KR100706509B1 - Ｌｎｇ 운반선 단열탱크의 멤브레인 금속패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 LNG 운반선 단열탱크의 멤브레인 금속패널에 관한 것으로, 그 목적은 멤브레인의 금속패널의 용접속도와 용접품질 및 탱크의 기밀성을 향상시키고, 직선용접에 의해 저장탱크를 형성하므로 용접제어시스템을 단순화할 수 있으며, 이를 통해 경제적 부담을 해소할 수 있는 LNG 운반선 단열탱크의 멤브레인 금속패널을 제공하는 것이다.

상기 목적은 멤브레인 금속패널에 서로 평행하게 등간격을 이루며 형성되고 양단부가 마감부에 의해 평면부와 부채꼴 또는 반원형상으로 연결되는 다수개의 횡방향 직선 코러게이션과, 상기 횡방향 직선 코러게이션과 직교하고 서로 평행하게 등간격을 이루어 형성되며 양단부가 마감부에 의해 평면부와 부채꼴 또는 반원형상으로 연결되는 다수개의 종방향 직선 코러게이션과, 상기 횡/종방향 직선 코러게이션 마감부와 멤브레인 금속패널의 4변 사이에 위치하고 일정폭을 구비하는 평면화된 접촉용접부로 구성되어, 단일 멤브레인 금속패널과 또다른 단일 멤브레인 금속패널을 겹치기 용접할 시, 평면화된 접촉용접부에 의해 직선용접하도록 구성된 LNG 운반선 단열탱크의 멤브레인 금속패널을 제공함으로써 달성된다.

멤브레인, LNG운반선, 단열탱크, 용접, 코러게이션

Description

ＬＮＧ 운반선 단열탱크의 멤브레인 금속패널 {Membrance metal panel of insulated cargo thaks of LNG carrier}

도 1 은 종래의 멤브레인 금속패널의 구성을 보인 예시도

도 2 는 종래 멤브레인 금속패널의 용접라인을 보인 예시도

도 3 내지 도 7 은 종래 멤브레인 금속패널의 또다른 구성을 보인 예시도

도 8 은 본 발명에 따른 멤브레인 금속패널의 구성을 보인 예시도

도 9 는 도 8 의 A 부분 확대도

도 10 은 본 발명에 따른 멤브레인 금속패널 용접라인을 보인 예시도

도 11 는 본 발명에 따른 용접접촉부의 또다른 구성을 보인 예시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(10) : 횡방향 코러게이션 (20) : 종방향 코러게이션

(30) : 교차점 코러게이션 (31) : 신축 흡수홈

(32) : 연결부 (40) : 평면부

(50) : 마감부 (60) : 접촉용접부

(70) : 코러게이션 양측부분 (71) : 코러게이션 중앙부

(100) : 멤브레인 금속패널

본 발명은 LNG 운반선 단열탱크의 멤브레인 금속패널에 관한 것으로, 멤브레인 금속패널의 용접부를 평면화하여 용접성 및 탱크의 기밀성을 향상시킬 수 있는 LNG 운반선 단열탱크의 멤브레인 금속패널에 관한 것이다.

일반적으로 LNG 는 대기압하에 비등점이 -162℃인 초저온 액체이며, 다중구조의 단열탱크에 저장하게 된다. 상기 다중구조 단열탱크의 1차 밀봉벽인 멤브레인 금속패널은 저온 취성에 강한 재질이 사용되며, 온도와 하중의 변화에 대응하여 팽창 및 수축을 할 수 있도록 설계 및 제작된다.

상기 영하 162℃ 의 극저온인 LNG를 안전하게 저장하기 위하여 저장탱크는 멤브레인 금속패널로 이루어진 내부탱크와 내부탱크 주위를 둘러싸고 있는 단열층으로 형성되어서 탱크 외부에서의 잠입열량에 의한 기화가스 발생이 최소가 되도록 구성되어 있다. 상기 멤브레인 금속패널은 영하 162℃의 극저온 상태의 LNG와 직접적으로 접촉하게 되므로 응력변화에 대응할 수 있는 알루미늄 합금, 인바(Invar), 9% 니켈강 등 저온 취성에 강한 재질의 금속재질이 사용된다. 또한, 상기 멤브레인 금속패널은 반복적인 온도변화 및 저장액체의 하중변화에 팽창 및 수축이 용이하도록 중앙부가 융기된 직선 코러게이션을 구비하고 있으며, 다수의 멤브레인 금속패널 모서리가 겹치기 용접에 의해 서로 용접연결되어 탱크의 기밀성을 유지하도록 용접부를 구비한다.

종래에 사용되고 있는 멤브레인 금속패널은 도 1 에 도시된 바와 같이 대략 3000㎜ × 1000㎜ (가로×세로) 크기의 직사각형으로 제작되고, 열과 하중의 변화에 팽창 및 수축이 용이하도록 다수개의 코러게이션이 금속패널 전체에 걸쳐 형성되어 있으며, 상기와 같이 다수개의 코러게이션을 구비하는 단일 멤브레인 금속패널의 모서리 및 4 변이 이웃하는 또다른 단일 멤브레인 금속패널의 모서리 및 4변에 의해 겹쳐진 후 겹치기 용접에 의해 서로 연결되어 탱크의 기밀성을 유지하도록 되어 있다.

그러나, 상기 종래의 멤브레인 금속패널은 중앙부가 융기된 다수개의 주름(직선 코러게이션)이 직사각 형상을 구비하는 멤브레인 금속패널의 4변에 연결되도록 즉, 멤브레인 금속패널의 용접시 이웃하는 멤브레인 금속패널과 겹쳐지는 부분(멤브레인 금속패널의 4변 부분)에도 직선 코러게이션이 형성되어 있어, 단일 멤브레인 금속패널과 이에 이웃하는 또다른 단일 멤브레인 금속패널을 겹치기 용접할 경우, 도 2 에 도시된 바와 같은 용접라인을 구비하게 되므로 직선용접과 곡선용접을 번갈아 수행하여야 하며, 이로 인해 용접제어를 용접구간별로 별도 설정하여야 하고 2가지 용접을 수행할 수 있는 용접장비를 구비하여야 하는 문제점이 있었다.

특히, 용접부위에 있는 직선 코러게이션의 굴곡(멤브레인 금속패널의 평면부에서 코러게이션 곡면부의 연결부위 및 코러게이션 곡면부의 변곡부위)을 용접할 경우, 굴곡에 의해 용접결함이 많이 발생되고, 용접속도 및 품질이 저하되며, 이로 인해 탱크의 기밀성이 저하되는 문제점이 있었다.

또한, 각각의 멤브레인 금속패널을 용접에 의해 연결하는 작업을 통해 LNG 운반선의 단열탱크가 제작되고, 단열탱크 제작공정의 약 40% 정도가 용접시공에 사용되고 있음을 감안할 경우, 용접부위에 형성된 직선 코러게이션의 굴곡에 의해 발생되는 용접속도 및 품질의 저하에 의해 제조원가가 상승하게 되고 이로 인해 경제적 부담감이 가중되는 등 여러가지 문제점이 있었다.

또한, 상기 종래에 사용되고 있는 멤브레인 금속패널로는 도 3 에서와 같이, 온도변화에 의한 팽창수축을 흡수해야 하는 연속된 육각형태(벌집구조)의 주름구조를 형성하여 각 주름들이 서로 120°의 각도를 가지고 Ｙ자형의 교점이 형성된 주름판(일본국 특허출원공고번호 소50-21008 호)과, 도 4 에 도시된 바와 같이 단면이 3각형의 3각주름과 이 3각주름에 직교하는 사다리꼴주름과, 직교의 사다리꼴주름의 정상면에 상기 3각주름을 끼워서 기립시키고 그 정상부가 만나 대향하는 한쌍의 3각면과 각각의 3각면의 양변과 상기 3각주름을 면적의 과부족없이 절곡형성되어 연결하는 4개의 평행사변형의 4각면을 가진 성형판체를 구비한 멤브레인 금속패널(일본특허공고 소60-14959 호)과, 도 5 에 도시된 바와 같이 저온 액화가스 탱크의 멤브레인 표면에 돌출성형된 주름이 적어도 1개의 집결부에 분기배열되어 있는 신축구조로 집결부에는 평판부에 대해 윗부분이 융기된 모양으로 절곡형성되어 있으며 윗부분과 상기 주름은 양쪽의 절곡면을 끼워 연결하도록 결합되어 용접형성되어 있는 멤브레인 금속패널(일본특허공보 소60-32079 호)과, 도 6 에 도시된 바와 같이 판재의 바깥쪽 모서리부에서 앵커볼트 고정용 구멍쪽으로 직선으로 향하며 십자형을 이루는 4개의 주름과 상기 4개의 주름의 단부와 연결되는 환형 외면 및 상기 환형외면과 대칭인 환형내면으로 구성된 멤브레인 금속패널(대한민국 특허특1997-0005078 호) 및 도 7 에 도시된 바와 같이 판재의 바깥쪽 모서리에서 중심부쪽으로 직선으로 향하는 단열주름부와 굴곡 마디형의 몸통부와 몸통부의 단부로부터 판재를 향해 굴곡된 연장부와 골부로 각각 구성된 4개의 다리로 이루어진 멤브레인 금속패널(대한민국 특허특 1997-0005077 호)이 있으나, 이와 같은 멤브레인 금속패널 역시, 3000㎜ × 1000㎜ (가로×세로) 크기의 직사각형내에는 다수개의 코러게이션(주름)이 형성되어 있으며, 이웃하는 또다른 멤브레인과 겹쳐지는 용접부위에도 다수개의 코러게이션(주름)이 형성되어 있어, 용접속도 및 품질을 저하시키는 등 여러가지 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 멤브레인 금속패널의 용접속도와 용접품질 및 탱크의 기밀성을 향상시키고 작업효율을 증대시킬 수 있는 LNG 운반선 단열탱크의 멤브레인 금속패널을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 직선용접에 의해 저장탱크를 형성하므로, 용접제어시스템을 단순화할 수 있으며, 이를 통해 경제적 부담을 해소할 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 멤브레인 금속패널에 서로 평행하게 등간격을 이루며 형성되고 양단부가 마감부에 의해 평면부와 연결되는 다수개의 횡방향 직선 코러게이션과, 상기 횡방향 직선 코러게이션과 직교하고 서로 평행하게 등간격을 이루어 형성되며 양단부가 마감부에 의해 평면부와 연결되는 다수개의 종방향 직선 코러게이션과, 상기 횡/종방향 직선 코러게이션 마감부와 종방향 직선 코러게이션 마감부와 멤브레인 금속패널의 4변 사이에 위치하고 일정폭을 구비하는 평면화된 접촉용접부로 구성되어, 단일 멤브레인 금속패널과 또다른 단일 멤브레인 금속패널을 겹치기 용접할 시 평면화된 접촉용접부에 의해 직선용접하도록 구성되어 있다.

이하 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 실시예를 설명하면, 도 8 은 본 발명에 따른 멤브레인 금속패널의 구성을 보인 예시도를, 도 9 는 도 8 의 A 부분 확대도를 도시한 것으로, 본 발명은 멤브레인에 서로 평행하게 형성되는 다수개의 횡방향 직선 코러게이션(10)과, 상기 횡방향 직선 코러게이션(10)에 직교하고 서로 평행하게 형성되는 다수개의 종방향 직선 코러게이션(20)과, 상기 횡방향 직선 코러게이션(10)과 종방향 직선 코러게이션(20)의 교차지점에 형성되는 교차점 코러게이션(30) 및 상기 코러게인션(10,20,30)이 형성되지 않는 평면부(40)로 구성하되, 상기 다수개의 횡/종방향 직선 코러게이션의 양단부와 멤브레인 금속패널의 평면부를 부채꼴 또는 반원형상의 마감부에 의해 곡선을 구비하도록 연결하고, 상기 횡/종방향 직선 코러게이션의 마감부와 멤브레인 금속패널의 4변 사이에는 평면의 접촉용접부가 일정폭(α)을 유지하도록 형성되어 있다.

상기 횡방향 직선 코러게이션(10)은 멤브레인 금속패널의 평면부(40)에서 융기되도록 즉, 단면이 반원형상을 이루고 멤브레인 금속패널의 평면부와 연결되는 코러게이션 양측부분(70)은 곡선을 구비하도록 형성되어 있다.

상기 종방향 직선 코러게이션(20)은 횡방향 직선 코러게이션(10)과 직교하도록 형성된 것으로, 횡방향 직선 코러게이션(10)과 동일한 형상 및 크기를 구비한다.

이때, 상기 횡방향 직선 코러게이션(10)과 종방향 직선 코러게이션(20)은 적재화물의 온도변화에 따른 팽창과 수축이 용이하도록 중앙부(71)가 평면부로부터 30∼100㎜ 융기되어 있으며, 서로 동일한 방향으로 융기되어 있다.

또한, 상기 횡방향 직선 코러게이션(10)과 종방향 직선 코러게이션(20)의 양단부는 멤브레인 금속패널의 평면부(40)와 마감부(50)에 의해 연결되어 있으며, 상기 마감부(50)는 30∼100㎜ 융기되어 있는 횡/종방향 직선 코러게이션(10,20)과 평면부(40)를 연결할 수 있도록 일측단이 반원형상 단면을 구비하는 횡/종방향 직선 코러게이션(10,20)과 연결되고 타측단이 평면부(40)와 연결되며, 상기 평면부와의 연결부위는 평면에서 볼 경우 반원형상 또는 부채꼴 형상을 구비하도록 형성되어 있다.

또한, 상기 횡/종방향 직선 코러게이션(10,20)의 양끝단과 멤브레인 금속패널(100)의 4변 사이에는 멤브레인 금속패널의 겹치기 용접시 이웃하는 또다른 멤브레인 금속패널과 겹쳐지는 접촉용접부(60)가 일정폭(α)을 구비하며 형성되어 있다. 즉, 상기 횡/종방향 직선 코러게이션(10,20)의 양끝단과 평면부(40)를 연결하는 마감부(50)는 멤브레인 금속패널의 4변과 서로 연결되지 않으며, 접촉용접부(60) 만큼의 간격(α)을 유지하며 이격되어 형성되어 있다. (도 8 에 도 시된 점선은 접촉용접부(60)를 설명하기 위한 것으로, 실제 멤브레인 금속패널에는 이와 같은 점선은 형성되어 있지 않다.)

또한, 상기 접촉용접부(60)에는 도 11 에 도시된 바와 같이, 열팽창 및 수축이 용이한 이종금속을 금속패널의 접촉용접부 끝단 아랫면에 스트립형태로 설치하여 열팽창흡수부(130)를 더 구비함으로써, 열팽창 및 수축을 용이하게 할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한 상기 접촉용접부(60)의 폭(α)은 용접에 따른 탱크의 기밀성 유지를 위하여 50∼150 ㎜ 정도의 넓이를 구비하는 것이 바람직하며, 멤브레인 금속패널은 응력변화에 대응할 수 있는 스테인레스 강을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 교차점 코러게이션(30)은 횡방향 직선 코러게이션과 종방향 직선 코러게이션이 교차되는 지점의 코러게이션으로, 종방향 직선 코러게이션(20) 양측에 위치하도록 신축 흡수홈(31)을 구비하며, 상기 신축 흡수홈(31)은 횡방향 직선 코러게이션(10)과 각각 연결된다. 또한 상기 2개의 신축 흡수홈(31)은 종방향 직선 코러게이션 상부에 일체형으로 볼록하게 형성되는 연결부(32)에 의해 서로 연결된다. 또한, 상기 신축흡수홈(31)은 횡/종방향 직선 코러게이션(10,20)의 폭보다 크거나 같은 폭을 구비하며, 볼록하게 형성된 연결부(32)는 횡/종방향 직선 코러게이션(10,20)의 폭보다 같거나 작은 폭을 구비한다.

상기 교차점 코러게이션(30)은 반드시 상기의 형상을 구비하지 않아도 되며, 상기의 형상 이외에도 열과 하중의 변화에 대하여 팽창 및 수축이 용이한 형상을 구비할 수 있다. 즉, 도 2 내지 도 6 과 같이 공지된 코러게이션의 형상을 구비할 있다.

상기에서와 같이, 본 발명은 양끝단에 마감부를 구비하는 다수개의 횡/종방향 직선 코러게이션(10,20)이 교차점 코러게이션(30)에 의해 직교하도록 형성되어 있으며, 상기 횡/종방향 직선 코러게이션의 마감부(50)와 멤브레인 금속패널 4변 사이에는 평면의 접촉용접부(60)가 동일한 폭을 유지하며 형성되어 있다.

이와 같이 형성된 본 발명의 멤브레인 금속패널은 용접에 의한 저장탱크의 형성시, 일측 멤브레인 금속패널(110)의 평면화된 접촉용접부와 이웃하는 또다른 멤브레인 금속패널(120)의 평면화된 접촉용접부를 서로 겹치기할 경우, 도 10 에 도시된 바와 같은 용접라인을 구비하게 되므로, 직선용접에 의해 서로 연결할 수 있다.

본 발명은 상술한 특정한 바람직한 실시예에 한정되지 않으며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 특허청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.

이와 같이, 본 발명은 멤브레인 금속패널의 겹치는 부분을 평면으로 형성하 여, 용접속도와 용접품질 및 탱크의 기밀성을 향상시켰으며, 단열탱크 제조시간과 제조원가를 절감할 수 있는 등 많은 효과가 있다.

Claims (4)

1. 멤브레인 금속패널에 서로 평행하게 등간격을 이루며 형성되고 양단부가 마감부에 의해 평면부와 부채꼴 또는 반원형상으로 연결되는 다수개의 횡방향 직선 코러게이션과,

   상기 횡방향 직선 코러게이션과 직교하고 서로 평행하게 등간격을 이루어 형성되며 양단부가 마감부에 의해 평면부와 부채꼴 또는 반원형상으로 연결되는 다수개의 종방향 직선 코러게이션과,

   상기 횡/종방향 직선 코러게이션 마감부와 멤브레인 금속패널의 4변 사이에 위치하고 일정폭을 구비하는 평면화된 접촉용접부로 구성되어,

   단일 멤브레인 금속패널과 또다른 단일 멤브레인 금속패널을 겹치기 용접할 시, 평면화된 접촉용접부에 의해 직선 용접하도록 구성된 것을 특징으로 하는 LNG 운반선 단열탱크의 멤브레인 금속패널.
2. 제 1 항에 있어서;

   상기 멤브레인 금속패널은 스테인레스 강인 것을 특징으로 하는 LNG 운반선 단열탱크의 멤브레인 금속패널.
3. 제 1 항에 있어서;

   상기 횡/종방향 직선 코러게이션은 단면 중앙부가 평면부로부터 서로 동일한 방향으로 30∼100㎜ 융기되어 있는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선 단열탱크의 멤브레인 금속패널.
4. 제 1 항에 있어서;

   상기 접촉용접부는 50∼150 ㎜ 넓이를 구비하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선 단열탱크의 멤브레인 금속패널.

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