LNG船用鋼：一種銷售價格超過10000美元／噸的鋼材

　　超過80億人民幣！4月28日，中國船舶集團發布消息，集團旗下滬東中華和中國船舶工業貿易作為賣方，與買方代表日本郵船株式會社簽約，將為其建造6艘17.4萬立方米LNG運輸船。該訂單總金額逾80億人民幣，是中國迄今簽約的LNG運輸船最大合同。

　　這也給我國的造船企業和鋼鐵企業帶來了巨大的商業機會，據悉，今年以來滬東中華已累計承接LNG運輸船訂單達17艘，超越韓國船企躍居世界首位。大家知道，建造一艘大型船舶需要大量的鋼材，其中，鋼材成本占船舶建造總成本的20-30%以上，也就是說在10億美元的訂單中，鋼材采購成本要達到2-3億美元。

　　而建造LNG運輸船的鋼材成本更會超過35%以上，由于在零下162度這樣的極限低溫下，天然氣才能夠液體。這就對建造LNG運輸罐所需鋼材的抗凍性提出了極高的要求，必須要用到一種特殊鋼材叫做九鎳鋼，這種鋼材銷售價格極為昂貴，售價超過10000美元/噸以上。南鋼、寶鋼和山鋼均能生產，我國造船企業獲得大量的LNG船訂單，也將給這三家鋼鐵企業帶來大量的鋼材產品訂單。

　　LNG船

　　9Ni鋼簡介

　　9Ni鋼是1944年開發的W(Ni)一9%的中合金鋼，由美國國際鎳公司的產品研究實驗室研制成功，它是一種低碳調質鋼，組織為馬氏體加貝氏體。這種鋼材在極低溫度下具有良好的韌性和高強度，而且與奧氏體不銹鋼和鋁合金相比具有熱脹系數小，經濟性好，使用溫度最低可達一196℃，自1960年通過研究證明不進行焊后消除應力熱處理亦可安全使用以來，9%Ni鋼就成為用于制造大型LNG儲罐的主要材料之一。鋼的主要特點是高鎳含量、高純凈度、較高強度、高的低溫沖擊韌性、良好焊接性能。通過研發，鋼材可以達到以下性能指標: 9Ni鋼:ReH≥585MPa，Rm = 680~820MPa，A≥18%，-196℃，AKv(T)≥150J，AKv(T)≥80J(歐盟標準)。

　　9Ni鋼主要用于制造液化天然氣(LNG)儲罐和運輸船舶，最低使用溫度可達-196℃，其強度高、低溫韌性優異、焊接性能良好，是深冷環境下使用的韌性最好的材料。天然氣的液化溫度為-162℃，液化后的天然氣（簡稱LNG）體積為氣態的1/600，這就使得對LNG儲罐的材質要求較高，目前常用于LNG罐的材料主要有9Ni鋼、5Ni鋼、奧氏體不銹鋼和鋁鎂合金鋼等，而9Ni鋼以其強度高、易于加工和焊接性能優良等優勢，被廣泛用于LNG儲罐設備中。

　　作為業界公認的高技術含量、高生產難度鋼種，九鎳鋼的研制十分不易。如，鎳元素在氧化之后會吸附在鋼鐵表面，導致鋼鐵表面不平坦，而用這樣的鋼材去儲存液化天然氣，很容易致使天然氣泄漏。而如何解決這一問題是業界的難題。

　　因此，九鎳鋼生產技術在此前很長一段時間里，都被歐美日韓的鋼企掌握在手中。

　　在這樣的情況下，我國只能從國外進口。當時，我國絲毫沒有議價權，不得不咬牙接受外企高昂的要價。據了解，一噸九鎳鋼的要價能達到上萬美元，價格遠超普通鋼材的價格。而且，我國還常常面臨著要價無市的窘境。

　　不過，九鎳鋼高昂的售價在國產九鎳鋼問世之后被終結。

　　耗時15年攻克

　　作為高附加值鋼材的九鎳鋼，在多個戰略領域都有著極高的重要性。因此，我國下決心必須將這一關鍵技術掌握在自己的手中。

　　為此，我國一努力便是15年的時間。在這15年里，一代代鋼鐵人不斷進行技術攻關，日以繼夜地研究，一次次地試驗、煉制。如今，我國終于解決了九鎳鋼卡脖子的難題，甚至我國在這一領域還走到了領先的行列。

　　目前，我國多家鋼企都已經掌握了九鎳鋼研制技術，如南鋼、寶鋼、山鋼等等。我國終于有了自己的九鎳鋼，不用再受被“卡脖子”之苦。

　　據了解，南鋼如今已有穩定的九鎳鋼生產線，是我國九鎳鋼市場中一股不可忽視的力量。到2018年時，南鋼已經累計供貨60000噸九鎳鋼。而且，在鎳系剛市場市場之中，南鋼常年處于第一的位置，獨占半壁江山。

　　寶鋼在九鎳鋼領域的表現也不容小覷。在2021年，寶鋼首批九鎳鋼產品成功發貨。據悉，寶鋼的項目能實現9000余噸的供貨量，為LNG船產業提供材料支撐。

　　山鋼也在2020年成功掌握九鎳鋼煉制技術，并成功推開了國內市場的大門。山鋼為我國在九鎳鋼領域的國產化進程，向前推進了一大步。

　　造LNG船的另一種鋼——殷瓦鋼

　　九鎳鋼和殷瓦鋼都可以用于制造LNG船，只是用于不同的類型，殷瓦剛主要用于菱形罐，主要是超大型液化氣船，一般大于10萬m3，而9鎳鋼主要是一般形式的液罐，例如C型罐，一般用于中小型液化氣船，一般是10萬m3以下。

　　殷瓦鋼這種特殊的材料可以在極低溫下保持穩定形狀，即使直接與液態天然氣接觸，也不會因為低溫出現過度收縮、導致艙體開裂，所以殷瓦鋼是LNG運輸船制造的核心材料，然而，其制造和加工應用都非常困難，為了良好的低溫抗性，這種鋼材放棄了抗腐蝕和高強度等幾乎所有其他性能，導致它非常脆弱容易腐蝕，LNG運輸船貨倉的殷瓦鋼厚度僅有0.7毫米，如紙片一樣易碎，而且如果在人手接觸時不戴著專用的手套，24小時后就會被銹穿，只有持國際最高級焊接證的焊工經過訓練之后才可以進行這一任務，曾經，擁有焊接殷瓦鋼資格的焊工，全中國只有不到10名。

　　殷瓦鋼是什么

　　殷瓦鋼實質是按鎳36%鐵63.8%碳0.2%配比的鎳鐵合金。最早由法國物理學家紀堯姆（C.E.Guialme）于1896年發現。因其在磁性相變溫度即居里點Tc以下，其熱膨脹系數趨近于零的特性得名Invar，意為“不變的”，中文音譯稱為殷瓦或殷瓦鋼。而這種現象被稱為殷瓦效應（Invar Effect）。

　　殷瓦鋼因其膨脹系數小，導熱系數低塑性韌性高等特點被稱為“金屬之王”，被廣泛應用在精密激光設備，航天遙感器，特種傳輸電纜等領域。但要說其最重要的應用領域地說是LNG運輸船。

　　皇冠上的明珠——LNG運輸船

　　LNG運輸船即Liquified Natural Gas carrier.中文名液化天然氣運輸船。這種船在船舶領域非常難造，目前只有中美日韓四國以及歐洲幾個船廠可以建造。其同豪華游輪一起并稱為造船業“皇冠上的明珠”。而殷瓦鋼則是制造LNG船不可或缺的原料。

　　為什么呢？

　　因為天然氣在運輸過程中要在-163℃的環境下保持其液態穩定。普通鋼材在如此低的溫度下會發生冷裂——即材料所受內應力超過材料本身強度極限時形成的裂紋。一旦出現這種情況就會導致天然氣外泄，后果不堪設想。

　　而只有用殷瓦鋼制作的構件能在如此低溫環境不產生形變破壞。因此，殷瓦鋼是建造lng船的核心材料。雖然之前提到中美日韓四國都能建造lng船，但殷瓦鋼都需要從法國GTT公司進口，價格自然也是超乎想象的貴。

　　拒絕“卡脖子”

　　鑒于殷瓦鋼材料上的受制于人，2013年開始由滬東中華造船集團有限公司領銜、寶鋼特鋼有限公司和中國船級社等單位協同研發液化天然氣船用殷瓦鋼項目。研發過程中所經歷的艱難險阻這里就不展開介紹了。

　　最終在2017年8月，法國GTT公司向寶鋼特鋼有限公司授予了認證，自此中國成功打破了殷瓦鋼材料長期的國外壟斷，實現了LNG船的完全自主化建造。同時寶鋼特鋼也成為了繼GTT公司之后全球第二家能夠生產銷售殷瓦鋼的公司。

　　從2013年開始研發到2017年被授予認證，只過去了短短四年。但正是這四年時間讓中國的LNG船不再被國外的殷瓦鋼“卡脖子”。在殷瓦鋼國產化之后，我國成功建造交付了"泛亞"，泛美","泛歐""泛非"四艘具備國際先進水平的液化天然氣運輸船。標志著我國在LNG船建造方面已經居于世界前列。相信在日后，國產殷瓦鋼能夠助力我國更多領域加速發展。