LNG船用殷瓦合金和膠合板國產化的必要性探討

鄭坤楊波

（中海油能源發展股份有限公司采油服務分公司 天津 300450）

LNG船用殷瓦合金和膠合板國產化的必要性探討

鄭坤楊波

（中海油能源發展股份有限公司采油服務分公司 天津 300450）

LNG作為我國能源結構的重要組成部分，其占我國能源結構的比例及進口量正在逐年上升。我國LNG進口依賴大型LNG運輸船遠距離海上運輸，LNG船舶建造的國產化是我國能源戰略安全的必然要求。我國雖具備建造GTT NO96大型LNG運輸船的能力，但是其貨物圍護系統核心材料殷瓦合金和膠合板均依賴進口，對我國大型LNG船及相關產業鏈的發展產生巨大的束縛作用。因此，LNG船用殷瓦合金和膠合板國產化，對推動技術創新，支撐產業升級，建設制造強國，維護國家能源安全具有重要戰略意義。

LNG船；LNG進口；殷瓦合金；膠合板

1 背景

殷瓦合金作為建造液化天然氣（LNG）船及產業鏈所需的關鍵材料，對材料性能和帶材的尺寸精度、板型要求十分苛刻，是一種體現當今最高技術水平的鋼帶，制造難度極大。開展LNG船用殷瓦合金材料研制以及-163℃低溫狀態下應用研究，掌握具有自主知識產權的核心關鍵技術，打破國外在特種殷瓦材料制造領域的技術壁壘，研制符合LNG船及產業鏈技術要求的殷瓦合金薄膜材料，使產品性能達到法國GTT標準要求，產品質量達到國外同類產品水平，替代進口，滿足LNG船及產業鏈對關鍵材料的需求，從而打破國外少數公司壟斷LNG船用殷瓦合金的局面，降低產品價格，有效控制LNG船建造成本。同時，LNG船用殷瓦合金國產化可實現LNG船自主建造中掌握具有自主知識產權的核心關鍵技術，并極大提高我國船廠LNG船的自主建造能力和獲取LNG船舶訂單的競爭力，保障我國LNG進口的戰略安全。

膠合板作為傳統的復合材料在很多領域都有著比較廣泛的應用，除了在常溫狀態下的普通用途之外，伴隨著我國LNG運輸船需求的不斷提升，膠合板將會在超低溫狀態下應用。常規膠合板在超低溫狀態下使用將會產生變形等不良缺陷，目前國內尚無在超低溫狀態下使用的膠合板。通過研究，開發出具有自主知識產權的LNG船用膠合板，打破國外在特種超低溫膠合板材料制造領域的技術壁壘，掌握核心關鍵技術，并形成自己的核心技術，使產品性能達到法國GTT標準要求，產品質量達到國外同類產品水平，替代進口，滿足LNG船及產業鏈對關鍵材料的需求，對引導木材加工企業的產品更新換代，改變我國雖是人造板生產大國但高質量人造板依然依賴進口的局面具有直接的指導意義。

2 我國LNG進口需求現狀

2006年我國深圳大鵬LNG接收站正式投產，自此中國開始進口LNG，并呈逐年快速遞增趨勢。從2006年一直到2013年，我國LNG進口量一直保持平穩增長趨勢，2006年我國LNG的進口量僅為69萬噸，而到2013年，已經增長到1860萬噸，短短七年間增長了近30倍。

2014年我國LNG進口量增長趨勢明顯變緩，而2015年相對2014年有了小幅減少。這是因為自2014年以來國際油價大幅下跌，LNG相對原油的價格優勢減弱，市場需求增量減少甚至有降低趨勢，因此這兩年進口量增速下滑甚至變成負增長。

2016年以來，在我國環保政策收緊，大力推廣天然氣使用的“煤改氣”項目影響下，國內天然氣需求量提升，LNG進口量增速也隨之反彈。2016年我國LNG進口2615.40萬噸，比2015年增長32.97%。2017年上半年，中國LNG進口量達到1591.94萬噸，同比增長38%，維持高速增長。

圖1 2006年-2016年我國LNG進口量及占全球進口量比例

“十三五”期間我國天然氣消費增速有望保持在年均8%以上，進口LNG對于進口氣源多元化、保障國家能源安全不可或缺。

3 我國LNG船船隊現狀

我國天然氣進口主要有管道天然氣和LNG遠洋運輸兩種方式。管道天然氣進口一是進口貨源比較單一，二是管道一般途經多個國家地區，容易受制于人。而LNG進口貨源可選性比較多，更有利于保障我國天然氣的使用。LNG的運輸只能依靠大型LNG船舶，為了保障我國LNG的進口，國家確立了“國船國造，國貨國運”的指導政策。“國貨國運”是指我國進出口的商品盡可能交由我國的航運企業承擔運輸任務。只有掌握了LNG船的自主建造技術，掌控LNG的運輸船隊，才能確保LNG這種國家戰略能源的運輸安全。隨著我國經濟的不斷發展和環保要求的不斷提高，對LNG的進口量勢必會不斷增長。對于LNG這種戰略物資運輸，應該加大國貨國運比重，國貨國運，一方面保障外貿運輸安全，另一方面也利于國內船公司的發展。當前世界政治格局復雜多變，更需要對LNG這種重點能源物質加速實施“國貨國運”。

截止到2017年2月，中國現有13艘服役LNG船舶。

表1 我國LNG船隊信息

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

“申海”號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，主要承擔上海LNG項目以FOB（到岸交付）模式采購的國際LNG的運輸任務。

“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社、中國海運集團、中國石油化工集團以及其它有關方合資成立的船東公司建造的17.2萬立方米LNG系列船。相關船舶將部署到巴布亞新幾內亞的PNG LNG項目及澳大利亞Gorgon Jansz LNG項目上。MOL公司與PNG LNG項目的運營商ExxonMobil公司在簽署長期包租合同基礎下，將經營相關船舶，該船舶將為中國石油化工集團做LNG運輸工作。

“中能福石”和“中能青島”LNG船系列LNG船用于服務于目前澳大利亞最大的LNG項目APLNG項目。由中海運能源、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”命名交付，2017年1月，該系列第二艘船“中能青島號”正式命名并交付使用。

“海洋石油301”是中國海油投資建造的國內首艘3萬立方米LNG運輸船，系中國海油集合江南造船（集團）有限責任公司、上海船舶研究設計院等國內資源強強聯合的成果，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運輸船，填補了國內3萬立方米LNG運輸船的空白，是中國海油中小型LNG運輸船艦隊的首制船，主要服務于國內LNG二程轉運及國際間LNG短程運輸。

此外，中海油還布局自有LNG運輸船建造項目，2016年4月，參與的柯蒂斯項目首制17.4萬立方米“泛亞”號LNG運輸船下水。“泛亞”號是澳大利亞柯蒂斯項目4艘同等級LNG運輸船的首制船，在“泛亞”號之后，還將建造3艘17.4萬立方米的運輸船“泛美”、“泛歐”、“泛非”號服務于柯蒂斯項目。中海油還計劃組建船舶管理公司，全面進入LNG運輸船投資、建造、管理和運營行業，拓展LNG全球運營業務。

4 我國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。這是我國首艘國內建造的LNG運輸船，也表明我國已經基本掌握了LNG船建造能力。截至2017年2月，我國投入運營的大型LNG船舶均由滬東中華造船廠建造。我國LNG船舶建造相關產業鏈正在迅速發展，LNG船舶建造的國產化比例也在逐步提升，其中2016年4月下水的“泛亞號”LNG運輸船造價超過2億美元，國產化比例達到40%左右。該艘LNG船鋼材消耗量達2.86萬噸，此外還購置了153臺套大中型設備，帶動LNG船舶建造相關產業鏈發展，促進了我國在冶金、造船和機電等工業體系的國際化進程。

隨著LNG產業的不斷發展，對中小型LNG運輸船的需求也在大幅增加。2015年5月，中國海洋石油總公司在江南造船廠訂制的的國內首艘3萬立方米LNG運輸船“海洋石油301”號正式交付。該船是全球最大的C型LNG運輸船，由上海船舶研究設計院設計，是中海油中小型LNG運輸船艦隊的首制船。“海洋石油301”號交付后將主要服務于國內LNG二程轉運及國際間LNG短程運輸。

5 LNG船核心材料殷瓦合金和膠合板的性能要求及國產化短板

大型LNG船具有在-163℃的條件下運輸天然氣的能力，其在技術上要求極為苛刻：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系統，船上貨物圍護系統需承擔巨大溫度變化。目前國內建造的大型LNG運輸船采用的貨物圍護系統主要是GTT NO96薄膜型，該類型圍護系統主要由絕熱絕緣層和上方殷瓦合金薄膜構成，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。目前我國自行生產的膠合板難以滿足此項要求。LNG船貨艙圍護系統需要的絕緣箱多達5.5萬多個。絕緣箱膠合板涉及12種規格，厚度從6.5mm到70mm不等。船上所使用的膠合板要求在-163℃至50℃溫度變化范圍內部產生變形并能夠保持強度不發生重大變化，且其他各項性能均十分優良。

LNG船貨物圍護系統中另一層重要保護膜就是殷瓦合金保護膜。因為LNG運輸和儲存的溫度在-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性能，使其在巨大的溫差變化時，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度。GTT公司設計的NO96貨物圍護系統，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。殷瓦合金的一個缺點是不能長期暴露在濕潤的空氣中，對使用和存儲環境有較高要求，必須保持濕度在60%以下，溫度在25℃左右，否則極易損壞。在LNG船舶貨物圍護系統建造過程中，要確保殷瓦合金的潔凈、干燥。在實際建造過程中，殷瓦合金保護膜極易損壞，對建造安裝和焊接都有極高要求。

目前，由于GTT專利及標準對建造LNG船薄膜艙用的殷瓦鋼及絕緣箱膠合板性能要求極高，國內尚不能配套生產，全部依賴進口，價值不菲，是國內大型LNG運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產化的迫切需求

LNG的擴大應用，能滿足國家的環保要求，實現節能減排的目標，有力推動我國能源消費朝著綠色環保的方向發展。因此，LNG船項目在“十三五”期間將繼續得到大力支持。以滬東中華造船(集團)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，目前全部依賴進口，國內寶鋼等單位正在進行研發。

目前，殷瓦合金和膠合板兩種LNG船貨物圍護系統所使用的重要材料均依賴進口，對我國大型液化天然氣船及產業鏈的發展產生巨大的束縛作用。LNG作為重要能源，保障LNG運輸船的自主建造關系到我國的能源戰略安全。隨著我國能源戰略調整，天然氣使用量的不斷提升，可以預見LNG進口量仍會持續增長，而對于LNG船的建造需求也必然增加。而作為LNG船關鍵原材料的船用殷瓦合金和絕緣箱的需求也會逐步攀升。目前這兩種重要材料的供貨仍然依賴進口，生產周期和采購價格無法保障。因此必須研究大型LNG船用材料，打破國外公司的技術壟斷，形成關鍵技術戰略儲備。寶鋼等企業正在進行大型LNG船及產業鏈用殷瓦合金材料關鍵技術和產業化應用研究，以滿足我國大型LNG船及其相關產業鏈建造的需求。

2017年1月，為貫徹落實國家“十三五”規劃綱要和《中國制造2025》，工業和信息化部聯合發展改革委、科技部、財政部研究編制了《新材料產業發展指南》。《指南》提出，著力突破一批新材料品種，突破關鍵工藝與專用裝備制約、完善新材料產業標準體系，支撐中國制造實現由大變強的歷史跨越。其中特別提到要實現殷瓦合金和相關絕熱材料產業化技術開發，實現在LNG船上的應用。

因此，綜上所述，加快實現LNG船用殷瓦合金和膠合板國產化，對推動技術創新，支撐產業升級，建設制造強國具有重要戰略意義。

[1]BP世界能源統計年鑒[M],BP，2016.06.

[2]新材料產業發展指南 [M],工業與信息化部等，2017.01.

[3]《中國制造2025》解讀：船舶與海工篇[M],工業信息化部裝備工業司,2016.05

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[5]王依峰.滬東中華造船(集團)有限公司競爭戰略研究[D].東華大學,2013.

[6]張澤華.“國貨國運”優勢不能丟[N].經濟日報,2013-04-15(002).

[7]王進.船用鋼材國產化期待再上新水平[N].中國船舶報,2016-08-03(007).

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