LNG船建造技術的消化吸收與自主創新

陳建國，樓丹平，張麗萍

（1. 中國船舶工業貿易公司，上海 200120；2. 滬東中華造船（集團）有限公司，上海 200129）

1 LNG船特點和建造LNG船的重大意義

液化天然氣船（LNG船）是在常溫常壓下裝運-163℃液化天然氣的特殊船舶，由于 LNG超低溫的高危特點，對 LNG船也就有著特別的安全、技術要求，是目前世界上建造難度最高、要求最高的民用船舶之一。

LNG船必須保證常溫常壓下-163℃液化天然氣的安全運輸能力，保證液貨操控系統在巨大溫度變化下的承受、處理能力以及對液化天然氣于海上航行中的自然揮發部份經專門管路提供至主機的再利用能力等。這樣，特殊的液貨操控系統、特殊的主推進系統、船體結構的長壽命要求和低溫鋼在船體結構的大量使用，構成了 LNG船最主要的 4大技術特點。

LNG船無論對于保障國家能源戰略順利實施，還是滿足船舶工業做大做強的戰略需要，或是實現船舶工業跨越發展，都具有非常重要的現實意義。

2 薄膜型LNG船的預研和開發

滬東中華造船（集團）有限公司（以下簡稱公司）的LNG船開發始于1997年，至今已有10多年的時間，在前期開發中經歷了如下幾個關鍵階段：

1)調研、考察和預研項目立項

早在 1997年，公司就已組織相關的專家和人員認真研究 LNG船的相關資料，包括規范規則、船型資料、貨艙專利資料等的收集工作。

1999年，國內首個LNG引進項目——廣東大鵬 LNG引進項目啟動。公司向國家計委、國防科工委、國家科技部申報了“13.5萬m3液化天然氣船開發和研制項目立項建議書”，立項獲得批準后，LNG船實質性研發工作全面展開。

早期的研發做得越深，編制的技術規格書和繪制的圖紙就更合理，在競標中更易獲得高分。所以通過對船型性能、船體結構、機艙布置、設備容量計算等分別進行的研究，不僅為成功競標打下了基礎，而且為后來廣東項目技術談判創造了條件。

2)E-80模型艙的制作

E-80模型艙是LNG船貨艙的一個典型角隅分段，分段長5.80m，寬9.88m，高5.43m，通過在其上安裝絕緣箱和殷瓦薄膜，初步體驗薄膜型LNG船液貨艙制作的主要過程。模型艙于2001年7月在國內首制建成。

雖然只是一個簡單的模型艙分段，但它對LNG船的發展和后來廣東 LNG運輸項目的成功獲得具有非常重要的意義。因為在當時情況下 LNG船對于國內所有船廠都是一個新生事物，國外船廠又對中國進行技術封鎖，誰能成功邁出第一步，誰就能占據更有利的地位。在模型艙成功制作后，通過邀請船東、船級社參于評審的方式，擴大影響，樹立腳踏實地認真做好 LNG船建造準備工作的形象。并且在當年9月份北京召開的“LNG運輸項目國產化研討會”上獲得與會專家和船東的好評，這也間接為公司中標廣東項目奠定了基礎。

3)在投標工作中與國外船廠的合作

由于 LNG船的特殊性，廣東項目船東在招標文件中明確指明：首制船必須在國外船廠建造，后續船在國內建造時必須具有國外有LNG船建造經驗船廠的支持等要求。此時，國外LNG船建造重心已經從歐洲轉向日、韓，特別是韓國已經成為世界上LNG船建造大國。由于我國在上世紀末、本世紀初船舶行業的大力發展，在常規船建造的國際市場份額中已占據相當的比例，逐漸成為日、韓的強勁競爭對手，日、韓為了在LNG船領域保持自己的領先地位，對中國船廠在LNG船設計、建造技術上進行了嚴密的封鎖。最終公司選擇了與芬蘭馬薩船廠、法國大西洋船廠等合作。在多次接觸商談的基礎上，最終選定馬薩船廠作為球罐型LNG船的合作伙伴，大西洋船廠作為薄膜型LNG船的合作伙伴，并先后于2000年10月和2001年5月分別簽署了合作協議。

4)廣東、福建、上海項目的中標

雖然進行了大量的前期開發工作，但在區別于常規船的特殊區域，如 LNG船貨艙圍護系統、液貨操作系統和主推進系統，公司認為通過引進外力贏得首制 LNG船的建造任務是比較可行的方法。最終在芬蘭馬薩船廠和法國大西洋船廠的支持下，公司獲得了廣東項目的第一承造權，合同于 2004年8月最終簽署。同樣在福建LNG項目和上海LNG項目的競標中，公司也以較大優勢中標。

3 通過技術攻關成功建造LNG船

針對 LNG船建造的主要特點，公司成立專門的技術攻關小組，包括建造技術、設備和配套以及人力資源保障等。攻關小組定期匯總攻關成績，由LNG項目管理組在 LNG專題會上交流，并針對LNG船實際建造中發生的問題進行突擊攻關，以保證項目的順利進行。

3.1 建造技術攻關

1)船體建造技術

按照對LNG船要求達到40年的營運壽命，對船體結構的疲勞強度提出了相當高的要求，再加上安裝絕緣材料對船體結構平整度有很高的要求，因此在船體結構建造過程中對船體結構的精度控制就十分重要。所以 LNG船船體建造技術的研究和突破主要包括：

(1)分段劃分。將貨艙區在縱向分為12段，分段長度約為17m。采取增加分段長度的方法，使貨艙區分段數量大大減少，同時也減少了分段大接頭，這對提高船體結構制造質量和縮短船舶建造周期十分重要。

(2)分段建造方法研究。分別對雙層底、舭部、舷側、甲板、隔艙等分段的建造方法進行研究，采用模板和胎架，保證外板和內殼的建造精度。

(3)分段總組技術研究。通過科學合理的分段總組減少了船塢吊裝數，提高了建造質量。

2)貨艙圍護系統建造技術

薄膜型LNG船貨艙圍護系統的建造主要包括：

(1)絕緣箱的安裝。絕緣箱的安裝必須保證足夠的平整度，以保證敷設在上的薄膜安裝的平整度。

(2)薄膜的焊接。14.7萬m3LNG船薄膜焊縫長130km，必須保證薄膜的安裝和焊接不能有絲毫的泄漏。

(3)密性試驗。密性試驗包括承載試驗、氦氣試驗等，用以檢驗并確認液貨艙薄膜沒有絲毫的泄漏，并承受LNG液貨的重量。

(4)液貨艙專用工作平臺拆裝技術。液貨艙專用工作平臺的拆卸是在液貨艙工作全部完成之后，拆卸必須有詳盡的程序文件，不能對薄膜有絲毫觸碰，而且通常一個艙的拆卸需一個月左右。所以詳盡的拆卸程序、熟練的拆裝工人、完備的拆裝工具，是保證液貨艙專用工作平臺快速、有序、安全拆裝的關鍵。

3)超低溫液貨管路和控制系統建造技術

超低溫液貨管路和控制系統的建造主要包括：

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(1)超低溫管路的焊接技術。大口徑不銹鋼管系的對接焊技術，需要有熟練的不銹鋼焊接工人和可靠的焊接技術。

(2)超低溫管路的絕緣敷設技術。無論是現場發泡式還是包覆式承受常溫和超低溫溫度交變的超低溫管路需要有可靠的絕緣。

(3)超低溫控制系統調試技術。超低溫控制系統包括泵塔系統、ESD系統、CTS系統、船岸連接系統、水探測系統、隔艙加熱系統、貨物機械室等，其調試技術是超低溫控制系統建造的關鍵技術，現已基本完成ESD等系統的調試工作。

(4)氣體試驗技術。氣體試驗是對液貨系統的最后檢驗。

4)主推進系統建造技術

由于采用515℃，6.5MPa高溫高壓的蒸汽透平系統，LNG船機艙系統的安裝和調試既具有危險性又具有挑戰性。其關鍵建造技術包括：

(1)高溫管系安裝工作；

(2)高溫管系蒸汽沖洗；

(3)鍋爐調試。僅報警點就達到1000個以上；

(4)透平主機調試；

(5)透平發電機調試；

(6)IAS集成自動化調試；

(7)PMS功率管理器調試，等等。

3.2 設備和配套能力

LNG船建造所需的配套主要包括：

1)絕緣箱生產流水線

一艘LNG船需絕緣箱53000多只，而且既有數量要求，還有精度控制，所以引入數控生產流水線，是解決數量和精度要求的最佳方法。現有2條絕緣箱生產流水線，能滿足年建造3～4艘LNG船的要求。

2)殷瓦管及殷瓦預制件生產線

殷瓦管和殷瓦預制件是薄膜型 LNG船貨艙圍護系統的關鍵部件，每船需60000余件。公司新建了殷瓦預制件生產車間，成功實現了殷瓦管和殷瓦預制件的自制。

3)貨艙圍護系統專用安裝平臺

重達 1400t的貨艙圍護系統專用安裝平臺是LNG船建造的關鍵配套工裝，是絕緣箱安裝和殷瓦薄膜安裝的專用工作平臺，要求設計上保證受力均勻、制造上要求高精度控制。技術人員采用邊引進、邊自制的方式，從三號平臺開始已完全實現了自制。

4)泵塔生產車間

泵塔是 LNG進出液貨艙的主要通道，高達30m，要求直線偏差率小于5mm，是LNG船建造的又一大難點。通過技術攻關，成功實現了泵塔的自主生產。

5)高低溫管系制作車間

由于 LNG船的特殊性，既有高溫高壓的蒸汽系統，又有超低溫的 LNG系統，所以對管系的制作就有非常苛刻的要求。為此成立專門的技術攻關小組，成功實現了高低溫管系的自制，保證了LNG船建造的這一關鍵配套。

3.3 人力資源

高素質的人才隊伍是成功建造液化天然氣船的最大保障。公司在對首制船人員的123項培訓中就有約15000人次參與。對于上實船生產的員工，采用在國外船廠進行實地生產培訓和模型艙培訓的方式，要求必須通過考核才能上實船建造。對于液化天然氣船建造的最難點——殷瓦薄膜焊接，先建立起專門的殷瓦焊工培訓工場，培養出合格的殷瓦焊工，至今已有51名焊工獲得GTT認可手工焊G證書和65名焊工獲得GTT認可自動焊證書，為圍護系統的順利建造創造了條件。

4 掌握自主知識產權和專利技術，開發新型LNG船

LNG船的建造對我國造船業總體的管理水平、設計水平、建造水平、配套水平是一個綜合的考驗，極大提升了我國船舶建造的綜合能力。同時，形成了有公司特色的 LNG船建造工藝和標準，并進一步推進 LNG船關鍵設備配套國產化的研究，以實現關鍵配套自制。為掌握 LNG船的核心技術，為自主創新地發展國內 LNG船，帶動國內相關行業的發展，大幅降低建造成本。

在消化、吸收引進14.7萬m3LNG船技術的基礎上，持續創新和發展，成功開發出具有完全自主知識產權的16萬m3薄膜型電力推進型LNG船。該船能滿足世界上大部分氣源終端要求的經濟型、通用型船型。它采用更為高效的雙燃料電力推進方式，GTT公司 NO.96型，能滿足不同液化天然氣運輸鏈的要求，具有很強的國際競爭力。

同時，公司正在開發更大型的 LNG船（17.5萬m3和22萬m3），以滿足國內外不同船東和不同航線的需要。

5 結 語

21世紀是海洋世紀，滬東中華造船（集團）有限公司通過國內首制 LNG船的成功建造，不僅填補了國內 LNG船建造領域的空白，而且為我國船舶事業的跨越式發展，為實現到 2015年成為世界第一造船大國，并最終實現成為世界第一造船強國創造了條件。