KR102605632B1 - Material test method for LNG cryogenic cargo tank mastic material - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 LNG 극저온화물창 마스틱 소재에 대한 재료시험 방법은 직육면체 형상의 마스틱(Mastic) 소재 시편을 준비하는 마스틱 시편 준비단계; 상기 마스틱 소재 시편의 압축 강도를 시험하기 위한 압축 시험기를 설정하는 압축 시험기 설정단계; 상기 압축 시험기에 상기 마스틱 소재 시편을 장착하여 -170℃ 내지 -70℃의 극저온에서 상기 마스틱 소재 시편의 압축 강도를 시험하는 압축 강도 시험단계; 및 상기 마스틱 소재 시편의 압축 강도 시험결과에 근거하여 상기 마스틱 소재 시편에 가해지는 스트레스(stress)에 따른 변형률의 관계인 응력-변형률 곡선(stress-strain curve)을 이용하여 압축 강도 및 압축 계수를 산출하는 압축 결과 산출단계;를 포함하고, 상기 마스틱 시편 준비단계에서는, 상기 마스틱 소재 시편의 상하부에 온도센서가 각각 부착된 마스틱 소재 시편을 준비하는 것을 특징으로 한다.The material testing method for LNG cryogenic cargo hold mastic material according to the present invention includes a mastic specimen preparation step of preparing a rectangular-shaped mastic material specimen; A compression tester setting step of setting up a compression tester to test the compressive strength of the mastic material specimen; A compressive strength testing step of mounting the mastic material specimen in the compression tester and testing the compressive strength of the mastic specimen at a cryogenic temperature of -170°C to -70°C; And based on the compressive strength test results of the mastic material specimen, calculating the compressive strength and compression coefficient using a stress-strain curve, which is a relationship between strain according to the stress applied to the mastic material specimen. A compression result calculation step is included, and in the mastic specimen preparation step, a mastic material specimen is prepared with temperature sensors attached to the upper and lower portions of the mastic specimen.
Description
본 발명의 실시예는 LNG 극저온화물창 마스틱 소재에 대한 재료시험 방법에 관한 것이다.An embodiment of the present invention relates to a material testing method for LNG cryogenic cargo hold mastic material.
액화천연가스(LNG)가 석유 의존도를 낮추고 온실가스 배출을 줄이기 위한 대체연료로 주목받고 있다. 세계적으로는 EEDI 등 탈탄소화 정책과 산업환경 변화로 LNG 수요가 지속적으로 증가할 것으로 예상된다.Liquefied natural gas (LNG) is attracting attention as an alternative fuel to reduce dependence on oil and reduce greenhouse gas emissions. Globally, LNG demand is expected to continue to increase due to decarbonization policies such as EEDI and changes in the industrial environment.
LNG 운송은 지난 20년 동안 개발된 LNG CCS(Cargo Containment System) 기술에 크게 의존한다.LNG transportation relies heavily on LNG Cargo Containment System (CCS) technology developed over the past 20 years.
멤브레인형 화물창 시스템은 단열층과 1차 및 2차 장벽으로 구성된다. 단열층은 선체에 고정되어 1차 장벽과 2차 장벽이라는 멤브레인을 지지하고 단열 기능을 해야한다. 멤브레인은 짐을 실은 항해 중에 기밀을 유지하는 기능을 한다. LNG 화물은 누출 시 멤브레인을 통해 단열층(IBS)으로 이동한다.Membrane cargo hold systems consist of an insulating layer and primary and secondary barriers. The insulation layer must be fixed to the hull to support the membranes called the primary barrier and secondary barrier and perform an insulating function. The membrane functions to maintain airtightness during the loaded voyage. In the event of a leak, the LNG cargo moves through the membrane to the insulating layer (IBS).
최근에는 얇은 인바 시트를 멤브레인 소재로 사용하는 NO96보다 구조 강도가 높은 Mark-III 타입이 시장에서 선호되고 있다. 1차 배리어는 주름이 있는 1.2mm 304L 스테인리스 스틸이다. 그리고 2차방벽은 시스템의 종류에 따라 다양한 재질과 두께를 가진다.Recently, the Mark-III type, which has higher structural strength than NO96, which uses a thin Invar sheet as a membrane material, is preferred in the market. The primary barrier is 1.2mm corrugated 304L stainless steel. And the secondary barrier has various materials and thicknesses depending on the type of system.
경우에 따라 0.7mm의 복합재료를 사용하기도 하고, 경우에 따라 1.2mm의 스테인리스 스틸을 적용하기도 한다. 스테인리스 스틸의 주름은 극저온에서 열 부하에 적절하게 작용하여 열 응력을 줄일 수 있다. 1971년에 건조된 LNG 운반선은 동일한 스테인레스 스틸 멤브레인을 사용하여 화물 용량이 약 20,000㎥인 최초의 메탄 운반선이었으며, 최근에는 화물 용량이 약 266,000㎥까지 증가했다.In some cases, 0.7mm composite material is used, and in other cases, 1.2mm stainless steel is applied. The corrugation of stainless steel can reduce thermal stress by responding appropriately to heat loads at extremely low temperatures. Built in 1971, the LNG carrier was the first methane carrier to use the same stainless steel membrane and had a cargo capacity of approximately 20,000 m3, with cargo capacity recently increased to approximately 266,000 m3.
대용량 LNG Cargo Tank의 경우 Membrane의 주름은 슬로싱 하중 증가로 인해 붕괴형 손상을 일으킬 수 있다. 따라서 1차방벽의 강도평가에서 얻은 자료를 활용하여 구조안전설계에 반영할 수 있다.In the case of large-capacity LNG cargo tanks, wrinkles in the membrane can cause collapse damage due to increased sloshing load. Therefore, the data obtained from the strength evaluation of the primary barrier can be used and reflected in structural safety design.
한국은 세계 최고 수준의 LNG 운반선 설계 및 건조기술을 바탕으로 약 90%의 시장점유율을 갖고 있으며, 이제는 기술적으로 자립해야 한다.Korea has a market share of approximately 90% based on the world's best LNG carrier design and construction technology, and must now become technologically independent.
따라서 CCS용 차세대 LNG 단열시스템 개발을 위한 재료 및 구조에 대한 시험 및 평가 방법에 대한 연구개발이 시급한 실정이다.Therefore, there is an urgent need for research and development on testing and evaluation methods for materials and structures to develop next-generation LNG insulation systems for CCS.
도 1은 멤브레인형 CCS의 개략도이다.Figure 1 is a schematic diagram of a membrane-type CCS.
특히, 멤브레인형 CCS는 도 1에 도시된 바와 같이, Load Bearing Mastic이 여러 가지 구성요소 중 화물창의 하중을 지지하는 역할과 선체와 단열판을 고정할 때 접착력을 유지하는 역할의 두 가지 기능을 가지고 있다.In particular, as shown in Figure 1, the membrane-type CCS has two functions: load bearing mastic supports the load of the cargo hold among various components and maintains adhesion when fixing the hull and insulation plates. .
그 중 압축하중을 지지하는 기능에 대해서는 구조적 안정성을 평가할 때 기계적 성능시험 결과를 고려해야 한다.Among them, the results of mechanical performance tests should be considered when evaluating structural stability for the function of supporting compressive load.
본 발명은 멤브레인형 CCS를 구성하는 마스틱 소재 시편을 이용하여 극저온에서 해당 마스틱 소재 시편의 압축 강도를 시험함으로써 압축 강도 시험결과에 근거한 응력-변형률 곡선을 이용하여 해당 마스틱 소재 시편의 압축 강도 및 압축 계수를 산출할 수 있는 LNG 극저온화물창 마스틱 소재에 대한 재료시험 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention uses mastic material specimens constituting a membrane-type CCS to test the compressive strength of the mastic material specimens at cryogenic temperatures to determine the compressive strength and compression coefficient of the mastic material specimens using a stress-strain curve based on the compressive strength test results. The purpose is to provide a material testing method for LNG cryogenic cargo hold mastic material that can calculate .
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 LNG 극저온화물창 마스틱 소재에 대한 재료시험 방법은 직육면체 형상의 마스틱(Mastic) 소재 시편을 준비하는 마스틱 시편 준비단계; 상기 마스틱 소재 시편의 압축 강도를 시험하기 위한 압축 시험기를 설정하는 압축 시험기 설정단계; 상기 압축 시험기에 상기 마스틱 소재 시편을 장착하여 -170℃ 내지 -70℃의 극저온에서 상기 마스틱 소재 시편의 압축 강도를 시험하는 압축 강도 시험단계; 및 상기 마스틱 소재 시편의 압축 강도 시험결과에 근거하여 상기 마스틱 소재 시편에 가해지는 스트레스(stress)에 따른 변형률의 관계인 응력-변형률 곡선(stress-strain curve)을 이용하여 압축 강도 및 압축 계수를 산출하는 압축 결과 산출단계;를 포함하고, 상기 마스틱 시편 준비단계에서는, 상기 마스틱 소재 시편의 상하부에 온도센서가 각각 부착된 마스틱 소재 시편을 준비하는 것을 특징으로 한다.The material testing method for LNG cryogenic cargo hold mastic material according to the present invention to achieve the above-described object includes a mastic specimen preparation step of preparing a rectangular-shaped mastic material specimen; A compression tester setting step of setting up a compression tester to test the compressive strength of the mastic material specimen; A compressive strength testing step of mounting the mastic material specimen in the compression tester and testing the compressive strength of the mastic specimen at a cryogenic temperature of -170°C to -70°C; And based on the compressive strength test results of the mastic material specimen, calculating the compressive strength and compression coefficient using a stress-strain curve, which is a relationship between strain according to the stress applied to the mastic material specimen. A compression result calculation step is included, and in the mastic specimen preparation step, a mastic material specimen is prepared with temperature sensors attached to the upper and lower portions of the mastic specimen.
또한, 상기 압축 시험기 설정단계에서는, 상기 압축 시험기의 상하부 압축 플레이트 중 어느 하나의 압축 플레이트에 하중센서를 설치하여 상기 압축 플레이트에 대한 마스틱 소재 시편의 반응에 의해 생성된 힘을 측정가능한 압축 시험기를 설정하되, 변위와 하중을 Zero offset으로 하여 변위를 0mm, 하중을 0kn으로 설정할 수 있다.In addition, in the step of setting up the compression tester, a load sensor is installed on any one of the upper and lower compression plates of the compression tester to set up a compression tester capable of measuring the force generated by the reaction of the mastic material specimen to the compression plate. However, by setting the displacement and load to zero offset, the displacement can be set to 0 mm and the load to 0 kn.
또한, 상기 압축 강도 시험단계는, 상기 압축 시험기의 상하부 압축 플레이트 사이에 상기 마스틱 소재 시편을 배치하는 마스틱 시편 배치공정; 상기 압축 시험기가 설치된 극저온 챔버에 액체질소를 주입하여 극저온 상태를 유지하는 마스틱 시편 냉각공정; 상기 마스틱 소재 시편에 설치된 온도센서를 통해 해당 마스틱 소재 시편의 온도를 실시간으로 확인하는 마스틱 시편 온도 확인공정; 및 상기 마스틱 소재 시편의 온도가 목표온도에 도달한 경우, 상기 마스틱 소재 시편의 압축 강도를 시험하는 마스틱 시편 시험공정;을 포함할 수 있다.In addition, the compressive strength testing step includes a mastic specimen placement process of arranging the mastic material specimen between the upper and lower compression plates of the compression tester; A mastic specimen cooling process of maintaining a cryogenic state by injecting liquid nitrogen into a cryogenic chamber in which the compression tester is installed; A mastic specimen temperature confirmation process of checking the temperature of the mastic material specimen in real time through a temperature sensor installed on the mastic specimen; And when the temperature of the mastic material specimen reaches the target temperature, a mastic specimen testing process of testing the compressive strength of the mastic specimen.
또한, 상기 마스틱 시편 배치공정에서는, 상기 마스틱 소재 시편의 중심선이 상기 상하부 압축 플레이트의 중심선과 정렬되도록 상기 마스틱 소재 시편을 배치할 수 있다.Additionally, in the mastic specimen placement process, the mastic specimen may be arranged so that the center line of the mastic specimen is aligned with the center lines of the upper and lower compression plates.
아울러, 상기 마스틱 시편 시험공정에서는, 상기 마스틱 소재 시편의 온도가 목표온도에 도달한 후, 해당 마스틱 소재 시편의 내부까지 목표온도가 도달될 수 있도록 마스틱 소재 시편의 형상 및 두께에 따른 기설정된 일정 시간 경과 후, 상기 마스틱 소재 시편의 압축 강도를 시험할 수 있다.In addition, in the mastic specimen testing process, after the temperature of the mastic specimen reaches the target temperature, a predetermined period of time is set according to the shape and thickness of the mastic specimen so that the target temperature can be reached to the inside of the mastic specimen. After passage of time, the compressive strength of the mastic material specimen can be tested.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 LNG 극저온화물창 마스틱 소재에 대한 재료시험 방법은 멤브레인형 CCS를 구성하는 마스틱 소재 시편을 이용하여 극저온에서 해당 마스틱 소재 시편의 압축 강도를 시험함으로써 압축 강도 시험결과에 근거한 응력-변형률 곡선을 이용하여 해당 마스틱 소재 시편의 압축 강도 및 압축 계수를 산출할 수 있는 효과가 있다.As described above, the material testing method for the LNG cryogenic cargo hold mastic material according to the present invention uses mastic material specimens constituting the membrane-type CCS to test the compressive strength of the mastic material specimen at cryogenic temperature to determine the stress based on the compressive strength test results. -It has the effect of calculating the compressive strength and compression coefficient of the mastic material specimen using the strain curve.
도 1은 멤브레인형 CCS의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 LNG 극저온화물창 마스틱 소재에 대한 재료시험 방법의 블록도이다.
도 3은 본 발명에 따른 마스틱 소재 시편의 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 압축 시험기의 예시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 압축 강도 시험단계의 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따른 극저온 챔버의 예시도이다.
도 7은 본 발명에 따른 마스틱 시편 시험공정에서 마스틱 소재 시편의 시험 시작 온도에 대한 예시 그래프이다.
도 8은 본 발명에 따른 압축 결과 산출단계에서 압축 강도 시험결과로 출력되는 응력-변형률 곡선의 예시도이다.Figure 1 is a schematic diagram of a membrane-type CCS.
Figure 2 is a block diagram of a material testing method for LNG cryogenic cargo hold mastic material according to the present invention.
Figure 3 is an exemplary view of a mastic material specimen according to the present invention.
Figure 4 is an exemplary diagram of a compression tester according to the present invention.
Figure 5 is a block diagram of the compressive strength testing step according to the present invention.
Figure 6 is an exemplary view of a cryogenic chamber according to the present invention.
Figure 7 is an example graph of the test start temperature of a mastic material specimen in the mastic specimen testing process according to the present invention.
Figure 8 is an example of a stress-strain curve output as a compressive strength test result in the compression result calculation step according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의해야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하게 하지 않기 위해 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. First of all, it should be noted that the same components or parts in the drawings are given the same reference numerals as much as possible. In describing the present invention, detailed descriptions of related known functions or configurations are omitted so as not to obscure the gist of the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 LNG 극저온화물창 마스틱 소재에 대한 재료시험 방법의 블록도이다.Figure 2 is a block diagram of a material testing method for LNG cryogenic cargo hold mastic material according to the present invention.
본 발명에 따른 LNG 극저온화물창 마스틱 소재에 대한 재료시험 방법은 도 2에 도시된 바와 같이, 마스틱 시편 준비단계(S10), 압축 시험기 설정단계(S20), 압축 강도 시험단계(S30) 및 압축 결과 산출단계(S40)를 포함한다.As shown in Figure 2, the material testing method for LNG cryogenic cargo hold mastic material according to the present invention includes a mastic specimen preparation step (S10), a compression tester setting step (S20), a compression strength test step (S30), and compression result calculation. Includes step S40.
마스틱 시편 준비단계(S10)는 마스틱(Mastic) 소재 시편을 준비하는 단계이다.The mastic specimen preparation step (S10) is a stage of preparing a mastic material specimen.
도 3은 본 발명에 따른 마스틱 소재 시편의 예시도이다.Figure 3 is an exemplary view of a mastic material specimen according to the present invention.
구체적으로, 마스틱 시편 준비단계(S10)에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 직육면체 형상의 마스틱(Mastic) 소재 시편을 준비할 수 있는데, 이러한 마스틱 시편 준비단계(S10)에서는 예를 들어, 가로 및 세로의 길이가 각각 12.5mm 이고, 높이가 25mm 인 직육면체 형상의 마스틱 소재 시편을 준비할 수 있다.Specifically, in the mastic specimen preparation step (S10), as shown in FIG. 3, a rectangular-shaped mastic material specimen can be prepared. In this mastic specimen preparation step (S10), for example, horizontal and vertical It is possible to prepare rectangular mastic material specimens with a length of 12.5 mm and a height of 25 mm.
또한, 마스틱 시편 준비단계(S10)에서는 도시되지 않았지만, 마스틱 소재 시편의 상하부에 온도센서가 각각 부착된 마스틱 소재 시편을 준비함으로써, 후술하는 압축 강도 시험단계(S30)에서 해당 마스틱 소재 시편의 온도를 실시간으로 확인하도록 할 수 있다.In addition, although not shown in the mastic specimen preparation step (S10), by preparing a mastic material specimen with temperature sensors attached to the upper and lower parts of the mastic material specimen, the temperature of the mastic material specimen is measured in the compressive strength test step (S30) described later. You can check it in real time.
압축 시험기 설정단계(S20)는 마스틱 소재 시편의 압축 강도를 시험하기 위한 압축 시험기를 설정하는 단계이다.The compression tester setting step (S20) is a step of setting up a compression tester to test the compressive strength of the mastic material specimen.
도 4는 본 발명에 따른 압축 시험기의 예시도이다.Figure 4 is an exemplary diagram of a compression tester according to the present invention.
구체적으로, 압축 시험기 설정단계(S20)에서는 압축 시험기의 상하부 압축 플레이트 중 어느 하나의 압축 플레이트에 하중센서를 설치하여 상기 압축 플레이트에 대한 마스틱 소재 시편의 반응에 의해 생성된 힘을 측정할 수 있다.Specifically, in the compression tester setting step (S20), a load sensor can be installed on any one of the upper and lower compression plates of the compression tester to measure the force generated by the reaction of the mastic material specimen to the compression plate.
여기서, 하중 센서는 측정 작업 과정에서 자체 변형이 측정 대상과 비교하여 무시할 수 있어야 하며, 추가로 ±1%의 정확도로 어느 시점에서든 힘을 지속적으로 측정할 수 있다.Here, the force sensor must have negligible self-deformation compared to the object being measured during the measurement process, and additionally be able to continuously measure the force at any point in time with an accuracy of ±1%.
또한, 압축 시험기 설정단계(S20)에서는 포스 튜닝 컨트롤을 조정하고, 테스트 신호를 모니터하며, 변위와 하중을 Zero offset으로 하여 변위를 0mm, 하중을 0kn으로 설정할 수 있다.In addition, in the compression tester setting step (S20), the force tuning control can be adjusted, the test signal can be monitored, and the displacement and load can be set to zero offset, so that the displacement can be set to 0 mm and the load can be set to 0 kn.
한편, 압축 시험기 설정단계(S20)에서 사용하는 압축 시험기는 ±5% 또는 ±0.1mm의 정확도로 이동 가능한 압축 플레이트의 변위를 지속적으로 측정할 수 있고, 또한 해당 압축 시험기에 의해 생성된 힘과 변위를 그래픽으로 기록할 수 있다.Meanwhile, the compression tester used in the compression tester setting step (S20) can continuously measure the displacement of the movable compression plate with an accuracy of ±5% or ±0.1mm, and can also measure the force and displacement generated by the compression tester. can be recorded graphically.
하기 [표 1]은 본 발명에서 사용된 시험기의 사양을 나타낸다.[Table 1] below shows the specifications of the tester used in the present invention.
압축 강도 시험단계(S30)는 압축 시험기에 마스틱 소재 시편을 장착하여 -170℃ 내지 -70℃의 극저온에서 마스틱 소재 시편의 압축 강도를 시험하는 단계이다.The compressive strength test step (S30) is a step of testing the compressive strength of the mastic material specimen at a cryogenic temperature of -170°C to -70°C by installing the mastic material specimen in a compression tester.
도 5는 본 발명에 따른 압축 강도 시험단계의 블록도이다.Figure 5 is a block diagram of the compressive strength testing step according to the present invention.
구체적으로, 압축 강도 시험단계(S30)는 도 5에 도시된 바와 같이, 마스틱 시편 배치공정(S31), 마스틱 시편 냉각공정(S32), 마스틱 시편 온도 확인공정(S33) 및 마스틱 시편 시험공정(S34)을 포함할 수 있다.Specifically, the compressive strength test step (S30) includes a mastic specimen placement process (S31), a mastic specimen cooling process (S32), a mastic specimen temperature confirmation process (S33), and a mastic specimen testing process (S34), as shown in Figure 5. ) may include.
마스틱 시편 배치공정(S31)은 압축 시험기의 상하부 압축 플레이트 사이에 마스틱 소재 시편을 배치하는 공정이다.The mastic specimen placement process (S31) is a process of placing mastic specimens between the upper and lower compression plates of a compression tester.
구체적으로, 마스틱 시편 배치공정(S31)에서는 마스틱 소재 시편의 중심선이 상하부 압축 플레이트의 중심선과 정렬되도록 상기 마스틱 소재 시편을 배치할 수 있다.Specifically, in the mastic specimen placement process (S31), the mastic specimen may be arranged so that the center line of the mastic specimen is aligned with the center lines of the upper and lower compression plates.
따라서, 본원발명에서는 마스틱 소재 시편의 압축 강도를 시험하는 과정에서 하중이 마스틱 소재 시편의 한쪽면으로 가해지지 않고 해당 마스틱 소재 시편의 전체 표면에 균일하게 분산되어 가해지도록 함으로써 마스틱 소재 시편의 정확한 물성 데이터를 확보할 수 있으면서 해당 압축 시험기의 손상을 방지할 수 있다.Therefore, in the present invention, in the process of testing the compressive strength of a mastic material specimen, the load is not applied to one side of the mastic material specimen, but is applied uniformly distributed over the entire surface of the mastic material specimen, thereby providing accurate physical property data of the mastic material specimen. It is possible to secure and prevent damage to the compression tester.
마스틱 시편 냉각공정(S32)은 압축 시험기가 설치된 극저온 챔버를 극저온 상태로 유지하는 공정이다.The mastic specimen cooling process (S32) is a process that maintains the cryogenic chamber in which the compression tester is installed in a cryogenic state.
도 6은 본 발명에 따른 극저온 챔버의 예시도이다.Figure 6 is an exemplary view of a cryogenic chamber according to the present invention.
구체적으로, 마스틱 시편 냉각공정(S32)에서는 극저온 시험을 위한 극저온 챔버로 도 6에 도시된 바와 같은 극저온 챔버를 사용할 수 있는데, 본원발명에서는 이러한 극저온 챔버의 저온 상태를 유지하기 위해 냉매로 액체 질소(LN2)를 주입할 수 있다.Specifically, in the mastic specimen cooling process (S32), a cryogenic chamber as shown in FIG. 6 can be used as a cryogenic chamber for cryogenic testing. In the present invention, liquid nitrogen (liquid nitrogen) is used as a refrigerant to maintain the low temperature of the cryogenic chamber. LN2) can be injected.
하기 [표 2]는 본 발명에서 사용된 극저온 챔버의 사양을 나타낸다.[Table 2] below shows the specifications of the cryogenic chamber used in the present invention.
마스틱 시편 온도 확인공정(S33)은 마스틱 소재 시편에 설치된 온도센서를 통해 해당 마스틱 소재 시편의 온도를 실시간으로 확인하는 공정이다.The mastic specimen temperature check process (S33) is a process that checks the temperature of the mastic specimen in real time through a temperature sensor installed on the mastic specimen.
구체적으로, 마스틱 시편 온도 확인공정(S33)에서는 극저온 챔버의 상하에 각각 설치된 온도센서와, 마스틱 소재 시편의 상하에 각각 설치된 온도센서를 이용하여 해당 챔버와 시편의 온도를 실시간으로 확인할 수 있다.Specifically, in the mastic specimen temperature check process (S33), the temperature of the chamber and the specimen can be checked in real time using temperature sensors installed at the top and bottom of the cryogenic chamber and temperature sensors installed at the top and bottom of the mastic specimen.
이러한 마스틱 시편 온도 확인공정(S33)에서는 마스틱 소재 시편의 온도를 모니터링하고, 주파수는 시험에서 연구해야 하는 요소가 아닌 한 심각한 온도 변화를 피하기 위해 충분히 낮게 유지되어야 하며, 높은 주기율은 마스틱 소재 시편 온도와 매트릭스 재료의 특성에 변화를 일으킬 수 있기 때문에 로딩 주파수를 선택할 때 주의가 필요하다.In this mastic specimen temperature check process (S33), the temperature of the mastic specimen is monitored, the frequency should be kept low enough to avoid significant temperature changes unless it is a factor to be studied in the test, and the high periodic rate is consistent with the mastic specimen temperature. Care must be taken when selecting the loading frequency because it may cause changes in the properties of the matrix material.
마스틱 시편 시험공정(S34)은 마스틱 소재 시편의 온도가 목표온도에 도달한 경우, 마스틱 소재 시편의 압축 강도를 시험하는 공정이다.The mastic specimen testing process (S34) is a process to test the compressive strength of the mastic specimen when the temperature of the mastic specimen reaches the target temperature.
구체적으로, 마스틱 시편 시험공정(S34)에서는 마스틱 소재 시편의 온도가 목표온도에 도달한 후, 해당 마스틱 소재 시편의 내부까지 목표온도가 도달될 수 있도록 마스틱 소재 시편의 형상 및 두께에 따른 기설정된 일정 시간 경과 후, 마스틱 소재 시편의 압축 강도를 시험할 수 있다.Specifically, in the mastic specimen testing process (S34), after the temperature of the mastic specimen reaches the target temperature, a preset schedule is set according to the shape and thickness of the mastic specimen so that the target temperature can be reached to the inside of the mastic specimen. After time has elapsed, the compressive strength of the mastic material specimen can be tested.
도 7은 본 발명에 따른 마스틱 시편 시험공정에서 마스틱 소재 시편의 시험 시작 온도에 대한 예시 그래프이다.Figure 7 is an example graph of the test start temperature of a mastic material specimen in the mastic specimen testing process according to the present invention.
즉, 마스틱 시편 시험공정(S34)에서는 마스틱 소재 시편의 온도가 목표온도에 도달한 경우, 해당 목표온도에 도달된 시간에 마스틱 소재 시편을 즉시 시험하는 것이 아니라, 도 7에 도시된 바와 같이, 마스틱 소재 시편의 형상 및 두께에 따라 기설정된 일정 시간이 경과한 후, 해당 시편을 시험할 수 있다.That is, in the mastic specimen testing process (S34), when the temperature of the mastic specimen reaches the target temperature, the mastic specimen is not tested immediately at the time the target temperature is reached, but as shown in FIG. 7, the mastic specimen is tested. Depending on the shape and thickness of the material specimen, the specimen can be tested after a preset period of time has elapsed.
예를 들어, 본원발명에서는 마스틱 소재 시편의 온도가 목표온도에 도달한 경우, 3시간 동안 해당 시편의 온도를 유지하여 시편에 균일한 온도 분포를 형성한 후, 3시간이 경과하는 시점에 마스틱 소재 시편의 압축 강도를 시험할 수 있다.For example, in the present invention, when the temperature of the mastic material specimen reaches the target temperature, the temperature of the specimen is maintained for 3 hours to form a uniform temperature distribution in the specimen, and then, after 3 hours, the mastic material is The compressive strength of the specimen can be tested.
여기서, 마스틱 시편 시험공정(S34)에서는 ASTM D 695[1]에 따라 1.3±0.3mm/min의 시험속도로 마스틱 소재 시편에 대한 압축강도 시험을 실시할 수 있다.Here, in the mastic specimen testing process (S34), compressive strength tests on mastic material specimens can be performed at a test speed of 1.3 ± 0.3 mm/min according to ASTM D 695 [1].
압축 결과 산출단계(S40)는 마스틱 소재 시편의 압축 강도 시험결과에 근거하여 마스틱 소재 시편에 가해지는 스트레스(stress)에 따른 변형률의 관계인 응력-변형률 곡선(stress-strain curve)을 이용하여 압축 강도 및 압축 계수를 산출하는 단계이다.In the compression result calculation step (S40), based on the compressive strength test results of the mastic material specimen, the compressive strength and This is the step of calculating the compression coefficient.
도 8은 본 발명에 따른 압축 결과 산출단계에서 압축 강도 시험결과로 출력되는 응력-변형률 곡선의 예시도이다.Figure 8 is an example of a stress-strain curve output as a compressive strength test result in the compression result calculation step according to the present invention.
구체적으로, 압축 결과 산출단계(S40)에서는 마스틱 시편 시험공정(S34)의 시험결과에 따른 응력 변형률에 근거하여 마스틱 소재 시편에 가해지는 스트레스(stress)에 따른 변형률의 변화를 분석한 후, 도 8에 도시된 바와 같이, 스트레스와 변형률 사이의 관계를 응력-변형률 곡선(stress-strain curve)으로 시각화하여 해당 곡선의 분석결과로서 마스틱 소재 시편의 압축 강도 및 압축 계수를 산출할 수 있다.Specifically, in the compression result calculation step (S40), the change in strain according to the stress applied to the mastic material specimen is analyzed based on the stress strain according to the test results of the mastic specimen testing process (S34), and then, Figure 8 As shown, the relationship between stress and strain can be visualized as a stress-strain curve, and the compressive strength and compression coefficient of the mastic material specimen can be calculated as an analysis result of the curve.
상기한 바와 같이 본 발명에 따르면 멤브레인형 CCS를 구성하는 마스틱 소재 시편을 이용하여 극저온에서 해당 마스틱 소재 시편의 압축 강도를 시험함으로써 압축 강도 시험결과에 근거한 응력-변형률 곡선을 이용하여 해당 마스틱 소재 시편의 압축 강도 및 압축 계수를 산출할 수 있다.As described above, according to the present invention, the compressive strength of the mastic material specimen constituting the membrane-type CCS is tested at cryogenic temperatures, and the stress-strain curve based on the compressive strength test results is used to test the mastic material specimen. Compressive strength and compression coefficient can be calculated.
이상과 같이 본 발명에 따른 LNG 극저온화물창 마스틱 소재에 대한 재료시험 방법을 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 당업자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 물론이다.As described above, the material testing method for the LNG cryogenic cargo hold mastic material according to the present invention has been described with reference to the drawings, but the present invention is not limited to the examples and drawings disclosed in the present specification, and the technology of the present invention Of course, various modifications can be made by those skilled in the art within the scope of the idea.
S10:마스틱 시편 준비단계
S20:압축 시험기 설정단계
S30:압축 강도 시험단계
S31:마스틱 시편 배치공정
S32:마스틱 시편 냉각공정
S33:마스틱 시편 온도 확인공정
S34:마스틱 시편 시험공정
S40:압축 결과 산출단계S10: Mastic specimen preparation step
S20: Compression tester setting step
S30: Compressive strength test step
S31: Mastic specimen placement process
S32: Mastic specimen cooling process
S33: Mastic specimen temperature confirmation process
S34: Mastic specimen testing process
S40: Compression result calculation step
Claims (5)
상기 마스틱 소재 시편의 압축 강도를 시험하기 위한 압축 시험기를 설정하는 압축 시험기 설정단계;
상기 압축 시험기에 상기 마스틱 소재 시편을 장착하여 -170℃ 내지 -70℃의 극저온에서 상기 마스틱 소재 시편의 압축 강도를 시험하는 압축 강도 시험단계; 및
상기 마스틱 소재 시편의 압축 강도 시험결과에 근거하여 상기 마스틱 소재 시편에 가해지는 스트레스(stress)에 따른 변형률의 관계인 응력-변형률 곡선(stress-strain curve)을 이용하여 압축 강도 및 압축 계수를 산출하는 압축 결과 산출단계;를 포함하고,
상기 마스틱 시편 준비단계에서는,
상기 마스틱 소재 시편의 상하부에 온도센서가 각각 부착된 마스틱 소재 시편을 준비하며,
상기 압축 강도 시험단계는,
상기 압축 시험기의 상하부 압축 플레이트 사이에 상기 마스틱 소재 시편을 배치하는 마스틱 시편 배치공정;
상기 압축 시험기가 설치된 극저온 챔버에 액체질소를 주입하여 극저온 상태를 유지하는 마스틱 시편 냉각공정;
상기 마스틱 소재 시편에 설치된 온도센서를 통해 해당 마스틱 소재 시편의 온도를 실시간으로 확인하는 마스틱 시편 온도 확인공정; 및
상기 마스틱 소재 시편의 온도가 목표온도에 도달한 경우, 상기 마스틱 소재 시편의 압축 강도를 시험하는 마스틱 시편 시험공정;을 포함하고,
상기 마스틱 시편 배치공정에서는,
상기 마스틱 소재 시편의 중심선이 상기 상하부 압축 플레이트의 중심선과 정렬되도록 상기 마스틱 소재 시편을 배치하며,
상기 마스틱 시편 시험공정에서는,
상기 마스틱 소재 시편의 온도가 목표온도에 도달한 후, 해당 마스틱 소재 시편의 내부까지 목표온도가 도달될 수 있도록 마스틱 소재 시편의 형상 및 두께에 따른 기설정된 일정 시간 경과 후, 상기 마스틱 소재 시편의 압축 강도를 시험하는 것을 특징으로 하는 LNG 극저온화물창 마스틱 소재에 대한 재료시험 방법.
Mastic specimen preparation step of preparing a rectangular-shaped mastic material specimen;
A compression tester setting step of setting up a compression tester to test the compressive strength of the mastic material specimen;
A compressive strength testing step of mounting the mastic material specimen in the compression tester and testing the compressive strength of the mastic specimen at a cryogenic temperature of -170°C to -70°C; and
Compression that calculates the compressive strength and compression coefficient using a stress-strain curve, which is a relationship between strain according to the stress applied to the mastic material specimen, based on the compressive strength test results of the mastic material specimen. Including a result calculation step,
In the mastic specimen preparation step,
Prepare a mastic material specimen with temperature sensors attached to the upper and lower parts of the mastic material specimen, respectively.
The compressive strength test step is,
A mastic specimen placement process of placing the mastic material specimen between the upper and lower compression plates of the compression tester;
A mastic specimen cooling process of maintaining a cryogenic state by injecting liquid nitrogen into a cryogenic chamber in which the compression tester is installed;
A mastic specimen temperature confirmation process of checking the temperature of the mastic material specimen in real time through a temperature sensor installed on the mastic specimen; and
When the temperature of the mastic material specimen reaches the target temperature, a mastic specimen testing process for testing the compressive strength of the mastic specimen,
In the mastic specimen placement process,
Arranging the mastic material specimen so that the center line of the mastic material specimen is aligned with the center lines of the upper and lower compression plates,
In the mastic specimen testing process,
After the temperature of the mastic material specimen reaches the target temperature, the mastic material specimen is compressed after a predetermined period of time has elapsed depending on the shape and thickness of the mastic material specimen so that the target temperature can be reached to the inside of the mastic material specimen. A material testing method for LNG cryogenic cargo hold mastic material, characterized by testing the strength.
상기 압축 시험기 설정단계에서는,
상기 압축 시험기의 상하부 압축 플레이트 중 어느 하나의 압축 플레이트에 하중센서를 설치하여 상기 압축 플레이트에 대한 마스틱 소재 시편의 반응에 의해 생성된 힘을 측정가능한 압축 시험기를 설정하되,
변위와 하중을 Zero offset으로 하여 변위를 0mm, 하중을 0kn으로 설정하는 것을 특징으로 하는 LNG 극저온화물창 마스틱 소재에 대한 재료시험 방법.
According to clause 1,
In the compression tester setting step,
Set up a compression tester capable of measuring the force generated by the reaction of the mastic material specimen to the compression plate by installing a load sensor on any one of the upper and lower compression plates of the compression tester,
A material testing method for LNG cryogenic cargo hold mastic material, characterized by setting the displacement and load to 0 mm and load to 0 kn with zero offset.
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