船用LNG液罐的建造

骆栋梁

摘要：本文介绍了船用LNG储罐和燃料罐的发展前景及C型船用液罐的建造流程及控制点。

关键字：C形LNG船用液罐；建造流程及控制点

自2015年1月1日起，欧盟开始执行严格的船舶硫化物排放标准，在波罗的海、北海和英吉利海峡等欧盟专属控制区内行驶的船舶，硫化物排放标准降至0.1%。该项对货运影响较大，因为货运成本对燃油价格比较敏感，新标准意味着船运公司必须使用更高标号的燃油，或使用更先进的燃油过滤装置，但成本将因此上涨。而随着LNG主机技术不断成熟，LNG作为一种清洁环保且高效的燃料，一些船运公司正在考虑用压缩天然气作为动力来源,例如Shell向STX船厂订购了一艘6500CBMLNG加注船，这艘LNG供气船将以荷兰鹿特丹为母港，用于比利时、挪威、瑞典海域船舶的LNG燃料加注。同时Shell和ContainershipsLtdOy公司签署了LNG供应协议，后者将租赁运营一批1400TEU的双燃料集装箱船，这些船将从壳牌公司获得LNG燃料。

1液罐一般结构

根据IGCCODE《国际散装运输液化气体船舶和设备规则》LNG围护结构分为A,B,C三种类型，其中C性为独立的压力容器，是目前比较常见的类型，主要用于中小型的运输船。按照液罐的支撑形式可以分为卧式和立式，按照结构形式可以分为单罐（图1），双耳罐（图2）和星形三体罐（图3）

液罐的结构一般由封头、筒节、气室和集液井组成，罐内有加强环、真空环和扶梯平台、管路，罐外有止浮装置、防摇装置、支撑环。

2液罐的建造技术

2.1材料进厂检验

9Ni钢是低碳马氏体型低温钢，低温冲击（-196℃）冲击值大于40J,具有良好的低温性能和焊接性能。我公司在LNG项目上采用的就是9Ni钢。进厂前需要对其表面质量进行检验，由于板材的厚度不能低于设计厚度，所以在钢板进厂前也需要对每块板的厚度进行检测，分别在钢板的四个角和中间测量五点的厚度数据，确保钢板厚度。其次要复测每块的板的外形尺寸进行测量，因为每块板的使用位置都是确定的，所以不能有差错。同一批次板材一选取一处进行材质检验，对比化学成分和机械力学性能。每个批次焊材需要熔敷金属的化学成分及力学性能进行复测。

2.2图纸技术文件送审

在项目开工之前，需要船级社完成图纸、质量计划和无损检测计划等相关技术文件的认可。根据船级社的要求提供相应的材料的船级社认可证书。

2.3PQR和焊工考试

根据船级社规范，对于新的材质母材和焊材，需要进行焊接工艺评定，通过船级社现场确认施焊条件，焊接参数和理化实验的结果，焊缝外观合格并且无损检测和理化实验合格，方能通过，验船师签字确认焊接工艺。

焊接人员需要通过船级社的焊工考试，取得船级社焊工证书才能进行项目的焊接工作。

2.4零件加工

液罐最终形状为圆柱形状，两头是球形或者碟形封头，但是液罐材料以平板形式进厂，所以需要对板材进行放样切割，然后将每个零件加工成图纸要求的线形。根据部位不同和加工形式不同可以分为下列几种。

2.4.1球形瓣片压制

用于球形封头，曲面两个方向的R相同，用油压机进行压制，线形相对简单，用样板进行检验。

2.4.2碟形瓣片压制

用于碟形封头，曲面两个方向的R不同，对油压机的要求比较高，加工难度大，检验困难，需要用样箱进行检验以保证精度。

2.4.3碟蝶形封头旋压

用于封头整体成形，一般直径小于4000mm，在旋压机上进行加工，需要控制开口直径，及高度，线形使用样板进行检验，由于加工变形较大，钢板减薄量较多，在加工完成后需要对厚度进行复测。最后进行回火处理。

2.4.4小尺寸封头热压

用于集液井封头，由于钢板强度高，所有采用热成型，将钢板加热到780℃，减少应力，成型后在进行正火，回火处理。

2.4.5筒节轧圆

用于圆柱形的筒节，先将平板两头用油压机压出需要的R，随后将部件转移至三星辊上进行轧圆操作。

2.5装配、焊接和无损检测

当部件加工结束，就开始部件的装配工作，按照图纸件号和位置，将部件正确装配，控制整体的外形尺寸，控制间隙，坡口的角度，并将焊缝内的锈，垃圾清除干净，等待船级社到场检验确认。

船级社认可后，即将开始焊接工作，在焊接之前还需要对焊缝进行预热，去除水汽，否则很容易出现裂纹，预热完成后，由船级社认可的焊工按照WPS要求进行焊接。

液罐受压部位的每道焊缝都需要100%拍片，以确保焊缝质量。所有RT片子都需要验船师进行检验确认。同时按照IGC规范，液罐每50m需要布置一块见证试板，跟焊缝同条件施焊，试板需要进行理化实验，包括低温冲击，弯曲，拉伸，金相和硬度。如果见证试板实验失败，则所代表的50m焊缝全部无效，需要返修。

2.6承压木安装

液罐最终在船上安装，由于保温绝缘的要求和支撑的需要，靠承压木进行连接。为了保证最后顺利安装，承压木安装的精度需要保证。同时为了防止木块在后续吊装过程中碰到障碍发生脱落，引发事故，在木块安装完成后，需要用扁铁对木块进行加固保护。

2.7水压试验

液罐结构工作全部结束（所有焊接工作，无损检测工作结束，船级社认可）以后开始进行强度试验，实验压力为设计压力的1.5倍，介质为水（干净无味，PH6.8~8，氯离子含量小于50PPM）。在进行水压试验前需要对水压试验的托架和场地进行计算，确保强度。如果实验的薄膜应力超过了材料屈服应力的75%，则需要进行应变检测，当薄膜应力达到屈服应力的90%需停止加压。船级社需对整个水压试验的过程进行见证。

根据IGCCode要求部分碳钢和碳锰钢材质的C型压力容器需要进行应力释放，介质为水，应力释放与压力试验同步进行。

2.8打磨和绝缘敷设

在液罐泵水后，需要进行打磨工作，表面要求ST3，在喷涂环氧涂料前需要得到服务商和客户的认可。环氧涂料喷涂后开始绝缘的敷设工作。由于液罐内装载的是液化天然气温度低，为了防止逃冷，需要在液罐表面敷设一层绝缘保温层。目前绝缘施工有两种形式，一种是整罐喷涂，此种施工方法保温性能较好，对于安全防护要求较高，第二种是预制绝热板材，现场通过胶水将预制板粘贴在罐体表面，操作相对简单常用材质聚苯乙烯。在绝缘层外一般还设有一层机械防护层，一般为0.5mm铁皮。

2.9罐内打磨清洁与干燥

液罐以后将装载液化天然气，需要保证罐内清洁。在泵水实验以后，将水排除然后干燥，干燥后整个罐内进行打磨，去除表面锈，要求ST2。在打磨之后，需进行进一步清洁，去除表面灰尘，颗粒。清洁完成后需要得到客户及第三方的认可后，方可封罐。在有湿度的环境里，铁锈很容易出现，在封罐后，需要对液罐内空气进行干燥，以保证罐内不会出现返锈。

2.10液罐安装和环氧浇注

液罐安装到船舱，需要保证承压木放到船上的鞍座上，同时注意液罐的方向。在木块与鞍座的间隙填满环氧胶水不得出现空隙。

一般在船台用龙门吊进行吊装，需要编写吊装方案进行评审，因为与船体结构之间的距离很小，最小的地方只有30mm，所以在吊装的过程中一定要在关键位置做好监控，防止液罐在吊装过程中晃动碰到船体结构，从而破化保温层和液罐本体。

因为环氧基本1小时就会开始硬化，所以在整个环氧浇注的过程必须事先做好准备：1鞍座打磨清洁，需得到服务商和客户认可；2充足的环氧，因为现场需要的量根据压模的厚度决定，鞍座每个位置的压模厚度不一样，需要对每个压模进行测量然后计算出每个地方环氧需要浇注的厚度，压模结束后即开始环氧的搅拌和浇注，浇注完成后需要对环氧厚度进行检查，厚度满足要求后才能将液罐落下。液罐落下后，环氧会被挤出，需要立即对环氧进行清理。

吊装完成后，需要对整个液罐进行检查，查看绝缘是否有破损，如有需要立即进行修补，查看船体结构与绝缘间是不是有胶水，需及时清理，防止胶水硬化，在后续运行的过程中破坏保温层。

3结束语

国内C型船用液罐的制造厂由原来一两家到目前很多家，制造能力大幅提升。设计也由原先依赖国外设计单位开始自主研发，设计研发能力也有很大提升。节能减排，清洁能源是将来的发展方向，LNG加注船和LNG燃料罐的市场前景广阔，希望中国制造能够占领更多的市场份额。

参考文献：

【1】徐洲凯,罗晓钟,王荣华,郭旭,季楠,王苏淮,苗娜.国内C型LNG船用运输罐建造技术概述[J].辽宁化工.2016.(03).

【2】廖建明.杨先鲁，船用液化天然气储罐结构与设计.辽宁化工.2016.5.20

【3】赵瑞辉.船用LNG液罐9Ni钢材料焊接工艺.金属加工（热加工）2017.11.20