巨船也有钢铁侠的“战甲”？船舶制造中的“秘密武器”

你知道吗？在那些运输液化天然气（LNG）的巨型船舶背后，隐藏着一种叫做殷瓦钢（Invar）的神奇材料。它就像钢铁侠的战甲一样，拥有着非凡的能力，为LNG船舶的安全航行保驾护航。

认识殷瓦钢

殷瓦钢是一种镍钢合金，其主要成分是铁和镍，其中镍含量约为36%。与普通钢材不同，殷瓦钢最大的特点是热膨胀系数极小。这意味着，即使温度发生很大的变化，殷瓦钢的尺寸也能保持近乎恒定。

这种神奇的特性源于镍元素的加入。镍原子的电子结构与铁原子不同，导致殷瓦钢的晶体结构更加稳定，对温度变化的敏感性大大降低。

殷瓦钢与LNG船舶

液化天然气（LNG）是一种清洁高效的能源，在全球范围内的运输和储存都离不开LNG船舶。然而，LNG的运输和储存对材料有着极高的要求：

低温环境：LNG的储存温度需保持在-163℃左右，因此船舶的储罐材料必须能够承受极低的温度。

尺寸稳定性：在低温环境下，储罐的尺寸必须保持稳定，以防止因热胀冷缩引起的变形和泄漏。

耐腐蚀性：储罐材料必须耐受海水和空气的腐蚀，确保长期安全使用。

殷瓦钢凭借其卓越的性能，完美契合了LNG船舶对材料的苛刻要求。在LNG船舶制造中，殷瓦钢主要用于建造液货舱围护系统，也就是盛放液化天然气的核心部分。可以说，殷瓦钢是LNG船舶制造中的“秘密武器”，为LNG的安全运输和储存做出了重要贡献。

有趣的故事

殷瓦钢的发现是一个偶然事件。1896年，瑞士物理学家查尔斯·爱德华·纪尧姆（Charles Édouard Guillaume）在研究镍钢合金时，意外发现了一种奇怪的现象：这种合金在接近室温时，几乎不会因温度变化而膨胀或收缩。这一发现让纪尧姆十分惊讶，他将这种材料命名为“Invar”，意为“不变的”。他于1920年获得诺贝尔物理学奖，以表彰他通过发现镍钢合金中的异常现象为物理学的精密测量所做的贡献。

我国在殷瓦钢领域的主要成就

经过多年的努力，中国成功自主研发了殷瓦钢，并且在短时间内实现了这一特殊材料的工业化试制。打破了法国长期以来在殷瓦钢生产技术上的垄断地位。中国研发的殷瓦钢能够在-196摄氏度的超低温条件下保持稳定的性能，满足了诸如LNG运输船等高端制造领域的需求。

殷瓦钢因其极低的热膨胀系数和对焊接工艺的极高要求，被誉为史上最难焊接的材料之一。我国已经培养了掌握殷瓦钢焊接技术的专业人才，虽然最初这类人才非常稀少，但随着时间的推移和技术的传播，焊接技术逐渐得到提升，为中国造船业尤其是LNG运输船的建造提供了关键技术支持。

未来展望

随着科技的进步，殷瓦钢的应用领域将不断拓展。例如，在航天航空、核工业等领域，殷瓦钢也展现出巨大的应用潜力。相信在未来，殷瓦钢将会为人类带来更多惊喜和奇迹。

供稿单位：重庆市无线电科普体验中心

审核专家：张启义

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