KR100710980B1

KR100710980B1 - Ｌｎｇ 운반선 단열탱크의 멤브레인 금속패널

Info

Publication number: KR100710980B1
Application number: KR1020030083849A
Authority: KR
Inventors: 민계식; 김외현; 김병만; 정몽준
Original assignee: 현대중공업 주식회사
Priority date: 2003-11-25
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2007-04-24
Also published as: KR20050050169A

Abstract

본 발명은 LNG 운반선 단열탱크의 멤브레인 금속패널에 관한 것으로, 그 목적은 멤브레인 금속패널에 형성된 코러게이션을 단순화하여 멤브레인 금속패널 제조를 용이하게 하고, 패널제조에 따른 경제적 부담을 해소하며, 반복적인 온도변화 및 저장액체의 하중변화에 대한 팽창 및 수축이 용이하면서 용접속도 및 작업의 편리성을 증대시키고 이를 통해 용접품질 및 탱크의 기밀성을 향상시킬 수 있는 LNG 운반선 단열탱크의 멤브레인 금속패널을 제공하는 것이다.

상기 목적은 대략 3000㎜ × 1020㎜ (가로×세로) 크기의 직사각형을 구비하는 멤브레인 금속패널에 대각선방향으로 형성되어 'Ｘ'자 형상을 구비하도록 제 1,2,3,4 직선 코러게이션 및 교차점 코러게이션을 형성하고, 상기 직선 코러게이션의 끝단부를 마감부에 의해 평면부와 반원형상 또는 부채꼴 형상으로 연결하며, 상기 직선 코러게이션 마감부와 직사각형 멤브레인 금속패널의 모서리 사이 및 4변 사이에 일정폭을 구비하는 평면화된 접촉용접부를 형성하여, 단일 멤브레인 금속패널과 또다른 단일 멤브레인 금속패널을 겹치기 용접할 시, 평면화된 접촉용접부에 의해 직선 용접하는 LNG 운반선 단열탱크의 멤브레인 금속패널을 제공함으로써 달성된다.

멤브레인, LNG운반선, 단열탱크, 용접, 직선 코러게이션

Description

ＬＮＧ 운반선 단열탱크의 멤브레인 금속패널{Membrane metal panel of insulated cargo tanks of LNG Carrier}

도 1 은 종래의 멤브레인 금속패널의 구성을 보인 예시도

도 2 는 종래의 멤브레인 금속패널의 용접라인을 보인 예시도

도 3 은 본 발명에 따른 멤브레인 금속패널의 구성을 보인 예시도

도 4 는 본 발명의 또다른 실시예 1 의 구성을 보인 예시도

도 5 는 본 발명의 또다른 실시예 2 의 구성을 보인 예시도

도 6 은 본 발명에 따른 멤브레인 금속패널의 용접라인을 보인 예시도

도 7 은 본 발명에 따른 접촉용접부의 또다른 구성을 보인 예시도

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

(10) : 제 1 직선 코러게이션 (20) : 제 2 직선 코러게이션

(30) : 제 3 직선 코러게이션 (40) : 제 4 직선 코러게이션

(50) : 교차점 코러게이션 (51) : 신축흡수홈

(52) : 연결부 (60) : 평면부

(70) : 직선 코러게이션 양측부분 (71) : 직선 코러게이션 중앙부

(80) : 접촉 용접부 (90) : 마감부

(100) : 금속패널 (101) : 제 1 부분패널

(102) : 제 2 부분패널 (103) : 제 3 부분패널

(11,21,31,41) : 직선 코러게이션

본 발명은 LNG 운반선 단열탱크의 멤브레인 금속패널에 관한 것으로, 멤브레인 금속패널의 코러게이션의 형상을 단순화하고 용접부위 코러게이션 형상을 변형하여 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 있으며, 상기 멤브레인 금속패널은 영하 162℃의 극저온 상태의 LNG와 직 접적으로 접촉하게 되므로 응력변화에 대응할 수 있는 알루미늄 합금, 인바(Invar), 9% 니켈강 등이 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 직선 코러게이션이 금속패널 전체에 걸쳐 형성되어 있으며, 상기와 같이 다수개의 직선 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 금속패널에는 직선 코러게이션이 금속패널 전체에 걸쳐 형성되어 있어, 이와 같은 멤브레인 금속패널의 형성에 많은 시간이 소요되고, 제조원가가 상승하게 되는 문제점이 있었다.

또한, 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 단일멤브레인 금속패널을 겹치기 용접할 경 우, 도 2 에 도시된 바와 같은 용접라인을 구비하게 되므로 직선용접과 곡선용접을 번갈아 수행하여야 하며, 이로 인해 용접제어를 별도 설정하여야 하고, 두가지 용접을 수행할 수 있는 용접장비를 구비하여야 하는 문제점이 있었다.

특히, 용접부위에 있는 직선 코러게이션의 굴곡(멤브레인 금속패널의 평면부에서 직선 코러게이션 곡면부의 연결부위 및 직선 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 용접속도와 용접품질의 저하 및 다수개의 직선 코러게이션의 형성에 의해 제조원가가 상승하게 되고 이로 인해 경제적 부담감이 가중되는 등 여러가지 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 고려하여 이루어진 것으로, 그 목적은 멤브레인 금속패널에 형성된 코러게이션을 단순화하여 멤브레인 금속패널 제조를 용이하게 하고, 반복적인 온도변화 및 저장액체의 하중변화에 대한 팽창 및 수축이 용이한 LNG 운반선 단열탱크의 멤브레인 금속패널을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 멤브레인의 금속패널의 용접속도 및 작업의 편리성 을 증대시키고 이를 통해 용접품질 및 탱크의 기밀성을 향상시키는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 용접라인을 직선처리하여 용접제어시스템을 단순화할 수 있으므로 경제적 부담을 해소할 수 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 대략 3060㎜ × 1020㎜ × 1.2㎜ (가로×세로×두께) 크기의 직사각형을 구비하는 멤브레인 금속패널에 대각선방향으로 형성되어 'Ｘ'자 형상을 구비하도록 제 1,2,3,4 직선 코러게이션 및 교차점 코러게이션을 형성하고, 상기 제 1,2,3,4 직선 코러게이션의 끝단부를 마감부에 의해 평면부와 반원형상 또는 부채꼴 형상으로 연결하며, 상기 직선 코러게이션 마감부와 직사각형 멤브레인 금속패널의 모서리 사이 및 4변에는 평면을 구비하는 접촉용접부가 형성되어 있다. 즉, 본 발명의 멤브레인 금속패널은 멤브레인 금속패널의 일측 모서리부분에서 금속패널의 중앙을 향하도록 형성된 제 1,2,3,4 직선 코러게이션(10,20,30,40)과, 상기 제 1,2,3,4 직선 코러게이션(10,20,30,40)이 서로 연결되고 금속패널의 무게중심 위치에 형성되는 교차점 코러게이션(50) 및, 상기 코러게이션(10,20,30,40,50)이 형성되지 않는 평면부(60)로 이루어져 있다.

이하 본 발명을 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3 은 본 발명에 따른 멤브레인 금속패널의 구성을 보인 예시도를 도시한 것으로, 상기 제 1 직선 코러게이션(10)과 제 3 직선 코러게이션(30)은 서로 일직선상에 위치하도록 멤브레인 금속패널(100)의 대각선방향으로 형성되어 있으며, 상 기 제 2,4 직선 코러게이션(20,40)은 멤브레인 금속패널(100)의 또다른 대각선 방향으로 형성되도록 일직선상에 형성되어 있다. 이와 같이 제 1,3 직선 코러게이션(10,30)과 제 2,4 직선 코러게이션(20,40)은 교차점 코러게이션(50)을 중심으로 서로 교차되도록 즉, 전체가 'Ｘ' 자 형상을 구비하도록 멤브레인 금속패널(100)에 형성되어 있다.

또한, 상기 제 1,2,3,4 직선 코러게이션(10,20,30,40)은 멤브레인 금속패널의 평면부(60)에서 융기되도록 즉, 단면이 반원형상을 이루고 멤브레인 금속패널의 평면부(60)와 연결되는 직선 코러게이션의 양측부분(70)은 곡선을 구비하도록 형성되어 있으며, 적재화물의 온도변화에 따른 팽창과 수축이 용이하도록 중앙부(71)가 평면부(60)로부터 30∼100㎜ 융기되어 있다. 또한, 상기 제 1,2,3,4 직선 코러게이션(10,20,30,40)은 동일한 방향 및 동일한 폭을 구비하며 융기되어 있다.

상기 교차점 코러게이션(50)과 일측단이 연결되는 제 1,2,3,4 직선 코러게이션(10,20,30,40)의 타측단부는 멤브레인 금속패널의 평면부(60)와 마감부(90)에 의해 연결되어 있으며, 상기 마감부(90)는 30∼100㎜ 융기되어 있는 제 1,2,3,4 직선 코러게이션(10,20,30,40)과 평면부(60)를 연결할 수 있도록 일측단이 반원형상 단면을 구비하는 제 1,2,3,4 직선 코러게이션(10,20,30,40)과 연결되고 타측단이 평면부(60)와 연결되며, 상기 평면부(60)와의 연결부위가 평면에서 볼 경우 반원형상 또는 부채꼴 형상을 구비하도록 형성되어 있다.

또한, 상기 제 1,2,3,4 직선 코러게이션의 마감부(90)와 멤브레인 금속패널(100)의 4군데 모서리 사이 및 멤브레인 금속패널의 4변에는 멤브레인 금 속패널(100)의 겹치기 용접시 이웃하는 또다른 멤브레인 금속패널과 겹쳐지는 일정폭(α)을 구비하는 접촉용접부(80)가 형성되어 있다. 즉, 상기 제 1,2,3,4 직선 코러게이션(10,20,30,40)의 끝단과 평면부를 연결하는 마감부(90)는 멤브레인 금속패널(100)의 모서리까지 연결되어 있지 않고, 접촉용접부(80) 만큼의 간격을 유지하며 이격되어 형성되어 있다. 즉, 상기 접촉용접부(80)는 직사각형 형상의 멤브레인 금속패널의 모서리와 변을 따라 사각형상을 이루며 형성되어 있다.

이때, 상기 접촉용접부(80)의 폭(α)은 용접에 따른 탱크의 기밀성 유지를 위하여 50∼150 ㎜ 정도의 넓이를 구비하는 것이 바람직하며, 멤브레인 금속패널(100)은 응력변화에 대응할 수 있는 스테인레스 강을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 교차점 코러게이션(50)은 제 1,2,3,4 직선 코러게이션(10,20,30,40)이 연결되는 지점 즉, 멤브레인 금속패널(100)의 중앙부분에 형성되는 직선 코러게이션으로, 제 1,3 직선 코러게이션(10,30) 양측에 위치하도록 신축흡수홈(51)를 구비하며, 상기 신축흡수홈(51)는 제 2,4 직선 코러게이션(20,40)과 연결된다. 또한 상기 2개의 신축흡수홈(51)는 제 1,3 직선 코러게이션(10,30) 상부에 볼록하게 형성되어 연결되는 연결부(52)에 의해 서로 연결된다. 또한, 상기 신축흡수홈(51)의 폭은 제 1,2,3,4 직선 코러게이션(10,20,30,40)의 폭보다 크거나 같은 폭을 구비하며, 볼록하게 형성된 연결부(52)는 제 1,2,3,4 직선 코러게이션(10,20,30,40)의 폭보다 같거나 작은 폭을 구비한다.

상기 교차점 코러게이션(50)은 반드시 상기의 형상을 구비하지 않아도 되며, 상기의 형상 이외에도 열과 하중의 변화에 대하여 팽창 및 수축이 용이한 공지된 형상의 코러게이션을 구비할 수 있다.

상기에서와 같이, 본 발명은 끝단에 마감부(90)를 구비하고 대각선 방향으로 형성되는 제 1,2,3,4 직선 코러게이션(10,20,30,40)은 전체적으로 관찰할 경우, 대략 3000㎜ × 1000㎜(가로×세로) 크기의 직사각형을 구비하는 멤브레인 금속패널에 'Ｘ'자 형상을 이루도록 형성되어 있으며, 상기 제 1,2,3,4 직선 코러게이션의 마감부(90)와 멤브레인 금속패널(100)의 4군데 모서리 및 4 변 사이에는 평면의 접촉용접부(80)가 동일한 폭을 유지하며 형성되어 있다.

이와 같이 형성된 본 발명의 멤브레인 금속패널은 용접에 의한 저장탱크의 형성시, 일측 멤브레인 금속패널(110)의 접촉용접부와 이웃하는 또다른 멤브레인 금속패널(120)의 접촉용접부를 서로 겹치기할 경우, 도 4 에 도시된 바와 같이 평면으로 겹치게 되므로, 직선용접에 의해 서로 연결하여 결합할 수 있다.

이하 본 발명을 실시예에 의거하여 변형예 및 적용상태를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 4 는 멤브레인 금속패널을 3등분한 후, 상기 나누어진 부분패널에 각각 제 1,2,3,4 직선 코러게이션(10,20,30,40)을 형성한 것으로, 직사각형의 멤브레인 금속패널을 횡방향으로 삼등분하고, 상기 삼등분된 제 1,2,3 부분패널(101,102,103)에 각각 평면으로부터 약 30∼100㎜ 융기된 대각선 방향의 제 1,2,3,4 직선 코러게이션(10,20,30,40)을 'Ｘ'자 형상을 이루도록 형성한다. 즉, 하나의 멤브레인 금속패널에는 3개의 'Ｘ'자형 직선 코러게이션이 형성되게 된다.

이때, 상기 제 1,2,3,4 직선 코러게이션(10,20,30,40)의 일측단은 각각 마감부(90)에 의해 평면부(80)에 연결되어 있으며, 3개의 'Ｘ'자형 직선 코러게이션을 구비하는 멤브레인 금속패널의 4 모서리 및 4 변과 제 1,2,3,4 직선 코러게이션(10,20,30,40)의 마감부 사이에는 접촉용접부(80)가 형성된다.

도 5 는 본 발명의 제 1,2,3,4 직선 코러게이션(10,20,30,40)이 형성된 멤브레인 금속패널(100)에 교차점 코러게이션(50)을 중심으로 마감부(90)를 구비하는 4개의 직선 코러게이션(11,21,31,41)을 더 형성하여 교차점 코러게이션(50)을 중심으로 방사성 형상을 이루도록 되어 있다. 즉, 멤브레인 금속패널(100) 모서리와 마감부(90) 사이에 접촉용접부(80)가 형성되도록 'Ｘ'자 형상으로 직선 코러게이션이 형성된 멤브레인 금속패널(100)에 '＋' 형상을 이루도록 직선 코러게이션(11,21,31,41)을 더 형성하여 전체적으로 방사성 형상의 '＊' 형 직선 코러게이션이 형성되도록 되어 있으며, 상기 교차점 코러게이션(50)을 중심으로 방사성 형상으로 형성된 직선 코러게이션의 끝단부는 모두 마감부에 의해 평면부와 부채꼴 또는 반원형상으로 연결된다. 또한, 상기 마감부와 금속패널의 4군데 모서리 및 4변 사이에는 접촉용접부가 일정폭(α)으로 형성되어 있다.

도 7 은 본 발명에 따른 접촉용접부의 또다른 구성을 보인 예시도를 도시한 것으로, 열팽창 및 수축을 용이하게 흡수할 수 있는 이종금속을 금속패널의 접촉 용접부 끝단 아랫면에 스트립 형태로 설치하여 열팽창 수축흡수부(130)를 둘 수 있다. 이와 같이 형성된 접촉용접부는 접촉용접부에 발생하는 열팽창 및 수축에 대하여 대응할 수 있다.

상기 도 3 내지 도 5 에 도시된 점선은 접촉용접부(80)을 설명하기 위한 것으로, 멤브레인 금속패널에는 이와 같은 점선이 형성되어 있지 않다.

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 형성하여 용접속도를 3∼4 배정도 향상시키고, 용접품질 및 탱크의 기밀성을 향상시켰으며, 단열탱크 제조시간과 제조원가를 절감할 수 있다.

또한, 본 발명은 직사각형 멤브레인 금속패널에 하나의 'Ｘ' 또는 '＊' 형상의 직선 코러게이션만을 형성하므로, 직선 코러게이션의 갯수를 줄임일 수 있으며, 이를 통해 멤브레인 금속패널의 제작을 용이하게 할 수 있는 등 많은 효과가 있다.

Claims

중앙부가 동일방향으로 융기된 제 1,2,3,4 직선 코러게이션과 상기 제 1,2,3,4 직선 코러게이션의 일측단이 연결되는 교차점 코러게이션에 의해 'Ｘ'자 형상의 코러게이션이 형성되고,

상기 멤브레인 금속패널의 모서리를 향하는 제 1,2,3,4 직선 코러게이션 끝단부가 마감부에 의해 평면부와 반원형상 또는 부채꼴 형상으로 연결되며,

상기 제 1,2,3,4 직선 코러게이션 마감부와 직사각형 멤브레인 금속패널의 4군데 모서리 사이 및 4 변을 따라 일정폭을 구비하는 평면화된 접촉용접부를 형성하여,

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

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

상기 제 1,2,3,4 직선 코러게이션은 단면이 반원형상을 구비하며, 중앙부가 평면부로부터 서로 동일한 방향으로 30∼100㎜ 융기되어 있는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선 단열탱크의 멤브레인 금속패널.
제 1 항에 있어서;

상기 접촉용접부는 50∼150 ㎜ 넓이를 구비하는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선 단열탱크의 멤브레인 금속패널.
제 1 항에 있어서;

상기 평면 접촉용접부를 구비하는 멤브레인 금속패널에는 교차점 코러게이션을 중심으로 '×'자형상을 구비하도록 교차된 제 1,2,3,4 직선 코러게이션이 횡방향에 대하여 등간격으로 다수개 형성된 것을 특징으로 하는 LNG 운반선 단열탱크의 멤브레인 금속패널.
제 1 항에 있어서;

상기 'Ｘ'자 형상의 코러게이션을 구비하는 멤브레인 금속패널에는 마감부를 구비하는 4 개의 직선 코러게이션이 '＋' 형상으로 더 형성되어 전체적으로 방사선 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 LNG 운반선 단열탱크의 멤브레인 금속패널.