KR20190143834A

KR20190143834A - 액화가스 저장탱크 및 선박

Info

Publication number: KR20190143834A
Application number: KR1020190074435A
Authority: KR
Inventors: 최준태; 원주연; 김용덕; 정석진
Original assignee: 한국조선해양 주식회사; 현대종합금속 주식회사; 현대중공업 주식회사
Priority date: 2018-06-21
Filing date: 2019-06-21
Publication date: 2019-12-31
Also published as: KR20190143835A; KR102245571B1; KR102210263B1; KR102188698B1; KR20200138124A

Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 액화가스 저장탱크는, 저Ni 모재의 용접에 사용되는 용접물을 포함하는 액화가스 저장탱크에 있어서, 상기 용접물은, 중량%로, 망간(Mn): 9~12%, 니켈(Ni): 6~9%, 크롬(Cr): 2.5~4.0%, 몰리브덴(Mo): 1.5~3%를 포함한다.

Description

액화가스 저장탱크 및 선박{LIQUEFIED GAS STORAGE TANK AND SHIP HAVING THE SAME}

본 발명은 액화가스 저장탱크 및 선박에 관한 것이다.

지속적인 산업화 및 기술 개발에 따라서 -80도에서 -196도까지 저장 냉매의 사용이 증가하고 있고, 이에 따라서 2.25~9% Ni 합금강, Invar, 오스테나이트계 스테인레스강, Al 등이 모재로 적용 되고 있다.

이중에서 9% Ni 합금강은 전용 용접물 개발 및 적용 현황이 미비하므로, 생산성 증가를 위해서 개발이 필수적이다.

통상적으로 Ni 합금강을 용접하기 위해서는 Ni계 용접물이 사용되고 있다. 하지만 종래 개발된 Ni계 용접물의 경우 Ni 50% 이상, Mo, W 등 고가의 원자재가 상당량 포함되어 있어 이러한 경우 단가가 높은 문제가 있다.

또한, 이러한 종래의 Ni계 용접물의 경우 대부분이 SMAW(Shielded Metal Arc Welding)로 시공되기 때문에 생산 효율성이 극히 낮고 용접시공의 고능률화가 요구되면서 Ni 함량이 적은 저Ni계 용접물 개발 필요성이 산업 전반에 걸쳐 증가하고 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 창출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 저Ni 모재의 용접에 사용되는 용접물의 합금조성이 최적화된 액화가스 저장탱크 및 선박을 제공하는 것이다.

구체적으로, 상기 용접물은 탄소(C): 0.3~0.5%를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 용접물은 실리콘(Si): 0.2~0.6%를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 용접물은 붕소(B): 0.01% 이하를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 용접물은 티타늄(Ti): 0.02% 이하를 더 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 용접물은 플럭스 코어드 와이어(Flux Cored Wire), 상기 플럭스 코어드 와이어를 구성하는 플럭스 또는 용접비드를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 선박은, 상기 액화가스 저장탱크가 탑재된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 액화가스 저장탱크 및 선박은, 저Ni 모재의 용접에 사용되는 용접물의 합금조성을 최적화함으로써 물리적 성질이 우수하고 전자세 용접이 가능하여 작업성이 우수한 효과가 있으며, 양호한 용접성을 나타내면서 균열 발생을 최소화 할 수 있는 효과가 있다.

또한, 저Ni Submerged Arc Welding 용접물의 합금조성을 최적화함으로써 물리적 성질 및 용접성이 우수한 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 구비한 선박의 개략적인 측면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 용접물에 대한 화학조성비를 정리한 표이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 용접물에 대한 실험표이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 용접물에 대한 실험표이다.

본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 액화가스 저장탱크를 구비한 선박의 개략적인 측면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 선박(1)은 액화가스를 수용하는 액화가스 저장탱크(CT), 엔진 시스템(ES)이 위치하는 엔진룸(ER), 엔진룸(ER) 상에 위치하는 엔진 케이싱(EC), 연돌(F) 및 데크 하우스(DH)를 포함할 수 있다.

액화가스 저장탱크(CT)는 복수개로 마련될 수 있고, 선체 내부에 나란히 배열될 수 있다. 본 실시예의 액화가스 저장탱크(CT)는 선체의 길이 방향을 따라 일렬로 배치될 수 있다. 단, 액화가스 저장탱크(CT)의 개수, 크기 및 형상은 다양하게 변형될 수 있다.

일례로 선박(1)이 액화가스 운반선이 아닌 컨테이너운반선 등의 경우, 액화가스 저장탱크(CT)는 압력 용기(Type C) 형태로 이루어져 갑판 상에 하나 이상 마련될 수도 있다.

액화가스는 LPG, LNG, 에탄 등일 수 있으며, 예시적으로 LNG(Liquefied Natural Gas)를 의미할 수 있다. 또한 액화가스는, 액체 상태 또는 자연기화되거나 강제기화된 기체 상태 등을 모두 포괄하는 용어로 사용될 수 있다.

선박(1)의 선미 측에는 엔진 시스템(ES)이 놓이는 엔진룸(ER)이 마련되는데, 엔진룸(ER) 내에 놓이는 엔진 시스템(ES)은, 선박(1)의 추진 동력을 제공하는 엔진(미도시)을 포함할 수 있다. 구체적으로 도시되지는 않았으나, 엔진은 샤프트를 통해 프로펠러에 연결되어, 연료를 소모해 회전력을 발생시켜 프로펠러를 회전시켜서, 프로펠러의 회전에 따라 발생된 후류가 선박(1)을 전진시키도록 할 수 있다.

엔진 케이싱(EC)은 엔진룸(ER) 상방에 마련된다. 엔진 케이싱(EC)은 엔진 시스템(ES)에서 발생한 배기를 연돌(F)로 전달하는 배기관(도시하지 않음)을 가질 수 있다.

연돌(F)은 엔진 케이싱(EC)의 상방에 마련되며, 외부로 배기를 배출한다.

데크 하우스(DH)는 선체의 상부에 위치하며, 선원의 선내거주를 위한 각종 생활시설 및 선박(1)의 항해를 위한 각종 항해설비가 배치된다. 데크 하우스(DH)는 다수의 층으로 이루어질 수 있고, 선원들이 거주할 수 있는 선실, 조정실, 기타 편의시설 등을 포함할 수 있다.

본 발명의 선박(1)은 액화가스 저장탱크(CT)를 선내에 카고탱크로서 탑재한 가스 운반선(LPGC, LNGC 등)이거나, 액화가스를 연료로 사용하기 위해 액화가스 저장탱크를 선내/선외에 탑재하는 선박을 포괄할 수 있으며, 더 나아가 화물 등을 운송하는 일반상선 외에 액화가스 저장탱크를 갖는 해양구조물을 모두 포괄할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 용접물에 대한 화학조성비를 정리한 표이고, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 용접물에 대한 실험표이다.

먼저, 본 발명의 제1 실시예에 따른 용접물은, 저Ni 모재의 용접에 사용되는 용접물로서, 플럭스 코어드 와이어(Flux Cored Wire), 상기 플럭스 코어드 와이어를 구성하는 플럭스 또는 용접비드를 포함할 수 있다.

본 발명의 제1 실시예에 따른 용접물은, 특히 9% Ni합금강을 용접할 때 사용되는 Fe계 합금 플럭스 코어드 와이어 용접물에 관한 것이다.

일반적으로, 9% Ni강 전용 합금 플럭스 코어드 와이어는 Ni 코어 및 Mo 외피를 사용한다. Ni 코어 및 Mo 외피를 사용하는 플럭스 코어드 와이어는 Ni, Mo 및 W 등 고가의 합금이 다량으로 추가되어 제품 자체의 가격이 높아 산업전반에 널리 적용하기에는 무리가 있다.

따라서, 본 발명은 종래 대비 코어 및 외피의 합금조성을 최적화하여 고가 재료의 합금함량이 최소한으로 적용되고 Fe계열 외피를 사용하여 적정한 인장강도 및 충격인성 및 내균열성이 우수한 플럭스 코어드 와이어 용접물을 제공할 수 있다.

이하, 본 발명의 제1 실시예에 따른 플럭스 코어드 와이어 용접물에 대하여 상세히 설명한다.

플럭스 코어드 와이어 용접물은, 플럭스 코어드 와이어 용접에 의해 얻어지는 용착금속 성분이 중량%로, C: 0.3~0.5%, Si: 0.2~0.6%, Mn: 9~12%, Cr: 2.5~4.0%, Ni: 6~9%, Mo: 1.5~3.0%, Ti: 0.02% 이하이고, B: 0.01% 이하이고, 잔부가 Fe 및 불가피적인 불순물이며, 이 불가피적 불순물은 P: 0.02% 이하, S: 0.02% 이하, Al: 0.10% 이하, W+Nb+V: 1.0% 이하일 수 있다.

또한, 상기 플럭스 코어드 와이어의 충전 플럭스 및 합금 외피 중 어느 한쪽 또는 양쪽에 함유되는 와이어 전체 중량에 대한 TiO2+SiO2+ZrO2는, 3.5~7.5%일 수 있다.

여기서, 상기 외피는 중량%로, C: 0.01~0.3%, Si: 1.0%이하, Mn: 1.5% 이하, P+S: 0.03% 이하, 나머지 Fe로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 외피는 상기 용접물 대비 무게 분율로 50~80%일 수 있다.

또한, 상기 용접물을 이용한 용접이음부의 인장강도는 650MPa 이상, -196도 충격인성 27J 이상을 만족할 수 있다.

각 성분에 대한 설명은 다음과 같다.

C: 0.3~0.5%

탄소(C)는 강력한 오스테나이트 안정화 원소로서, 강도 및 경도를 향상시키는 역할을 하는 성분이다. 이러한 C의 함량이 0.3% 미만이면 오스테나이트 안정화가 불안전하며 강도를 향상시키는 효과를 충분히 얻는다고 할 수 없다. 한편 0.50%를 초과하는 경우에는 내고온균열성 및 인성이 저하되고, 스패터(spatter)의 발생이 증가하는 문제가 있다.

본 실시예에서는 C의 함량을 0.3~0.5%로 제한함이 바람직하다.

본 실시예에서 용착금속의 C원으로서는, 외피를 형성하는 Fe기 합금, 플럭스에 포함되는 Mn-C, Cr-C, W-C 등의 금속 탄화물, 쉴드 가스 중의 CO2 가스 및 슬래그 성분으로부터 환원된 C이다.

Si: 0.2~0.6%

실리콘(Si)은 탈산 작용 및 용접성을 향상시키는 성분으로서, 그 함량이 0.2% 미만인 경우에는 탈산력이 부족하여 비드 퍼짐성이 저하되는 문제가 있으며, 반면 그 함량이 1.5%를 초과하게 되면 용접부에 편석을 유발하여 저온충격인성을 저하시키고, 용접균열감수성에 악영향을 미치는 문제점이 있다.

본 실시예에서는 Si의 함량을 0.1~1.5%로 제한함이 바람직하지만 보다 바람직하게는 0.2~0.6%이다.

본 실시예에서 용착금속의 Si원으로서는, 외피를 형성하는 Fe기 합금, 플럭스에 포함되는 금속 Si 및 Fe-Si 합금 등, 또는 SiO 등의 슬래그 성분으로부터 환원된 Si이다

Mn: 9~12%

망간(Mn)은 오스테나이트 안정화 원소로서, 슬래그 유동성을 개선하여 비드 형상을 개선시키며 용접부의 적정 강도와 인성을 유지시키는 역할을 하는 성분이다. 상술한 효과를 얻기 위해서는 9% 이상으로 Mn을 함유할 필요가 있으며, 다만 그 함량이 12.0%를 초과하게 되면 급격한 인성저하를 초래할 수 있으므로 바람직하지 못하다.

본 실시예에서는 Mn의 함량을 9~12%로 제한함이 바람직하다. 보다 바람직하게는 11.0~12.0%이다.

한편, 본 실시예에서 용착금속의 Mn원으로서는, 외피를 형성하는 Fe기 합금, 플럭스에 포함되는 금속 Mn, Fe-Mn 합금, MnO2 및 MnCO3 등이 있으며, 어느 것의 첨가에 의해서든 용착금속의 Mn량을 조정할 수 있다

Ni: 6~9%

니켈(Ni)은 오스테나이트 안정화 원소로서, 용접부의 적정 강도와 인성을 유지시키는 역할을 하는 성분이다. 상술한 효과를 얻기 위해서는 6% 이상으로 Ni을 함유할 필요가 있으며, 다만 그 함량이 9%를 초과하게 되면 강도가 저하되어 바람직하지 못하다.

따라서, 본 실시예에서는 Ni의 함량을 6~9%로 제한함이 바람직하다. 보다 바람직하게는 7.0~8.0%이다.

한편, 본 실시예에서 용착금속의 Ni원으로서는, 플럭스에 포함되는 금속 Ni, Fe-Ni 합금 등이며, 어느 것의 첨가에 의해서든 용착금속의 Ni량을 조정할 수 있다

P 및 S 중 1종 이상: 합계로 0.04% 미만

P 및 S는 고온균열에 영향을 미치는 주요 원소 중 하나로, Ni3S7, NiS, Ni3P등 Ni합금과 저융점 화합물을 발생시켜 고온균열을 발생시킬 수 있다. 따라서 P 및 S 불순물 제어가 필수적으로 필요하며, P 및 S의 총 함량을 제어하여 고온균열 발생을 감소 시킬 수 있다. 따라서 P 및 S 중 1종 이상이 그 합계로 0.04% 미만인 것이 바람직하다.

Cr: 2.5~4.0%

크롬(Cr)은 페라이트 안정화 원소로서 용접금속의 강도를 향상시키는 효과가 있지만. 1.0% 미만이면 그 효과가 없고 4.0%를 초과하게 되면 크롬탄화물이 과도하게 형성되어 인성이 저하되는 문제가 있다.

따라서, 본 실시예에서는 Cr의 함량을 2.5~4.0%로 제한함이 바람직하다. 보다 바람직하게는 2.5~3.5%이다.

본 실시예의 용착금속에서의 Cr원으로서는, 플럭스에 포함되는 금속 Cr, Fe-Cr 합금 및 Cr2O3 등이 있으며, 어느 것의 첨가에 의해서든 용착금속의 Cr량을 조정할 수 있다

Mo: 1.5~3.0%

몰리브덴(Mo)은 용착금속의 강도, 충격 인성을 향상시키는 효과가 있다. 이러한 Mo의 함량이 1.5% 미만이면 상술한 효과를 기대하기 어려우며, 반면에 3.0%를 초과하게 되면 용착금속의 인성이 저하된다.

따라서, 본 실시예에서는 Mo의 함량을 1.5~3.0%로 제한함이 바람직하다. 보다 바람직하게는 2.0~3.0%이다.

한편, 본 실시예의 용착금속에서의 Mo원으로서는, 플럭스에 포함되는 금속 Mo 및 Fe-Mo 합금 등이 있으며, 어느 것의 첨가에 의해서든 용착금속의 Mo량을 조정할 수 있다.

Ti: 0.001~0.02%

티타늄(Ti)는 용접부 내에서 탄화물 또는 질화물을 생성하여, 고온에서 응고 시 핵생성사이트로 작용할 수 있다. 또한 오스테나이트 결정립을 작게 만들어 용접부 강도를 상승시키는 역할을 한다. Ti 함량은 0.001%만 첨가되어도 강도향상 효과에 기인하므로 본 발명의 Ti 최소함유량을 0.001%이상으로 한다. 반면에, 그 함량이 1.0%를 초과하는 경우에는 탄화물 및 질화물 형성이 과도하고 충격인성이 급격하고 감소되는 경향을 보인다.

따라서, 본 실시예에서는 Ti의 함량을 0.001~0.02%로 제한함이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.001~0.005%이다.

W+Nb+V: 1.0% 이하

니오븀(Nb), 텅스텐(W), 바나듐(V)은 용착금속의 강도를 향상시키는 효과가 있다. 이러한 합금들은 용접부 탄소와 반응하여 강도 향상효과를 기대할 수 있으나 충격인성 저하의 원인이 된다. 따라서, 본 발명에서는 W+Nb+V의 함량을 1.0% 이하로 제한함이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.5% 이하이다.

한편, 본 실시예의 용착금속에서의 W+Nb+V 원으로서는, 외피를 형성하는 Fe기 합금, 플럭스에 포함되는 TiO2 산화물, Fe-Nb, Fe-W, Fe-V 합금 등이다.

B: 0.001~0.01% 이하

보론(B)는 Fe계 합금에서 Ti-B 화합물을 형성하여 결정립을 미세화시켜 충격인성 향상 효과를 기대할 수 있다. 다만 0.001% 미만으로 제어하는 것은 비용이 과다하게 소모되며 0.001%만으로도 충격인성에 큰 영향을 미칠 수 있다. 반면에, 그 함량이 0.01%를 초과하는 경우에는 충격인성이 급격하고 감소되는 경향을 보인다.

따라서, B의 함량은 0.001~0.005%로 제한함이 바람직하다.

TiO2+SiO2+ZrO2: 3.5~7.5%

일반적으로, 용접물의 경우 슬래그 형성제 TiO2, SiO2, Al2O3, ZrO2등 산화물을 전자세 용접물의 경우 10~30% 수준으로 사용한다. 하지만 상기 용접물의 경우 총 슬래그 형성제의 함량이 그 절반 이하 수준으로 세분화하기에는 다소 무리가 있다. 이에 대표적인 슬래그 형성제인 TiO2+SiO2+ZrO2 총함량으로 슬래그 조성을 구분하였고 그 함량이 3.5% 미만일 경우 슬래그 함량이 과소하여 슬래그 유동성이 열세하였고, 7.5%를 초과하는 경우 용접 후 목표로 하는 화학 성분계를 확보하기가 다소 힘들다. 또한 용접부 산화물 함량이 과도하여 충격인성이 저하된다.

본 발명의 나머지 성분은 철(Fe)이다.

상술한 성분 외에도 통상의 제조과정에서는 원료 또는 주위 환경으로부터 의도되지 않는 불순물들이 불가피하게 혼입될 수 있으므로, 이를 배제할 수는 없다. 이들 불순물들은 통상의 제조과정의 기술자라면 누구라도 알 수 있는 것이기 때문에 그 모든 내용을 특별히 본 명세서에서 언급하지는 않는다.

플럭스 코어드 와이어 용접물의 직경은 1.2~1.6mm 정도가 적당하며, 상기 외피의 무게 분율은 외피의 밀도와 코어의 밀도차이를 고려하면 대략 용접물 전체 대비 무게 분율로 50~80%가 바람직하다.

이러한 형태의 외피는 합금 성분의 코어를 감싸는 단일 외피 구조로 나타내어질 수 있다.

이하, 도 3을 참조하여, 실험예를 설명하기로 한다.

단, 모든 실험예에 사용된 플럭스 코어드 와이어의 외피 구성 및 외피의 성분은 동일하며 전체 용접물의 함량만 달리하였다. 상기 용접물 중 외피는 중량%로 C: 0.01~0.3%, Si: 1.0% 이하, Mn: 1.5% 이하, P+S 0.03% 이하, 나머지 Fe로 이루어진다.

각 실험예의 용접물에 대하여 플럭스 코어드 아크 용접(FCAW; Flux Cored Arc Welding)을 실시하였다.

FCAW의 경우, 100% CO2 조건에서 입열량 17 kJ/cm으로 용접을 실시하였다. FCAW용 와이어의 직경은 1.4mm 인 것을 사용하였다.

도 3의 결과를 통해 본 실시예의 합금 성분을 만족하는 실험예5 내지 실험예16의 경우에는 우수한 물리적 성질, 용접 작업성을 만족한다.

상술한 용접물의 합금조성 및 코어를 감싸는 외피의 합금조성을 만족하는 Fe계 플럭스 코어드 와이어를 이용함으로써 전자세 용접(All Position Welding)이 가능하며, 용접이음부(용접부)의 인장강도 및 충격인성이 우수하다.

이하, 본 발명의 제2 실시예에 따른 서브머지드 아크 와이어 용접물에 대하여 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예 및 제2 실시예에 따른 용접물에 대한 화학조성비를 정리한 표이고, 도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 용접물에 대한 실험표이다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 용접물은, 저Ni 모재의 용접에 사용되는 용접물로서, 서브머지드 아크 와이어(Submerged Arc Wire), 상기 서브머지드 아크 와이어를 구성하는 코어 또는 용접비드를 포함할 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에 따른 용접물은, 특히 9% Ni합금강을 용접할 때 사용되는 저Ni 서브머지드 아크 와이어 용접물에 관한 것이다.

일반적으로, 9% Ni강 전용 서브머지드 아크 와이어 용접물은 Ni, Mo, W 등 합금이 다량으로 추가되어 제품 자체의 가격이 높아 산업전반에 적용하기에는 무리가 있다.

따라서, 본 발명은 종래 대비 고가 재료의 합금함량을 최소한으로 적용하여 물리적 성질 및 용접성이 우수한 서브머지드 아크 와이어 용접물을 제공할 수 있다.

이하, 본 발명에 제2 실시예에 따른 서브머지드 아크 와이어 용접물에 대하여 상세히 설명한다.

서브머지드 아크 와이어 용접물은, 서브머지드 아크 와이어 용접에 의해 얻어지는 용착금속 성분이 중량%로, C: 0.35~0.55%, Si: 0.2~0.7%, Mn: 10.0~12.0%, Cr: 2.50~4.00%, Ni: 6.50~9.00%, Mo: 1.50~2.50%이고, 나머지 성분은 Fe 및 불가피적인 불순물이며 불가피적 불순물은 P: 0.015% 이하, S: 0.005% 이하일 수 있다.

각 성분에 대한 설명은 다음과 같다.

C: 0.35~0.55%

탄소(C)는 강력한 오스테나이트 안정화 원소로서, 강도 및 경도를 향상시키는 역할을 하는 성분이다. 이러한 C의 함량이 0.35% 미만이면 오스테나이트 안정화가 불안전하며 강도를 향상시키는 효과를 충분히 얻는다고 할 수 없다. 한편 0.55%를 초과하는 경우에는 내고온균열성 및 인성이 저하되는 문제가 있다. 따라서, 본 실시예에서는 C의 함량을 0.35~0.55%로 제한함이 바람직하다.

본 실시예에서의 용착금속의 C원으로서는, 와이어 및 플럭스에 포함되는 합금, 플럭스에 포함되는 탄화물, 대기 중의 CO2 가스 및 슬래그 성분으로부터 환원된 C이다.

Si: 0.2~0.7%

실리콘(Si)은 탈산작용 및 용접성을 향상시키는 성분으로서, 그 함량이 0.2%미만인 경우에는 탈산력이 부족하여 비드 퍼짐성이 저하되는 문제가 있으며, 반면 그 함량이 0.70%를 초과하게 되면 용접부에 편석을 유발하여 저온충격인성을 저하시키고, 용접균열감수성에 악영향을 미치는 문제점이 있다. 따라서, 본 실시예에서는 Si의 함량을 0.2~0.7%로 제한함이 바람직하다.

본 실시예에서의 용착금속의 Si원으로서는, Wire 및 플럭스에 포함되는 금속 Si 및 Fe-Si 합금 등, 또는 SiO 등의 슬래그 성분으로부터 환원된 Si이다

Mn: 10.0~12.0%

망간(Mn)은 오스테나이트 안정화 원소로서, 슬래그 유동성을 개선하여 비드 형상을 개선시키며 용접부의 적정 강도와 인성을 유지시키는 역할을 하는 성분이다. 상술한 효과를 얻기 위해서는 10.0% 이상으로 Mn을 함유할 필요가 있으며, 다만 그 함량이 12.0%를 초과하게 되면 급격한 인성저하를 초래할 수 있으므로 바람직하지 못하다.

따라서, 본 실시예에서는 Mn의 함량을 10.0~12.0%로 제한함이 바람직하다. 보다 바람직하게는 10.0~12.0%이다.

한편, 본 실시예의 용착금속에서의 Mn원으로서는, Wire 및 플럭스에 포함되는 금속 Mn, Fe-Mn 합금, MnO2 및 MnCO3등이 있으며, 어느 것의 첨가에 의해서든 용착금속의 Mn량을 조정할 수 있다

Cr: 2.50~4.00%

크롬(Cr)은 페라이트 안정화 원소로서 용접금속의 강도를 향상시키는 효과가 있지만. 2.50% 미만이면 그 효과가 없고 4.00%를 초과하게 되면 크롬탄화물이 과도하게 형성되어 인성이 저하되는 문제가 있다.

따라서, 본 실시예에서는 Cr의 함량을 2.50~4.00%로 제한함이 바람직하다.

본 실시예의 용착금속에서의 Cr원으로서는 Wire 및 플럭스에 포함되는 금속 Cr, Fe-Cr 합금 및 Cr2O3 등이 있으며, 어느 것의 첨가에 의해서든 용착금속의 Cr량을 조정할 수 있다

Ni: 6.50~9.00%,

니켈(Ni)은 오스테나이트 안정화 원소로서, 용접부의 적정 강도와 인성을 유지시키는 역할을 하는 성분이다. 상술한 효과를 얻기 위해서는 6.5% 이상으로 Ni을 함유할 필요가 있으며, 다만 그 함량이 9.00%를 초과하게 되면 강도가 저하되어 바람직하지 못하다.

따라서, 본 실시예에서는 Ni의 함량을 6.5~9.00%로 제한함이 바람직하다. 한편, 본 실시예의 용착금속에서의 Ni원으로서는, Wire 및 플럭스에 포함되는 금속 Ni, Fe-Ni 합금 등이며, 어느 것의 첨가에 의해서든 용착금속의 Ni량을 조정할 수 있다

Mo: 1.50~2.50%

몰리브덴(Mo)은 용착금속의 강도, 충격 인성을 향상시키는 효과가 있다. 이러한 Mo의 함량이 1.50% 미만이면 상술한 효과를 기대하기 어려우며, 반면에 2.50%를 초과하게 되면 용착금속의 인성이 저하된다.

따라서, 본 실시예에서는 Mo의 함량을 1.50~2.50%로 제한함이 바람직하다. 한편, 본 실시예의 용착금속에서의 Mo원으로서는 Wire 및 플럭스에 포함되는 금속 Mo 및 Fe-Mo 합금 등이 있으며, 어느 것의 첨가에 의해서든 용착금속의 Mo량을 조정할 수 있다.

P: 0.015% 미만, S: 0.005% 미만

P 및 S는 고온균열에 영향을 미치는 주요 원소 중 하나로, Ni3S7, NiS, Ni3P등 Ni합금과 저융점 화합물을 발생시켜 고온균열을 발생시킬 수 있다.

따라서 P 및 S 불순물 제어가 필수적으로 필요하며, P 및 S의 총 함량을 제어하여 고온균열 발생을 감소 시킬 수 있다. 따라서 P: 0.015% 미만, S: 0.005% 미만인 것이 바람직하다.

도 4를 참조하면, 각 실험예의 용접물에 대하여 서브머지드 아크 와이어 용접(Submerged Arc Welding)을 실시하였다. 도 4의 결과를 통해 본 실시예의 합금 성분을 만족하는 실험예2 내지 실험예9, 및 실험예12의 경우에는 우수한 물리적 성질, 용접 작업성을 만족한다.

상술한 용접물의 합금조성을 만족하는 저Ni 서브머지드 아크 와이어 용접물을 이용함으로써 용접이음부의 물리적 특성 및 용접성이 우수하다.

이상에서는 본 발명의 실시예들을 중심으로 본 발명을 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 기술내용을 벗어나지 않는 범위에서 실시예에 예시되지 않은 여러 가지의 조합 또는 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들로부터 용이하게 도출 가능한 변형과 응용에 관계된 기술내용들은 본 발명에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

1: 선박 CT: 액화가스 저장탱크
ES: 엔진시스템 ER: 엔진룸
EC: 엔진케이싱 F: 연돌
DH: 데크 하우스

Claims

저Ni 모재의 용접에 사용되는 용접물을 포함하는 액화가스 저장탱크에 있어서,
상기 용접물은,
중량%로, 망간(Mn): 9~12%, 니켈(Ni): 6~9%, 크롬(Cr): 2.5~4.0%, 몰리브덴(Mo): 1.5~3%를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
제 1 항에 있어서,
상기 용접물은 탄소(C): 0.3~0.5%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
제 1 항에 있어서,
상기 용접물은 실리콘(Si): 0.2~0.6%를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
제 1 항에 있어서,
상기 용접물은 붕소(B): 0.01% 이하를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
제 1 항에 있어서,
상기 용접물은 티타늄(Ti): 0.02% 이하를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
제 1 항에 있어서,
상기 용접물은 플럭스 코어드 와이어(Flux Cored Wire), 상기 플럭스 코어드 와이어를 구성하는 플럭스 또는 용접비드를 포함하는 것을 특징으로 하는 액화가스 저장탱크.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항의 상기 액화가스 저장탱크가 탑재된 것을 특징으로 하는 선박.