⼤型LNG船主流货物维护系统⽐较
⼤型LNG船主流货物维护系统⽐较
2015-02-09船海⼈
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⼀、LNG船货物维护系统类型⽐较
1. 挪威Moss球罐型液货舱
2. ⽇本IHI的SPB菱形液货舱
3. 法国GTT的薄膜型（Membrane）；薄膜型的货物维护系统包括GT No.96（Gaz tranport）和TGZ Mark III（Technigaz）两种。薄膜型LNG船的开发者Gaz Transport和Technigaz已合并为⼀家法国GTT公司，故对该型船称为GTT型。
针对3种液货舱系统在设计、建造和营运等过程中的难易程度进⾏对⽐如表1。
从上表中可以看出，SPB型液货舱系统较MOSS型和GTT型，操作简单，维护减少，消除了不同的压⼒控制，不再需要加热管线，内壳与液舱的间距容易处理。
⼆、LNG船的货物维护系统
⽬前建造的⼤型LNG船主要采⽤的液货舱系统类型如表2。
在表中18家船⼚中可以看出有14家船⼚采⽤GTT型液货舱，5家船⼚采⽤MOSS型液货舱，2家船⼚采⽤SPB型液货舱。由⽇本⽯川岛播磨重⼯公司（IHI）研发的棱形SPB仍在等待⾏业内的普遍认同，因其具有很好的晃动特性，所以
更适⽤于海洋⼯程中，虽燃该系统吸引了不少⼈的关注，但其造价昂贵，因此采⽤此系统的船⼚较少。
三、货物维护系统建造材料及⽅法
幼儿园扎染教案在运输LNG时，LNG始终处在常压和-163℃左右的低温条件下，因此，液货舱内会产⽣⼀定的蒸发，为避免蒸发的天然⽓在LNG液⾯上产⽣压⼒，液货舱的材料以及绝缘性对于LNG船来说是⾄关重要的。同时，在LNG船的建造过程
中，液货舱的焊接也有严格的要求，下⾯对不同类型液货舱的建造材料、建造⽅法等进⾏介绍。
1.IHI SPB液货舱系统（IHI研发）
①建造材料
SPB型液货舱，就是Self-supporting Prismatic IMO Type B的缩写，顾名思义就是IMO独⽴B型液货舱，采⽤“铝-4.5%镁”的合⾦5083，是利⽤其较好的
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强度和可焊性，采⽤棱形结构是为适合安装于船壳内，同时使甲板保持传统的平坦形式，建造者认为该结构具有稳定性好和容易维护等优点。
②建造⽅法
焊接前，必须将焊接处擦拭⼲净，这是因为铝容易被氧化，如果氧化物进⼊到焊接的⾦属中就会增加“未熔合”点，形成多孔结构。焊接中，必须⼗分⼩⼼，时刻保持材料的清洁。理论上讲可以使⽤机械焊接，但通常均采⽤⼿⼯MIG焊接。
⽯川岛播磨重⼯设计的该液货舱最⼤的优点，就是减少了液货舱内液⾯“晃荡”对罐内结构的损坏。⼀般，最坏的情况是罐内液体只占到液货舱的10%或80%时，液体将对罐壁产⽣剧烈的挤压。IHI通过在罐内壁增加了⼀个隔壁，很好地缓解这⼀作⽤⼒。
2.Moss球形液货舱
①建造材料
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微信怎么注销Moss球形液货舱最初采⽤9%的镍钢作为液货舱材料，直到上世纪九⼗年代，铝5083才成为⾸选材料。最初采⽤的镍钢是经过特殊设计的，在较低的温度下具有较强的强度和韧性，通作陆上LNG液货舱的材料。
②建造⽅法
虽然镍钢易于焊接，但使⽤9%镍钢的主要困难在于成份相似的焊接材料不能够
焊接到底座上。在⾦属板建造过程中，需要进⾏特殊的热处理，或进⾏淬⽕和回⽕，或进⾏两次淬⽕。
由于铸造焊接⾦属不能再⽣，因此通常⽤镍合⾦代替，镍合⾦具有较强的硬度和强度，但与底座材料不匹配。为此，TWI对不相似连接的硬度与性能问题进⾏了⼤量的研究⼯作，并取得了⼀些成果。
3.薄膜形液货舱
Gaz Transport和Technigaz（后来被合并起来称为GTT）设计了两种薄壁液货舱系统，该系统液货舱依靠船体本⾝结构来提供刚性和稳性。⽬前，该设计⼜得到了进⼀步的发展，⼀种新的融合两种设计优点于⼀⾝的CS-1系统被开发应⽤。这些系统的⼀个共同点就是应⽤薄⾦属（厚度在0.7~1.5毫⽶）材料作为液
货舱主屏壁、配有绝缘板和次屏壁，且各层之间互相固定后，与船壳紧密相连。但三种系统的建造材料、建造⽅法以及连接⽅法却有很⼤的不同。
Gaz Transport No.96
①建造材料
该系统的两层屏壁均为殷⽡钢，殷⽡钢是⼀种铁与36%镍的合⾦，该合⾦具有
较低的热膨胀率。在⼯作温度下，该材料产⽣很少的收缩，因此，因收缩⽽产⽣的压⼒可以忽略不计。该材料⾮常昂贵，但其重量上的优势却⾜可以弥补这⼀不⾜，相同容积的液货舱，薄膜形重400吨⽽Moss球形则重达4000吨。
相对⽽⾔，绝缘材料就⽐较充⾜⽽且便宜。绝缘盒（200×1000×1200毫⽶）
由填充了膨胀的珍珠岩的胶合板建造⽽成。外部绝缘层与船壳内壁通过具有粘性的树脂绳粘合在⼀起，该操作对于整体结构来说是⾮常关键的，因为荷载可以通过两者之间的连接进⾏传递。由于船壳本⾝是不平坦的，⽽液货舱与船体只有完整地粘合在⼀起才能够达到最佳状态，因此，需要采⽤不同厚度的树脂绳进⾏粘结。
②建造⽅法
殷⽡钢覆盖在绝缘材料的表⾯上。这些殷⽡钢本来是被卷成0.7毫⽶厚、500毫
⽶宽的线圈，覆盖时，将其铺在连续的箍条上。箍条的两端被弯起伸向罐内，这些弯起的箍条先被点焊在⼀起，然后通过机械缝焊机完全的焊接起来，使整个液货舱⾮常密封。液货舱的⾓落处，覆盖殷⽡钢的绝缘盒变成了“绝缘管”，被焊接在那⾥，与两侧的罐壁形成⼀体共同承受载荷。
在次屏壁上，将进⼀步覆盖⼀层填充了珍珠岩的胶合板绝缘层。为更好地固定绝缘层，⼀些螺钉被焊接到殷钢中。这样液货舱内层的殷钢隔膜就完成了（见图1）。
图1 GTT NO.96的⽰意图
原则上讲，按照这种⽅法建造的液货舱容积⽐较⼤，但也存在⼀些局限，主要是因为这种结构的液货舱内液⾯的晃荡将⾮常明显，使得液舱壁结构承受过度的载荷，从⽽容易引起液货舱的疲劳。
GTT设计的该型液货舱已⽤于容积为147000⽴⽅⽶的LNG船上。⽬前该型LNG船容积已达到263000⽴⽅⽶。
Technigaz Mark III
①建造材料
阿里巴巴愿景上世纪七⼗年代初，Technigaz公司率先应⽤价格便宜⽽且容易获得的304L不锈钢作为LNG船液货舱屏壁。由于不锈钢具有较⾼的热膨胀率，因此当液货舱温度降到-163℃时，将产⽣明显的收缩现象。为适应这⼀变化，不锈钢材料被作成带褶皱的薄⽚形状，这样就可以很好地处理有关收缩的问题。
该设计的次屏壁是⼀种被称作“Triplex”的复合材料，由夹在玻璃纤维和树脂之间的铝箔组成，定位在预制的两个绝缘箱之间。该设计的两层绝缘层，如GT
理想有哪些设计⼀样，⼀层位于船壳与外层隔膜之间，另⼀层位于两层隔膜之间。⽬前该系统中，绝缘层为由胶合板贴边的增强的聚氨酯泡沫板。绝缘箱通过树脂绳固定在船体内壳上，树脂绳有连个作⽤：锚固绝缘箱和分布载荷，如图2所⽰。
图2 MARK III⽰意图
②建造⽅法
不锈钢薄⽚规格为1.2×3000×1000毫⽶，薄⽚之间通过⾃动TIG焊接在⼀起。
最初，复杂的连接处采⽤⼈⼯焊接，但随着能够完成特殊任务的机械化机器的发展，尤其是在⽇本，焊接⼏乎完全采⽤机械化。建造时，⾸先将螺钉焊接在船壳上以固定300×3000×1000毫⽶的聚氨酯泡沫板。其后将聚氨酯泡沫板上涂上具有粘性的树脂绳，然后将板压在船壳上，以保证两者之间紧密地粘贴在⼀起。板上的螺栓孔⽤聚氨酯塞满，板与板之间的空隙⽤纤维绝缘材料填满，这样就可以保证铺设Triplex隔膜之前绝缘体表⾯是平整的，有利于隔膜的密封性。Triplex与胶合板的胶接，需要采⽤不同的技术，同时由于这些胶接⼤多是⼈⼯操作，所以需要对⼯⼈进⾏专门的培训。⽬前，TWI公司在这⽅⾯已积累了⼤量的经验。
Triplex屏壁层上将再粘结⼀层由胶合板贴边的聚氨酯泡沫板，然后将带皱褶的不锈钢薄⽚固定在聚氨酯泡沫板上，最后通过焊接形成⼀个密封的液货舱。
⽬前已建成的安装Technigaz液货舱的LNG船的容积与GT设计的LNG船相似，为147000⽴⽅⽶，正在
建造中的该型船容积最⼤达到了270000⽴⽅⽶。CS-1
①建造材料
CS-1系统液货舱的主屏壁为殷⽡钢。绝缘层和次屏壁与MARK III相似。如图3所⽰。
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图3 改进型CS-1⽰意图
②建造⽅法
绝缘层和⼆次隔膜则采⽤TZ系统的聚氨酯泡沫板和Triplex。采⽤该系统的船舶在法国的船⼚建造过。
四、LNG船液货舱系统的修理
随着LNG需求的不断增长，世界范围内投⼊使⽤的LNG船的数量正逐年增加，这为LNG船修理业带来了机遇和丰厚的收益，但同时，随着新⼀代LNG船的出现，LNG船修理业⼜⾯临着前所未有的挑战。
新⼀代LNG船采⽤更加先进的技术、体积更⼤、数量也更多，为适应这些变化，LNG船修理业需要不断地更新设施和对技术⼈员进⾏培训。⽬前，新加坡和巴
哈马的⼀些船⼚已经开发了最新的设施，这些设施需要投⼊⼤量的基建资⾦并且需要对⼈员进⾏专门的培训。
从事LNG船修理，⾸先需要建造⼀个设备齐全、配有空调装置的低温⼯作车间。其次，需要⼀⽀由项⽬⼯程师组成的⾼技能⼯作组。
⽬前LNG船三⼤类型的液货舱系统，主要的修理⼚有新加坡的三巴旺（Sembawang）和吉宝船⼚（Kepple）、英国的Hamworthy和葡萄⽛船⼚Lisnave。⽽GTT公司为船⼚进⾏LNG维修提供规范的服务协议，这就要求船⼚能够为GTT的技术⼈员提供专业的⽀撑。⼀般情况下，船⼚不能够对薄膜型
液货舱系统进⾏维修，该系统的维修通常由⽣产⼚家指派训练有素的焊接⼯来完成。通常，⽣产⼚商都会密切关注其设备的检查和维修的整个过程，他们把这看作是其业务中的⼀个主要部分。其中，SPB液舱出现破裂和其他问题时能够进⾏内外检测。出现破裂或泄漏时，可以移开外部绝缘装置对液舱进⾏维修，⽆需进⼊⼲船坞维修，液舱内部装有⽀架和扶梯，较易进⾏内部检测。但是GTT的主，次屏壁和绝缘箱组成的货物维护系统，⽓密性只能通过⼤量测量点遥控监测，如果因为屏壁层本⾝的泄露，或者船体内壳泄露引起的相关问题会造成船⼚和航运公司相当船损失，如MARK III和CS-1系统的次屏壁泄漏事故等。
总之，LNG船建造所需的材料和技术与其它船舶相⽐是完全不同的，⽽近半个
世纪以来良好的航⾏记录证明了该船型在设计和建造⽅⾯都是可⾏的，但随着船型尺⼨的不断增⼤、服役时间的不断增加以及⽤途的改变，仍需对其进⾏深⼊的研究和试验。未来，越来越多的船⼚将研发出更加尖端的技术和建造专门的设施，以满⾜数量不断增加、船型越来越⼤的LNG船船队的需要。
