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中韩竞逐LNG
文字：Sha
校稿：朝乾 / 编辑：板栗
4月29日，中国船舶集团签下了全球最大单笔造船订单，将为卡塔尔能源公司建造18艘27.1万立方米超大型LNG（液化天然气）运输船。
这种船能够运输-162°C 低温的LNG，堪称“海上超级冷冻车”，是世界上建造难度最大的船型之一。
目前，中韩两国已进入订单争夺战的白热化阶段。中国船舶集团旗下的沪东中华自主设计、建造了全球最大的LNG运输船，可运输27.1万立方米的LNG。
▲图注：LNG船造价高、技术高、可靠性要求高
不是随随便便说造就能造的（图：HHI）
自从1959年第一艘LNG运输船甲烷先锋号(Methane Pioneer)投入运营以来，截至2023年底，全球LNG运输船船队达753艘，运力合计1.13亿立方米。
随着LNG市场需求的迅猛增长，LNG运输船已成为世界能源供应链上不可或缺的重要运输工具。
这种被誉为世界造船业“皇冠上的明珠”的运输船，其技术壁垒究竟是什么呢？
LNG运输船为什么难造？
为了便于运输，天然气需要冷却至约-162°C，变为液体，储存在LNG运输船的储罐中运往世界各地。然而，如此低温会让钢变脆易裂，极大增加了造船难度。至今，LNG运输船都有“沉睡氢弹”之称，稍有瑕疵的储罐都可能因气体泄漏引发毁灭性爆炸。
▲图注：这庞然巨物如果发生事故，后果不堪设想
（横屏，图：shutterstock）
以载重约8万吨的”泛亚“号为例，一旦发生事故，便相当于约100万吨TNT当量的核弹能量，其危险性不容小觑。因此，LNG运输船中的液货围护系统就成了重要的技术门槛。
目前世界上比较常见的液货围护系统有两种，分别是法国GTT(Gaztransport & Technigaz)公司研发的薄膜型、挪威Moss Maritime研发的自支撑型。两种系统各具优劣势：
▲图注：各有优缺点，具体看业主需求
两种系统都会在海运过程中产生少量的气体自然蒸发(boil-offgas)，可能是大气环境中的热量转移，运输中的液体晃动，储罐冷却或减压过程导致的。在满载条件下，薄膜型运输船每日蒸发率大概小于0.10%，而自支撑型运输船每日蒸发率为0.15%左右。
薄膜型系统以其更高效的空间利用率和相对低蒸发率而更受欢迎，在现有的LNG运输船中占比高达81%。
▲图注：降低蒸发率对行业来说至关重要
（图：shutterstock）
▲图注：MKⅢ薄膜型LNG船的货舱，极具科幻感
（图：9gag.com）
上世纪80年代前，欧美一直垄断全球LNG运输船市场。随着欧洲开始考虑人力成本等因素而淘汰制造业，才将造船接力棒交给亚洲。
1980年至1990年初，日本接过造船生意，引进欧洲技术建造了自支撑型的LNG船。1993年至1994年期间建造的13艘LNG船中，有10艘为日本造的。
▲图注：许多日本著名造船商都有此类船型的交付业绩
（横屏，图：shutterstock）
1994年，韩国建造了其第一艘LNG运输船，开始了与日本的竞争。进入21世纪后，韩国凭借高性价比战略占据全球约7成市场份额，取代日本稳坐亚洲造船业头把交椅。
从2021年开始，中国船企的接单量超过了韩国，已连续三年蝉联全球接单冠军。
▲图注：韩国大宇造船承建的LNG运输船（图：壹图网）
虽然，亚洲已经成功建造了LNG运输船并占据大部分市场份额，但直至今日仍有很多技术专利掌握在欧洲国家手中。因此，亚洲每建造一艘LNG运输船，都需向欧洲专利国支付约5%的专利费。也就是说，一艘耗费约2亿美金的LNG运输船，专利费就要约1000万美金。
除了液货围护系统的技术专利这一阻碍，用于制造LNG储罐的殷瓦钢(Invar，FeNi36)也曾是亚洲造船国绕不过去的一道门槛。
▲图注：这玩意儿外表平平无奇，但应用面很广
（图：alloysintl.com）
殷瓦钢是一种含铁约64%，镍36%的热膨胀系数低的高韧性合金，能在正负200°C的条件下都不易发生变形或断裂。这些特性决定了殷瓦钢非常适合被应用到如LNG运输船和航空航天等精密仪器装备中。
法国GTT公司的薄膜型液货围护系统就需要使用殷瓦钢制作储罐内膜，以达到保温密封的效果。由于殷瓦钢曾一度被法国垄断，迫于其在造船过程中的必要性，亚洲国家只能不情愿地为其高昂价格买单。
▲图注：不掌握核心科技，确实容易被人卡脖子
（GTT公司设计的储罐内部，图：GTT）
但是，聪明勤奋的亚洲人决不会让殷瓦钢长期成为造船路上的拦路虎，中韩两国都使尽浑身解数来改变这一局面。
韩国：另辟蹊径的过气霸主
造船之路，遍布坎坷，韩国有今日的成就，也不是一蹴而就的。起初，韩国也曾因没有实际造船经验而无法赢得国际招标。韩国政府为方便进口LNG，决定自行建造4艘运输船，并全由本国造船厂承建。此后，韩国逐渐将造船重心从油船转移到LNG运输船上。
▲图注：自己造船，省钱，还能赚别人的钱
（韩国现代重工造船厂 图：壹图网）
从韩国建造其第一艘LNG运输船以来，吸收外国技术与坚持科技创新并驾齐驱，不仅自主研发了自动高电流金属惰性气体焊接机，还成功开发了世界上第一艘电动超大型LNG船、第一艘多功能天然气运输船和第一艘极地自破冰型LNG运输船等多种船型。
▲图注：第一艘极地自破冰型LNG运输船
Christophede Margerie号
（图：shutterstock）
长期修炼的科技实力加上5家造船大厂的建造能力（现代重工、大宇造船厂、三星重工、韩进重工和三湖重工），共同铸就了韩国在世界LNG运输船市场的傲人成绩。
▲图注：韩国在造船这个领域还是有深厚的积淀的
（图：壹图网）
但韩国并没有止步不前，其在核心系统和相关材料设备等领域的研发投入从未停止。大宇造船联合高校开发设计适用于极寒条件的隔热设备和工程系统，三星重工也在再气化系统和再液化系统领域均有布局。
▲图注：用别人的专利是要给钱的
还是自己的技术用起来香
（再气化工艺流程示意 图：DSME）
▲图注：安装在船首的再气化设施（图：DSME）
2022年6月，韩国宣布已成功将高锰钢材料应用于LNG储罐中。此前，《国际散装运输液化气体船舶构造和设备规则》规定仅有4种材料可用于制造LNG储罐：9%镍钢、殷瓦钢、铝合金钢和奥氏体不锈钢。韩国这一创举不仅为建造LNG储罐新添原材料，也打破其从法国采购殷瓦钢的“魔咒”。
▲图注：从技术到材料，韩国努力摆脱对外界的依赖
（图：DSME）
高锰钢，全称为高锰奥氏体低温钢，锰含量约为22.5%-25.5%，其耐磨损，韧性强，低温性能好，可在高冲击负荷下安全运行。
▲图注：高锰钢强度高，塑性好，价格低
是十分理想的材料
高锰钢不是新钢品种，早已成功应用于铁路、军工等，如高锰钢制铁轨和坦克履带。但其强度大，切割和焊接难度大，锰蒸汽对环境和人体均有害，需要解决这几个难题才能更好的应用于LNG运输船的建造中。我国在此领域的研究起步晚于韩国，还在持续进行中。
▲图注：中国在材料的研究上也正在迎头赶上
由于高锰钢的经济性是镍钢的3倍，且锰在地球中储量颇丰，不易出现资源短缺，因此韩国此项技术突破或将增加其在造船领域的竞争力。
不得不说，韩国之所以能多年稳坐LNG造船界霸主，其推陈出新的科技创新和完善的产业布局确实功不可没。
▲图注：不过随着LNG船需求的激增，韩国船坞爆满
给到中国的订单也就增加了
（图：shutterstock）
半个多世纪以来，LNG运输船的建造由欧美过渡到日韩，但这场造船大战韩国已经开始落下风了，中国造船业正在全面赶超韩国。
中国：埋头苦干的新科冠军
1999年，基于国家能源结构调整需求，我国也启动了LNG运输项目，并在2008年成功交付沪东中华建造的国内首艘LNG运输船“大鹏昊”。
▲图注：造船工业“皇冠上的明珠”终于被我们拿下
这对我国能源安全有着十分重大的意义
（“大鹏昊” 图：沪东中华）
2013年，我国开始研发LNG船用殷瓦钢，历时4年攻坚战，终于在2017年成功获得法国GTT公司认证。
自此，我国终于打破法国对殷瓦钢的垄断，有效降低制造成本，提高自主建造能力。宝钢特钢也因此在达到极高的生产加工工艺要求后，继法国GTT之后成为全球第二家殷瓦钢产销公司。
▲图注：打破了材料垄断
中国的LNG船建设又迈上了一个新台阶
（图：BAOWU）
其实，殷瓦钢除了制作工艺高，加工难度大以外，还有一个技术性难题就是焊接。殷瓦钢可以说是钢中贵族，其厚度一般只有约0.7mm。焊接过程中不能接触任何水汽，如果用手触摸一下，不到24小时后，整片殷瓦钢就会锈穿废掉。
▲图注：这东西之后装的可是“沉睡的氢弹”
这可万万不敢马虎啊
因此，一位合格的殷瓦钢焊接工人需要经过长时间的学习、练习，并通过国外专业机构认证。培养一位合格的殷瓦钢焊工大约要花费20-30万人民币左右，同时还要累积可能长达2年的试验才有资格上岗。
由于殷瓦钢如此娇贵又薄如纸张，焊接过程中必须保持空气干燥，焊工需要佩戴专业的吸汗手套，时刻注意不能有一滴汗珠掉落在钢面上，这对焊工的耐心、细心和专业度有着极高的考验。
▲图注：殷瓦钢焊接心要平手要稳，针眼大的漏点都不能有
一焊就是数小时，不愧是“大国工匠”
而如今，我国不仅实现了殷瓦钢国产化，也培养了一批高级殷瓦钢焊工，为造船之路锦上添花。虽然我国起步晚于日韩，但发展迅猛，从最初的引进国外技术专利和拆解国外LNG运输船开始，一步步攻克层层技术难关才有了今日的世界级领先制造水平。
2023年，韩国的订单量为1001万CGT（修正总吨），比去年同期减少了37.6%。其全球市场份额为24%。而中国以2446万CGT的订单量保持世界第一，占59%的份额。
目前，沪东中华、江南造船厂，大船重工以及扬子江船业也陆续加入了建造LNG运输船的队伍。沪东中华更是已经建成了舱容27.1万立方米的LNG运输船，超过了韩国为卡塔尔制造的Q-max（26.6万立方米），成为了世界上最大的LNG运输船。
▲图注：虽然起步晚，但已经在向最高峰发起冲击了
（图：沪东中华）
以上种种不难看出，想在LNG运输船市场中分一杯羹，独立自主的科技研发和建造能力是核心。
另外，与韩国相对完善的造船产业链相比，我国还需要加强配套产业协同发展，增强高附加值造船业零部件的生产和供应能力，进而提高我国综合造船实力。
▲图注：光把造船造出来不够，还要发展全产业链
（图：沪东中华）
这场中韩LNG运输船大战正在进行中。未来中国能否保住世界第一，还要看技术的更新迭代，生产力的配合以及全产业链的完善。
参考资料：
1. Maritime History Notes: Pioneering LNG carriers
https://www.freightwaves.com/news/maritime-history-notes-pioneering-LNG-carriers
American ShipPEr, February 1, 2021
2. 上海石油天然气交易中心，创纪录！猜一猜，去年全球总共生产了多少 LNG 运输船订单？
https://finance.sina.com.cn/money/future/roll/2022-01-15/doc-ikyakumy0562981.shtml，新浪财经，2022 年 1 月 15 日
3. 被称为沉睡的氢弹，造船难度堪比航母，天然气运输船为何难造？
https://new.qq.com/rain/a/20211028A04Z8W00，腾讯网
4. IGU World LNG report 2022
https://www.igu.org/resources/world-LNG-report-2022/
5. Moss Maritime Our History, https://www.mossww.com/history/
6. Chambers, LNG carrier rates on a charge
https://splash247.com/LNG-carrier-rates-on-a-charge/，Splash 247.com, September 14, 2022
7. Weems & Howell, Japan’s pivotal role in the global LNG industry’s 50-year history
https://www.lexology.com/library/detail.aspx?g=1d775cb2-c99f-4019-b142-214731b8e828，Lexology, August 4, 2014
8. 海运经济，球 LNG 运输船发展回顾：造船格局及船型发展篇
http://china-gases.com/article/item-1557.html，气体网，2019 -03-12
9. LNG 船建造：韩国缘何能一枝独秀
http://www.eworldship.com/html/2019/ShipbuildingAbroad_0909/152609.html
国际船舶网，2019-09-09
10. 殷瓦钢https://baike.baidu.com/item/%E6%AE%B7%E7%93%A6%E9%92%A2/3419385
11. 一文带你了解 LNG 船（二）
https://zhuanlan.zhihu.com/p/348907291
12. 长期被法国垄断！连美国都造不出来的殷瓦钢，中国 4 年自研成功
https://new.qq.com/rain/a/20220204A014KF00，腾讯网
13. 高锰钢规模化船用有难关！
http://jnshipyard.cssc.net.cn/cms/document/203.html，CSSC 江南造船（集团）有限责任公司，2022-01-07
14. 2022：Shipping’s half year report,
https://www.clarksons.com/home/news-and-insights/2022/2022-shippings-half-year-report/, CLARKSONS, 07/07/2022
15. Korean shipbuilders yield No. 1 spot to Chinese rivals,
https://www.hellenicshippingnews.com/korean-shipbuilders-yield-no-1-spot-to-chinese-rivals/, HELLENIC SHIPPING NEWS, 10/09/2022
16. 徐宁，LNG 运输船遭疯抢，中韩谁能制霸造船市场？https://www.jiemian.com/article/8094443.html，界面新闻，2022 年 9 月 24 日
17. 腾讯网，打破韩国垄断，中国正建世界最大 LNG 船，一次可供 4000 万人 1 月生活， https://new.qq.com/rain/a/20210914A0FDD000
*本文内容为作者提供，不代表地球知识局立场
封面：shutterstock
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