大连中远海运重工有限公司 辽宁大连 116113
摘要：我国天然气资源分布不均匀，开发与利用时间也相对较短，天然气作为一次能源与世界平均消费水平有很大差距。1999年我国天然气消耗量在能源消费结构中所占比例约为2.6%，远远低于世界平均水平的24.2%。
关键词：LNG；建造技术；问题分析
1.建造技术发展现状以及简介
液化气船主要是对液化气进行装载与运输的液货船，其主要分为也液化天然气船LNG与液化石油气船LPG两种。对于液化天然气船而言，由于天然气主要成分为甲烷气体，一般情况下通过常压降温使其液化，因此液化气船的液舱需要具有足够的隔热效果，使液舱能够长时间保持低温。
而液化石油气船主要运输的是石油气，其主要成分为丙烷。目前其运输的方式有加压液化、冷冻液化以及低温加压液化三种。随着近年来我国液化气运量逐年的增加，通过对航运经济性方面的考量，大型液化气船得到快速发展，大型全冷式液化石油气船简称VLGC。随着液化天然气（LNG）海上运输行业的快速发展，并有大型化发展趋势，企业和政府的安全管理部门提高了对LNG船舶泄漏事故的潜在威胁的关注程度，并以此编制应急预案。在港口停泊、装卸作业过程发生船体碰撞所引发的事故是值得重点关注的事故类型。1997—2005年共发生了7起较大的LNG船舶碰撞事故。突发事件情景构建是对可能发生的事件进行科学假定，模拟情景的演化，分析情景发展过程与灾难后果，
2.建造中存在的一些问题
LNG船舶代表世界货轮制造顶尖技术，建造工艺和质量控制要求高，须建立全新造船概念。中国船厂在硬件和软件方面初具建造LNG船舶基本条件，但在生产过程的质量控制、液货舱薄膜焊接工艺、绝缘木箱制作过程、船用发动机系统及规范标准等方面存在技术难点。应通过与国外有经验船厂、船级社合作，进行技术引进和人员培训，吸收国外造船成熟技术与经验，提升质量和安全管理系统。技术、质量、工期、报价是实现国内建造LNG船舶的关键。LNG船建造技术复杂，质量要求高。对国内造船企业而言，主要表现在：总体设计技术，液货系统、动力系统、自动化系统、装卸系统设计技术，液货舱加工制造、焊接工艺技术，各系统调试交验技术，设计、采办、生产、质验、安全管理技术等方面。其中最大难点将是系统设计技术和液货舱制造工艺技术。由于国内以前一直没有LNG船舶市场需求，国内船厂缺乏制造LNG船舶的机会和业绩，难以参与国际上LNG船舶建造，尤其船舶建造关键技术和人员管理培训方面都存在欠缺，有些甚至是空白。从目前国内船厂制造条件看，若建造LNG船，船厂还需投资基础设施建设和设备采购，需要的资金也相当大。
3.LNG运输船建造技术以及措施
3.1低温绝热技术
货物围护系统必须具备良好的低温绝热技术，不仅能够减少外界热量的传入，减少LNG的蒸发和腐蚀，而且能够防止LNG泄漏时对船体构件造成低温脆裂破坏。货物围护系统没有制冷设备为LNG提供冷量，所以环境热量的渗入会引起LNG的气化。如果不锈钢焊接的主屏壁失效，由粘合铝板构成的次屏壁应该保持15天的紧密性。如果绝热层板引起的断裂传到次屏壁，LNG可能发生泄露。
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3.2耐低温深冷性能材料
目前，LNG船货舱主要的耐低温材料有殷瓦钢、9%Ni钢和铝合金。MOSS球型系统主要金属材料为9%镍钢和5083铝合金；GTTNo.96型围护系统主要金属材料为36%镍钢合金，即殷瓦钢；GTTMarkIII型围护系统主要金属材料为304L不锈钢；SPB型系统主要金属材料为含镁4.5%的5083铝合金。LNG船的货舱需要承受低温，使得材料不仅要具备一定的强度，而且要有足够的低温韧性，以防金属脆裂。围护系统材料的选用取决于使用的最低温度以及与载运货物的相容性。
3.3液舱晃荡分析技术
液舱装载的带有自由表面的液体在外界激励下会发生晃荡运动，当外界激励频率接近液体的固有频率时，液体运动加剧并强烈冲击舱壁，严重时会导致围护系统的失效与破坏。LNG船航行状态下运动复杂，变速、摇摆等运动形式都会引起货舱内LNG。而货舱内纵向自由液面长，晃荡情况下液体压强变化幅度大，容易对结构强度计算产生较大影响。为了控制围护系统内LNG的晃荡压力，LNG船的设计充装高度通常小于10%的舱长或者大于70%的舱高。未来LNG船向大型化发展，舱内液面高度将逐渐降低，这使得深入研究LNG运输船在各种充装高度时的液舱晃荡特性和试验分析显得更加重要。基于对薄膜型围护系统的一系列冲击试验，对加固聚氨酯泡沫进行回复位移的测量，评估结构的阻尼特性和抗断裂特性。这种绝热材料的加固改进对舱内晃荡有一定的改善作用。
3.4动力推进系统
LNG船的动力推进系统有以下几种：双燃料蒸汽轮机推进、双燃料柴油机电力推进、双燃料燃气轮机电力推进、双燃料柴油机推进、具有再液化装置的低速柴油机推进。大部分LNG船队选用传统的双燃料蒸汽轮机作为主动力装置，由于综合效率较低，在LNG新船的订单中正逐步被双燃料柴油机电力推进和具有再液化装置的柴油机推进系统取代，而双燃料柴油机和双燃料燃气轮机电力推进这2种新型推进系统同样表现出很高的可用性。新型的电力推进装置不仅布置灵活、冗余度高，而且具有良好的碳排放性、燃油经济性和动力性，成为LNG船动力系统的技术发展的主要趋势。
LNG运输船的动力推进系统包括基本推进系统、主发电设备和蒸发气利用装置。随着LNG运输船的数量和吨位的不断增大，蒸发气持续增加。每天有超过0.1%的LNG蒸发，不经过回收利用而直接燃烧蒸发气非常不经济，而且增加了蒸发气易燃易爆的不安全因素。上述所有的推进系统都实现了蒸发气的回收利用，或用作燃料或回收再液化。LNG船蒸发气的再液化属于低温工程：氮气在压缩机中被压缩，然后在膨胀过程得到低温，通过热交换器来液化蒸发气。在具体选择LNG运输船的推进系统时，既要总体上考虑可靠性、安全性、环保性、经济性等方面因素，又要兼顾货物容量、航行海况、港口环境等限制条件。
3.5建造安装平台技术
殷瓦钢薄膜和低温隔热材料是GTT型LNG船围护系统的主要结构，共同保证了船体不受低温侵害而产生脆性破坏，因而薄膜和绝缘箱的安装技术对围护系统的质量有重要影响。在殷瓦钢和绝热箱的安装前需要搭建专门的建造安装平台。
3.6装卸货管路系统
LNG运输船的装卸货管路系统由超低温管路和高温管路系统构成，分别应用于货舱区域的LNG装卸载通道和机舱区域的船舶动力通道。LNG运输船在装载、卸载和航行过程中会承受巨大的温差载荷，同时船体变形和运动状态的变化也会对管路系统造成影响。由于管路变形导致的LNG泄漏会威胁船舶附近的人和设备安全，扩散到空气中更有爆炸的危险。装卸管路的应力和压力损失分析是LNG运输船的重要技术，分析中涉及多种装卸作业模式下的压力损失、管内流速以及作业时间等因素，这对确定合理的装卸LNG模式有重要的参考意义。
结语
LNG船涉及到船型开发、液化气冷却系统、液罐制造等关键技术，对其它船舶制造将是一个促进。另外，可打破少数国家垄断制造LNG船的局面，逐步树立中国船舶工业造船强国地位。
参考文献：
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[2]田斌.结构建造监控对关键位置控制的要求及实施工艺[J].广船科技，2014，34（6）：44-49.
论文作者:姜增敏
论文发表刊物:《防护工程》2019年11期
论文发表时间:2019/9/17
标签：系统论文; 船舶论文; 技术论文; 运输船论文; 低温论文; 货舱论文; 管路论文; 《防护工程》2019年11期论文;