強國建設(shè)，必經(jīng)略于海洋。作為建設(shè)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(yīng)鏈能力，高技術(shù)船舶建造更是我國船舶工業(yè)轉(zhuǎn)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(shù)升級推動產(chǎn)業(yè)升級，掌握了一大批關(guān)鍵核心技術(shù)，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(cè)，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。橫臥于長江出海口的長興島上，“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(qū)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(jié)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(wù)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(lǐng)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(shù)、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(jié)構(gòu)調(diào)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(diào)研基礎(chǔ)上，船廠的攻關(guān)工作緊鑼密鼓展開。“在國外專家的指導下，廠里組織設(shè)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(shù)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(shè)備，按照技術(shù)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(shè)備，來廠里進行了非常嚴苛的檢測，結(jié)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(yīng)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(shè)計方面借鑒了法國大西洋船廠的技術(shù)，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(shè)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(jié)構(gòu)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(shù)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(shù)，白天細心揣摩同行的動作、手勢、速率、電流調(diào)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(guān)鍵中的關(guān)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(guān)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(shù)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?cè)雵H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(shè)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(shè)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(shè)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(guān)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(shè)計。
“從單艉推進到雙艉推進，并非技術(shù)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(shè)計難度不可同日而語。由于兩個艉鰭片體之間內(nèi)側(cè)、外側(cè)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(fù)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(chǔ)。
究竟什么樣的軸承設(shè)計結(jié)構(gòu)才能保障軸系在復(fù)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(shè)計的形狀，立刻眼前一亮，隨即召集團隊進行設(shè)計。”
看似妙手偶得的背后，其實是無數(shù)的積累和反復(fù)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(shè)計方案產(chǎn)生了。這樣的形狀可以讓軸承適應(yīng)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(lǐng)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(shè)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(fù)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(yīng)最惡劣的北大西洋海況，被租借給埃克森美孚公司。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(guān)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(yīng)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(guān)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(guān)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(yīng)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(guān)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(shù)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(yīng)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(guān)政策，加大對關(guān)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(shè)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(guān)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。
