KR100869230B1 - Ｌｎｇ선박의 탱크의 밀봉벽 설치를 위한 예비용접방법과ｌｎｇ선박의 탱크제조 방법 및 예비 조립체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선박의 탱크 혹은 압력용기와 같은 LNG 탱크의 내부의 밀봉벽을 설치하기 위한 용접장치에 관한 것으로서, LNG 탱크의 내부에 설치되어 용접선을 따라 이동하며 밀봉벽의 연결부위를 자동으로 용접하는 ＬＮＧ선박의 탱크의 밀봉벽 설치를 위한 자동용접장치, 예비용접방법, 예비용접장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 ＬＮＧ선박의 탱크 밀봉벽 예비용접방법은 ＬＮＧ선박의 탱크를 밀봉하기 위해 사용되는 밀봉벽의 설치방법으로, 다수의 조각들로 구성된 밀봉부재를 마련하는 단계와, 상기 밀봉부재를 상호 용접하여 적당한 형태를 갖는 예비 조립체를 마련하는 예비용접단계를 포함한다.
자동용접, 밀봉벽, 프레임, 아르곤, 용접토치, 거리센서, 지그
Description
도 1은 본 발명에 따른 ＬＮＧ선박의 탱크의 밀봉벽 설치를 위한 자동용접장치의 블록도.
도 2는 본 발명에 따른 ＬＮＧ선박의 탱크의 밀봉벽 설치를 위한 자동용접장치를 간략하게 도시한 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 ＬＮＧ선박의 탱크의 밀봉벽 설치를 위한 자동용접장치의 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 ＬＮＧ선박의 탱크의 밀봉벽 설치를 위한 자동용접장치의 평면도.
도 5는 본 발명에 따른 ＬＮＧ선박의 탱크의 밀봉벽 설치를 위한 자동용접장치의 일부를 분리하여 도시한 사시도.
도 6은 본 발명에 따른 ＬＮＧ선박의 탱크의 밀봉벽 설치를 위한 자동용접장치의 측정면도.
도 7은 본 발명에 따른 ＬＮＧ선박의 탱크의 밀봉벽 설치를 위한 자동용접장 치의 측정면도.
도 8은 본 발명에 따른 ＬＮＧ선박의 탱크의 밀봉벽 설치를 위한 자동용접장치의 단면도.
도 9는 본 발명에 따른 ＬＮＧ선박의 탱크의 밀봉벽 설치를 위한 자동용접장치의 고정지그를 설치하는 상태도.
도 10은 본 발명에 따른 ＬＮＧ선박의 탱크의 밀봉벽 설치를 위한 자동용접장치의 고정지그의 하부를 도시한 사시도.
도 11은 본 발명에 따른 ＬＮＧ선박의 탱크 밀봉벽 예비조립방법을 이용한 밀봉벽의 설치과정을 도시한 블록도.
도 12는 본 발명에 따른 ＬＮＧ선박의 탱크 밀봉벽의 예비용접장치의 블록도.
도 13은 본 발명에 따른 ＬＮＧ선박의 탱크 밀봉벽의 예비용접장치의 사시도.
도 14는 본 발명에 따른 ＬＮＧ선박의 탱크 밀봉벽의 예비용접장치의 사시도와 측단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : LNG 탱크 10a, 10b : 밀봉벽
15 : 굴곡부 20 : 자동용접장치
30 : 프레임 31 : 레크부
32 : 레일 35 : 결합부
35a : 모터안착부 36 : 연결블록
37 : 롤러 38 : 이동모터
39 : 회전기어부 40 : 용접부
42 : 몸체부 43 : 가스공급부
45 : 용접토치 46 : 용접챔버
48 : 안내가이드 49 : 회전롤러
50 : 안내부 52 : 센싱롤러
54 : 누름롤러 56 :브라켓
60 : 고정부 70 : 승강부
72 : 승강모터 73 : 회전축
74a : 작동노브 74b : 걸림부
75 : 케이스 76 : 압력감지부
78 : 중공부 79 : 관통홀
80 : 고정지그 82 : 고정면
83 : 체결홀 83a : 안착부
84 : 체결부재 85 :지지부재
본 발명은 선박의 탱크 혹은 압력용기와 같은 LNG 탱크의 내부에 설치되는 밀봉벽의 설치방법으로 예비용접방법 및 이를 이용한 밀봉벽 설치방법으로서, LNG 탱크의 내부에 설치되어 용접선을 따라 이동하며 밀봉벽의 연결부위를 자동으로 용접하는 ＬＮＧ선박의 탱크 밀봉벽 예비용접방법 및 이를 이용한 밀봉벽 설치방법에 관한 것이다.
일반적으로, 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG)는 화석연료의 하나인 천연가스가 액화된 것으로서, 액화천연가스 저장탱크는 설치되는 위치에 따라 지상에 설치되거나 지중에 매립되는 육상형 저장탱크 또는 자동차, 선박 등의 운송수단에 설치된 이동형 저장탱크 등으로 구분된다.
전술된 액화천연가스는 충격에 노출시 폭발의 위험성이 있고, 극저온 상태로 보관되는 바, 이를 보관하는 저장탱크는 내충격성 및 액밀성이 견고하게 유지되는 구조를 이룬다. 이와 같은 저장탱크는 유동이 거의 없는 육상형 저장탱크와 대비하여, 유동이 있는 자동차, 선박에 설치되는 액화천연가스 저장탱크의 구조는 유동에 의한 기계적 응력에 대한 대비책을 강구하여야 한다는 점에서는 다소 차이가 있다. 그러나, 기계적 응력에 대하여 대비책이 마련된 선박에 설치된 액화천연가스 저장탱크는 당연히 육상형 저장탱크에도 사용될 수 있으므로, 본 발명에 명세서에는 선박에 설치된 액화천연가스 저장탱크의 구조를 일례로 설명한다.
먼저, LNG 수송선의 내부에 설치되는 액화천연가스(Liquefied Natural Gas, LNG) 저장탱크는 독립탱크형(Independent Tank)과 멤브레인형(Membrane Type)으로 나눌 수 있다. 이는 단열재에 화물의 하중이 직접적으로 작용하는 지에 따른 분류이며, 그 구체적 내용은 아래와 같다.
하기 [표 1]에서 일명 GTT NO 96-2형과 GTT Mark Ⅲ형은 1995년 Gaz Transport(GT)사와 Technigaz(TGZ)사가 GTT(Gaztransport & Technigaz)사로 명칭이 변경되면서 각각 GT형은 GTT NO 96-2형으로, TGZ형은 GTT Mark Ⅲ형로 개칭되어 사용되고 있다.
전술된 GT형 및 TGZ형 탱크구조는 미합중국특허 US6,035,795, US6,378,722, US5,586,513, 미합중국특허공개US2003-0000949와, 대한민국특허공개KR2000-0011347호, KR2000-0011346호 등에 기재되어 있으며, 이러한 LNG 저장탱크에서의 코너부(모서리부)에 관한 최근의 기술로서는, 대한민국 공개특허공보 KR2000-0011347호에 개시된 "선박의 지지구조물 내에 설치되는 탱크로서 개량된 모서리 구조를 갖춘 액밀 및 단열탱크"가 있다. 이와 같이, 선박과 같은 LNG 탱크의 내부에 설치되는 단열 시스템 및 그 설치방법은 전술된 공지의 발명을 참고하여 설명할 수 있다. 더불어, 본 출원인에 의해 초저온 상태의 액체인 액화천연가스를 저장하는 탱크의 구조를 단순화시켜 조립공정을 단축시킴과 동시에, 액밀성을 견고하게 유지할 수 있는 방안이 국내특허출원 제10-2006-35743호(개선된 단열구조를 갖는 액화천연가스 저장탱크 및 그 제조방법)로 출원되어 있다.
이와 같이, LNG선박의 카고 탱크와 같은 LNG 탱크는 저온의 LNG를 수송 또는 보관하기 위해 내부를 단열하기 위한 단열 시스템과 LNG 누출을 방지하는 밀봉벽이 설치된다. 이러한 밀봉벽은 내부에 저장된 LNG가 외부로 유출되어 선체와 접촉시 내구성을 저하시키게 되고, 이로 인해 선박의 안전성을 저하시키는 것은 물론 폭발의 위험성이 있어 선박의 안전성에서 LNG의 밀봉이 중요한 과제의 하나이다. 상기 기재된 밀봉벽의 설치를 위해, 종래의 LNG선박은 내부의 밀봉벽의 설치를 위해 내벽과 근접하게 배치되는 비계장치를 설치하고, 작업자가 상기 비계장치를 이용하여 내부에 밀봉벽을 설치한다.
그러나, 종래에는 상기 밀봉벽의 내부를 밀봉하기 위해 작업자가 용접기를 직접 휴대하고 상기 비계장치를 이동하여 용접 작업을 해야 하므로 작업이 불편하고, 작업자가 직접 용접작업을 수행해야 하므로 용접 능률이 저조할 뿐만 아니라 작업자의 숙련도 또는 작업자의 컨디션에 따라 용접 품질에 차이가 발생하는 문제가 있다. 따라서, 이와 같은 내부의 용접 작업은 숙련자 위주로 이루어지므로, 제작비용이 상승하게 된다. 또한, 이와 같은 내부 용접 작업은 저층에서부터 고층까지 작업이 이루어지므로, 작업자가 용접 작업과 동시에 안전에도 유의해야 하므로 신경이 분산되기 쉽고, 안전사고의 위험성이 많다. 또한, 종래에는 자재가 LNG 탱크의 내벽에 설치된 상태에서 개별적으로 용접작업이 이루어지는 바, 작업속도가 느리고, 작업품질 또한 좋지 않다. 또한, 종래의 밀봉벽은 그 형태에 맞게 재단된 밀봉부재를 LNG 탱크에 직접 용접하여 밀봉벽을 설치하고 있으며, 이에 따라 밀봉벽의 작업량이 많아지고, 작업의 효율성 또한 저하되는 요인이 되고 있다.
더 나아가, LNG 탱크의 밀봉벽은 그 재질이 스테인리스 합금 또는 니켈 합금인 인바강으로 이루어져 그 용접이 용이하지 않은 면도 있다.
본 발명의 목적은 전술된 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, LNG 탱크의 내부에 쉽게 부착할 수 있고, 밀봉벽의 용접선을 따라 자동으로 이동하며 용접 작업을 수행하도록 하여, 인건비를 절감할 수 있고, 균일한 용접 작업이 가능하며, 작업의 안전성이 향상되는 ＬＮＧ선박의 탱크 밀봉벽 예비용접방법 및 이를 이용한 밀봉벽 설치방법을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명은 각각의 밀봉부재를 LNG 탱크에 직접 용접함에 따라 발생하는 작업공수의 절감과, 작업의 효율성을 향상시키기 위해, 각각의 밀봉부재를 미리 용접하여 더 큰 단위의 예비 조립체로 만들고, 이를 LNG 탱크에 설치할 수 있는 LNG선박의 카고 탱크내에서 밀봉벽 예비용접방법 및 이를 이용한 밀봉벽 설치방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 ＬＮＧ선박의 탱크 밀봉벽 예비용접방법은 다수의 밀봉부재를 서로 용접하여 일정 형태로 이루어진 예비 조립체를 마련하고, 상기 예비 조립체를 용접하여 ＬＮＧ선박의 탱크를 밀봉하기 위해 사용되는 밀봉벽을 설치하는 방법으로, 다수로 이루어져 적당한 형태로 모아지는 각각의 밀봉부재를 마련하는 단계와, 상기 각각의 밀봉부재를 서로 용접하여 적당한 형태로 예비 조립체를 완성하는 용접단계를 포함한다.
또한, 상기 예비용접단계는 각각의 밀봉부재를 서로 인접시켜 그 연결부위를 용접할 수 있다. 또한, 상기 예비용접단계는 각각의 밀봉부재의 용접시 서로 맞닿게 배치할 수 있다. 또한, 상기 예비용접단계는 그 연결부위의 용접시 용접살을 공급할 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 ＬＮＧ선박의 탱크 밀봉벽 설치방법은 다수로 이루어져 적당한 형태로 모아지는 각각의 밀봉부재를 마련하는 단계와, 상기 각각의 밀봉부재를 서로 용접하여 적당한 형태로 예비 조립체를 완성하는 용접단계에 의해 마련된 예비 조립체를 ＬＮＧ선박의 탱크 내벽에 용접하여 탱크를 제조하는 방법으로, 적당한 형태로 서로 용접되어 완성된 예비 조립체를 마련하는 단계와, 상기 예비 조립체를 ＬＮＧ선박의 탱크 밀봉벽 설치위치로 이송하는 이송단계와, 상기 이송단계에서 이송된 예비 조립체를 상기 ＬＮＧ선박의 탱크 내벽에 용접하여 밀봉벽을 완성하는 본용접단계를 포함한다.
또한, 상기 본용접단계는 복수의 예비 조립체를 인접시켜 그 연결부위를 용접할 수 있다. 또한, 상기 본용접단계는 복수의 예비 조립체의 용접시, 상기 예비 조립체의 일정 부분이 서로 겹치게 배치하고, 상부의 예비 조립체와 그 하부의 예비 조립체의 겹쳐진 부분을 용접할 수 있다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 예비 조립체는
LNG선박의 탱크제조에 사용되는 예비 조립체로서,
다수로 이루어져 적당한 형태로 모아지는 각각의 밀봉부재를 마련하는 단계와, 상기 각각의 밀봉부재를 서로 용접하여 적당한 형태로 예비 조립체를 완성하는 용접단계에 의해 마련된다.
LNG선박의 탱크제조에 사용되는 예비 조립체로서,
다수로 이루어져 적당한 형태로 모아지는 각각의 밀봉부재를 마련하는 단계와, 상기 각각의 밀봉부재를 서로 용접하여 적당한 형태로 예비 조립체를 완성하는 용접단계에 의해 마련된다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 ＬＮＧ선박의 탱크의 밀봉벽 설치를 위한 자동용접장치의 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 ＬＮＧ선박의 탱크의 밀봉벽 설치를 위한 자동용접장치를 간략하게 도시한 구성도이다.
본 발명에 따른 ＬＮＧ선박의 탱크의 밀봉벽 설치를 위한 자동용접장치(20)는, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 대형 구조물의 하나인 LNG 탱크(1)의 내부에 밀봉벽(10a, 10b)을 설치하기 위한 용접 작업을 자동으로 수행한다.
이를 위해 상기 자동용접장치(20)는 밀봉벽(10a, 10b)의 용접대상부위에 프레임(30)이 가로질러 설치되고, 상기 프레임(30)에는 용접부(40) 및 안내부(50)가 설치된 결합부(35)가 이동가능하게 결합된다.
이러한, 자동용접장치(20)는 상기 프레임(30)의 양단에 설치된 고정부(60)에 의해 상기 밀봉벽(10a, 10b)의 표면에 부착되고, 상기 결합부(35)가 상기 프레임(30)을 따라 이동하며 밀봉벽(10a, 10b)의 연결부위를 용접하여, 상기 LNG 탱크(1)의 내벽에 설치한다.
보다 상세하게는, 본 발명에 따른 ＬＮＧ선박의 탱크 밀봉벽 자동용접장치의 사시도와 평면도인 도 3과 도 4를 참고하여 다음과 같이 설명한다.
상기 프레임(30)을 따라 길이방향으로 설치되며 상부 표면에 레크나사가 형성된 레크부(31)를 포함하고, 상기 결합부(35)는 상기 프레임(30)을 따라 연결블록(36)이 이동가능하게 결합된다. 이를 위해 상기 프레임(30)의 양측면에는 레일(32)이 형성되고, 상기 연결블록(36)은 상기 레일(32)에 결합되는 롤러(37)가 설치된다. 또한, 상기 결합부(35)에는 이동모터(38)가 설치되고, 상기 이동모터(38)의 구동에 구동함에 따라 상기 레크부(31)와 치합되며 상기 연결블록(36)을 이동시키는 회전기어부(39)가 설치된다.
또한, 상기 프레임(30)에는 상기 LNG 탱크(1)에 부착하기 위해 양단에 고정부(60)가 설치된다. 이때, 상기 LNG 탱크(1) 또는 밀봉벽(10a, 10b)은 철재 구조물로 이루어지는 바, 상기 고정부(60)는 자력에 의해 상기 LNG 탱크(1)의 내벽 또는 다른 밀봉벽(10a, 10b)에 부착될 수 있도록 전자석으로 이루어질 수 있다. 따 라서, 작업자는 상기 전자석에 전원을 공급하여 LNG 탱크(1) 또는 밀봉벽(10a, 10b)에 부착시키거나, 전원공급을 차단하여 상기 자동용접장치(20)를 쉽게 분리할 수 있으며, 이로 인해 상기 자동용접장치(20)를 원하는 작업부위에 쉽게 탈, 부착할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 ＬＮＧ선박의 탱크 밀봉벽 자동용접장치의 일부를 분리하여 도시한 사시도이고, 도 6과 도 7은 본 발명에 따른 ＬＮＧ선박의 탱크 밀봉벽 자동용접장치의 안내부, 용접부의 측정면도이며, 도 8은 본 발명에 따른 ＬＮＧ선박의 탱크 밀봉벽 자동용접장치의 승강부의 단면도이다.
한편, 상기 용접부(40)는 상기 결합부(35)가 상기 프레임(30)을 따라 이동함에 따라 상기 LNG 탱크(1)에 부착된 밀봉벽(10a, 10b)의 연결부위를 따라 이동하며 상기 밀봉벽(10a, 10b)의 연결부위를 용접한다. 그리고, 상기 용접부(40)의 전단에는 상기 밀봉벽(10a, 10b)의 용접위치를 감지하여 상기 용접부(40)의 이동을 안내하는 안내부(50)가 설치된다.
이때, 용접작업이 이루어지는 밀봉벽(10a)은 다른 밀봉벽(10b)과 일단이 서로 겹쳐서(overlap : 오버랩) 설치되고, 상기 안내부(50)는 상기 용접부(40)의 전단에서 선행하며 오버랩된 밀봉벽(10a, 10b)의 용접선을 감지하고, 후행하는 상기 용접부(40)는 감지된 용접선을 따라 용접작업을 수행한다.
이를 위해 상기 안내부(50)는 밀봉벽(10a, 10b)의 용접선을 감지하기 위한 센싱롤러(52)를 포함한다. 상기 센싱롤러(52)는 상측으로 오버랩된 밀봉벽(10a, 10b)의 하단부를 따라 이동하며 상기 용접부(40)의 이동을 안내한다. 여기서, 상 기 센싱롤러(52)가 상기 밀봉벽(10a, 10b)의 하단부를 따라 이동함에 따라 상기 밀봉벽(10a, 10b)의 용접위치를 검출하게 된다.
더불어, 상기 센싱롤러(52)는 상기 오버랩된 밀봉벽(10)의 상부면을 눌러 하부의 밀봉벽(10b)과 밀착시키는 누름롤러(54)를 더 포함한다. 이와 같이, 상기 누름롤러(54)가 상기 밀봉벽(10a, 10b)의 상부를 누름에 따라 그 하부의 밀봉벽(10a, 10b)과의 사이에 틈이 발생하지 않으며, 이에 따라 상기 누름롤러(54)가 상기 밀봉벽(10a, 10b)의 하단을 따라 더욱 정확하게 이동할 수 있다.
또한, 상기 누름롤러(54)는 브라켓(56)에 의해 연결블록(36)에 경사지게 설치되어, 상부에 오버랩된 밀봉벽(10a)의 하단면 및 하부에 배치된 밀봉벽(10b)의 상면과 접한 상태로 이동하며 상기 밀봉벽(10a, 10b)의 용접선을 정확하게 감지할 수 있다.
한편, 상기 결합부(35)에는 상기 용접부(40) 및 상기 안내부(50)의 높이를 조절하는 승강부(70)를 포함할 수 있다. 상기 승강부(70)는 상기 용접부(40) 및 상기 안내부(50)의 높이를 조절할 수 있으며, 이에 따라 상기 안내부(50)가 상기 밀봉벽(10a, 10b)의 표면과 밀착된 상태로 이동하게 할 수 있고, 상기 용접부(40)에서 분사되는 불꽃이 상기 밀봉벽(10a, 10b)과 적절한 위치로 이격되도록 하여 용접품질을 일정하게 유지할 수 있다.
상기 승강부(70)는 상기 결합부(35)와 연결된 모터안착부(35a)에 승강모터(72)가 설치되고, 상기 승강모터(72)의 회전축(73)의 외주부에는 나사부가 형성된다. 또한, 상기 승강부(70)는 상기 회전축(73)에 삽입되는 이동체(74)를 포함하 며, 상기 이동체(74)의 내주면에는 상기 회전축(73)의 나사부와 대응하는 나사부가 형성된다. 또한, 상기 이동체(74)는 상기 용접부(40) 및 상기 안내부(50)에 고정된 케이스(75)의 내부에 설치된다. 이때, 상기 이동체(74)는 상기 케이스(75)에 의해 회전이 억제된다. 따라서, 상기 이동체(74)는 상기 모터(38)의 회전시 상기 연장축이 회전함에 따라 상기 케이스(75) 내부에서 승강하며 상기 케이스(75)를 상, 하로 이동시킬 수 있다.
여기서, 상기 케이스(75)는 내부에 상기 이동체(74)를 설치할 수 있도록 소정의 중공부(78)가 형성되며, 상기 중공부(78)의 중심을 관통하는 관통홀(79)이 형성됩니다.
한편, 상기 이동체(74)는 상기 회전축(73)에 삽입되는 작동노브(74a)와, 상기 작동노브(74a)의 일단에서 축과 직교하는 방향으로 연장 형성된 걸림부(74b)를 포함한다. 상기 이동체(74)의 작동노브(74a)는 상기 회전축(73)이 삽입된 상태에서 상기 케이스(75)의 관통홀(79)에 삽입된다. 또한, 상기 걸림부(74b)는 상기 중공부(78)에 위치되며 상기 케이스(75)의 내부면에 닿게 되어 회전 방향으로의 이동이 제한된다. 따라서, 상기 모터(38)의 회전시 상기 회전축(73)이 회전하게 되면 상기 이동체(74)가 상기 회전축(73)을 따라 승강하게 된다.
또한, 상기 승강부(70)는 상기 용접부(40)가 상기 밀봉벽(10a, 10b)과 이격된 거리를 조절하기 위해 상기 안내부(50)가 상기 밀봉벽(10a, 10b)에 밀착하는 압력을 감지하는 압력감지부(76)를 더 포함한다.
상기 압력감지부(76)는 상기 케이스(75)의 내측에 설치된 압력센서를 포함하 며, 상기 압력센서는 상기 이동체(74)의 하강시 상기 걸림부의 하단과 접촉하며 상기 이동체(74)의 하강하는 압력을 측정한다. 이와 같이 측정된 상기 이동체(74)의 압력을 통해 상기 용접부(40) 또는 상기 안내부(50)가 상기 밀봉벽(10a, 10b)과 떨어진 거리를 알 수 있다.
한편, 상기 용접부(40)는 가스공급부(43)가 연결된 몸체부(42)를 포함하고, 상기 몸체부(42)에는 상기 가스공급부(43)로부터 공급된 가스를 발화하는 용접토치(45)가 마련된다. 이때, 상기 몸체부(42)는 상기 밀봉벽(10a, 10b)과 이격된 거리의 조절이 가능하도록 설치된다. 이를 위해, 상기 몸체부(42)는 상기 결합부(35)에 설치된 안내가이드(48)에 의해 상, 하로 이동 가능하게 결합될 수 있다.
더불어, 상기 용접부(40)는 상기 용접토치(45)의 후부에 상기 밀봉벽(10a, 10b)의 용접위치가 산화되는 것을 방지하기 위해 상기 밀봉벽(10a, 10b)의 용접위치를 불활성 가스 분위기로 유지하는 용접챔버(46)가 위치된다. 상기 용접챔버(46)는 상기 용접토치(45)의 후방으로 소정 부피의 공간을 갖는 챔버로 이루어지고, 상기 가스공급부(43)로부터 공급된 불활성 가스, 바람직하게는 아르곤 가스가 공급되어, 소정시간 동안 상기 용접챔버(46)의 공간에 머물며 용접된 밀봉벽(10a, 10b)의 연결부위를 안정화시킨다. 더불어, 상기 용접챔버(46)는 상기 밀봉벽(10a, 10b)의 용접작업이 연속적으로 이루어질 수 있도록 소정의 길이를 갖도록 형성되며, 상기 용접챔버(46)의 길이는 상기 용접부(40)의 이동속도 및 용접 조건 등에 따라 결정될 수 있다.
또한, 상기 용접부(40)는 상기 밀봉벽(10a, 10b)과 이격된 거리를 유지시키 는 높이 조절부가 더 설치된다. 상기 높이 조절부는 상기 용접부(40)가 상기 밀봉벽(10a, 10b)과 이격될 거리에 대응하는 크기로 형성된 회전롤러(49)를 포함한다. 상기 용접부(40)는 상기 회전롤러(49)가 상기 밀봉벽(10a, 10b)의 표면과 이격된 거리만큼 떨어져 이동하게 된다. 이와 같이, 상기 용접부(40)는 상기 회전롤러(49)에 의해 상기 용접토치(45)가 상기 밀봉벽(10a, 10b)의 표면과 일정한 거리를 유지하므로, 상기 용접토치(45)에서 발화된 불꽃이 상기 밀봉벽(10a, 10b)의 용접위치와 일정한 거리를 유지하게 된다.
한편, 통상의 밀봉벽(10a, 10b)은 저장된 극저온의 액체에 의해 수축될 수 있으며, 이러한 수축현상에 의해 손상을 입지 않도록 표면에 다수의 굴곡부(15)가 형성된다. 이와 같이, 밀봉벽(10a, 10b)이 굴곡지게 형성될 경우, 상기 자동용접장치(20)의 고정부(60)가 견고하게 부착되지 못한다.
이를 해결하기 위해 본원발명은 상기 밀봉벽(10a, 10b)에 상기 고정부(60)를 고정하기 위한 고정지그(80)를 더 포함할 수 있다.
도 9는 본 발명에 따른 ＬＮＧ선박의 탱크 밀봉벽 자동용접장치의 고정지그를 설치하는 상태도이고, 도 10은 본 발명에 따른 ＬＮＧ선박의 탱크 밀봉벽 자동용접장치의 고정지그의 하부를 도시한 사시도이다.
상기 고정지그(80)는, 도 9와 도 10에 도시된 바와 같이, 평면으로 이루어진 고정면(82)을 포함하고, 상기 고정면(82)에 상기 자동용접장치(20)의 고정부(60)를 용이하게 부착시킬 수 있다. 또한, 상기 고정면(82)에는 체결홀(83)이 형성되고, 상기 체결홀(83)에는 체결부재(84)를 체결하여 상기 밀봉벽(10a, 10b)에 고정한다.
이를 위해, 상기 탱크의 내부면에는 나사홀이 형성되고, 상기 체결부재(84)는 상기 나사홀에 체결될 수 있도록 외주면에 나선부가 형성된 볼트 또는 너트 등으로 이루어질 수 있다. 바람직하게는, 상기 탱크의 나사홀은 표면에 용접되는 밀봉벽을 관통하여 형성되고, 상기 밀봉벽(10a, 10b)은 상기 나사홀의 주변으로 다수의 굴곡부(15)가 형성된다.
여기서, 상기 체결부재(84)는 머리부에 육각홈이 형성된 것이 바람직하고, 상기 체결홀(83)은 상기 체결부재(56)의 체결시 그 상단이 돌출하지 않도록 소정의 안착부(83a)를 갖도록 형성될 수 있다.
한편, 상기 고정면(82)은 전자석을 포함하는 상기 고정부(60)가 부착될 수 있도록 철재 등의 소재로 이루어지며, 상기 고정지그(80)를 상기 탱크의 내벽에 체결부재(84)로 고정시킨 후 상기 고정부(60)를 부착시킬 수 있다.
따라서, 상기 밀봉벽(10a, 10b)이 상기 고정부(60)의 자력에 의해 고정될 수 있도록 철재 등의 소재로 이루어진 경우 뿐만 아니라, 스테인리스 스틸 또는 인바강, 알루미늄과 같은 비자성체로 이루어진 경우에도 상기 고정지그(60)의 고정면(82)에 상기 자동용접장치(20)의 고정부(60)를 용이하게 부착시킬 수 있다.
또한, 상기 고정지그(80)의 하부에는 상기 밀봉벽(10a, 10b)의 굴곡부(15)와 대응하는 형상을 갖는 지지부재(85)가 설치될 수 있다. 상기 지지부재(85)는 상기 굴곡부(15)의 오목 및 볼록한 사이에 위치되어 상기 고정지그(80)를 안정적으로 지지한다. 여기서, 상기 지지부재(85)는 복수개로 설치될 수 있으며, 본 발명의 실시예에서 상기 지지부재(85)는 상기 굴곡부(15)와 대응하는 형상으로 형성될 수 있 다. 일례로, 상기 지지부재(85)는 봉부재로 형성될 수 있고, 더욱 바람직하게는 내부가 중공된 파이프 부재로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 지지부재(85)는 2열을 이루어 배치되며, 각열은 소정의 간격을 두고 단속적으로 형성되는 형상으로 배치되어, 전체적인 형상이 4개소에 일정하게 배치된 형태를 갖도록 하여, 상기 고정지그(80)를 안정적으로 지지하게 된다.
한편, 전술된 고정지그를 이용한 ＬＮＧ선박의 탱크 밀봉벽 용접방법을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, 제1단계로 전술된 고정지그(80)를 ＬＮＧ선박의 탱크 내부에 밀봉벽을 용접하기 위해 자동용접장치(20)를 설치할 장소로 이동한다. 그리고, 다음단계로 상기 고정지그(80)를 상기 탱크 내부에 고정한다. 이때, 상기 고정지그(80)는 고정면(82)에 형성된 체결홀(83)에 체결부재(84)를 삽입하고, 상기 체결부재가 상기 탱크 내부면에 형성된 나사홀에 결합함으로써 상기 고정지그(80)를 고정한다.
그리고, 다음단계로, 상기 자동용접장치(20)의 고정부(60)에 전원을 공급하여 전자석화하고, 상기 고정부(60)를 상기 고정지그(80)의 고정면(82)에 부착시킨다. 이와 같이, 상기 자동용접장치(20)를 상기 고정지그(80)에 부착되면, 다음단계로 상기 자동용접장치(20)를 작동시켜 상기 밀봉벽(10a, 10b)을 자동으로 용접한다.
이와 같은 과정으로 이루어지는 ＬＮＧ선박의 탱크 밀봉벽 용접방법은 상기 고정면(82)이 상기 고정부(60)의 자력에 고정될 수 있도록 철재 등의 소재로 이루어지며, 상기 밀봉벽이 철재 등의 소재, 즉 자성체 뿐 아니라, 스테인리스 스틸, 인바강, 알루미늄과 같은 비자성체로 이루어진 경우에도 상기 고정지그(80)를 이용하여 상기 자동용접장치(20)를 고정하여 자동용접작업을 수행할 수 있다.
전술된 바와 같이 구성된 ＬＮＧ선박의 탱크 밀봉벽 자동용접장치의 작용을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, LNG 탱크(1)의 내부에 작업을 위한 비계장치를 설치한다. 상기 비계장치는 상기 LNG 탱크(1)의 내벽에 밀봉벽(10a, 10b)을 설치하는 작업을 용이하게 할 수 있도록 하는 작업공간을 제공하며, 작업자 또는 자재를 보관 및 이동을 위해 사용된다.
이와 같이, 비계장치의 설치가 완료되면, 작업자는 자동용접장치(20)를 상기 밀봉벽(10a, 10b)에 부착한다. 이때, 상기 자동용접장치(20)는 전원을 공급할 경우, 프레임(30)의 양단에 설치된 전자석으로 이루어진 고정부(60)가 대전되며, 자력의 힘에 의해 부착이 이루어진다.
더욱 바람직하게는, 상기 자동용접장치(20)의 부착을 위해 상기 밀봉벽(10a, 10b)에는 고정지그(80)가 결합된다. 이를 위해 상기 고정지그(80)는 하부에 설치된 지지부재(85)가 상기 밀봉벽(10a, 10b)이 굴곡진 오목 및 볼록한 사이의 공간에 지지되어 이동이 구속된다. 다음으로 상기 고정지그(80)의 상면에 체결부재(84)를 삽입하여 상기 밀봉벽(10a, 10b)과 체결한다.
상기 고정지그(80)가 고정되면, 상기 자동용접장치(20)의 고정부(60)가 상기 고정지그(80)의 평면상에 위치하도록 하고, 전원을 공급하여 상기 고정부(60)를 고정지그(80)의 평면에 부착시킨다.
이와 같이, 설치된 자동용접장치(20)는 안내부(50)의 센싱롤러(52)가 오버랩된 밀봉벽(10a)의 하단부를 감지한 상태에서 상기 안내부(50) 및 용접부(40)가 이동한다. 이때, 상기 센싱롤러(52)의 누름롤러(54)는 상기 밀봉벽(10a, 10b)의 연결부위를 따라 이동하며 용접선을 감지하고, 상기 센싱롤러(52)의 가압롤러(37)는 상기 누름롤러(54)가 상기 밀봉벽(10a)의 하단면을 따라 이동하도록 오버랩된 밀봉벽(10a, 10b)이 서로 밀착하도록 가압한다.
다음으로, 상기 안내부(50)와 용접부(40)가 진행하면, 상기 용접부(40)의 용접작업에 필요한 가스가 가스공급부(43)로부터 용접토치(45)로 공급되며 화염이 발생된다. 이때, 상기 용접토치(45)의 화염은 오버랩된 밀봉벽(10a, 10b)의 일부를 녹이며 오버랩된 밀봉벽(10a, 10b)을 서로 틈새 없이 용접한다. 그리고, 상기 용접부(40)의 용접토치(45)는 높이 조절부인 회전롤러(49)에 의해 상기 밀봉벽(10a, 10b)의 표면과 일정한 거리를 유지한 상태로 이동할 수 있다.
한편, 상기 용접토치(45)의 후부에 위치되는 용접챔버(46)에는 불활성 가스의 일례로, 아르곤(Ar)가스가 공급되며 용접위치를 불활성 분위기로 유지한다.
이와 같이, 본 발명의 자동용접장치(20)는 밀봉벽(10a, 10b)의 용접작업이 완료되면, 상기 고정부(60)로 공급되는 전원을 차단하여 상기 자동용접장치(20)를 분리한다. 그리고, 상기 고정지그(80)를 체결하는 볼트(56)를 제거하여 상기 고정지그(80)를 분리한다.
한편, 전술된 밀봉벽(10a, 10b)은 상기 자동용접장치(20)에 의해 LNG 탱크(1)의 내벽에 설치되기 전에, 복수의 밀봉부재를 서로 완전히 용접한 예비 조립체의 형태로 제공될 수 있다.
도 11은 본 발명에 따른 밀봉벽 예비조립방법을 이용한 밀봉벽의 설치과정을 도시한 블록도이다. 도 11을 참고하면, LNG선박의 카고 탱크의 단열 시스템에 설치되는 밀봉벽(10a, 10b)의 예비용접방법은 다음과 같은 단계로 구성된다.
상기 예비용접방법은 밀봉부재를 마련하는 단계와, 예비용접단계와, 본용접단계로 이루어진다.
먼저, 상기 밀봉벽(10a, 10b) 마련 단계는 LNG 탱크의 내벽에 설치되는 단열 시스템의 형태에 따라 적절한 형태를 갖는 밀봉부재를 마련한다. 이때, 상기 밀봉부재는 다수개로 이루어지고, 그 표면에는 LNG와 같은 극저온의 액체와 닿아 수축시 발생하는 손상을 막기 위해 다수의 굴곡부(15)가 형성될 수 있다. 이와 같이, 상기 밀봉부재는 다수의 굴곡부(15) 등의 형상을 만들기 위해 그 가공 크기가 제한될 수 있다.
이와 같이, 상기 밀봉벽(10a, 10b) 마련 단계에서 밀봉부재가 마련되면, 이들을 서로 연결하는 예비용접단계를 거치게 된다. 상기 예비용접단계는 각각의 밀봉부재를 서로 완전히 용접하여 일정 형태를 갖는 예비 조립체를 마련한다.
이때, 상기 예비용접단계는 각각의 밀봉부재를 서로 맞대게 배치한 상태에서 그 연결부위를 용접하여 예비 조립체를 마련한다. 이를 위해, 각각의 밀봉부재의 연결부위에는 용접살을 녹여 용접하는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 예비용접단계가 완료되면, 상기 밀봉벽(10a, 10b)의 예비 조립체를 LNG 탱크(1)의 내벽에 설치하는 본용접단계를 실시한다.
상기 본용접단계는 상기 밀봉벽(10a, 10b)의 예비 조립체를 일정부분 서로 겹치게 배치하고, 겹쳐진 예비 조립체의 일부를 녹여 그 하부의 예비 조립체와 용접한다.
도 12는 본 발명에 따른 ＬＮＧ선박의 탱크 밀봉벽의 예비용접장치의 블록도이다. 또한, 도 13과 도 14는 본 발명에 따른 밀봉벽의 예비용접장치의 사시도와 측단면도로서, 밀봉벽 예비용접장치(100)는 다수의 밀봉부재(110a, 110b)를 올려놓기 위한 작업판(102)을 갖는다. 그리고, 상기 작업판(102)의 상부에는 길이방향으로 연장되고, 그 양단부가 상기 작업판(102)에 고정되는 프레임(120)이 설치된다. 그리고, 상기 프레임(120)의 양단 사이의 공간으로는 양방향에서 밀봉부재(110a, 110b)가 삽입되며, 그 단부가 서로 맞닿게 배치된다. 한편, 상기 프레임(120)에는 서로 맞닿게 배치된 각각의 밀봉부재(110a, 110b)를 고정하기 위한 고정부가 설치된다.
여기서, 상기 고정부는 서로 맞닿게 배치된 각각의 밀봉부재(110a, 110b)의 상부면을 누르는 한 쌍의 고정쇠(122)와, 상기 고정쇠(122)를 누르기 위해 상기 프레임(120)에 설치된 가압장치(124)를 포함한다.
상기 가압장치(124)는 피스톤 로드(124b)가 신축가능하게 설치된 실린더(124a)를 포함한다. 이때, 상기 실린더(124a)는 상기 프레임(120)에 설치되고, 상기 피스톤 로드(124b)는 일단이 상기 고정쇠(122)와 연결되어 상기 피스톤 로드(124b)의 신축에 의해 상기 고정쇠(122)를 이동하게 된다. 또한, 상기 실린더(124a)는 공압실린더 또는 유압실린더가 사용될 수 있다.
또한, 상기 프레임(120)에는 용접부(130)가 설치되며, 또한, 상기 용접부(130)는 용접용 가스를 공급하는 가스공급부와, 상기 가스공급부로부터 공급된 가스를 연소시켜 불꽃을 발생하는 용접토치(132)를 포함한다. 여기서, 상기 용접부(130)는 각각의 밀봉부재(110a, 110b)를 연결하기 위해 상기 프레임(120)을 따라 이동하며 서로 맞닿게 배치된 밀봉부재(110a, 110b)의 연결부를 용접한다.
더불어, 상기 용접부(130)는 상기 밀봉부재(110a, 110b)의 용접시 연결부위에 용접살(142)을 공급하는 용접살 공급장치(140)를 포함한다. 상기 용접살 공급장치(140)는 상기 용접살(142)이 와이어 형태로 릴부재에 권취되어 있으며, 상기 용접부(130)의 진행속도에 맞춰 상기 릴부재를 회진시킴에 따라 상기 용접살(142)을 공급하게 된다.
또한, 상기 용접부(130)는 상기 밀봉벽(10a, 10b)과 이격된 거리를 유지시키는 높이 조절부를 더 포함할 수 있으며, 상기 높이 조절부는 상기 용접부(130)가 상기 밀봉벽(10a, 10b)과 이격될 거리에 대응하는 크기로 형성되어 상기 밀봉부재(110a, 110b)의 상부면을 따라 이동하는 회전롤러(135)를 포함한다.
한편, 상기 작업판(102)은 상기 밀봉부재(110a, 110b)의 이동시 표면과의 마찰을 저감하기 위한 마찰저감수단이 마련된다. 일례로, 상기 마찰저감수단은 상기 작업판(102)의 표면에 설치된 다수의 볼 베어링(150)을 포함할 수 있으며, 이로 인해 상기 밀봉부재(110a, 110b)가 상기 볼 베어링(150)에 의해 지지되어 원활하게 이동할 수 있다. 본 발명의 실시예에 있어서, 상기 마찰저감수단은 볼 베어링(150)을 포함하는 구성으로 개시되었으나, 이에 한정되지 않으며 상기 밀봉부 재(110a, 110b)와 상기 작업판(102) 사이에 마찰을 저감할 수 있는 구조면 족하다. 이러한 마찰저감수단의 다른 예로는 상기 작업판(102)의 표면에 다수의 공기구멍을 형성하고, 그 구멍을 통해 공기가 배출되도록 함으로서 상기 밀봉부재(110a, 110b)가 상기 작업판(102)의 표면과 뜬 상태로 이동하도록 할 수 있으며, 이를 통해 마찰력을 저감시키는 것도 가능하다.
이상과 같이 본 발명에 따른 ＬＮＧ선박의 탱크 밀봉벽 예비용접방법을 예시된 도면을 참조하여 설명하였으나, 본 발명은 이상에서 설명된 실시예와 도면에 의해 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자들에 의해 다양한 수정 및 변형될 수 있음은 물론이다. 또한, 본 발명은 LNG선박의 카고 탱크의 밀봉벽 설치용으로 사용될 뿐만 아니라, 육상용으로 설치되는 압력용기, 탱크나 돔 등의 LNG 탱크의 건조에서 사용될 수 있다.
전술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 ＬＮＧ선박의 탱크 밀봉벽 예비용접방법은 밀봉벽의 용접선을 따라 자동으로 수행할 수 있어, 용접작업으로 인한 인건비 등을 절감할 수 있고, 숙련 작업자가 아닐 경우에도 동일한 품질로 용접작업이 가능하며, 작업의 안전성이 향상된다. 또한, 상기 자동용접장치는 LNG 탱크의 내부에 쉽게 착탈할 수 있어 작업성이 좋고, 이동이 용이한 장점이 있다. 또한, 상기 밀봉벽을 LNG 탱크에 직접 설치하기 전에, 다수의 밀봉부재를 서로 완전히 용접하여 더 큰 단위의 예비 조립체로 만들고, 이를 LNG 탱크에 용접하도록 하여 작업공수를 줄일 수 있고, 작업의 효율성을 향상시키며, 밀봉벽의 용접 품질을 향상시킬 수 있다.
Claims (8)
- 다수의 밀봉부재를 서로 용접하여 일정 형태로 이루어진 예비 조립체를 마련하고, 상기 예비 조립체를 용접하여 ＬＮＧ선박의 탱크를 밀봉하기 위해 사용되는 밀봉벽을 설치하는 방법으로,다수로 이루어져 적당한 형태로 모아지는 각각의 밀봉부재를 마련하는 단계와,상기 각각의 밀봉부재를 서로 용접하여 적당한 형태로 예비 조립체를 완성하는 용접단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 ＬＮＧ선박의 탱크 밀봉벽 예비용접방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 예비용접단계는 각각의 밀봉부재를 서로 인접시켜 그 연결부위를 용접하는 것을 특징으로 하는 ＬＮＧ선박의 탱크 밀봉벽 예비용접방법.
- 청구항 2에 있어서,상기 예비용접단계는 각각의 밀봉부재의 용접시 서로 맞닿게 배치하는 것을 특징으로 하는 ＬＮＧ선박의 탱크 밀봉벽 예비용접방법.
- 청구항 1에 있어서,상기 예비용접단계는 그 연결부위의 용접시 용접살을 공급하는 것을 특징으로 하는 ＬＮＧ선박의 탱크 밀봉벽 예비용접방법.
- 다수로 이루어져 적당한 형태로 모아지는 각각의 밀봉부재를 마련하는 단계와, 상기 각각의 밀봉부재를 서로 용접하여 적당한 형태로 예비 조립체를 완성하는 용접단계에 의해 마련된 예비 조립체를 LNG선박의 탱크 내벽에 용접하여 탱크를 제조하는 방법으로,적당한 형태로 서로 용접되어 완성된 예비 조립체를 마련하는 단계와,상기 예비 조립체를 ＬＮＧ선박의 탱크 밀봉벽 설치위치로 이송하는 이송단계와,상기 이송단계에서 이송된 예비 조립체를 상기 ＬＮＧ선박의 탱크 내벽에 용접하여 밀봉벽을 완성하는 본용접단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 ＬＮＧ선박의 탱크제조 방법.
- 청구항 5에 있어서,상기 본용접단계는 복수의 예비 조립체를 인접시켜 그 연결부위를 용접하는 것을 특징으로 하는 ＬＮＧ선박의 탱크제조 방법.
- 청구항 6에 있어서,상기 본용접단계는 복수의 예비 조립체의 용접시, 상기 예비 조립체의 일정 부분이 서로 겹치게 배치하고, 상부의 예비 조립체와 그 하부의 예비 조립체의 겹쳐진 부분을 용접하는 것을 특징으로 하는 ＬＮＧ선박의 탱크제조 방법.
- ＬＮＧ선박의 탱크제조에 사용되는 예비 조립체로서,다수로 이루어져 적당한 형태로 모아지는 각각의 밀봉부재를 마련하는 단계와, 상기 각각의 밀봉부재를 서로 용접하여 적당한 형태로 예비 조립체를 완성하는 용접단계에 의해 마련되는 것을 특징으로 하는 예비 조립체.
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