2016年11月29日上午，北京市燃?xì)饧瘓F(tuán)向法國(guó)自主采購(gòu)的首船液化天然氣(LNG)向北京供氣。據(jù)媒體報(bào)道，北京市燃?xì)饧瘓F(tuán)2016年冬從法國(guó)采購(gòu)的9億m3液化天然氣，共計(jì)10船。首船于11月29日抵達(dá)唐山曹妃甸碼頭并開始卸貨，通過卸料臂管道向接收站貯罐輸送LNG，共9000萬(wàn)m3，氣化后通過陜京管網(wǎng)輸送到北京。

　　LNG運(yùn)輸船緩緩靠港抵達(dá)接收站專用碼頭后，通過4臺(tái)液相卸料臂和卸船管道，供助船上卸料泵將LNG打入接入站貯儲(chǔ)內(nèi)，再送至高壓泵升壓后，送至氣化器，氣化成氣態(tài)天然氣，經(jīng)計(jì)量后輸氣管網(wǎng)，再通過陜京管網(wǎng)輸送至北京。唐山液化天然氣接收站的主要設(shè)施有：4座16萬(wàn)m3的LNG貯罐，1座可靠泊船容量12.5萬(wàn)m3~27萬(wàn)m3 LNG船的專用卸貨碼頭。冬季高峰期最高外供氣量可達(dá)4200m3/d，占北京高峰日需氣量的1/3左右。

　　法國(guó)來(lái)的液化天然氣經(jīng)氣化由陜京四線“空坻-香河-西集”線抵達(dá)通州區(qū)西集鎮(zhèn)西集分輸站，設(shè)計(jì)長(zhǎng)77.5km，管徑1016mm，設(shè)計(jì)壓力10N/mm2，輸氣量120億m3/a。北京已于2015年成為全球第三大天然氣消費(fèi)城市，單日用量突破1億m3。

　　法國(guó)液化天然氣怎樣來(lái)到中國(guó)

　　中國(guó)向法國(guó)訂購(gòu)的LNG是怎樣不遠(yuǎn)萬(wàn)里來(lái)到中國(guó)的呢?是乘專用的LNG運(yùn)輸船從法國(guó)起航，從西向東經(jīng)過地中海，進(jìn)入蘇伊士運(yùn)河，出河后駛?cè)爰t海，再橫跨印度洋，駛過馬六甲海峽，穿越中國(guó)南海，經(jīng)過臺(tái)灣海峽一路北上抵達(dá)唐山曹妃甸專用碼頭。

　　每條LNG船上有4個(gè)巨大的內(nèi)裝LNG，在液化基地由貯藏罐裝入船上的球罐，運(yùn)到目的港后罐入基地的貯罐。

　　鋁材是制造LNG貯罐的最佳材料，因?yàn)樗呛芎玫某蜏亟Y(jié)構(gòu)材料，易加工成形，可焊性良好，回收率高達(dá)95%以上。基站貯罐分內(nèi)外兩層，中間為保溫層，地上式每個(gè)鋁材用量約1100t，地下式的用量為100t左右，材料利用率可按85%匡算，各部分的鋁材用量及規(guī)格見表1。

　　LNG球罐的制造

　　日本是全世界生產(chǎn)LNG最多的國(guó)家，其香川縣川崎造船股份有限公司坂出工廠于1981年首次在日本建筑摩司型LNG船以來(lái)至2016年已造了36艘，所用鋁材除本國(guó)生產(chǎn)大部分外，寬度大于4100mm的厚板則從美國(guó)鋁業(yè)公司進(jìn)口。

　　球罐由三部分組成，下面的半球稱為“南半球”，正中間的那部分稱為“赤道環(huán)”，上面的半球稱為“北半球”。赤道處板厚170mm，此處與船體相連的“圍裙”部件中裝有支架，各種配管安于架內(nèi)。

　　球罐制造猶如制造地球儀，由偶數(shù)瓜片型部件組成球形。首先將7葉瓜片型部件焊于一起，這種大部件稱之為“花瓣”。在這個(gè)大“花瓣”上再焊上7葉瓜片形部件就成為8葉瓜片形的半球。焊2個(gè)這樣的半球，一個(gè)“南半球”，一個(gè)“北半球”。最后將“南半球”“北半球”“赤道環(huán)”“圍裙”、配管支架組裝焊接大罐。

　　赤道環(huán)是用170mm厚的特厚板制造的。罐外覆蓋著復(fù)合隔熱保溫層，能防止外界的熱傳入，使內(nèi)部的液化氣保持著-163℃。復(fù)合保溫層的外表為薄鋁板，中間為兩層塑料泡沫，一層苯酚樹脂的，另一層為硬質(zhì)聚氨基甲酸乙酯泡沫，每個(gè)罐用了6000張這樣的隔熱板，用15000個(gè)螺釘緊固于罐體。

　　制造完畢的LNG罐由2臺(tái)各800t的起重機(jī)吊起移至船艙的規(guī)定位置。此種罐為完整的球形，各部件受力均勻，不存在應(yīng)力集中源，不會(huì)產(chǎn)生裂紋。制造罐的瓜片尺寸各不相同，其大小決定于所處的位置，其代表性尺寸為60mm(厚)×1600mm(寬)×4000mm(長(zhǎng))。

　　罐體及配管支架用5083-O合金制造，“圍裙”的一部分用強(qiáng)度高的5083-H321合金板材制造，1個(gè)大罐的鋁材用量約750t，1艘船的用量約3000t。過去零部件的連續(xù)采用MIG(金屬極惰氣保護(hù)焊)法焊。為了安全地運(yùn)輸LNG，必須確保大罐的制造品質(zhì)，特別是焊接品質(zhì)。為此，對(duì)焊接部既要進(jìn)行全部超聲波探傷、染色浸透試驗(yàn)與抽樣X射探傷等非破壞性檢驗(yàn)二三遍，還要進(jìn)行破壞性的力學(xué)性能檢測(cè)，總之應(yīng)加強(qiáng)制造中的管理，確保生產(chǎn)出安全而可靠性高的巨罐，做到萬(wàn)無(wú)一失。

　　5083合金制造LNG設(shè)施上乘材料

　　LNG是一種低溫(<-160℃)清潔能源，燃燒時(shí)僅產(chǎn)生CO2與H2O，它的貯罐與輸送管道可用鋁合金制造，因?yàn)殇X材是一類上乘的低溫與超低溫材料，它的各項(xiàng)力學(xué)性能均隨著溫度的降低而同步上升，沒有低溫脆性，可是鋼則不然，除為數(shù)不多鋼沒有低溫脆性外，絕大多數(shù)的成千上萬(wàn)種鋼都有低溫脆性，不適宜制造低溫設(shè)備與結(jié)構(gòu)，當(dāng)然也有少數(shù)鋼是可以的，沒有低溫脆性，不過鋼的密度比鋁的大得多，鋁的密度僅相當(dāng)于鋼的35%，所以在結(jié)構(gòu)強(qiáng)度相等的情況下，結(jié)構(gòu)件質(zhì)量比鋼的至少輕1/3以上，所以鋁材是交通運(yùn)輸?shù)蜏匮b備制造的首選材料。在LNG裝備制造中當(dāng)今用得最多的是5系的5083型合金。

　　化學(xué)成分

　　5083型合金共有8個(gè)，它們的化學(xué)成分見表2。

　　簡(jiǎn)明性能

　　5083合金的密度2660kg/m3，比工業(yè)純鋁的還小一些，O狀態(tài)材料20℃時(shí)的其他物理性能：熔化溫度579℃~641℃，電導(dǎo)率29%IACS，熱導(dǎo)率117W/(m·℃)，比熱容900J/(kg·℃)，20℃~100℃的線脹系數(shù)23.8×10-6m/(m·℃)。5083℃合金的典型力學(xué)性能見表3。

　　5083-O合金有很好的低溫性能，-200℃的抗拉強(qiáng)度Rm=405N/mm2，比室溫時(shí)的高40%，伸長(zhǎng)率43%，比室溫時(shí)的22%高95%，是制造LNG(約-155℃)裝備的好材料。

　　中國(guó)是世界上進(jìn)口LNG最多的國(guó)家之一，一是通過陸路管道從俄羅斯、中西亞國(guó)家進(jìn)口，二是通過海運(yùn)用LNG船從海灣國(guó)家與歐洲等地區(qū)進(jìn)口，可是制造LNG船上大球罐用的寬度>4200mm的寬大鋁合金厚板我們還不能制造，因?yàn)檫€沒有工作輥面寬度達(dá)到5600mm的鋁板熱軋機(jī)，筆者盼望有一個(gè)鋁板帶軋制企業(yè)建一臺(tái)這么大的熱軋機(jī)，千萬(wàn)不要多建，全國(guó)有1臺(tái)就足夠了。寬度4100mm以上的鋁板只有造船等極少數(shù)產(chǎn)業(yè)用，航空航天用的鋁板帶寬度都≤3900mm。目前全世界只有美國(guó)鋁業(yè)公司達(dá)文波特軋制廠(Davenport Works)有一臺(tái)5588mm的熱軋機(jī)，各國(guó)制造LNG船用的寬大鋁合金厚板都從美國(guó)進(jìn)口。