自1959年甲烷先鋒號METHANEPIONEEER開始試驗運行以來，世界范圍內的LNG運輸業整整經歷了60年的發展歷程。在此過程中，LNG運輸船技術也經歷了從小型、簡單、單一到目前的大型、復雜、專用的不斷提升的過程。而LNG船貨物維護系統是LNG船舶的核心技術之一。

早期設計師嘗試研發出很多貨物維護系統技術。20世紀70年代中期以后，市場的實際運行規律最終使LNG船舶貨物圍護系統的主流技術選擇范圍縮小到4個主要設計概念：中小型LNG船適用的C型壓力罐、大型LNG船的Moss球罐型、GTTMARKⅢ和NO96薄膜型以及IHISPB型。

1LNG船貨艙型式分類

一般來說，IGC規則將液貨艙分為5種主要類型：整體貨艙、薄膜型貨艙、半薄膜型貨艙、獨立貨艙和內部絕緣貨艙。

獨立貨艙又可以分為A型，B型和C型（見圖1），而內部絕緣貨艙也可以分為1型和2型。

從數量上看，目前LNG船舶市場上以傳統的大型LNG船舶為主流。中小型LNG船以C型壓力罐為主。中大型LNG船則是Moss球罐型以及GTT薄膜型MarkIII型和NO96的天下。

2LNG船舶貨艙技術發展現狀及趨勢

自1959年LNG海上運輸技術開端以來，歷經60年的發展LNG船舶液貨艙技術逐漸向高可靠性、低蒸發率、低建造成本、低維護費用以及更輕更薄的方向發展。

目前國際LNG船造船市場上，韓國船廠以薄膜型技術占據絕對主要地位；日本船廠以其Moss型貨艙技術仍然占有一席之地；以上海滬東中華船廠為代表的中國船廠開始在LNG造船市場逐漸嶄露頭角。

2.1目前市場上主流LNG貨物維護系統技術發展現狀

根據GIIGNL2018年底的統計數據，在世界范圍內的LNG運營船隊中薄膜型液貨艙技術占70%的比例，Moss型有23%的應用比例，其他諸如C型壓力罐以及SPB等貨艙技術只有7%左右。薄膜型貨艙統稱為GTT薄膜型，可以細分為Mark型和NO型兩類。Moss型技術專利目前為挪威MossMarine公司所擁有。SPB型貨艙技術仍然為日本石川島播磨IHI牢牢把持。

1）薄膜型貨艙技術：MarkⅢ技術（見圖2）：該技術源自于1994年GTT公司合并之前的Tcehnigaz公司設計方案，屬于薄膜型，由船體結構直接支撐。主層屏壁為1.2mm厚帶

有縱橫方向（長度為340mm方格）波紋方格的304不銹鋼板。次層屏壁為2層玻璃纖維布中間夾1層鋁箔結構。絕緣板總厚度270mm，主層絕緣100mm，次層絕緣170mm。通過樹脂繩將絕緣面板粘合到船體內板上，這種樹脂繩用于雙重目的，錨固絕緣層并均勻地分配液貨載荷。

MarkIIIFlex技術：將次層絕緣的厚度由170mm增加到300mm，同時緣層的硬質聚氨酯PU泡沫密度增大，這樣貨艙強度增加且絕緣性能增強。BOR可以降低到最低0.085%V/天。

MarkIIIFlex+技術：由于絕緣厚度增加了480mm，因此除了增加貨艙強度之外，還可將BOR降低到0.07％V/天。

MarkIIIFlexHD技術：將硬質絕緣R-PUF密度可以從130kg/m3增加到210kg/m3，可以提供超過2倍的貨艙抗壓強度。

MarkV技術：次層屏蔽用焊接的波紋形殷瓦膜代替了3層結構的玻璃絲布鋁箔結構。這些技術升級使得貨艙自然揮發率可以進一步降低到0.075%V/天。

GTTNO.96薄膜型技術（見圖3）：NO.96薄膜型貨物源自于1994年GTT公司合并之前的GazTransport。該系統的主、次屏壁均采用0.7mm厚的含鎳36%的殷瓦鋼。主次

層絕緣箱（厚度230mm+300mm）均由填充有膨脹珍珠巖粉末的膠合板箱制成。

GTTNO.96GW技術：僅僅通過將絕緣箱中的膨脹珍珠巖粉末用玻璃絲棉替代，NO96GW系統的BOR可以降為0.125％~0.13％V/天。

GTTNO.96-LO3技術：絕緣箱共分3層。主絕緣箱厚度不變，內部充填玻璃絲棉。次層絕緣箱變成2層：減薄的92mm厚次層絕緣箱（填充玻璃絲棉）底部增加1層208mm厚強化聚氨酯R-UF泡沫板。NO96-L03貨艙BOR因此可達到0.11％V/天。

GTTNO.96-LO3+技術：與NO96-L03有相同的絕緣厚度，中間絕緣層采用PU泡沫板代替填充玻璃絲棉的膠合板箱。BOR可以降到0.11％V/天。

GTTNO.96Flex：其特點是主層屏蔽膜為波紋304不銹鋼膜，次層屏蔽為含鎳36%的殷瓦膜。主次層絕緣均采用強化聚氨酯R-UF泡沫板。BOR可以降到0.07％V/天。

GTTNO96Max：是NO96GW的升級，使用支柱結構和非結構絕緣材料來增加絕緣箱的強度。同時絕緣箱的隔板厚度由1.2mm增加到1.5mm，且頂板改為雙層。GTTNO.96Max可以分為MR/UR(Mega/Ultra-Reinforced)。貨艙內局部采用強化絕緣箱后，貨艙的裝載液位限制區間由傳統的10%~70%縮小到10%~50%貨艙高度。

綜上，GTT公司的薄膜型技術具有船體線型適應性好、船體容積利用率高的優點，適合大型LNG船的建造。但是其強度偏弱，因此在貨艙部分裝載時必須考慮晃蕩力對貨艙內膜的破壞，需特殊設計。一般來說GTT規定標準液貨艙內部限制裝載液位為10%~70%貨艙高度。

2）Moss型的技術現狀及其發展：20世紀70年代，早期的薄膜式LNG船上陸續出現過晃蕩力沖擊造成艙內薄膜表面損傷的事故，設計人員嘗試研發出更能耐受液貨晃蕩力的Moss型貨物圍護系統技術。世界上第一條采用Moss型液貨艙的LNG船是在1973年由挪威MossRosenbergVERF（MRV）船廠建造。

傳統的Moss球罐型技術（見圖4）：起初設計的貨艙的材料是含鎳9%鎳的合金鋼，后期貨艙材料改為5083鋁合金。球罐型貨艙鋁合金材料的厚度在28~55mm之間。在球型貨罐中部的赤道位置，為了增強結構強度厚度會達到170mm。

Moss型貨艙艙壁結構堅固，無需擔心液貨艙內部的液貨晃動力造成的破壞問題，因而可以不限制貨艙內部的裝載液位。

Moss型貨艙的熱絕緣層主要有2種形式：板塊式聚苯乙烯和發泡噴涂式聚苯乙烯，外表面均粘貼覆蓋0.3mm鋁箔，以形成一個氣密的空間從而可以隔離泄漏的液貨，同時也可以阻隔外部空氣中的濕氣保證球罐外壁絕緣的干燥度，不至于使其吸潮降低熱絕緣性。貨艙底部設置有防漏滴盤，能夠承納15天的液貨泄漏量。

傳統的Moss球罐型LNG船的缺點亦十分明顯：球型罐體體積巨大，不但影響駕駛臺視野造成船舶操縱方面的一定困難，同時罐體裸露在甲板外面受風面積大，造成船體風阻較大，最后，球型罐體造船船體內部容積利用率低。

MHISayaendo1型Moss球罐貨物圍護系統：2011年由三菱重工MHI開發成功。有別于傳統的Moss球罐型LNG船，Sayaendo1型LNG船的幾個球罐型貨艙被完整包覆起來，類似豌豆莢。這樣的改進結果是一方面改善了空氣動力性能，降低了船體風阻，同時甲板面的管系電纜等附件可以隱藏于船艙內部，提高了設備的可維護性。

MHISayaendo2型Moss球罐貨物圍護系統：2012年MHI開發成功。在Sayaendo1型基礎上，圓球形貨艙被在垂直方向上拉長，外形看起來更像一個蘋果，貨艙艙容因此而增加約8000m3，而船體結構重量減少約10％，結合機艙動力系統的改進能耗降低約20%。

2.2目前市場上其他小眾LNG貨物維護系統技術

當前LNG貨物維護系統市場基本被GTT薄膜型和MossMaine球罐型2種技術壟斷。除此之外，依然有數量比較少的C型壓力容器式貨艙、棱柱形SPB型貨艙等技術存在。

C型壓力容器式貨艙：C型貨艙一般為球型或者圓柱形壓力容器，技術比較成熟。圓柱形貨艙可以水平或者垂直安裝。

這種類型的貨艙通常用于半壓和全壓液化氣體運輸船。用于LNG運輸船時，貨艙材料必須是耐低溫鋼材。C型壓力罐是按照傳統的壓力容器標準設計建造，需要進行精確的應力分析。

貨艙的外表面敷設聚苯乙烯板或者噴涂發泡聚苯乙烯。根據IGC規則，C型壓力罐不需要次層屏蔽屏障，貨艙與船體之間的緩沖空間可以填充惰性氣體或干空氣。C型壓力式貨艙因其造價低廉，工藝簡單，制造容易以及沒有高昂專利費的特點在中小型LNG船上仍然有著廣闊的發展空間。

IHISPB型貨物維護系統（見圖5）：1985年日本石川島播磨重工IHI基于最早期的CONCH技術開發出SPB型液貨艙，對貨艙和船體進行有限元分析以及船體結構疲勞分析和裂紋擴展分析。SPB貨艙形狀為棱柱形，中間有縱向隔艙壁。貨艙材料可以使用5083鋁合金、304不銹鋼或者9%鎳鋼。最大設計艙壓0.7bar，貨艙外表面包覆絕緣材料為聚氨基甲酸酯泡沫。IHI的SPB貨艙技術的開發使日本成為歐洲以外第一個擁有LNG貨物圍護系統專利的國家，2017年采用SPB貨艙技術的最大的16.5萬方LNG船交付。

但是由于本身SPB貨艙材料價格高昂（據稱比薄膜型高10%~20%）以及日本IHI公司對其專利技術的嚴密保護，所以目前市場上采用SPB技術建造的LNG船并不多，除IHI公司自己建造3條LNG船等有限幾條船之外，其它亞洲和歐洲客戶提供了數量有限的貨艙成品。據稱，其貨艙性能非常穩定。

LNT-A型貨物維護系統（見圖6）：挪威LNT公司在2015年開發出LNT-A型新型貨艙技術，屬于IMOA型獨立自持式。主層屏蔽材料材料可以為304不銹鋼、5083鋁合金或者9%鎳鋼。絕緣材料與SPB型包覆在主屏蔽（貨艙）的外表面上的方式不同，它是以聚氨酯泡沫板的形式附著在船體內甲板上。次層屏蔽為覆蓋在絕緣層內表面的密封膜，具有液體密封功能（見圖7）。與SPB型類似，人員可以進入液貨艙和絕緣層之間的中間屏蔽空間，方便檢修。貨艙支撐與傳統的貨艙支撐一致。

與薄膜型貨艙相比，LNT-A貨艙絕緣材料置于貨艙之外，不需要承受液貨產生的應力，因而可以做得更輕更薄，具有更高絕熱性能且成本更低。船體容積利用率高，絕熱性能優良，設計靈活。據技術開發方聲稱，LNT-A型貨艙技術門檻低，以使更多的船廠有能力建造LNG船舶。

目前招商重工海門船廠建造的世界上第一艘采用LNT-A貨倉技術的額LNG船SAGADAWN已經成功完成氣體試航，證明了新型貨艙技術的可行性。未來交付后的穩定運行，將進一步證明該技術的可靠性。時間將會證明，此新技術的成功將開啟LNG液貨艙技術的新時代。

韓國KC-1薄膜型貨物圍護系統：2014年韓國開發了KC-1薄膜艙。主次屏蔽都是1.5mm厚的304不銹鋼波紋板。絕緣使用密度為115kg/m3的聚氨酯泡沫，結構比GTT薄膜型設計更簡單，有效降低了成本。BOR可以降到0.12％V/天。

第一條交付的采用KC-1技術的LNG船在運營過程中出現絕緣層結冰現象，船舶不得不停租進塢修船。這對KC-1市場推廣是一個不利的挑戰。

LNG船貨物圍護系統本身各有特點，雖然以上這些市場上貨艙技術在數量上屬于小眾地位，且其市場推廣仍然受限于技術本身適用的船舶尺度、航線特點、成本優勢以及技術難度等條件，但是在LNG船造船市場上仍然有其一定的生存空間。

3我國中小型船廠在LNG貨艙技術上的突破

經過近60年LNG航運及造船業的發展，目前國際上的大型LNG船造船市場基本被韓國日本船企壟斷。返觀國內形勢，目前大型LNG船建造只有上海的滬東中華造船廠有實際建造經驗。在此形勢下，國內中小型船廠如果想在LNG運輸船建造市場上有所突破，以下方向值得考慮：

1）國內中小型船廠的主攻方向應該放在4萬方以下的中小型LNG運輸船。

2）就貨艙技術而言，應該研究低成本、低難度、低專利費、可靠性高的貨物維護系統技術。

3）GTT薄膜型技術難度太大、生產管理復雜，不適合沒有經驗的中小船廠。

4）日本的SPB技術因為造價及專利高，采用這種技術的可行性需要謹慎研究。

5）C型壓力罐技術是一個重要的發展方向。罐體如果沒有建造經驗可以外包，降低建造風險。

6）新型LNT-A型貨艙技術目前已經開發成功。其技術簡單且造價低，將是中小型船廠進行LNG船造船嘗試的一個新的發展方向。

4結語

受我國乃至世界范圍內LNG消費以及LNG船舶運輸業的迅猛發展的影響，LNG船舶建造正在迎來新一輪大幅度增長。受安全、可靠性、環保以及成本等諸多因素的推動，LNG船貨物維護系統的技術升級進步的腳步永遠不會停歇。主流大型LNG船舶貨艙技術專利費高企，是新型LNG船貨物圍護系統持續發展的重要動力。（文/谷林春何蕭，上海振華重工，船舶物資與市場）