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统计数据显示，2021年LNG船新船订单达到85艘，刷新了2018年77艘的历史纪录。去年12月，中国船级社（CCS）为GTT公司颁发了NO96 Super+新型薄膜围护系统的原理认可（AIP）证书。这是CCS以有力举措推动行业技术创新的实际行动，将进一步加快这一新技术的实船应用，为全球绿色低碳发展做出积极贡献。
薄膜围护系统诞生
LNG船是国际公认的高技术、高难度、高附加值的“三高”船型，被称为“海上超级冷库”，与豪华邮轮、航母并称造船业皇冠上的“三颗明珠”。说到高技术，最难的部分是它的液货围护系统，也就是要将-163度的低温LNG安全储存，不能泄露，同时使低温液货与船体结构有效隔离以防止产生钢板低温脆裂，而且蒸发率要低。
在当今世界LNG运输船队中，根据液货舱货物围护系统采用隔热方法的不同，主流技术主要分为薄膜型、Moss球罐型，其他货舱型式诸如SPB、C型压力罐式占比较小。近些年新开发的韩国KC-1、挪威LNT-A型货舱技术也有待市场检验。薄膜型技术主要是法国GTT公司的液货舱技术，它在市场上居于霸主地位，其他几种技术类型的份额总和不及它的一半。
相对于其他船型来说，LNG船的历史并不长，而薄膜型围护系统的历史则更短。1959年被业界认为是LNG海上运输元年。法国研发薄膜型液货围护系统始于1963年。当时，法国燃气公司和日本邮船的合资公司Gazocean成立了一家名为Technigaz（TGZ）的子公司，负责研发这种新的LNG运输技术。这种技术通过不断改进，最终形成了MARK I型液货围护系统，并成功应用于“Pythagore”号LNG运输船，这是MARK系列薄膜型液货围护系统的起源。
几乎同时，法国Worms集团组建团队开始研发一种由殷瓦钢制成的薄膜型液货围护系统，这是NO系列液货围护系统的发端。1965年，以上述研发团队为基础组建了Gaztransport（GT）公司。1967年，美国Phillips 油气公司和Marathon石油公司下单建造了两艘LNG运输船，命名为“Polar Alaska”和“Arctic Tokyo”号，用于出口天然气到日本。1969年，“Polar Alaska”交付，并取得了成功。据统计，1968年至1979年，有12艘LNG船采用了TGZ公司的MARK型液货围护系统；1969年至1978年，有10艘LNG船采用了GT公司的NO型液货围护系统。
1994年，GT和TGZ两家原本相互竞争的公司合并组成GTT公司。MARK型和NO型两种主要的薄膜型液货围护系统都纳入到了GTT旗下，并得到了国际主流船级社的认可。从此，GTT成为全球唯一一家掌握薄膜型液货舱核心技术的公司。LNG液货围护系统两大主流技术开启了流金岁月，并随着业界的需求以及规则的改变而不断改进完善，诞生了光灿夺目的MARK Ⅲ和NO96系统。
MARK Ⅲ花开锦绣
MARK Ⅲ作为GTT液货围护系统两大主流技术之一，经过50多年的发展日趋成熟，并在200多艘船上得到应用。在MARKⅢ问世之前，MARKⅠ首先得到了开发应用，并在此基础上不断完善和进化。
上世纪60年代初，Technigaz公司购买了液货舱技术专利并开始进行全面开发。1964年，第一个薄膜围护系统设计成功应用于“Pythagore”号运输船。后来这一技术演变为MARKⅠ。
MARKⅠ的主屏蔽膜由一组1.2mm厚的AISI 304L不锈钢薄板构成，这些不锈钢膜固定在绝缘板和角隅安装板上；次屏蔽由两层胶合板夹三层巴沙木构成，上面一层为厚胶合板，下面一层为糖枫木胶合板。1971年交付的50000立方米甲烷运输船“Descartes”号是第一艘应用MARKⅠ系统建造的商船。后来，还有12艘从40000立方到126,500立方不等的船舶应用了这一系统。
在MARKⅠ系统中，绝热层用的是巴沙木，次屏蔽用的是糖枫木。随着合成材料的迅速发展，这两种天然材料，特别是产自厄瓜多尔的巴沙木，因种植面积有限、成长期较长而逐渐暴露出产量对技术大规模推广应用的制约。
MARKⅠ系统经过不断完善，升级迭代水到渠成。于是，MARK Ⅲ系统问世。增强聚氨酯泡沫替代了巴沙木，次屏蔽用“三合一”代替了糖枫木胶合板。“三合一”是由两层玻璃纤维布夹一层柔性铝箔构成的复合材料。截至1997年底，7艘在役或在建船舶应用了这一系统。其中，18000立方的甲烷运输船3艘、22500立方甲烷运输船1艘、13.8万立方甲烷运输船3艘。
之后，GTT围绕MARK Ⅲ系统开展了大量研发工作，使之不断优化，以满足船东和船厂要求，并符合行业法规、规范和标准要求。终于，MARK Ⅲ成为拥有众多铁粉的明星薄膜型货物围护系统。
今天，我们熟知的MARKⅢ系统，主屏蔽膜为1.2mm褶皱型304L不锈钢，次屏蔽膜为两层玻璃纤维布夹一层铝箔的三合一复合材料，隔热板块为上下层压板夹增强聚氨酯泡沫。总体来看，这一模块化系统采用标准预制组件，可以适应多种形状和容量的液货舱，易于组装、适合大规模生产。同时，互相垂直的褶皱结构使屏蔽膜能够适应任何热应力和船体变形应力，从而确保出色的系统寿命；在聚氨酯泡沫中嵌入玻璃纤维可以让绝热板具备所需要的机械性能，凭借较高的泡沫密度以及盖住绝热板两侧的胶合板（用于均匀地分布载荷），绝热材料能够承受高冲击压力，并吸收液体运动所产生的能量，抵御液货舱由于部分装载而引起的晃荡。特别是，MARK Ⅲ系统提高了船舶内部空间利用率，让船舶尺度更为紧凑。
创新是GTT液货围护系统永恒的主题。MARK Ⅲ系统虽然取得了巨大成功，但围绕提高热效率和结构性效率，改进、完善的脚步始终没有停歇。2011年，在MARK Ⅲ系统基础上诞生的MARK Ⅲ Flex系统，进一步加大了绝热层厚度，由MARK Ⅲ的270mm增加到400mm，主绝热层厚度保持100mm不变，次绝热层增加到300mm；进一步降低大型LNG船的蒸发率至0.1%V/天以下，17万立方LNG运输船甚至可以达到0.085%V/天。
2017年，MARK Ⅲ Flex+系统问世。与MARK Ⅲ Flex系统相比，顶部桥接垫块下面的次屏蔽膜增加了一层，从而使次绝热层厚度进一步增加至380mm，安全系数进一步提高，蒸发率也进一步降低至0.07%V/天。同样在MARK Ⅲ Flex系统基础上发展而来的MARK ⅢFlexHD系统，增强聚氨酯泡沫密度进一步增加到210kg/m3，货舱抗压强度提高2倍以上。
NO96厚积薄发
2012年，GTT推出了NO96型液货围护系统。但在它之前，GTT曾推出NO82、NO85、NO88等相关型式并得以实船应用。
N082是GTT的首型液货围护系统，准确说，是GT公司的产品，1965年投入市场。其主保温层和次保温层由模块化“绝缘箱”(桦木胶合板结构，填充珍珠岩)构成，绝缘箱标准尺寸为0.200米×0.400米×1.000米。主、次保温层上分别敷0.5毫米厚的Invar合金膜作为主屏蔽和次屏蔽。主、次屏蔽通过滑舌连接到绝缘箱上，从而消除薄膜与绝缘箱接口的剪切应变风险。NO82技术被成功应用建造了10艘4万至12.5万立方米不等的LNG船。
1975年，GT推出了NO82的升级版NO85。两者相比，一个显著变化就是Invar的厚度从0.5毫米增加到0.7毫米。别小看这个不起眼的变化，它使得Invar合金膜的宽度从400毫米增加到500毫米成为可能，这样就可以将焊接接头的数量减少20%。显而易见，NO85系统比NO82经济性更好。应用这一技术，业界成功建造了8艘12.5万立方米的LNG船。
在NO85基础上演变而来的第三型系统称为NO88。1978年，GT将它推向市场。这次升级，取消了次层的木梁网格，取而代之以均匀分布的金属链接，这种所谓“连接器”用来支撑主层空间的金属梁网格。通过升级，热效率和建造成本得到进一步优化。这一系统被用来建造了7艘13万立方米的LNG船。
在总结前三个型系统研发经验和应用实践的基础上，GT公司于1983年推出了升级版NO96系统，这是一次技术上的重大飞跃，具有里程碑意义。NO96系统取消了主层空间的金属梁网格，主层绝缘箱直接固定在穿过次屏蔽膜的销钉上。同时，主层绝缘箱和次层绝缘箱的宽度增加到1米，正好是两个殷瓦合金条的宽度。连接主、次绝缘箱与双层壳的连接器的头和尾含有一种特殊的综合“热阻”，进一步提高了整个保温层的隔热效果。NO96另一个重大改进是横向环被广泛调整，取消了复合横梁和均匀间隔的支撑，取而代之以殷瓦合金方形管。这个方形管的四个角设置有角隅，以连接主、次屏蔽与双层壳。这一重要创新消除了次屏蔽被贯穿带来的风险。一些老旧船也的确发生过这种贯穿导致裂缝甚至液体或气体泄漏的情况。此外，方形管角隅与双层壳的连续链接减少了热应力和机械应力的集中。
NO96型系统诞生后，伴随LNG的广泛应用和运输量需求的增加，优势不断得到验证，选择应用这一系统建造的船舶也越来越多。但GTT一刻也没有放慢创新的脚步，NO96系统不断改进和完善。NO96GW通过用玻璃丝棉替代绝缘箱中的膨胀珍珠岩粉末，将蒸发率从NO96的0.15%降至0.125%-0.13%V/天。
继NO96GW之后，GTT开发出了NO96-LO3系统。原有的2层绝缘箱调整为3层。主层绝缘箱厚度不变，内部充填玻璃丝棉。次层绝缘箱一分为二，在原设计基础上减薄92mm，其下增加1层208mm厚的强化聚氨酯R-UF泡沫板。通过这次升级，BOR进一步降低为0.11%V/天。NO96-LO3+进一步改进，在保持与NO96-L03相同绝缘厚度的情况下，中间绝热层采用PU泡沫板代替了填充玻璃丝棉的胶合板箱。
降低BOR无止境
不断降低蒸发率一直是GTT液货围护系统的技术发展方向和努力目标。特别是在航运减排力度不断加大、LNG运输船队和LNG动力船队不断壮大的背景下，蒸发率更是成为船东、船厂广为关注的重要指标。
2020年，NO96系统升级版NO96 Super+诞生。2021年12月，中国船级社（CCS）为GTT公司颁发了这一新型薄膜围护系统的原理认可（AIP）证书。NO96 Super+继承了NO96系统的主要技术特点，特别是双层Invar钢膜以及将绝缘板固定到船体内壳的机械锚，在主、次绝热层之间填充了增强聚氨酯泡沫板，减少了储罐内的热量进入。凭借这项创新，再次减少了运营过程中的货物蒸发。据介绍，NO96 Super+可以为17.4万立方米LNG船提供有保证的0.085%V/天蒸发率。而对于更大运能的LNG船，还有可能进一步将BOR降低至0.08%V/天。
据了解，GTT新推出的NEXT1系统吸收了两大技术的各自优势，既得益于百炼成钢的NO96技术，也受益于MARK Ⅲ技术中使用的聚氨酯泡沫绝缘板的优点。蒸发率进一步降低。该系统由完全冗余的薄膜和绝热系统组成，直接由船体内壳提供支撑。包括两层独立的金属膜，每层金属膜均由一层绝热材料支撑。直接与货物接触的主屏蔽膜是根据MARK技术改进以后的波纹型不锈钢膜，而次屏蔽膜则是INVAR钢膜，为密封性能实现了 100% 的冗余设计。特别值得一提的是，系统的锚固元件也经过了优化，从而进一步提高绝热材料的热性能。
除上述两个系统外，近年来，GTT公司围绕MARK Ⅲ和NO96系统的升级，还推出了MARK V、NO96 Flex、NO96 Max等，但它们作为过渡性系统，并并未得到大范围应用，行业知名度不高。
来源：中国船检
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发表于 2022-5-31 09:53
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