天然氣的主要成份是甲烷,在常壓下沸點為-160℃,液體比重(-160℃)0.43-0.48,氣體比重(20℃)是空氣的一半,氣態與液態體積比600,在空氣中可燃極限為5-15%,是一種低溫、可壓縮、易燃的氣體,具有比重輕、無毒、不腐蝕等特性。
鑒于天然氣的特性,對LNG運輸的設計主要考慮的因素是:能適應低溫介質的材料,對易揮發/易燃的處理,低比重的儲存能力。按國際燃氣規范,對適用-165℃的設計溫度的貨艙須選用9%的鎳鋼、奧氏體鋼(不銹鋼)、鋁合金、奧氏體鐵-鎳合金(36%的鎳鋼),當LNG儲罐(即貨艙)泄漏時須保證物料15天內不外溢,需設置第二防漏隔層,因為LNG運輸距離不論有多遠,不會超過15天,在此期間即可回船廠維修,故LNG儲罐(即貨艙)為雙層殼體,以防LNG泄漏,保護船體;對易揮發/易燃的處理,利用LNG揮發氣作船舶動力的燃料,在LNG的裝載/卸貨時,船與接收站之間用氣相管和液相管連接成封閉系統,防止空氣進入LNG儲罐,確保系統的安全,并且LNG貨艙的外殼須絕熱,以控制LNG揮發速率及控制由溫度變化而引起的熱脹冷縮,保護船體構造不受儲罐極低溫的損害,同時以減少運輸過程中LNG的蒸發,對絕熱性能要求達到控制日蒸發率0.15%。
LNG的儲罐是獨立于船體的特殊構造,儲罐的形式對LNG運輸的設計影響很大。當今世界LNG運輸船的儲罐形式有自撐式和薄膜式兩種。
自撐式有A型和B型,其中A型為棱形或稱為IHI SPB,設置完整的二級防漏隔層,以防護全部貨物泄漏,專利屬于日本石川島播磨重工公司;B型為球形,設置部分二級防漏隔層,以防護少量貨物泄漏,專利屬于KVANERNER MOSS。球罐型的特點是:獨立艙體不容易被傷害,可分開制造,造船周期短,質量檢查容易;液面晃動效應少,不受裝載限制,充裝范圍寬;保溫材料(可用聚氨基甲酸酯塑料,聚苯乙烯,酚醛塑料樹脂)用量少;由于儲罐帶壓(2kg/cm2),操作靈活,增加安全性,緊急情況下,在裝卸的任何階段都可離港,或在貨物泵失靈情況下,卸貨的可能性也較好,并且卸完貨時清艙簡便,但船受風阻面積大。
薄膜式又可分為Technigaz和Gaz-Transport兩種,前者貨艙內壁為波紋型。其特點是:可加工許多預制件,縮短造船時間,由于保溫層較薄,相應貨物裝載量要略微大些,但保溫材料較貴,并且保溫采用粘結方式,施工后不能改動,對質量控制要求嚴格。后者選用0.7mm厚,500mm寬的平板INVAR鋼(36%鎳鋼)貨艙內壁為平板型。其特點是:不可預先加工許多部件,但易制造,制造時間較長;由于保溫層較厚,相應貨物裝載量稍微小些;保溫材料采用可滲透氣體的珍珠巖,以添加更多的惰性氣體,減少保溫材料費用,并且被封閉在保溫盒子內用螺栓固定,施工后可改動,質量控制相對不是很嚴。
以上兩者均設置完整的二級防漏隔層,以防護全部貨物泄漏,專利屬于法國燃氣公司的子公司--燃氣海上運輸及技術公司(GTT)。兩者共同的特點是:船的主要尺寸較小、低溫鋼材用量少,低功率、燃料消耗低;船體可見度大,視覺寬,船體受風阻面積少;設置完整的第二防漏隔層,對高級計算要求少,不需要復雜的應力計算;船廠投資少,但勞動強度,不能對保溫層檢查;液面易晃動,為避免晃動的危險,裝載受限制,并且由此薄膜貨艙尺寸也有所改進。
建造LNG船要比建造油船需要更大量的勞動力和更高的技術工藝,具有極其嚴格的質量控制,是船舶制造業中要求最為嚴格的一種,尤其是建造密封系統需要特殊的設備和裝置以及熟練技術勞力,須有密封系統的制造許可證。因此全世界LNG船的建造能力受到限制。據了解,當今建造LNG船的廠家中。制造自撐式球罐形的有日本(三菱重工,川崎重工,三井造船)和芬蘭(KVANERNER MOSS);制造自撐式IHI SPB(棱形)是日本石川島播磨重工;制造Gaz Transport(平板形)薄膜式有法國大西洋船廠,意大利FINCANTIERI,韓國現代和大宇,三菱重工和三井已簽合同準備建造該船型。制造Technigaz(波紋形)薄膜式有日本鋼管廠(NKK)和韓國三星。
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