度只有0.7mm的船材殷瓦钢它不仅制造难，焊接工艺也极为复杂，全球屈指可数具有生产能力的船厂中，我国仅有沪东中华造船厂一家可以生产NO96型LNG船。
薄膜型液货围护系统LNG船无论是NO96，还是MARKIII，国外核心技术专利壁垒，门槛高生产工艺复杂、材料价格高昂前期投入大堪称LNG船建设方头上的“三座大山”，因此，包括韩国、中国在内的许多船厂、科研机构都在寻找薄膜型专利技术的替代方案。
而近年来，一种由中船集团与卡塔尔石油公司、ABS船级社、LNTMarine公司签署合作协议，共同开发设计基于新型LNTA-BOX液货舱货物围护系统技术的中大型LNG运输船，有望打破LNG船市场被背后的技术垄断。
三、化繁为简，“LNTA-BOX”让造船更便捷
根据《国际散装运输液化气体船舶构造和设备规则》要求，气体运输船须建造成由双壳双底其设计与制造相当繁杂。
1）LNT-ABox一种新型货物围护系统
所谓LNTA-BOX液罐技术A-BOX即A型独立液货舱，A型以前只适用于LPG（液化石油气）船上广泛使用的A型独立货舱技术，采用坚固的自支撑式八边棱柱独立液货舱，当A型罐装载零下160度LNG货物时，必须配置有专门独立设计的次层绝缘及次层屏蔽。该液货舱放置在隔热货舱之中，隔热的热绝缘表面覆盖有完整的次层屏蔽。该技术原理简单，可以较低的门槛使更多造船厂掌握LNG船建造技术。
例如江苏招商局建造的A-Box将传统A型舱的绝缘从液舱外侧转移到了船体内侧，同时升级了母材，原本在主屏蔽层与船体间结合的次层绝缘及次层屏蔽则与液货舱相独立，因此结构重量相对薄膜型液货舱较低。
2）新型LNT-A货舱结构特点
对于薄膜型液货舱LNG船，建造成本的相当一部分成本是殷瓦钢。为了将LNG船的价格“打下来”，国内与挪威LNTMarine共同设计的LNTA-BOX液罐技术以相对便宜且易焊接的304不锈钢、9%镍钢或者铝合金等常规材料作为殷瓦钢的平替。货舱最大允许设计压力为0.7barg。
如招商局重工（江苏）承建并交付新加坡的“SagaDawn”，即采低温时能保持足够的塑性和韧性304L不锈钢搭建船内液货舱的屏蔽层。
尽管304L不锈钢的这种性能非常适合建造低温设备，但在焊接过程的局部加热和冷却条件下，接头会形成较大的拉应力，且不能通过火工作业控制变形，而制作LNG船液罐尺度的304L不锈钢容器国内也是头一遭。为此国内负责承制A-BOX液罐的中船圣汇重新制定装配工艺、焊接工艺，引入高功率激光焊接等技术，解决了制造过程中出现的布置、强度、温度等各方面问题。
对于薄膜型液货舱LNG船，为了确保船体不被冷却而失去强度和韧性，至少需要组装上万多个绝缘箱（由若干层压板拼接并填充珍珠岩等热绝缘材料构成）。
LNT-A型货舱的聚氨酯绝缘板敷设在船体内甲板上，分暖板和冷板两层。冷板并敷设双层玻璃丝布中间夹一层铝箔，一旦货舱主层屏蔽意外破损失效产生泄漏时，具有液体密封效果对船体钢板形成保护。
绝缘由安装有双头螺栓的PUF面板组成。面板之间的缓冲接缝胶带吸收了货舱与绝缘层之间由于货舱热胀冷缩而产生的相对运动。冷暖绝缘板因为不必承受液货的动态和静态负荷，密度可以做得很低，因而材料简单价格低廉。
从远洋（17.4万立方米LNG船）到近海（8万立方米LNG船），从内河（1.4万立方米LNG运输加注船）到内陆（陆地LNG储罐）从小型的万立方米级，到大型的17.4万立方米LNG船，再到27.1万立方米超大型LNG运输船未来下水，将成就中国制造的LNG船全产业链快速发展。
[1]中国水运网：《十年磨一剑正果修成时新型LNG货物围护系统LNTA-box闪耀亮相》
[2]中国船检：《新型LNGIMOA型液货围护系统》
[3]江创宏，缪志刚，王孝宾.A型液舱次屏蔽安装平台设计及强度分析[J].江苏船舶.2018.01。
[4]华学明,蔡艳,吴毅雄,王欢,石少坚,唐永生.大型LNG船围护系统低温金属材料焊接技术现状及发展[J].电焊机.2015.05。
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