大型LNG船主流貨物維護(hù)系統(tǒng)比較

1、大型LNG船主流貨物維護(hù)系統(tǒng)比較2015-02-09 船海人一、LNG船貨物維護(hù)系統(tǒng)類型比較1. 挪威Moss球罐型液貨艙2. 日本IHI的SPB菱形液貨艙3. 法國GTT的薄膜型（Membrane）；薄膜型的貨物維護(hù)系統(tǒng)包括GT No.96（Gaz tranport）和TGZ Mark III（Technigaz）兩種。薄膜型LNG船的開發(fā)者Gaz Transport和Technigaz已合并為一家法國GTT公司，故對該型船稱為GTT型。針對3種液貨艙系統(tǒng)在設(shè)計(jì)、建造和營運(yùn)等過程中的難易程度進(jìn)行對比如表1。從上表中可以看出，SPB型液貨艙系統(tǒng)較MOSS型和GTT型，操作簡單，維護(hù)減

2、少，消除了不同的壓力控制，不再需要加熱管線，內(nèi)殼與液艙的間距容易處理。二、LNG船的貨物維護(hù)系統(tǒng)目前建造的大型LNG船主要采用的液貨艙系統(tǒng)類型如表2。在表中18家船廠中可以看出有14家船廠采用GTT型液貨艙，5家船廠采用MOSS型液貨艙， 2家船廠采用SPB型液貨艙。由日本石川島播磨重工公司（IHI）研發(fā)的棱形SPB仍在等待行業(yè)內(nèi)的普遍認(rèn)同，因其具有很好的晃動(dòng)特性，所以更適用于海洋工程中，雖燃該系統(tǒng)吸引了不少人的關(guān)注，但其造價(jià)昂貴，因此采用此系統(tǒng)的船廠較少。三、貨物維護(hù)系統(tǒng)建造材料及方法在運(yùn)輸LNG時(shí)，LNG始終處在常壓和-163左右的低溫條件下，因此，液貨艙內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一定的蒸發(fā)，為避免蒸發(fā)的天

3、然氣在LNG液面上產(chǎn)生壓力，液貨艙的材料以及絕緣性對于LNG船來說是至關(guān)重要的。同時(shí)，在LNG船的建造過程中，液貨艙的焊接也有嚴(yán)格的要求，下面對不同類型液貨艙的建造材料、建造方法等進(jìn)行介紹。1.IHI SPB液貨艙系統(tǒng)（IHI研發(fā)）建造材料SPB型液貨艙，就是Self-supporting Prismatic IMO Type B的縮寫，顧名思義就是IMO獨(dú)立B型液貨艙，采用“鋁-4.5%鎂”的合金5083，是利用其較好的強(qiáng)度和可焊性，采用棱形結(jié)構(gòu)是為適合安裝于船殼內(nèi)，同時(shí)使甲板保持傳統(tǒng)的平坦形式，建造者認(rèn)為該結(jié)構(gòu)具有穩(wěn)定性好和容易維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。建造方法焊接前，必須將焊接處擦拭干凈，這是因?yàn)殇X容

4、易被氧化，如果氧化物進(jìn)入到焊接的金屬中就會(huì)增加“未熔合”點(diǎn)，形成多孔結(jié)構(gòu)。焊接中，必須十分小心，時(shí)刻保持材料的清潔。理論上講可以使用機(jī)械焊接，但通常均采用手工MIG焊接。石川島播磨重工設(shè)計(jì)的該液貨艙最大的優(yōu)點(diǎn)，就是減少了液貨艙內(nèi)液面“晃蕩”對罐內(nèi)結(jié)構(gòu)的損壞。一般，最壞的情況是罐內(nèi)液體只占到液貨艙的10%或80%時(shí)，液體將對罐壁產(chǎn)生劇烈的擠壓。IHI通過在罐內(nèi)壁增加了一個(gè)隔壁，很好地緩解這一作用力。2.Moss球形液貨艙建造材料Moss球形液貨艙最初采用9%的鎳鋼作為液貨艙材料，直到上世紀(jì)九十年代，鋁5083才成為首選材料。最初采用的鎳鋼是經(jīng)過特殊設(shè)計(jì)的，在較低的溫度下具有較強(qiáng)的強(qiáng)度和韌性，通作

5、陸上LNG液貨艙的材料。建造方法雖然鎳鋼易于焊接，但使用9%鎳鋼的主要困難在于成份相似的焊接材料不能夠焊接到底座上。在金屬板建造過程中，需要進(jìn)行特殊的熱處理，或進(jìn)行淬火和回火，或進(jìn)行兩次淬火。由于鑄造焊接金屬不能再生，因此通常用鎳合金代替，鎳合金具有較強(qiáng)的硬度和強(qiáng)度，但與底座材料不匹配。為此，TWI對不相似連接的硬度與性能問題進(jìn)行了大量的研究工作，并取得了一些成果。3.薄膜形液貨艙Gaz Transport和Technigaz（后來被合并起來稱為GTT）設(shè)計(jì)了兩種薄壁液貨艙系統(tǒng)，該系統(tǒng)液貨艙依靠船體本身結(jié)構(gòu)來提供剛性和穩(wěn)性。目前，該設(shè)計(jì)又得到了進(jìn)一步的發(fā)展，一種新的融合兩種設(shè)計(jì)優(yōu)點(diǎn)于一身的CS

6、-1系統(tǒng)被開發(fā)應(yīng)用。這些系統(tǒng)的一個(gè)共同點(diǎn)就是應(yīng)用薄金屬（厚度在0.71.5毫米）材料作為液貨艙主屏壁、配有絕緣板和次屏壁，且各層之間互相固定后，與船殼緊密相連。但三種系統(tǒng)的建造材料、建造方法以及連接方法卻有很大的不同。Gaz Transport No.96建造材料該系統(tǒng)的兩層屏壁均為殷瓦鋼，殷瓦鋼是一種鐵與36%鎳的合金，該合金具有較低的熱膨脹率。在工作溫度下，該材料產(chǎn)生很少的收縮，因此，因收縮而產(chǎn)生的壓力可以忽略不計(jì)。該材料非常昂貴，但其重量上的優(yōu)勢卻足可以彌補(bǔ)這一不足，相同容積的液貨艙，薄膜形重400噸而Moss球形則重達(dá)4000噸。相對而言，絕緣材料就比較充足而且便宜。絕緣盒（200&#

7、215;1000×1200毫米）由填充了膨脹的珍珠巖的膠合板建造而成。外部絕緣層與船殼內(nèi)壁通過具有粘性的樹脂繩粘合在一起，該操作對于整體結(jié)構(gòu)來說是非常關(guān)鍵的，因?yàn)楹奢d可以通過兩者之間的連接進(jìn)行傳遞。由于船殼本身是不平坦的，而液貨艙與船體只有完整地粘合在一起才能夠達(dá)到最佳狀態(tài)，因此，需要采用不同厚度的樹脂繩進(jìn)行粘結(jié)。建造方法殷瓦鋼覆蓋在絕緣材料的表面上。這些殷瓦鋼本來是被卷成0.7毫米厚、500毫米寬的線圈，覆蓋時(shí)，將其鋪在連續(xù)的箍條上。箍條的兩端被彎起伸向罐內(nèi)，這些彎起的箍條先被點(diǎn)焊在一起，然后通過機(jī)械縫焊機(jī)完全的焊接起來，使整個(gè)液貨艙非常密封。液貨艙的角落處，覆蓋殷瓦鋼的絕緣盒變成

8、了“絕緣管”，被焊接在那里，與兩側(cè)的罐壁形成一體共同承受載荷。在次屏壁上，將進(jìn)一步覆蓋一層填充了珍珠巖的膠合板絕緣層。為更好地固定絕緣層，一些螺釘被焊接到殷鋼中。這樣液貨艙內(nèi)層的殷鋼隔膜就完成了（見圖1）。圖1 GTT NO.96的示意圖原則上講，按照這種方法建造的液貨艙容積比較大，但也存在一些局限，主要是因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)的液貨艙內(nèi)液面的晃蕩將非常明顯，使得液艙壁結(jié)構(gòu)承受過度的載荷，從而容易引起液貨艙的疲勞。GTT設(shè)計(jì)的該型液貨艙已用于容積為147000立方米的LNG船上。目前該型LNG船容積已達(dá)到263000立方米。Technigaz Mark III建造材料上世紀(jì)七十年代初，Technigaz

9、公司率先應(yīng)用價(jià)格便宜而且容易獲得的304L不銹鋼作為LNG船液貨艙屏壁。由于不銹鋼具有較高的熱膨脹率，因此當(dāng)液貨艙溫度降到-163時(shí)，將產(chǎn)生明顯的收縮現(xiàn)象。為適應(yīng)這一變化，不銹鋼材料被作成帶褶皺的薄片形狀，這樣就可以很好地處理有關(guān)收縮的問題。該設(shè)計(jì)的次屏壁是一種被稱作“Triplex”的復(fù)合材料，由夾在玻璃纖維和樹脂之間的鋁箔組成，定位在預(yù)制的兩個(gè)絕緣箱之間。該設(shè)計(jì)的兩層絕緣層，如GT設(shè)計(jì)一樣，一層位于船殼與外層隔膜之間，另一層位于兩層隔膜之間。目前該系統(tǒng)中，絕緣層為由膠合板貼邊的增強(qiáng)的聚氨酯泡沫板。絕緣箱通過樹脂繩固定在船體內(nèi)殼上，樹脂繩有連個(gè)作用：錨固絕緣箱和分布載荷，如圖2所示。圖2 M

10、ARK III示意圖建造方法不銹鋼薄片規(guī)格為1.2×3000×1000毫米，薄片之間通過自動(dòng)TIG焊接在一起。最初，復(fù)雜的連接處采用人工焊接，但隨著能夠完成特殊任務(wù)的機(jī)械化機(jī)器的發(fā)展，尤其是在日本，焊接幾乎完全采用機(jī)械化。建造時(shí)，首先將螺釘焊接在船殼上以固定300×3000×1000毫米的聚氨酯泡沫板。其后將聚氨酯泡沫板上涂上具有粘性的樹脂繩，然后將板壓在船殼上，以保證兩者之間緊密地粘貼在一起。板上的螺栓孔用聚氨酯塞滿，板與板之間的空隙用纖維絕緣材料填滿，這樣就可以保證鋪設(shè)Triplex隔膜之前絕緣體表面是平整的，有利于隔膜的密封性。Triplex與膠合

11、板的膠接，需要采用不同的技術(shù)，同時(shí)由于這些膠接大多是人工操作，所以需要對工人進(jìn)行專門的培訓(xùn)。目前，TWI公司在這方面已積累了大量的經(jīng)驗(yàn)。Triplex屏壁層上將再粘結(jié)一層由膠合板貼邊的聚氨酯泡沫板，然后將帶皺褶的不銹鋼薄片固定在聚氨酯泡沫板上，最后通過焊接形成一個(gè)密封的液貨艙。目前已建成的安裝Technigaz液貨艙的LNG船的容積與GT設(shè)計(jì)的LNG船相似，為147000立方米，正在建造中的該型船容積最大達(dá)到了270000立方米。CS-1建造材料CS-1系統(tǒng)液貨艙的主屏壁為殷瓦鋼。絕緣層和次屏壁與MARK III相似。如圖3所示。圖3 改進(jìn)型CS-1示意圖建造方法絕緣層和二次隔膜則采用TZ系統(tǒng)

12、的聚氨酯泡沫板和Triplex。采用該系統(tǒng)的船舶在法國的船廠建造過。四、LNG船液貨艙系統(tǒng)的修理隨著LNG需求的不斷增長，世界范圍內(nèi)投入使用的LNG船的數(shù)量正逐年增加，這為LNG船修理業(yè)帶來了機(jī)遇和豐厚的收益，但同時(shí)，隨著新一代LNG船的出現(xiàn)，LNG船修理業(yè)又面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。新一代LNG船采用更加先進(jìn)的技術(shù)、體積更大、數(shù)量也更多，為適應(yīng)這些變化，LNG船修理業(yè)需要不斷地更新設(shè)施和對技術(shù)人員進(jìn)行培訓(xùn)。目前，新加坡和巴哈馬的一些船廠已經(jīng)開發(fā)了最新的設(shè)施，這些設(shè)施需要投入大量的基建資金并且需要對人員進(jìn)行專門的培訓(xùn)。從事LNG船修理，首先需要建造一個(gè)設(shè)備齊全、配有空調(diào)裝置的低溫工作車間。其次，需

13、要一支由項(xiàng)目工程師組成的高技能工作組。目前LNG船三大類型的液貨艙系統(tǒng)，主要的修理廠有新加坡的三巴旺（Sembawang）和吉寶船廠（Kepple）、英國的Hamworthy和葡萄牙船廠Lisnave。而GTT公司為船廠進(jìn)行LNG維修提供規(guī)范的服務(wù)協(xié)議，這就要求船廠能夠?yàn)镚TT的技術(shù)人員提供專業(yè)的支撐。一般情況下，船廠不能夠?qū)Ρ∧ば鸵贺浥撓到y(tǒng)進(jìn)行維修，該系統(tǒng)的維修通常由生產(chǎn)廠家指派訓(xùn)練有素的焊接工來完成。通常，生產(chǎn)廠商都會(huì)密切關(guān)注其設(shè)備的檢查和維修的整個(gè)過程，他們把這看作是其業(yè)務(wù)中的一個(gè)主要部分。其中，SPB液艙出現(xiàn)破裂和其他問題時(shí)能夠進(jìn)行內(nèi)外檢測。出現(xiàn)破裂或泄漏時(shí)，可以移開外部絕緣裝置對液艙進(jìn)行維修，無需進(jìn)入干船塢維修，液艙內(nèi)部裝有支架和扶梯，較易進(jìn)行內(nèi)部檢測。但是GTT的主，次屏壁和絕緣箱組成的貨物維護(hù)系統(tǒng)，氣密性只能通過大量測量點(diǎn)遙控監(jiān)測，如果因?yàn)槠帘趯颖旧淼男孤?，或者船體內(nèi)殼泄露引起的相關(guān)問題