巨船也有鋼鐵俠的“戰(zhàn)甲”？船舶制造中的“秘密武器”

你知道嗎？在那些運輸液化天然氣（LNG）的巨型船舶背后，隱藏著一種叫做殷瓦鋼（Invar）的神奇材料。它就像鋼鐵俠的戰(zhàn)甲一樣，擁有著非凡的能力，為LNG船舶的安全航行保駕護航。

認識殷瓦鋼

殷瓦鋼是一種鎳鋼合金，其主要成分是鐵和鎳，其中鎳含量約為36%。與普通鋼材不同，殷瓦鋼最大的特點是熱膨脹系數(shù)極小。這意味著，即使溫度發(fā)生很大的變化，殷瓦鋼的尺寸也能保持近乎恒定。

這種神奇的特性源于鎳元素的加入。鎳原子的電子結(jié)構(gòu)與鐵原子不同，導致殷瓦鋼的晶體結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，對溫度變化的敏感性大大降低。

殷瓦鋼與LNG船舶

液化天然氣（LNG）是一種清潔高效的能源，在全球范圍內(nèi)的運輸和儲存都離不開LNG船舶。然而，LNG的運輸和儲存對材料有著極高的要求：

低溫環(huán)境：LNG的儲存溫度需保持在-163℃左右，因此船舶的儲罐材料必須能夠承受極低的溫度。

尺寸穩(wěn)定性：在低溫環(huán)境下，儲罐的尺寸必須保持穩(wěn)定，以防止因熱脹冷縮引起的變形和泄漏。

耐腐蝕性：儲罐材料必須耐受海水和空氣的腐蝕，確保長期安全使用。

殷瓦鋼憑借其卓越的性能，完美契合了LNG船舶對材料的苛刻要求。在LNG船舶制造中，殷瓦鋼主要用于建造液貨艙圍護系統(tǒng)，也就是盛放液化天然氣的核心部分?？梢哉f，殷瓦鋼是LNG船舶制造中的“秘密武器”，為LNG的安全運輸和儲存做出了重要貢獻。

有趣的故事

殷瓦鋼的發(fā)現(xiàn)是一個偶然事件。1896年，瑞士物理學家查爾斯·愛德華·紀堯姆（Charles édouard Guillaume）在研究鎳鋼合金時，意外發(fā)現(xiàn)了一種奇怪的現(xiàn)象：這種合金在接近室溫時，幾乎不會因溫度變化而膨脹或收縮。這一發(fā)現(xiàn)讓紀堯姆十分驚訝，他將這種材料命名為“Invar”，意為“不變的”。他于1920年獲得諾貝爾物理學獎，以表彰他通過發(fā)現(xiàn)鎳鋼合金中的異常現(xiàn)象為物理學的精密測量所做的貢獻。

我國在殷瓦鋼領(lǐng)域的主要成就

經(jīng)過多年的努力，中國成功自主研發(fā)了殷瓦鋼，并且在短時間內(nèi)實現(xiàn)了這一特殊材料的工業(yè)化試制。打破了法國長期以來在殷瓦鋼生產(chǎn)技術(shù)上的壟斷地位。中國研發(fā)的殷瓦鋼能夠在-196攝氏度的超低溫條件下保持穩(wěn)定的性能，滿足了諸如LNG運輸船等高端制造領(lǐng)域的需求。

殷瓦鋼因其極低的熱膨脹系數(shù)和對焊接工藝的極高要求，被譽為史上最難焊接的材料之一。我國已經(jīng)培養(yǎng)了掌握殷瓦鋼焊接技術(shù)的專業(yè)人才，雖然最初這類人才非常稀少，但隨著時間的推移和技術(shù)的傳播，焊接技術(shù)逐漸得到提升，為中國造船業(yè)尤其是LNG運輸船的建造提供了關(guān)鍵技術(shù)支持。

未來展望

隨著科技的進步，殷瓦鋼的應用領(lǐng)域?qū)⒉粩嗤卣?。例如，在航天航空、核工業(yè)等領(lǐng)域，殷瓦鋼也展現(xiàn)出巨大的應用潛力。相信在未來，殷瓦鋼將會為人類帶來更多驚喜和奇跡。

供稿單位：重慶市無線電科普體驗中心

審核專家：張啟義

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