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LNG 船用殷瓦合金和胶合板国产化的必要性探讨 郑坤 杨波 中海油能源发展股份有限公司采油服务分公司 摘 要： LNG 作为我国能源结构的重要组成部分, 其占我国能源结构的比例及进口量正在逐年上升我国 LNG 进口依赖大型 LNG 运输船远距离海上运输, LNG 船舶建造的国产化是我国能源战略安全的必然要求我国虽具备建造 GTT NO96 大型LNG 运输船的能力, 但是其货物围护系统核心材料殷瓦合金和胶合板均依赖进口, 对我国大型 LNG 船及相关产业链的发展产生巨大的束缚作用因此, LNG船用殷瓦合金和胶合板国产化, 对推动技术创新, 支撑产业升级, 建设制造强国, 维护国家能源安全具有重要战略意义关键词： LNG 船; LNG 进口; 殷瓦合金; 胶合板; 1 背景殷瓦合金作为建造液化天然气 (LNG) 船及产业链所需的关键材料, 对材料性能和带材的尺寸精度、板型要求十分苛刻, 是一种体现当今最高技术水平的钢带, 制造难度极大开展 LNG 船用殷瓦合金材料研制以及-163℃低温状态下应用研究, 掌握具有自主知识产权的核心关键技术, 打破国外在特种殷瓦材料制造领域的技术壁垒, 研制符合 LNG 船及产业链技术要求的殷瓦合金薄膜材料, 使产品性能达到法国 GTT 标准要求, 产品质量达到国外同类产品水平, 替代进口, 满足 LNG 船及产业链对关键材料的需求, 从而打破国外少数公司垄断 LNG 船用殷瓦合金的局面, 降低产品价格, 有效控制 LNG 船建造成本。

同时, LNG 船用殷瓦合金国产化可实现 LNG 船自主建造中掌握具有自主知识产权的核心关键技术, 并极大提高我国船厂 LNG 船的自主建造能力和获取 LNG 船舶订单的竞争力, 保障我国 LNG 进口的战略安全胶合板作为传统的复合材料在很多领域都有着比较广泛的应用, 除了在常温状态下的普通用途之外, 伴随着我国 LNG 运输船需求的不断提升, 胶合板将会在超低温状态下应用常规胶合板在超低温状态下使用将会产生变形等不良缺陷, 目前国内尚无在超低温状态下使用的胶合板通过研究, 开发出具有自主知识产权的 LNG 船用胶合板, 打破国外在特种超低温胶合板材料制造领域的技术壁垒, 掌握核心关键技术, 并形成自己的核心技术, 使产品性能达到法国 GTT 标准要求, 产品质量达到国外同类产品水平, 替代进口, 满足 LNG 船及产业链对关键材料的需求, 对引导木材加工企业的产品更新换代, 改变我国虽是人造板生产大国但高质量人造板依然依赖进口的局面具有直接的指导意义2 我国 LNG 进口需求现状2006 年我国深圳大鹏 LNG 接收站正式投产, 自此中国开始进口 LNG, 并呈逐年快速递增趋势从 2006 年一直到 2013 年, 我国 LNG 进口量一直保持平稳增长趋势, 2006 年我国 LNG 的进口量仅为 69 万吨, 而到 2013 年, 已经增长到 1860万吨, 短短七年间增长了近 30 倍。

2014 年我国 LNG 进口量增长趋势明显变缓, 而 2015 年相对 2014 年有了小幅减少这是因为自 2014 年以来国际油价大幅下跌, LNG 相对原油的价格优势减弱, 市场需求增量减少甚至有降低趋势, 因此这两年进口量增速下滑甚至变成负增长2016 年以来, 在我国环保政策收紧, 大力推广天然气使用的“煤改气”项目影响下, 国内天然气需求量提升, LNG 进口量增速也随之反弹2016 年我国 LNG进口 2615.40 万吨, 比 2015 年增长 32.97%2017 年上半年, 中国 LNG 进口量达到 1591.94 万吨, 同比增长 38%, 维持高速增长图 1 2006 年-2016 年我国 LNG 进口量及占全球进口量比例 下载原图“十三五”期间我国天然气消费增速有望保持在年均 8%以上, 进口 LNG 对于进口气源多元化、保障国家能源安全不可或缺3 我国 LNG 船船队现状我国天然气进口主要有管道天然气和 LNG 远洋运输两种方式管道天然气进口一是进口货源比较单一, 二是管道一般途经多个国家地区, 容易受制于人而LNG 进口货源可选性比较多, 更有利于保障我国天然气的使用。

LNG 的运输只能依靠大型 LNG 船舶, 为了保障我国 LNG 的进口, 国家确立了“国船国造, 国货国运”的指导政策国货国运”是指我国进出口的商品尽可能交由我国的航运企业承担运输任务只有掌握了 LNG 船的自主建造技术, 掌控 LNG 的运输船队, 才能确保 LNG 这种国家战略能源的运输安全随着我国经济的不断发展和环保要求的不断提高, 对 LNG 的进口量势必会不断增长对于 LNG 这种战略物资运输, 应该加大国货国运比重, 国货国运, 一方面保障外贸运输安全, 另一方面也利于国内船公司的发展当前世界政治格局复杂多变, 更需要对 LNG 这种重点能源物质加速实施“国货国运”截止到 2017 年 2 月, 中国现有 13 艘服役 LNG 船舶表 1 我国 LNG 船队信息 下载原表 其中“大鹏昊”、“大鹏月”、“闽榕”、“闽鹭”和“大鹏星”LNG 系列船是我国首批建造的 LNG 船, 设计装载能力为 14.7 万立方米, 由上海沪东中华造船厂承建主要服务于广东和福建的 LNG 接收站申海”号 LNG 船, 由上海沪东中华造船厂承建, 是 14.7 万立方米第六艘 LNG船, 主要承担上海 LNG 项目以 FOB (到岸交付) 模式采购的国际 LNG 的运输任务。

巴布亚”、“南十字星”、“北斗星”和“天堂鸟”系列 LNG 船是沪东中华为商船三井株式会社、中国海运集团、中国石油化工集团以及其它有关方合资成立的船东公司建造的 17.2 万立方米 LNG 系列船相关船舶将部署到巴布亚新几内亚的 PNG LNG 项目及澳大利亚 Gorgon Jansz LNG 项目上MOL 公司与 PNG LNG 项目的运营商 Exxon Mobil 公司在签署长期包租合同基础下, 将经营相关船舶, 该船舶将为中国石油化工集团做 LNG 运输工作中能福石”和“中能青岛”LNG 船系列 LNG 船用于服务于目前澳大利亚最大的 LNG 项目 APLNG 项目由中海运能源、中石化冠德和商船三井共同投资, 在沪东中华船厂为该项目定造了 6 艘 17.4 万立方米 LNG 船舶2016 年 10 月, 该系列首制船“中能福石号”命名交付, 2017 年 1 月, 该系列第二艘船“中能青岛号”正式命名并交付使用海洋石油 301”是中国海油投资建造的国内首艘 3 万立方米 LNG 运输船, 系中国海油集合江南造船 (集团) 有限责任公司、上海船舶研究设计院等国内资源强强联合的成果, 于 2015 年 5 月 8 日在北部湾海域完成气体试航后顺利交付。

该船是全球最大的 C 型 LNG 运输船, 填补了国内 3 万立方米 LNG 运输船的空白, 是中国海油中小型 LNG 运输船舰队的首制船, 主要服务于国内 LNG 二程转运及国际间 LNG 短程运输此外, 中海油还布局自有 LNG 运输船建造项目, 2016 年 4 月, 参与的柯蒂斯项目首制 17.4 万立方米“泛亚”号 LNG 运输船下水泛亚”号是澳大利亚柯蒂斯项目 4 艘同等级 LNG 运输船的首制船, 在“泛亚”号之后, 还将建造 3 艘 17.4万立方米的运输船“泛美”、“泛欧”、“泛非”号服务于柯蒂斯项目中海油还计划组建船舶管理公司, 全面进入 LNG 运输船投资、建造、管理和运营行业, 拓展 LNG 全球运营业务4 我国 LNG 船建造能力2008 年 4 月 3 日, 沪东中华造船厂建造的“大鹏昊”交付使用这是我国首艘国内建造的 LNG 运输船, 也表明我国已经基本掌握了 LNG 船建造能力截至2017 年 2 月, 我国投入运营的大型 LNG 船舶均由沪东中华造船厂建造我国LNG 船舶建造相关产业链正在迅速发展, LNG 船舶建造的国产化比例也在逐步提升, 其中 2016 年 4 月下水的“泛亚号”LNG 运输船造价超过 2 亿美元, 国产化比例达到 40%左右。

该艘 LNG 船钢材消耗量达 2.86 万吨, 此外还购置了 153 台套大中型设备, 带动 LNG 船舶建造相关产业链发展, 促进了我国在冶金、造船和机电等工业体系的国际化进程随着 LNG 产业的不断发展, 对中小型 LNG 运输船的需求也在大幅增加2015 年5 月, 中国海洋石油总公司在江南造船厂订制的的国内首艘 3 万立方米 LNG 运输船“海洋石油 301”号正式交付该船是全球最大的 C 型 LNG 运输船, 由上海船舶研究设计院设计, 是中海油中小型 LNG 运输船舰队的首制船海洋石油 301”号交付后将主要服务于国内 LNG 二程转运及国际间 LNG 短程运输5 LNG 船核心材料殷瓦合金和胶合板的性能要求及国产化短板大型 LNG 船具有在-163℃的条件下运输天然气的能力, 其在技术上要求极为苛刻:船体必须满足承受 40 年疲劳的要求, 而普通船一般为 30 年;船舱油漆要求保证 25 年, 而目前最讲究的 LPG 船也只需 5 年LNG 船其建造核心是货物围护系统, 船上货物围护系统需承担巨大温度变化目前国内建造的大型 LNG 运输船采用的货物围护系统主要是 GTT NO96 薄膜型, 该类型围护系统主要由绝热绝缘层和上方殷瓦合金薄膜构成, 总体可分四层:两层绝缘箱, 其间分别加入两层殷瓦钢板。

绝缘箱所用的胶合板, 要经过处理、蒸干, 含水量不能超过 8%, 且整张木板中不得嵌入螺丝钉目前我国自行生产的胶合板难以满足此项要求LNG 船货舱围护系统需要的绝缘箱多达 5.5 万多个绝缘箱胶合板涉及 12 种规格, 厚度从6.5mm 到 70mm 不等船上所使用的胶合板要求在-163℃至 50℃温度变化范围内部产生变形并能够保持强度不发生重大变化, 且其他各项性能均十分优良LNG 船货物围护系统中另一层重要保护膜就是殷瓦合金保护膜因为 LNG 运输和储存的温度在-163℃左右, 在该种温度下, 目前找到的最适合的金属材料就是殷瓦合金殷瓦合金的热膨胀率接近于零, 这种特殊的物理和化学性能, 使其在巨大的温差变化时, 基本没有变形, 而且在-163℃极低温度下, 依然可以保持很好的强度GTT 公司设计的 NO96 货物围护系统, 采用双层薄膜, 薄膜材料是以 0.7mm 厚为主、范围从 0.5~8mm 厚的殷瓦合金带材殷瓦合金的一个缺点是不能长期暴露在湿润的空气中, 对使用和存储环境有较高要求, 必须保持湿度在 60%以下, 温度在 25℃左右, 否则极易损坏在 LNG 船舶货物围护系统建造过程中, 要确保殷瓦合金的洁净、干燥。

在实际建造过程中, 殷瓦合金保护膜极易损坏, 对建造安装和焊接都有极高要求目前, 由于 GTT 专利及标准对建造 LNG 船薄膜舱用的殷瓦钢及绝缘箱胶合板性能要求极高, 国内尚不能配套生产, 全部依赖进口, 价值不菲, 是国内大型LNG 运输船建造成本居高不下的重要原因之一6 LNG 船用殷瓦合金和胶合板国产化的迫切需求LNG 的扩大应用, 能满足国家的环保要求, 实现节能减排的目标, 有力推动我国能源消费朝着绿色环保的方向发展因此, LNG 船项目在“十三五”期间将继续得到大力支持以沪东中华造船 (集团) 有限公司建造的 14.7 万立方米LNG 船为例, 每艘船殷瓦钢的用量为 450 吨左右, 其单价约是普通船板的 20 倍, 殷瓦钢是 LNG 船建造的核心原材料, 目前全部依赖进口, 国内宝钢等单位正在进行研发目前, 殷瓦合金和胶合板两种 LNG 船货物围护系统所使用的重要材料均依赖进口, 对我国大型液化天然气船及产业链的发展产生巨大的束缚作用。