LNG船用殷瓦合金和膠合板國(guó)產(chǎn)化的必要性探討

鄭坤楊波

（中海油能源發(fā)展股份有限公司采油服務(wù)分公司 天津 300450）

LNG船用殷瓦合金和膠合板國(guó)產(chǎn)化的必要性探討

鄭坤楊波

（中海油能源發(fā)展股份有限公司采油服務(wù)分公司 天津 300450）

LNG作為我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的重要組成部分，其占我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的比例及進(jìn)口量正在逐年上升。我國(guó)LNG進(jìn)口依賴大型LNG運(yùn)輸船遠(yuǎn)距離海上運(yùn)輸，LNG船舶建造的國(guó)產(chǎn)化是我國(guó)能源戰(zhàn)略安全的必然要求。我國(guó)雖具備建造GTT NO96大型LNG運(yùn)輸船的能力，但是其貨物圍護(hù)系統(tǒng)核心材料殷瓦合金和膠合板均依賴進(jìn)口，對(duì)我國(guó)大型LNG船及相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展產(chǎn)生巨大的束縛作用。因此，LNG船用殷瓦合金和膠合板國(guó)產(chǎn)化，對(duì)推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，支撐產(chǎn)業(yè)升級(jí)，建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)，維護(hù)國(guó)家能源安全具有重要戰(zhàn)略意義。

LNG船；LNG進(jìn)口；殷瓦合金；膠合板

1 背景

殷瓦合金作為建造液化天然氣（LNG）船及產(chǎn)業(yè)鏈所需的關(guān)鍵材料，對(duì)材料性能和帶材的尺寸精度、板型要求十分苛刻，是一種體現(xiàn)當(dāng)今最高技術(shù)水平的鋼帶，制造難度極大。開展LNG船用殷瓦合金材料研制以及-163℃低溫狀態(tài)下應(yīng)用研究，掌握具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心關(guān)鍵技術(shù)，打破國(guó)外在特種殷瓦材料制造領(lǐng)域的技術(shù)壁壘，研制符合LNG船及產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)要求的殷瓦合金薄膜材料，使產(chǎn)品性能達(dá)到法國(guó)GTT標(biāo)準(zhǔn)要求，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平，替代進(jìn)口，滿足LNG船及產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)關(guān)鍵材料的需求，從而打破國(guó)外少數(shù)公司壟斷LNG船用殷瓦合金的局面，降低產(chǎn)品價(jià)格，有效控制LNG船建造成本。同時(shí)，LNG船用殷瓦合金國(guó)產(chǎn)化可實(shí)現(xiàn)LNG船自主建造中掌握具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心關(guān)鍵技術(shù)，并極大提高我國(guó)船廠LNG船的自主建造能力和獲取LNG船舶訂單的競(jìng)爭(zhēng)力，保障我國(guó)LNG進(jìn)口的戰(zhàn)略安全。

膠合板作為傳統(tǒng)的復(fù)合材料在很多領(lǐng)域都有著比較廣泛的應(yīng)用，除了在常溫狀態(tài)下的普通用途之外，伴隨著我國(guó)LNG運(yùn)輸船需求的不斷提升，膠合板將會(huì)在超低溫狀態(tài)下應(yīng)用。常規(guī)膠合板在超低溫狀態(tài)下使用將會(huì)產(chǎn)生變形等不良缺陷，目前國(guó)內(nèi)尚無在超低溫狀態(tài)下使用的膠合板。通過研究，開發(fā)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的LNG船用膠合板，打破國(guó)外在特種超低溫膠合板材料制造領(lǐng)域的技術(shù)壁壘，掌握核心關(guān)鍵技術(shù)，并形成自己的核心技術(shù)，使產(chǎn)品性能達(dá)到法國(guó)GTT標(biāo)準(zhǔn)要求，產(chǎn)品質(zhì)量達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品水平，替代進(jìn)口，滿足LNG船及產(chǎn)業(yè)鏈對(duì)關(guān)鍵材料的需求，對(duì)引導(dǎo)木材加工企業(yè)的產(chǎn)品更新?lián)Q代，改變我國(guó)雖是人造板生產(chǎn)大國(guó)但高質(zhì)量人造板依然依賴進(jìn)口的局面具有直接的指導(dǎo)意義。

2 我國(guó)LNG進(jìn)口需求現(xiàn)狀

2006年我國(guó)深圳大鵬LNG接收站正式投產(chǎn)，自此中國(guó)開始進(jìn)口LNG，并呈逐年快速遞增趨勢(shì)。從2006年一直到2013年，我國(guó)LNG進(jìn)口量一直保持平穩(wěn)增長(zhǎng)趨勢(shì)，2006年我國(guó)LNG的進(jìn)口量?jī)H為69萬噸，而到2013年，已經(jīng)增長(zhǎng)到1860萬噸，短短七年間增長(zhǎng)了近30倍。

2014年我國(guó)LNG進(jìn)口量增長(zhǎng)趨勢(shì)明顯變緩，而2015年相對(duì)2014年有了小幅減少。這是因?yàn)樽?014年以來國(guó)際油價(jià)大幅下跌，LNG相對(duì)原油的價(jià)格優(yōu)勢(shì)減弱，市場(chǎng)需求增量減少甚至有降低趨勢(shì)，因此這兩年進(jìn)口量增速下滑甚至變成負(fù)增長(zhǎng)。

2016年以來，在我國(guó)環(huán)保政策收緊，大力推廣天然氣使用的“煤改氣”項(xiàng)目影響下，國(guó)內(nèi)天然氣需求量提升，LNG進(jìn)口量增速也隨之反彈。2016年我國(guó)LNG進(jìn)口2615.40萬噸，比2015年增長(zhǎng)32.97%。2017年上半年，中國(guó)LNG進(jìn)口量達(dá)到1591.94萬噸，同比增長(zhǎng)38%，維持高速增長(zhǎng)。

圖1 2006年-2016年我國(guó)LNG進(jìn)口量及占全球進(jìn)口量比例

“十三五”期間我國(guó)天然氣消費(fèi)增速有望保持在年均8%以上，進(jìn)口LNG對(duì)于進(jìn)口氣源多元化、保障國(guó)家能源安全不可或缺。

3 我國(guó)LNG船船隊(duì)現(xiàn)狀

我國(guó)天然氣進(jìn)口主要有管道天然氣和LNG遠(yuǎn)洋運(yùn)輸兩種方式。管道天然氣進(jìn)口一是進(jìn)口貨源比較單一，二是管道一般途經(jīng)多個(gè)國(guó)家地區(qū)，容易受制于人。而LNG進(jìn)口貨源可選性比較多，更有利于保障我國(guó)天然氣的使用。LNG的運(yùn)輸只能依靠大型LNG船舶，為了保障我國(guó)LNG的進(jìn)口，國(guó)家確立了“國(guó)船國(guó)造，國(guó)貨國(guó)運(yùn)”的指導(dǎo)政策?！皣?guó)貨國(guó)運(yùn)”是指我國(guó)進(jìn)出口的商品盡可能交由我國(guó)的航運(yùn)企業(yè)承擔(dān)運(yùn)輸任務(wù)。只有掌握了LNG船的自主建造技術(shù)，掌控LNG的運(yùn)輸船隊(duì)，才能確保LNG這種國(guó)家戰(zhàn)略能源的運(yùn)輸安全。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和環(huán)保要求的不斷提高，對(duì)LNG的進(jìn)口量勢(shì)必會(huì)不斷增長(zhǎng)。對(duì)于LNG這種戰(zhàn)略物資運(yùn)輸，應(yīng)該加大國(guó)貨國(guó)運(yùn)比重，國(guó)貨國(guó)運(yùn)，一方面保障外貿(mào)運(yùn)輸安全，另一方面也利于國(guó)內(nèi)船公司的發(fā)展。當(dāng)前世界政治格局復(fù)雜多變，更需要對(duì)LNG這種重點(diǎn)能源物質(zhì)加速實(shí)施“國(guó)貨國(guó)運(yùn)”。

截止到2017年2月，中國(guó)現(xiàn)有13艘服役LNG船舶。

表1 我國(guó)LNG船隊(duì)信息

其中“大鵬昊”、“大鵬月”、“閩榕”、“閩鷺”和“大鵬星”LNG系列船是我國(guó)首批建造的LNG船，設(shè)計(jì)裝載能力為14.7萬立方米，由上海滬東中華造船廠承建。主要服務(wù)于廣東和福建的LNG接收站。

“申?！碧?hào)LNG船，由上海滬東中華造船廠承建，是14.7萬立方米第六艘LNG船，主要承擔(dān)上海LNG項(xiàng)目以FOB（到岸交付）模式采購的國(guó)際LNG的運(yùn)輸任務(wù)。

“巴布亞”、“南十字星”、“北斗星”和“天堂鳥”系列LNG船是滬東中華為商船三井株式會(huì)社、中國(guó)海運(yùn)集團(tuán)、中國(guó)石油化工集團(tuán)以及其它有關(guān)方合資成立的船東公司建造的17.2萬立方米LNG系列船。相關(guān)船舶將部署到巴布亞新幾內(nèi)亞的PNG LNG項(xiàng)目及澳大利亞Gorgon Jansz LNG項(xiàng)目上。MOL公司與PNG LNG項(xiàng)目的運(yùn)營(yíng)商ExxonMobil公司在簽署長(zhǎng)期包租合同基礎(chǔ)下，將經(jīng)營(yíng)相關(guān)船舶，該船舶將為中國(guó)石油化工集團(tuán)做LNG運(yùn)輸工作。

“中能福石”和“中能青島”LNG船系列LNG船用于服務(wù)于目前澳大利亞最大的LNG項(xiàng)目APLNG項(xiàng)目。由中海運(yùn)能源、中石化冠德和商船三井共同投資，在滬東中華船廠為該項(xiàng)目定造了6艘17.4萬立方米LNG船舶。2016年10月，該系列首制船“中能福石號(hào)”命名交付，2017年1月，該系列第二艘船“中能青島號(hào)”正式命名并交付使用。

“海洋石油301”是中國(guó)海油投資建造的國(guó)內(nèi)首艘3萬立方米LNG運(yùn)輸船，系中國(guó)海油集合江南造船（集團(tuán)）有限責(zé)任公司、上海船舶研究設(shè)計(jì)院等國(guó)內(nèi)資源強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合的成果，于2015年5月8日在北部灣海域完成氣體試航后順利交付。該船是全球最大的C型LNG運(yùn)輸船，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)3萬立方米LNG運(yùn)輸船的空白，是中國(guó)海油中小型LNG運(yùn)輸船艦隊(duì)的首制船，主要服務(wù)于國(guó)內(nèi)LNG二程轉(zhuǎn)運(yùn)及國(guó)際間LNG短程運(yùn)輸。

此外，中海油還布局自有LNG運(yùn)輸船建造項(xiàng)目，2016年4月，參與的柯蒂斯項(xiàng)目首制17.4萬立方米“泛亞”號(hào)LNG運(yùn)輸船下水?！胺簛啞碧?hào)是澳大利亞柯蒂斯項(xiàng)目4艘同等級(jí)LNG運(yùn)輸船的首制船，在“泛亞”號(hào)之后，還將建造3艘17.4萬立方米的運(yùn)輸船“泛美”、“泛歐”、“泛非”號(hào)服務(wù)于柯蒂斯項(xiàng)目。中海油還計(jì)劃組建船舶管理公司，全面進(jìn)入LNG運(yùn)輸船投資、建造、管理和運(yùn)營(yíng)行業(yè)，拓展LNG全球運(yùn)營(yíng)業(yè)務(wù)。

4 我國(guó)LNG船建造能力

2008年4月3日，滬東中華造船廠建造的“大鵬昊”交付使用。這是我國(guó)首艘國(guó)內(nèi)建造的LNG運(yùn)輸船，也表明我國(guó)已經(jīng)基本掌握了LNG船建造能力。截至2017年2月，我國(guó)投入運(yùn)營(yíng)的大型LNG船舶均由滬東中華造船廠建造。我國(guó)LNG船舶建造相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈正在迅速發(fā)展，LNG船舶建造的國(guó)產(chǎn)化比例也在逐步提升，其中2016年4月下水的“泛亞號(hào)”LNG運(yùn)輸船造價(jià)超過2億美元，國(guó)產(chǎn)化比例達(dá)到40%左右。該艘LNG船鋼材消耗量達(dá)2.86萬噸，此外還購置了153臺(tái)套大中型設(shè)備，帶動(dòng)LNG船舶建造相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，促進(jìn)了我國(guó)在冶金、造船和機(jī)電等工業(yè)體系的國(guó)際化進(jìn)程。

隨著LNG產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)中小型LNG運(yùn)輸船的需求也在大幅增加。2015年5月，中國(guó)海洋石油總公司在江南造船廠訂制的的國(guó)內(nèi)首艘3萬立方米LNG運(yùn)輸船“海洋石油301”號(hào)正式交付。該船是全球最大的C型LNG運(yùn)輸船，由上海船舶研究設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)，是中海油中小型LNG運(yùn)輸船艦隊(duì)的首制船?！昂Ｑ笫?01”號(hào)交付后將主要服務(wù)于國(guó)內(nèi)LNG二程轉(zhuǎn)運(yùn)及國(guó)際間LNG短程運(yùn)輸。

5 LNG船核心材料殷瓦合金和膠合板的性能要求及國(guó)產(chǎn)化短板

大型LNG船具有在-163℃的條件下運(yùn)輸天然氣的能力，其在技術(shù)上要求極為苛刻：船體必須滿足承受40年疲勞的要求，而普通船一般為30年；船艙油漆要求保證25年，而目前最講究的LPG船也只需5年。LNG船其建造核心是貨物圍護(hù)系統(tǒng)，船上貨物圍護(hù)系統(tǒng)需承擔(dān)巨大溫度變化。目前國(guó)內(nèi)建造的大型LNG運(yùn)輸船采用的貨物圍護(hù)系統(tǒng)主要是GTT NO96薄膜型，該類型圍護(hù)系統(tǒng)主要由絕熱絕緣層和上方殷瓦合金薄膜構(gòu)成，總體可分四層：兩層絕緣箱，其間分別加入兩層殷瓦鋼板。

絕緣箱所用的膠合板，要經(jīng)過處理、蒸干，含水量不能超過8%，且整張木板中不得嵌入螺絲釘。目前我國(guó)自行生產(chǎn)的膠合板難以滿足此項(xiàng)要求。LNG船貨艙圍護(hù)系統(tǒng)需要的絕緣箱多達(dá)5.5萬多個(gè)。絕緣箱膠合板涉及12種規(guī)格，厚度從6.5mm到70mm不等。船上所使用的膠合板要求在-163℃至50℃溫度變化范圍內(nèi)部產(chǎn)生變形并能夠保持強(qiáng)度不發(fā)生重大變化，且其他各項(xiàng)性能均十分優(yōu)良。

LNG船貨物圍護(hù)系統(tǒng)中另一層重要保護(hù)膜就是殷瓦合金保護(hù)膜。因?yàn)長(zhǎng)NG運(yùn)輸和儲(chǔ)存的溫度在-163℃左右，在該種溫度下，目前找到的最適合的金屬材料就是殷瓦合金。殷瓦合金的熱膨脹率接近于零，這種特殊的物理和化學(xué)性能，使其在巨大的溫差變化時(shí)，基本沒有變形，而且在-163℃極低溫度下，依然可以保持很好的強(qiáng)度。GTT公司設(shè)計(jì)的NO96貨物圍護(hù)系統(tǒng)，采用雙層薄膜，薄膜材料是以0.7mm厚為主、范圍從0.5～8mm厚的殷瓦合金帶材。殷瓦合金的一個(gè)缺點(diǎn)是不能長(zhǎng)期暴露在濕潤(rùn)的空氣中，對(duì)使用和存儲(chǔ)環(huán)境有較高要求，必須保持濕度在60%以下，溫度在25℃左右，否則極易損壞。在LNG船舶貨物圍護(hù)系統(tǒng)建造過程中，要確保殷瓦合金的潔凈、干燥。在實(shí)際建造過程中，殷瓦合金保護(hù)膜極易損壞，對(duì)建造安裝和焊接都有極高要求。

目前，由于GTT專利及標(biāo)準(zhǔn)對(duì)建造LNG船薄膜艙用的殷瓦鋼及絕緣箱膠合板性能要求極高，國(guó)內(nèi)尚不能配套生產(chǎn)，全部依賴進(jìn)口，價(jià)值不菲，是國(guó)內(nèi)大型LNG運(yùn)輸船建造成本居高不下的重要原因之一。

6 LNG船用殷瓦合金和膠合板國(guó)產(chǎn)化的迫切需求

LNG的擴(kuò)大應(yīng)用，能滿足國(guó)家的環(huán)保要求，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo)，有力推動(dòng)我國(guó)能源消費(fèi)朝著綠色環(huán)保的方向發(fā)展。因此，LNG船項(xiàng)目在“十三五”期間將繼續(xù)得到大力支持。以滬東中華造船(集團(tuán))有限公司建造的14.7萬立方米LNG船為例，每艘船殷瓦鋼的用量為450噸左右，其單價(jià)約是普通船板的20倍，殷瓦鋼是LNG船建造的核心原材料，目前全部依賴進(jìn)口，國(guó)內(nèi)寶鋼等單位正在進(jìn)行研發(fā)。

目前，殷瓦合金和膠合板兩種LNG船貨物圍護(hù)系統(tǒng)所使用的重要材料均依賴進(jìn)口，對(duì)我國(guó)大型液化天然氣船及產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展產(chǎn)生巨大的束縛作用。LNG作為重要能源，保障LNG運(yùn)輸船的自主建造關(guān)系到我國(guó)的能源戰(zhàn)略安全。隨著我國(guó)能源戰(zhàn)略調(diào)整，天然氣使用量的不斷提升，可以預(yù)見LNG進(jìn)口量仍會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)，而對(duì)于LNG船的建造需求也必然增加。而作為L(zhǎng)NG船關(guān)鍵原材料的船用殷瓦合金和絕緣箱的需求也會(huì)逐步攀升。目前這兩種重要材料的供貨仍然依賴進(jìn)口，生產(chǎn)周期和采購價(jià)格無法保障。因此必須研究大型LNG船用材料，打破國(guó)外公司的技術(shù)壟斷，形成關(guān)鍵技術(shù)戰(zhàn)略儲(chǔ)備。寶鋼等企業(yè)正在進(jìn)行大型LNG船及產(chǎn)業(yè)鏈用殷瓦合金材料關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用研究，以滿足我國(guó)大型LNG船及其相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈建造的需求。

2017年1月，為貫徹落實(shí)國(guó)家“十三五”規(guī)劃綱要和《中國(guó)制造2025》，工業(yè)和信息化部聯(lián)合發(fā)展改革委、科技部、財(cái)政部研究編制了《新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展指南》?！吨改稀诽岢?，著力突破一批新材料品種，突破關(guān)鍵工藝與專用裝備制約、完善新材料產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系，支撐中國(guó)制造實(shí)現(xiàn)由大變強(qiáng)的歷史跨越。其中特別提到要實(shí)現(xiàn)殷瓦合金和相關(guān)絕熱材料產(chǎn)業(yè)化技術(shù)開發(fā)，實(shí)現(xiàn)在LNG船上的應(yīng)用。

因此，綜上所述，加快實(shí)現(xiàn)LNG船用殷瓦合金和膠合板國(guó)產(chǎn)化，對(duì)推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新，支撐產(chǎn)業(yè)升級(jí)，建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)具有重要戰(zhàn)略意義。

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