天然气的主要成份是甲烷,在常压下沸点为-160℃,液体比重(-160℃)0.43-0.48,气体比重(20℃)是空气的一半,气态与液态体积比600,在空气中可燃极限为5-15%,是一种低温、可压缩、易燃的气体,具有比重轻、无毒、不腐蚀等特性。
鉴于天然气的特性,对LNG运输的设计主要考虑的因素是:能适应低温介质的材料,对易挥发/易燃的处理,低比重的储存能力。按国际燃气规范,对适用-165℃的设计温度的货舱须选用9%的镍钢、奥氏体钢(不锈钢)、铝合金、奥氏体铁-镍合金(36%的镍钢),当LNG储罐(即货舱)泄漏时须保证物料15天内不外溢,需设置第二防漏隔层,因为LNG运输距离不论有多远,不会超过15天,在此期间即可回船厂维修,故LNG储罐(即货舱)为双层壳体,以防LNG泄漏,保护船体;对易挥发/易燃的处理,利用LNG挥发气作船舶动力的燃料,在LNG的装载/卸货时,船与接收站之间用气相管和液相管连接成封闭系统,防止空气进入LNG储罐,确保系统的安全,并且LNG货舱的外壳须绝热,以控制LNG挥发速率及控制由温度变化而引起的热胀冷缩,保护船体构造不受储罐极低温的损害,同时以减少运输过程中LNG的蒸发,对绝热性能要求达到控制日蒸发率0.15%。
LNG的储罐是独立于船体的特殊构造,储罐的形式对LNG运输的设计影响很大。当今世界LNG运输船的储罐形式有自撑式和薄膜式两种。
自撑式有A型和B型,其中A型为棱形或称为IHI SPB,设置完整的二级防漏隔层,以防护全部货物泄漏,专利属于日本石川岛播磨重工公司;B型为球形,设置部分二级防漏隔层,以防护少量货物泄漏,专利属于KVANERNER MOSS。球罐型的特点是:独立舱体不容易被伤害,可分开制造,造船周期短,质量检查容易;液面晃动效应少,不受装载限制,充装范围宽;保温材料(可用聚氨基甲酸酯塑料,聚苯乙烯,酚醛塑料树脂)用量少;由于储罐带压(2kg/cm2),操作灵活,增加安全性,紧急情况下,在装卸的任何阶段都可离港,或在货物泵失灵情况下,卸货的可能性也较好,并且卸完货时清舱简便,但船受风阻面积大。
薄膜式又可分为Technigaz和Gaz-Transport两种,前者货舱内壁为波纹型。其特点是:可加工许多预制件,缩短造船时间,由于保温层较薄,相应货物装载量要略微大些,但保温材料较贵,并且保温采用粘结方式,施工后不能改动,对质量控制要求严格。后者选用0.7mm厚,500mm宽的平板INVAR钢(36%镍钢)货舱内壁为平板型。其特点是:不可预先加工许多部件,但易制造,制造时间较长;由于保温层较厚,相应货物装载量稍微小些;保温材料采用可渗透气体的珍珠岩,以添加更多的惰性气体,减少保温材料费用,并且被封闭在保温盒子内用螺栓固定,施工后可改动,质量控制相对不是很严。
以上两者均设置完整的二级防漏隔层,以防护全部货物泄漏,专利属于法国燃气公司的子公司--燃气海上运输及技术公司(GTT)。两者共同的特点是:船的主要尺寸较小、低温钢材用量少,低功率、燃料消耗低;船体可见度大,视觉宽,船体受风阻面积少;设置完整的第二防漏隔层,对高级计算要求少,不需要复杂的应力计算;船厂投资少,但劳动强度,不能对保温层检查;液面易晃动,为避免晃动的危险,装载受限制,并且由此薄膜货舱尺寸也有所改进。
建造LNG船要比建造油船需要更大量的劳动力和更高的技术工艺,具有极其严格的质量控制,是船舶制造业中要求最为严格的一种,尤其是建造密封系统需要特殊的设备和装置以及熟练技术劳力,须有密封系统的制造许可证。因此全世界LNG船的建造能力受到限制。据了解,当今建造LNG船的厂家中。制造自撑式球罐形的有日本(三菱重工,川崎重工,三井造船)和芬兰(KVANERNER MOSS);制造自撑式IHI SPB(棱形)是日本石川岛播磨重工;制造Gaz Transport(平板形)薄膜式有法国大西洋船厂,意大利FINCANTIERI,韩国现代和大宇,三菱重工和三井已签合同准备建造该船型。制造Technigaz(波纹形)薄膜式有日本钢管厂(NKK)和韩国三星。
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