LNG运输船货舱型式及货舱围护系统简介（之二）

LNG运输船货舱型式及货舱围护系统简介（之二）

三石LNG杂谈系列之五

　　本系列文章为信德海事网专家团队作者，资深轮机长王磊轮机长原创系列作品，查看往期可点击以下连接跳转查看，往期回顾：

1：干货！LNG船怎么“开”？之LNG运输船货物管线阀件简介

　　前言：

　　上一篇（点此查看→LNG运输船货舱型式及货舱围护系统简介（之一））我谈了一下LNG船薄膜型液货舱围护系统，今天我想主要写一下其它两种LNG船常见的液货舱围护系统，

　　一是大型LNG船自持型TYPE B MOSS型液货舱，

　　二是小型LNG船自持型TYPE C型液货舱。

　　最后稍微聊一下自持棱柱型（TYPE B SPB型）液货舱。

　　MOSS型液货舱的LNG船本人从来没有上过，所以是以总结资料为主，小型LNG船在本系列第一篇文章中提到的4艘船我有幸上过其中3艘，所以还是有一些值得分享的信息的，希望能给有兴趣的读者提供一定的帮助。

　　1．大型LNG船自持型TYPE B MOSS型液货舱简述

　　（1）自持型TYPE B MOSS型液货舱的发展历史

　　第一条使用自持型TYPE B MOSS型液货舱的LNG船是在1973年由挪威一家船厂建造的87600立方米LNG船，当时是使用的含9%镍的合金钢，但是只有最初的两条船是使用9镍钢建造的货罐，之后很快就修改设计，主要以5083铝合金来制造球型货罐了，铝合金的厚度一般在28-55毫米，在货罐中部的赤道带，厚度会达到170毫米。最初的大型MOSS LNG船是有5个36.6米直径的球罐型液货舱，后期随着球罐建造技术的提高，一般使用4个直径为40米的球罐型液货舱，就我所知目前最大的球罐型液货舱是日本川崎重工建造的，4个液货舱的容积做到将近177000立方米，也就是说液货舱的直径将近44米，差不多已经可以说到了极限了

　　下面是一个常见的直径约40米的球罐各部位舱壁厚度分布图，给大家一个基本概念

　　（2）自持型TYPE B MOSS型液货舱的建造方法

　　对于MOSS型液货舱，以上面直径40米的的液货舱建造为例，其是由数十块预成型厚铝合金板分片分段焊接而成，一般来讲，有如下两种建造方法：

　　刚性固定法，这种建造方法的优势是，可以在造船厂之外的任何地方建造，待整个球罐型液货舱建造完成后，再将其运送到船坞，整体吊装进船体液货舱区域内，下图即为在一个独立的液货罐工厂建造的球罐型液货舱完成后加装垂向柱形裙围结构的情形。

　　片体法，这种方法是将球罐如上面分区的方法分成若干环带，每个环带再分解成若干片体，先制造片体，然后组成环带，最后再将环带组成球体，通常这种建造方法会在船体建造的同时将液货舱分成下球体，连同裙围结构的赤道圈和上球体三个分段进行建造，在船舶主体完成后，再将三个分段吊装到船体液货舱区域进行焊接组装。

　　（3）自持型TYPE B MOSS型液货舱的绝缘层建造方法

　　MOSS型液货舱和薄膜型液货舱在绝缘层方面的区别是，它不需要完整的次屏蔽，而仅在货舱底部之下设置滴盘形成缩减的部分次屏蔽，用以容纳可能泄漏的液货天然气。滴盘布置在船体的内底中，材料为不锈钢或与球罐相同的5083铝合金，滴盘顶部周边由法兰围板构成，内部设置挡板，防止由于船体横摇和纵倾引起积聚液体的运动，滴盘的容量由计算出的15天内可能的泄漏液货量来决定。

　　而MOSS型液货舱主绝缘层的建造主要有两种型式：

　　板块式聚苯乙烯绝热材料建造型式

　　环带发泡式聚苯乙烯绝热材料建造型式

　　绝热系统的厚度根据所要求的液货蒸发率为基础计算确定，两种型式的外观如下图所示

　　板块式聚苯乙烯绝热材料以1.2米X 1.1米的聚苯乙烯预制泡沫绝热板块覆盖整个球罐型液货舱。绝热板块由两层组成，在截面中和轴处由玻璃纤维将两层绝热版粘结，厚度约为190-230毫米，绝热层的厚度取决于设计最大蒸发率，而最大蒸发率是由给定条件下计算出来的，通常的给定条件如下：货物为纯甲烷，空气温度为45摄氏度，海水温度为32摄氏度，货物温度为零下162摄氏度，平稳海况。绝热板块以纬向排列（见上左图），依球型的走向边缘削斜，依球型曲率成型，与球罐以螺栓进行连接。在环之间设置由预压成型的岩棉填充，在板之间设置弹性聚苯乙烯。绝热层外部以粘结的方式覆盖0.3毫米厚的铝膜，这层铝膜的作用是在液化天然气微量泄漏时作为液密和气密屏障。

　　环带发泡式聚苯乙烯绝热材料为挤压式聚苯乙烯泡沫，覆盖除上下两极和中间赤道带之外的球体，采用自动连续向施工现场输送绝热材料的方式进行（见上右图），并采用聚苯乙烯复合料进行热连接，因为材料的收缩，绝热材料与球体的接触面采用玻璃纤维加强材料。绝缘层水平向收缩缝和为防止材料连续断裂而设置的断裂屏均采用聚苯乙烯复合材料。上下两极采用1.2米X1.2米的聚苯乙烯预制板块，裙体结构和赤道圈采用1米X1.2米的膨胀聚苯乙烯预制板块。在最外层同样由铝膜覆盖，以保证液密和气密。

　　（4）自持型TYPE B MOSS型液货舱的支撑结构

　　MOSS型液货舱的整个球体在赤道圈外侧由一个垂向柱形裙围结构支撑（见制造方法处的图片），柱形裙围结构底部与船体结构焊接成一个整体，裙围结构与球面赤道圈的连接是由具有特殊截面的连接件焊接而成。通过对裙围结构型式的不断优化，在目前的设计中，裙围结构的上部材料一般为高强度铝合金，中部为阻热不锈钢，上部与中部之间为结构过度连接件，一般由铝，钛，镍，不锈钢组成，下部为低温钢（见下图），这样减少了船体与液货之间的热量传递，进而降低了液货蒸发率。

　　（5）结构过度连接件说明

　　上图中的这个结构过度连接件很有意思，我试着给大家解释一下这个连接件的情况，之所以设计这样一个连接件是因为对于铝和不锈钢的直接焊接，由于热膨胀系数的不同而很难实现，那么怎样解决这个问题呢？工程师们是这样做的，在货罐赤道处安装这样一个总厚度约37毫米的连接件（见下图），上部是铝制的裙围，然后是一层钛板，接下来是一层镍板，然后下部连接不锈钢裙围，这个结构连接件一来将货罐的铝制结构与下部的不锈钢支撑裙围连接了起来，二来起到减少热传导的作用，可以说一举两得，人的智慧真的是无穷的啊！

　　（6）泵塔

　　在每一个液货舱的球体垂向轴线上设置泵塔（见下图），泵塔由铝合金制造，泵塔的存在增强了MOSS型液货舱在部分装载时对自由液面的控制，所以对于MOSS型液货舱，是没有和薄膜型货舱一样的部分装载限制的。

　　泵塔一般包含如下设备及组件

　　液货泵，液货管线等

　　液位等液货舱检测系统

　　进入液货舱的主要通道

　　（7）自持型TYPE B MOSS型液货舱的泄漏保护

　　IGC规则规定TYPE B型液货舱的设计必须遵循“失效前泄漏”的准则，即在15天之内产生的裂纹不会扩展到结构产生突然的，灾难性的失效。对于MOSS型液货舱，最大泄漏量应小于或等于20升/小时，且这个速率将允许船舶在发现泄漏后的15天内驶达维修地点以排出货舱内的液货并对货舱进行维修，对于这种少量的泄漏，MOSS型货舱设有如下保护系统：

　　货舱绝缘层及主屏蔽

　　底部设置滴盘的部分次屏蔽

　　危险气体检测系统

　　液化天然气排出系统

　　在次屏蔽设置的滴盘处，有3种检测方法用于检测液化天然气的泄漏，它们是：

　　30%LEL的危险气体检测系统

　　液位计

　　零下100摄氏度的温度探头

　　MOSS型LNG船货物围护系统从面世至今已经超过45年，在几十年的营运时间中证明这种货舱围护系统还是非常安全可靠的！

　　2．小型LNG船自持型TYPE C型货舱简述

　　（1）小型LNG船同样有很多是使用薄膜型液货舱的，不过我国目前所建造的四艘小型LNG船（详见本系列第一篇文章）均使用了自持型TYPE C型液货舱，只不过四条船的液货舱都略有区别而已，下面我分别描述一下这几条船货罐的情况：

　　其货罐的布置基本是如下这种情况

　　启元轮和301的货罐布置雷同，不过它只有3个货罐而已，标准的双体罐的样子如下图所示：

　　元和轮的有意思之处是它的1号货舱没有使用301和启元相同的异型双体罐，而是使用了一个单体罐，它的货罐布置大概是下图的样子，

　　华祥8轮因为比较小，所以使用了两个单体罐，与我们常见的LPG船基本一样。

　　（2）自持型TYPE C型液货舱的种类

　　由以上几条船的货罐型式可知，C型罐有单C型罐和双C型罐之分，而双体罐又有正常形态的双体罐和异型双体罐之分，但是在查找资料的时候发现还有一种三C型罐，我个人是从来没有见过，不过发现了一张图片，放到下面给大家看一下，我也是挺新奇的，个人觉得大概是为了增加货罐容积吧，是否正确就不敢保证了。

　　（3）自持型TYPE C型液货舱的绝缘层建造方法

　　自持型TYPE C型液货舱一直以来在小型LPG船上应用广泛，可以说是一种比较主流的货罐型式，罐体可以由专业厂家建造，在船体建造完成后，再将其运送到船坞，整体吊装进船体液货舱区域内，如上面图片所示，与MOSS型的刚性固定法基本相同。通常C型罐仅需要做一层绝缘层，下图是我在启元轮驻厂监造期间进入隔离空仓时照的货罐外表，由照片可见，使用的是类似于MOSS型的板块式聚苯乙烯绝热材料建造型式。

　　（4）对使用自持型TYPE C型液货舱LNG船的几点思考

　　当我在几条使用TYPE C型液货舱的小型LNG船工作期间，有一些个人的思考和想法，下面提出来和各位读者讨论，可能我的想法也不一定正确，所以在这里算是抛砖引玉吧，不当之处，希望有真正的内行人士予以指正。

　　首先一条是我在上一篇文章中提到的，即使一些使用TYPE C型货舱的小型LNG船的货舱可以承受一定的压力，但是由于LNG货温会随着舱压的升高而升高，进而使得货温超过货主要求的温升标准（见本人撰写的杂谈之二内容），故此即使该货舱可承受一定的压力，在航行中仍应该按照全冷型液货船控制舱压与舱温。

　　其次是由于TYPE C型货舱仅做一层绝缘层，货舱外部与船舶内船壳之间是一个较大容积的隔离空仓，那么为了保持该空间内气体的干燥，这种小型LNG船最好设计有容量较大的即可生产氮气又能生产干空气的氮气发生器，以便在正常营运期间给该空间提供足够的干空气及在进厂修船前后可以生产足够的氮气用于货舱惰化。

　　第三是在我上过的这几条小型LNG船上，对隔离空间的危险气体探测都是使用了固定式危险气体探头，个人认为如果能够使用危险气体取样检测系统会更好一些，因为毕竟当需要对危险气体探头进行试验或校正时，固定式的必须开仓进入该空间，则必然会带入一定量的湿空气，对保持该空间的干燥不利！

　　3．自持棱柱型TYPE B SPB型液货舱

　　由日本石川岛播磨重工公司（IHI）独立研发的自持棱柱型（TYPE B SPB型）液货舱设计自由度高，空间浪费小，结构紧凑，相同装载量下船舶重量最轻，储罐数量最少，蒸发率低，而且没有液位装载限制，因为上甲板空间完全不受限制，所以航行控制最容易，货舱压力，温度控制简单，不可泵送的液货量最少（约3立方米/货舱），且对外部及内壳绝热的维修最容易，其实是一种非常好的货舱型式。

　　但是由于造价昂贵，且该公司对其专利控制极严，故此一直以来只有该公司自己建造的两条使用该类型货舱的LNG船，后来听说又有两条使用该型货舱的LNG船在建造，但因为所获信息不是很明确，所以实际情况并不了解。

　　总结：

　　总之，笔者目前还没有听说我国国内哪家造船厂获得了MOSS型货舱的专利技术，自然也就没有哪家船厂建造MOSS型LNG船，

　　但是对于小型LNG船的TYPE C型货舱，国内可建造的厂家有很多，且均具有很成熟的建造技术，这个对于我国小型LNG船的建造可以说是非常有利的，遗憾的是，正如我在第一篇文章中提到的，国内对于小型LNG船的建造在经过2014年的一个小高潮之后一直沉寂至今。就在不久前的8月10日，交通部发布《关于深入推进水运行业应用液化天然气的意见（征求意见稿）》，力求加快推进船舶用能结构升级和港口污染防治，深入推进水运行业应用液化天然气清洁能源。希望该《意见》的发布能够为我国小型LNG船的建造再次推出一个小高潮来！为国家能源结构调整和水运绿色发展提供重要支撑。

信德海事专栏作者：王磊

免责声明：本文仅代表作者个人观点，与信德海事无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本站证实，对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺，请读者仅作参考，并请自行核实相关内容。

投稿或联系信德海事：

admin@xindemarine.com