大型LNG運輸船駛向產(chǎn)業(yè)深海(一線調研)
強國建設，必經(jīng)略于海洋。作為建設海洋強國的重要基石，船舶建造考驗著一個國家的產(chǎn)業(yè)水平和供應鏈能力，高技術船舶建造更是我國船舶工業(yè)轉型升級的重要方向。
從仿制引進到自主創(chuàng)新，從建造散貨船、集裝箱船等常見船型，到摘取世界船舶工業(yè)皇冠上的3顆“明珠”——航空母艦、大型郵輪、大型LNG運輸船，中國船舶工業(yè)通過不斷的技術升級推動產(chǎn)業(yè)升級，掌握了一大批關鍵核心技術，展現(xiàn)出強勁動能和勃勃生機。近日，記者來到國內(nèi)首家具備大型LNG運輸船自主建造能力并有實船交付業(yè)績的船企滬東中華，且看這顆“明珠”如何綻放光彩。
——編 者
暗夜的海上，廣東深圳大鵬新區(qū)大鵬灣東北側，藍絲絨般幽深的夜空與平靜的海面融為一體。
波瀾乍起，信號燈由遠及近。一艘龐然巨輪在小型拖船的牽引下，緩緩靠泊，船體上的白色字母“LNG”格外醒目。船上滿載的，不是普通散貨，而是作為重要能源之一的易燃易爆化學品LNG(液化天然氣)。
這艘名為“大鵬昊”的巨輪，是我國自主建造的第一艘大型LNG運輸船，2008年4月交付投用，截至今年6月，已安全運載257船貨物，累計交付約1670萬噸LNG。
大鵬灣向東北1400多公里，上海東北角。橫臥于長江出?？诘拈L興島上，“大鵬昊”更多的“姊妹輪”在這里被建造出來。大型LNG運輸船，船舶工業(yè)皇冠上的3顆“明珠”之一，已被中國船舶滬東中華造船(集團)有限公司(以下簡稱“滬東中華”)摘下15年，如今更加熠熠生輝。
去年，滬東中華承接大型LNG運輸船訂單達29艘，創(chuàng)造歷史最高紀錄。今年上半年，滬東中華累計交船9艘，新接訂單金額逾200億元，分別為年度計劃的56%、72%;放眼中國船企，在全球大型LNG運輸船的市場份額已經(jīng)躍升至35%。
一個勇往直前的決定
建中國自己的LNG運輸船
8月8日，立秋時節(jié)，長興島依然熱浪翻滾。
驅車穿過上海長江隧道不久，便可見島上各類吊機林立。再往位于東南角的滬東中華零號基地去，一艘總長295米、型寬45米、型深26米的巨輪映入眼簾，甲板上的工人忙碌有序，船頭上“峨眉”二字蒼勁有力。
“這艘17.4萬立方米LNG運輸船共有4個液貨艙，最先施工的四號艙已經(jīng)結束內(nèi)壁作業(yè)，下一步準備安裝泵塔，整船計劃于今年12月交付完工。”滬東中華首席技師、國內(nèi)首個殷瓦鋼焊工秦毅告訴記者，目前僅零號基地同時在建的大型LNG運輸船就有5艘。
回望24年前，LNG運輸船對于滬東中華而言還是個陌生的名詞。
1999年12月，國務院同意廣東LNG試點工程總體項目一期工程立項，我國第一個進口LNG試點項目正式啟動。當時要進口LNG，必須有配套大型LNG運輸船，如果國內(nèi)船企造不出，就只能花天價從國外購買。
消息傳到滬東中華的前身滬東造船廠，領導班子炸開了鍋。
爭論的焦點在于，在前途未卜的情況下，廠里究竟要不要投入巨大人力、物力、財力，去配套建造一艘世界上沒幾個國家有能力建造的大型LNG運輸船?更何況，當時廠里有很多員工連這種船都沒見過。
“大型LNG運輸船是供遠洋運輸零下163攝氏度LNG的專用裝備。LNG易燃易爆，對船舶的安全性要求極高。”滬東中華副總工程師潘偉昌介紹，這種特殊的低溫貨物運輸船是世界公認難度最高，具有高技術、高可靠性、高附加值的高端機電產(chǎn)品，代表了造船工業(yè)的最高水平，當時完全被國外船企壟斷。
然而，時不我待，國家能源結構調整的重要一步已經(jīng)邁開，這個窗口期怎能不抓住?
想“第一個吃螃蟹”，敢干更要會干。全方位培訓、多層次交流、統(tǒng)一認識、下定決心、勇往直前……在充分的前期調研基礎上，船廠的攻關工作緊鑼密鼓展開。“在國外專家的指導下，廠里組織設計、生產(chǎn)、管理等部門數(shù)十人先試驗建造薄膜型LNG運輸船模擬艙。”潘偉昌說。
模擬艙具有3個方向的艙壁，相當于液貨艙的一個角落。由于模擬艙完全按照實船工藝要求建造，對整個采購、裝配過程的精度提出了極高要求，也讓船廠遇到了難以想象的困難。
安裝在貨艙內(nèi)起保溫作用的絕緣箱，就像為LNG保冷的“棉被”，其外形膠合板的公差范圍必須控制在0.1毫米之內(nèi)。如果精度不夠，安裝不平整，會造成薄膜型內(nèi)壁殷瓦鋼受力不均，極易產(chǎn)生漏點，引發(fā)泄漏爆炸風險。
“當時，建造模擬艙只需100多個絕緣箱，數(shù)量少，要求又高，沒有廠家愿意專門為我們配套。技術人員和采購人員踏破鐵鞋，終于用誠意打動了上海奉賢的一家家具廠，對方用制造家具的機器設備，按照技術要求，開始試制絕緣箱。”潘偉昌回憶。
豈料一波剛平，一波又起。
絕緣箱做成了，一檢測，總體精度要求達標，但局部精度還不夠。怎么辦?
“情急之下，我們就用砂紙一點一點手工打磨，直到精度完全達到要求。”潘偉昌說。
2001年9月，投資500多萬元、歷經(jīng)7個月建造的模擬艙完成。國外專家?guī)е鞣N設備，來廠里進行了非常嚴苛的檢測，結果全部通過。
功夫不負有心人。幾個月后，廣東LNG造船項目在北京公開招標，廠里帶著9大箱72本中英文對照的應標文件，成功中標!
廠里隨之全面啟動建造準備工作。為了找準切入點，加快研發(fā)進程，廠里在船體設計方面借鑒了法國大西洋船廠的技術，在特殊的液貨艙圍護系統(tǒng)上則引進了法國GTT公司的專利。
一切就緒，只待東風。
一次“從0到1”的突破
第一艘自主建造的大型LNG運輸船“大鵬昊”如期交付
模擬艙建成了，專利也引進了，設計建造大型LNG運輸船還有何難?
從碼頭邊的臨時臺階拾級而上，腳下江水滾滾，沿著3米多高的腳手架小心前行，記者來到靠近“峨眉”號船頭的一號液貨艙尋找答案。
液貨艙圍護系統(tǒng)，在儲運LNG過程中發(fā)揮著隔熱和密封的重要作用。如果說這個系統(tǒng)像一個保溫瓶，液貨艙的艙壁就好比保溫瓶的內(nèi)膽。
眼前這座液貨艙，約10層樓高的十面體結構內(nèi)，一條條焊接好的殷瓦板在作業(yè)燈照射下幽幽反光。站在艙底，如同置身充滿科技感的未來世界。
“這就是大名鼎鼎的殷瓦鋼，液貨艙圍護系統(tǒng)中直接接觸LNG的材料。”秦毅告訴記者，這種鋼材含36%的鎳，熱膨脹系數(shù)極低，從常溫降至零下163攝氏度，幾乎不會收縮、變形，相當穩(wěn)定，但也極其“嬌氣”。
“艙壁所需的大部分殷瓦鋼只有0.7毫米厚，薄如紙張，又極易生銹，在焊接中哪怕一個針眼大小的漏點，都有可能造成整船LNG泄漏爆炸。”秦毅說，“我們在焊接時，必須佩戴吸汗手套，如果有汗水滴在殷瓦鋼上，20多小時后就會生銹。”
“看，那個在焊接的是我徒弟。”順著秦毅手指的方向，只見一名頭戴防護面具的焊工手持焊槍，正專注地躬身作業(yè)。
3米的長度，走路只需要幾秒鐘，可焊完這條搭接處的殷瓦鋼焊縫，需要一個技術嫻熟的工人全神貫注操作5小時以上。“焊接殷瓦鋼，可以說比繡花還要精細。速度過慢，容易焊穿，導致絕緣箱等材料起火;速度過快，焊縫深度不夠，容易出現(xiàn)漏點，一個漏點就是LNG泄漏的一個致命風險點。”秦毅說。
在“大鵬昊”上，全船焊縫長達130公里，雖然其中九成可以使用自動焊機作業(yè)，但剩下的角落只能由人工焊接，每一次操作都要確保“天衣無縫”。
“我那時被派到國外學習焊接技術，白天細心揣摩同行的動作、手勢、速率、電流調節(jié)，晚上躺到床上，還經(jīng)常用手比劃，心里太著急了，就想早點學完回來。”當時只有25歲的秦毅，恨不得把一分鐘當兩分鐘用，僅僅4周就通過了法國GTT公司的專業(yè)考核。
勤學苦練之下，殷瓦鋼焊接難題終于被秦毅和他的徒弟們攻克了。然而，還有更多的工藝建造難題，如一座座大山橫亙在時任圍護系統(tǒng)管理科副科長黃華兵的心間。
“一艘大型LNG運輸船，有特殊的液貨艙圍護系統(tǒng)、特殊的液貨操控系統(tǒng)和特殊的推進系統(tǒng)等。特別是液貨艙圍護系統(tǒng)，有約50萬個零件，是整個船體關鍵中的關鍵。”如今已是滬東中華總裝二部黨委書記的黃華兵告訴記者。
當時，雖然有國外船廠提供的全英文圖紙和資料，但經(jīng)常語焉不詳，大家想照著操作如同老虎吃天，無處下口。
“我們成立了多個課題組，重新消化吸收所有圖紙，從編制工藝開始一點點做起。”黃華兵感慨，“每一步都很難，每遇到一個難題，就要停下解決，兩周能解決已經(jīng)算快的。但每解決一個難題，就像中了大獎般高興。”
2006年12月的一天，“大鵬昊”進入吊泵塔的關鍵環(huán)節(jié)，要將30多米高的泵塔垂直吊入液貨艙內(nèi)。為此，黃華兵和同事連續(xù)作戰(zhàn)幾周，才編制出一整套吊泵塔工藝方案。
按國外船廠要求，泵塔的起吊高度要達到60多米。但是滬東中華船廠的吊機吊臂限位高度僅56米，必須趕在黃浦江最低潮位的平潮期完成吊裝，而這個時間窗口只有約1小時。
經(jīng)過前期準備，早晨8點半，吊裝工作開始。當泵塔從水平狀態(tài)逐漸豎立起來后，大家發(fā)現(xiàn)，由于重心不在中心位置，泵塔并不垂直，無法正常吊入。黃華兵回憶：“當時國外的技術指導也在，但也想不到什么好辦法。”甲板上站了不少人，但都鴉雀無聲，焦灼的情緒在人群中蔓延。
窗口期只剩20分鐘，第三次嘗試開始。這次，泵塔的下端還是距離液貨艙底中心大概半米。
“眼看著潮位就要漲上來，情急之下，當時的指揮長當機立斷，直接吊進去，派人去艙底輔助。于是，我和十來個同事一起下到艙底，小心翼翼地將泵塔下端推到中心位置。推好后，吊臂還沒松鉤，潮位已經(jīng)開始明顯上漲，幸好有驚無險。有了這次經(jīng)歷，我們重新修改了工藝，為之后的類似操作蹚平了路。”黃華兵說，當年艱難探索出的各種工藝流程，后來也為國內(nèi)其他船企建造大型LNG運輸船提供了借鑒，推動了整個行業(yè)發(fā)展。
2008年4月3日，為廣東LNG項目配套的“大鵬昊”正式交付。至此，被國外船企壟斷多年的大型LNG運輸船制造，終于由滬東中華破局。
一場沒有退路的較量
“巴布亞”出口，中國大型LNG運輸船駛入國際市場
2012年6月，正值梅雨天的上海，悶熱難耐，讓人止不住心煩意亂。
滬東中華時任LNG運輸船主任設計師宋煒和團隊在雙艉鰭推進系統(tǒng)軸承問題上已經(jīng)“卡殼”3個多月，廠里決定獨立研發(fā)設計第二代17萬立方米LNG運輸船也已經(jīng)過去快4年。
2008年10月，“大鵬昊”成功交付的喜悅剛過半年，宋煒看到一則新聞。“韓國建造出了第二代大型LNG運輸船，不但船體容積從14.7萬立方米一下子提升到17萬立方米級別，推進功率和蒸發(fā)率也都更低。船上裝備的新型低速機推進和再液化裝置，是我之前見都沒見過的。”他不禁心頭一沉。
“不直面這場國際較量，費盡千辛萬苦才落地的第一代船，恐怕很快會被市場淘汰，我們沒有退路。”自主研發(fā)設計第二代大型LNG運輸船的重任落到了當時34歲的宋煒肩上。
第二代船為什么能“吃得更少、跑得更快”?船體的心臟系統(tǒng)——推進系統(tǒng)升級換代很關鍵。為了提高LNG運輸船大型化后的推進效率，韓國船企將第一代船的單艉推進改為雙艉鰭推進設計。
“從單艉推進到雙艉推進，并非技術上簡單的一加一。雙艉鰭線型艉鰭片體呈傾斜布置，完全不同于對稱布置的單艉線型，兩種類型推進的設計難度不可同日而語。由于兩個艉鰭片體之間內(nèi)側、外側的流場完全不對稱，雙艉鰭推進會造成兩個螺旋槳之間的受力狀態(tài)十分復雜，進而導致軸系的運行軌跡飄忽不定，容易引起軸承高溫甚至軸系咬死的故障。一旦失去推進能力，發(fā)生海上事故，17萬立方米滿載的LNG運輸船，就成了漂浮的海上炸彈。”宋煒深知，確保推進系統(tǒng)的高可靠性是新一代大型LNG運輸船研發(fā)成功的基礎。
究竟什么樣的軸承設計結構才能保障軸系在復雜受力情況下安全運行?宋煒帶著團隊久攻不破。
然而，機會往往留給有準備的人。
有一天，不知是誰說了一句：“看，喇叭花開花了。”一籌莫展之際的宋煒抬頭一看：“正好有一朵盛開在我眼前，花開的喇叭形狀讓我一瞬間聯(lián)想到軸承的一部分可以另類設計的形狀，立刻眼前一亮，隨即召集團隊進行設計。”
看似妙手偶得的背后，其實是無數(shù)的積累和反復的推倒重來。記者觀察到宋煒別在左胳膊上的一支筆，他說：“習慣了，一有靈感，隨時記下，說不定什么時候就能解決一個大問題。”
經(jīng)過一系列計算分析和推敲論證，“喇叭口”式雙斜坡軸承設計方案產(chǎn)生了。這樣的形狀可以讓軸承適應不同載荷下可能出現(xiàn)的軌跡形狀，最終形成涵蓋各種極端惡劣情況下安全推進的雙軸系推進方案。
攻克雙艉鰭推進系統(tǒng)難題后，宋煒又帶領團隊攻克了第二代船蒸發(fā)氣處理系統(tǒng)、液貨處理系統(tǒng)等諸多難題。被問到有什么秘訣，宋煒笑了笑說：“就是專心致志、堅持到底去做，沒有邁不過去的坎。”
2014年國慶假期，宋煒和同事們乘著我國第一艘自行設計建造、出口海外的大型薄膜型LNG運輸船“巴布亞”，從黃浦江邊的碼頭出發(fā)，一起出海試航。夜里，躺在輪機長辦公桌做的“試航專鋪”上休息，宋煒感慨萬千，他在心中反復掂量這艘船的意義——
“巴布亞”在艙容、能效方面可與同時期日韓建造的最先進船型相媲美，能適應最惡劣的北大西洋海況，被租借給?？松梨诠?。更重要的是，這次租借意味著中國大型LNG運輸船終于走出了國門。
隨后，第三代、第四代大型LNG運輸船也陸續(xù)研發(fā)建造成功，在船型、主機、圍護系統(tǒng)等方面不斷升級，進一步打開了國際市場。如今，在零號基地，能耗指標、環(huán)保性能及可靠性均達世界頂尖水平的第五代大型LNG運輸船“長恒”系列已經(jīng)在建造中，帶動了一大批國內(nèi)配套廠商蓬勃發(fā)展。
潘偉昌介紹，建造“大鵬昊”時，國內(nèi)配套廠商只有20多家。經(jīng)過20多年發(fā)展，這個數(shù)字已經(jīng)達到120多家。隨著去年大型LNG運輸船新承接訂單井噴，未來幾年，滬東中華將為國內(nèi)配套市場帶來數(shù)百億元的產(chǎn)值。
一份堅定不移的執(zhí)著
國產(chǎn)化率有望提升至70%以上
上料、切割、精修、打釘……走進滬東中華的絕緣箱生產(chǎn)車間，機器轟鳴聲此起彼伏，作業(yè)人員有條不紊。只見這些絕緣箱外層為膠合板，中間填充淡黃色的玻璃纖維，看似平平無奇。
“一艘大型LNG運輸船所用的絕緣箱有1000多個型號，精度要求極高。”車間相關負責人屈繼強告訴記者，“2006年以前，絕緣箱如果全部靠進口，一艘大型LNG運輸船所用的絕緣箱總價為400多萬美元;國產(chǎn)化后由我們自己建造，造價幾乎減半，供應也更有保障，僅這個車間的月產(chǎn)量就達到3萬個。”
除了絕緣箱，3年前還要從國外進口的船用超低溫閥門，如今已經(jīng)由滬東造船閥門有限公司配套生產(chǎn)。“最新開工的大型LNG運輸船，將全口徑采用國產(chǎn)閥門。”企業(yè)董事長金寧介紹。
在滬東中華科技委主任金燕子看來，國產(chǎn)化率可謂國內(nèi)LNG運輸船產(chǎn)業(yè)由大到強的關鍵。“LNG運輸船上的材料分為低溫材料和常規(guī)材料。由于極致的可靠性要求，即使是常規(guī)材料也不常規(guī)，相關零部件的使用壽命要達到40年，這與一般的20—30年的要求相比有巨大提高，此外在精度上也有更高的要求。”金燕子說，國產(chǎn)化率提高，不但可以顯著增強企業(yè)的議價能力，還能提升國際競爭力，保障產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈安全。
15年前，第一艘“大鵬昊”LNG運輸船交付時，國產(chǎn)化率只有20%多。2015年以來，在相關部門主導推動和國內(nèi)船企的執(zhí)著實干下，我國大型LNG運輸船國產(chǎn)化率實現(xiàn)大幅提升，各項技術突破捷報頻傳。
2017年，由滬東中華牽頭，聯(lián)合寶武特冶等企業(yè)，僅用4年時間就研發(fā)出國產(chǎn)LNG運輸船用殷瓦合金，即將用于實船。2022年，中國船舶集團旗下第十一研究所與滬東中華、江南造船組成聯(lián)合專項研發(fā)團隊，自主研發(fā)了MARKⅢ型LNG液貨圍護系統(tǒng)波紋板全位置自動焊接裝備。
中國船舶工業(yè)行業(yè)協(xié)會發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2022年，我國形成了以滬東中華、大船重工、江南造船、招商海門和江蘇揚子江船業(yè)為主的多個大型LNG運輸船建造企業(yè)集群。
“對當前我國船舶工業(yè)來說，進一步加強產(chǎn)業(yè)生態(tài)合作，加快打造高水平、現(xiàn)代化船舶工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈供應鏈愈加緊迫。”中國船舶集團有限公司第七二五研究所黨委副書記、所長王其紅分析，“隨著能源安全需求不斷提升，國家有必要進一步出臺相關政策，加大對關鍵材料和核心配套產(chǎn)品研發(fā)的支持力度。”
點火，開工!8月8日，滬東中華制造二部加工部件作業(yè)區(qū)產(chǎn)線，隨著耀眼的火花四濺，大型切割機裁下首塊鋼板，將用于一艘17.4萬立方米大型LNG運輸船的建造。
這艘船由滬東中華自主研發(fā)設計，國產(chǎn)化率有望達到70%以上，建成后將成為國內(nèi)國產(chǎn)化率最高的大型LNG運輸船。據(jù)介紹，目前大型LNG運輸船的專項科研也已啟動，很多基本材料和裝備的研發(fā)均在緊密攻關中。
“目前，國外最快的造船周期是18個月，在各方支持和企業(yè)努力下，我們已經(jīng)接近這一目標。”滬東中華董事長陳建良介紹，如今企業(yè)手握大型LNG運輸船訂單量近50艘，工期已經(jīng)排到2028年。
零號基地上，天高海闊，5艘進入碼頭周期的巨輪正在同時建造，蔚為壯觀。登高西眺，沿黃浦江上溯數(shù)十公里，15年前，“大鵬昊”在南岸滬東中華的老碼頭一經(jīng)誕生，四座皆驚。極目東望，滾滾長江奔流入海，將有更多中國建造的大型LNG運輸船從這里出發(fā)，劈波斬浪，不懼風雨。
(實習生闞珍亦有貢獻)
(人民日報記者 林 琳 呂中正 方 敏)
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