KR20210131911A - 밀봉 단열 탱크의 돔 샤프트를 제조하는 방법 - Google Patents

밀봉 단열 탱크의 돔 샤프트를 제조하는 방법 Download PDF

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KR20210131911A
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KR
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dome shaft
metal sheet
tank
metal sheets
manufacturing
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KR1020210052843A
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니콜라 로랭
사무엘 르섹
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가즈트랑스포르 에 떼끄니가즈
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Abstract

본 발명은 밀봉 단열 탱크의 단열 블록의 돔 샤프트를 제조하는 방법으로서, 원통형 형상의 돔 샤프트(12)가 길이방향으로 길이(L)에 걸쳐 연장되어 있고, 용접에 의해 서로 고정된 복수의 금속 시트(11)로 이루어지고, 금속 시트 실린더(14)를 형성하는 방식으로 원통형 또는 부분 원통형 금속 시트로 구부리는 단계(21), 및 그 후 돔 샤프트(12)를 얻기 위해 금속 시트 실린더(14)를 형성하는 금속 시트 (11)를 버트 용접하는 최종 단계(17)를 포함하고, 상기 방법은 원통형 또는 부분 원통형 형상으로 구부리는 단계(21) 전에, 돔 샤프트(12)를 구성하는 모든 금속 시트(11)를 함께 결합시키는 방식으로 평면 또는 준평면 금속 시트(11)를 버트 용접하는 초기 단계(13)를 포함하는 밀봉 단열 탱크의 단열 블록의 돔 샤프트를 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

밀봉 단열 탱크의 돔 샤프트를 제조하는 방법{METHOD OF PRODUCING A DOME SHAFT OF A SEALED AND THERMALLY INSULATING TANK}
본 발명은 밀봉 단열 탱크, 특히 전적인 것은 아니지만 "산적 액화 가스 운반선의 구조 및 장비에 대한 국제 코드(International Code for the Construction and Equipment of Ships Carrying Liquefied Gases in Bulk)" 또는 프랑스어로 "Recueil international de regles relatives a la construction et a l'equipement des navires transportant des gaz liquefies en vrac"인 "IGC 코드"의 규정에 따른 멤브레인 탱크 또는 A 타입, B 타입 또는 C 타입의 탱크 분야에 관한 것이다. 이러한 밀봉 단열 탱크들은 지상 또는 해상 저장 탱크로 동등하게 이루어질 수 있다("전역 베이스 저장(Global Base Storage)(GBS)").
구체적으로, 본 발명은 대략 -162℃에서 액화 천연 가스(LNG)를 수송/저장하거나 예를 들어 -50℃와 0℃ 사이의 온도에서 액화 석유 가스(LPG)를 수송/저장하기 위한 탱크와 같은, 매우 낮은 온도에서 액체 또는 액화 가스를 저장 및/또는 수송하기 위한 밀봉 단열 탱크 분야에 관한 것이다. 이러한 탱크들은 육지 또는 부유 구조물 상에 설치될 수 있다. 부유 구조물의 경우, 탱크는 액화 가스를 수송하거나, 부유 구조물의 추진을 위한 연료 역할을 하는 액화 가스를 수용하기 위한 것일 수 있다.
본 발명은 먼저 상기 종류의 밀봉 단열 탱크의 돔 샤프트를 제조하는 방법에 관한 것이다. 이는 특히 전적인 것은 아니지만 특히 가스 돔 또는 더 나아가 액체 돔, 즉 가스 배출을 위한 밀봉 단열 탱크의 대형 튜브 및 파이프의 입구/출구 등의 제조에 적용된다. 따라서, 본 발명은 극저온 유체(cryogenic fluid)라 칭하는 매우 차가온 유체를 수용하기 위한 밀봉 단열 탱크를 위한 원통형, 준 원통형 또는 반 원통형 형상의, 매우 강성이거나 매우 낮은 열팽창 계수를 갖는 재료로 제조되는 이러한 파이프를 위한 해결책이다. "준 원통형(quasi-cylindrical) 또는 반 원통형(semi-cylindrical)"은 파이프를 형성하는 금속 시트(metal sheet)들이 파이프를 제조하기 위해 실질적으로 일정 반경 범위 내부에 내접될 수 있는 하나의 만곡형 요소의 전부 또는 일부를 구성하도록 적어도 부분적 굽힘을 거치는 것을 의미한다.
본 발명은 또한 밀봉 단열 탱크를 포함하는 저장 설비로서, 차가운 액체 제품을 위한 탱크로부터 또는 탱크로의 이송 시스템에서 사용하기 위해 선박을 장비하기 위한 저장 설비, 및 상기 종류의 저장 설비 또는 보다 일반적으로는 파이프 또는 통로 내외로 적재(loading) 또는 적하(offloading)하는 방법을 포함한다.
첨부된 도 1은 밀봉 단열 탱크의 돔 샤프트(1)의 현재의 제조법을 나타낸다. 지금까지는, 매우 차가운 또는 극저온 유체를 수용하기 위한 밀봉 단열 탱크의, 매우 낮은 열팽창 계수를 갖는 매우 강성인 합금인 Invar®로 제조되는 돔 샤프트(1)를 제조하기 위해서는, 나중에 용접을 수행하기 위해, 먼저 Invar® 금속 시트(3)의 원통형 또는 부분 원통형 형상으로의 굽힘(2)이 수행되었다. 이것은 Invar® 금속 시트(3)의 원통형 또는 부분 원통형 형상으로의 굽힘 전에, 즉 평면 시트 형태에 있을 때에 용접을 수행하면, 임의의 용접부를 손상시키거나 약화시킬 위험이 있고, 이는 그 후에 이 돔 샤프트(1)가 극도로 낮은 온도로 인해, 특히 상기 유체의 누출이 발생하는 경우 탱크가 내부에 수용/존재하는 구조물 자체(전통적으로 선박)에 극도로 위험한 유체를 담고 있는 탱크 내에 사용된다는 점을 고려하면 완전히 용납 불가능한 균열 또는 미세 균열의 출현으로 이어질 수 있는 것으로 여겨지기 때문이다.
더욱이, 돔 샤프트(1)를 형성하는 여러 가지 금속 시트(3)의 안전한 조립 및 연결을 위해, 현 시점에서는 적어도 3개의 용접 단계가 사용된다. 각각의 금속 시트(3)의 원통형 또는 부분 원통형 형상으로의 굽힘(2) 후의 제1 용접 단계(4)는 일반적으로 샤프트(1)의 섹션(5)을 형성하기 위해 자동 기계를 사용하여 각각의 금속 시트(3)의 양 에지를 버트 용접(butt welding)하도록 수행된다. 그런 다음, 돔 샤프트(1)의 2개의 섹션(5)이 적어도 수 센티미터의 길이에 걸쳐 하나가 다른 하나 내로 포개 넣어지고(nested), 2개의 인접한 섹션(5) 사이의 임시 연결을 유지하기 위해 용접 라인(6)이 수동으로 생성된다. 돔 샤프트(1)의 기계적 강도 요건을 고려할 때, 돔 샤프트(1)의 2개의 인접한 섹션(5)의 하나의 다른 하나 내의 포개 넣기(nesting)는 돔 샤프트(1)의 현재의 제조법에 필요할 것으로 생각되지만, 이는 인접한 금속 시트(3)의 섹션(5)의 직경들이 상이하도록 금속 시트(3)의 치수결정 및/또는 섬세한 제1 버트 용접 단계(4)의 작업을 요한다. 더욱이, 이 제2 불연속 용접 단계(7)는 금속 시트(3)의 섹션(5) 외부에서 수행되어야 하며, 따라서 수동 용접 작업이 되고, 필연적으로 돔 샤프트(1)의 구조를 약화시킬 수 있는 결함의 가능성 있는 원인이 될 수 있다.
마지막으로, 돔 샤프트(1)의 금속 시트(3)의 2개의 인접한 섹션(5) 사이의 연속적이고 밀봉된 용접(9)에 의한 연결을 완성하기 위해 내부 윤곽 상에서의 제3 용접 단계가 필요하다.
돔 샤프트(1)를 제조하는 이러한 모든 조립 작업과 단계 2, 4, 7 및 8은 길고, 특히 돔 샤프트(1)의 금속 시트(3)의 연속된 섹션(5)을 포개 넣어야 할 필요성으로 인한 적어도 하나의 수동 용접부(6) 및 재료의 손실을 포함하기 때문에 다소 불만족스럽다.
본 출원인은 밀봉 단열 탱크의 돔 샤프트를 제조하는 현재의 방법의 단점과 결점을 개선하고자 한다.
다양한 실험을 거친 후, 본 출원인은 특히, 이 분야에서의 현재의 기술적 고찰에 반하여, Invar® 금속 시트가 용접 작업을 거친 후에 Invar® 금속 시트를 원통형 또는 부분 원통형 형상으로 굽히는 단계로 진행하는 것이 가능하다는 것을 발견하였다. 즉, 본 출원인은 이러한 수많은 연구와 분석을 통해 용접된 돔 샤프트 금속 시트들을 원통형 또는 부분 원통형 형상으로 굽힌 후에 용접 레벨에서 미세 균열이 출현하지 않았음을 입증할 수 있었다.
또한, 본 출원인은 더 이상 돔 샤프트 금속 시트들의 일부분들의 포개 넣기 및 그에 따른 중첩을 통한 재료의 손실이 없는 결과를 갖는 전적으로 버트 용접 단계들인 일련의 용접 단계들을 제안한다. 이러한 재료 절약 외에도, 돔 샤프트를 제조하는 본 방법은 종래 기술에 비해 더 간단하고 훨씬 더 짧다.
따라서, 본 발명은 밀봉 단열 탱크의 돔 샤프트를 제조하는 방법으로서, 종방향으로 일정 길이(L)에 걸쳐 연장되는 원통형 형상의 상기 돔 샤프트는 용접에 의해 서로 고정되는 복수의 금속 시트로 이루어지고, 이 금속 시트들은 철계 합금으로 제조되고, 상기 철계 합금은 중량을 기준으로:
-25.0%≤Mn≤32.0%, 7.0%≤Cr≤14.0%, 0≤Ni≤2.5%, 0.05%≤N≤0.30% 및 0.1%≤Si≤0.5%, 선택적으로 0.010%≤희토류≤0.14%; 또는
-34.5%≤Ni≤53.5%, 0.15%≤Mn≤1.5%, 0%≤Si≤0.35% 바람직하게는 0.1%≤Si≤0.35% 및 0%≤C≤0.07%, 선택적으로 0%≤Co≤20%, 0%≤Ti≤0.5% 및 0.01%≤Cr≤0.5%;을 포함하고,
나머지는 철과 제조에서 필연적으로 발생하는 불순물인 종류의 철계 합금이고;
상기 방법은 하나의 금속 시트 실린더(metal sheet cylinder)를 형성하도록 상기 금속 시트들을 원통형 또는 부분 원통형 형상으로 굽히는 단계 및 그 후 상기 돔 샤프트를 얻기 위해 상기 금속 시트 실린더를 형성하는 상기 금속 시트들을 버트 용접하는 최종 단계를 포함하는 바의 밀봉 단열 탱크의 돔 샤프트를 제조하는 방법에 관한 것이다.
관례적으로, 주기율표의 원소들 즉 다음의 원소들:
C: 탄소; Mn: 망간; Cr: 크롬; Si: 실리콘; Ni: 니켈; Co: 코발트 및 Ti: 티타늄이 고려된다.
본 발명은 상기 금속 시트들을 원통형 또는 부분 원통형 형상으로 굽히는 단계 전에, 상기 돔 샤프트를 구성하는 상기 금속 시트들의 모두를 함께 결합시키도록 평면 또는 준 평면 금속 시트들을 버트 용접하는 초기 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
"준 평면 금속 시트(quasi-plane metal sheet)"는 이러한 금속 시트가 평면으로 제조되었지만 약간 만곡된/돔형 표면 및/또는 금속 시트의 전체 평면에 대해 약간 경사진, 즉 최대 10°각도로 경사진 적어도 하나의 평면 형태를 가질 수 있다는 것을 의미한다.
"원통형 형상의"는 돔 샤프트가 전통적으로 반경 또는 직경을 갖지만, 이러한 종류의 돔 샤프트가 예를 들어 타원 형상으로 이루어지는 것이 구상될 수 있으며 또는 동등하게 돔 샤프트 반부들을 제조하기 위해 본 발명에 따른 방법을 사용하는 것이 구상될 수 있다는 것을 의미한다.
상기 초기 용접 단계와 관련하여, 본 발명의 방법은 돔 샤프트의 제조에 필수적인 금속 시트들의 모두가 함께 연결되거나 결합된 즉시 실행되어, 보조 금속 시트(accessory metal sheet)나 돔 샤프트 또는 금속 시트 실린더에 필수적이지 않은 금속 시트의 부분들은 이 용접 단계와 독립적으로 용접될 수 있다.
"원통형 또는 부분 원통형 형상으로 굽힌다"는 상기 금속 시트가 원통형 형상의 돔 샤프트의 전부 또는 일부를 형성함으로써 일정 반경 범위 또는 일정 직경 범위를 갖거나 그에 내접되는 윤곽 또는 원주를 갖게 해주기 위해 초기 평면 또는 준 평면 금속 시트를 굽히도록 의도된 임의의 방법을 의미한다.
간결함을 위해, 본 발명은 중량을 기준으로 -34.5%≤Ni≤53.5%, 0.15%≤Mn≤1.5%, 0%≤Si≤0.35% 바람직하게는 0.1%≤Si≤0.35% 및 0%≤C≤0.07%, 선택적으로 0%≤Co≤20%, 0%≤Ti≤0.5% 및 0.01%≤Cr≤0.5%를 포함하는 종류의 철계 합금에 해당하는 Invar® 금속 시트들을 사용하여 이하에서 설명된다.
본 발명은 최대 2.5mm, 유리하게는 최대 1.5mm의 두께를 갖는 금속 시트에 의해 해석되어야 할 것으로 이해된다.
그럼에도 불구하고, 본 발명에 따른 방법은 동등하게 중량을 기준으로 -25.0%≤Mn≤32.0%, 7.0%≤Cr≤14.0%, 0≤Ni≤2.5%, 0.05%≤N≤0.30% 및 0.1%≤Si≤0.5%, 선택적으로 0.010%≤희토류≤0.14%를 포함하는 종류의 철계 합금, 즉 "고망간(high manganese)" 종류라 지칭되는 이 정의에 해당하는 합금의 종류에 해당하는 합금들로도 시험되었다.
본 발명의 다른 유리한 특징들이 아래에 간결하게 설명된다.
상기 초기 용접 단계는 바람직하게는 첨부된 도면에 도시되지 않은 용접 기계에 의해 자동으로 수행된다.
상기 최종 용접 단계는 바람직하게는 용접 기계에 의해 자동으로 수행된다.
도 2 및 3에 도시된 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 돔 샤프트를 구성하는 각각의 금속 시트는 L과 같은 길이를 가지며, 상기 초기 용접 단계 동안, 각각의 금속 시트가 상기 초기 용접 단계의 끝에서 금속 시트 실린더의 또는 돔 샤프트의 원주의 일부를 형성하도록 용접부들이 종방향으로 생성된다.
도 4 및 5에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 돔 샤프트를 구성하는 각각의 금속 시트는 금속 시트 실린더의 원주와 동일한 폭을 가지며, 상기 초기 용접 단계 동안, 각각의 금속 시트가 상기 초기 용접 단계의 끝에서 금속 시트 실린더의 또는 돔 샤프트의 종방향 섹션을 형성하도록 용접부들이 횡방향으로 생성된다.
도 4에 도시된 본 발명의 제2 실시예의 맥락에서, 이하 도 5에 예시된 제3 실시예로 지칭되는 본 발명에 의해 제공되는 하나의 가능성에 따르면, 금속 시트들은 돔 샤프트의 또는 금속 시트 실린더의 각각의 금속 시트 사이에 횡방향 오프셋 없이 인접한 횡방향 경계부들의 모든 길이에 걸쳐 버트 접합된다.
역시 본 발명의 제2 실시예의 맥락에서, 본 발명에 의해 제공되는 또 다른 가능성에 따르면, 금속 시트들은 돔 샤프트의 또는 금속 시트 실린더의 각각의 금속 시트 사이에 횡방향 오프셋을 가지고서 인접한 횡방향 경계부들의 길이의 일부에만 걸쳐서 버트 접합된다.
상술한 제1 실시예의 맥락에서, 방법은 유리하게는, 최종 용접 단계 후에, 각각의 연속적인 용접 라인과 교차하는 적어도 하나의 멜트 라인 분절부(melt line segment)를 생성하는 것으로 이루어지는 보충 용접 단계(complementary welding step)를 포함한다. 이 선택적 보충 용접 단계의 이점은 긴 종방향 용접부의 단절이 제1 실시예에 존재하면, 이러한 용접부들 중의 하나에 (미세) 균열이 나타나더라도, 각 종방향 용접 라인과 교차하는 이러한 멜트 라인의 레벨에서 (미세) 균열이 중단될 것이라는 사실에 있다.
상기 보충 단계와 관련하여, 각각의 멜트 라인 분절부는 유리하게는 연속적인 용접 라인에 대해 70° 내지 110°의 각도로 연장되고, 상기 멜트 라인 분절부는 최대 10cm에 걸쳐 연장된다.
본 발명의 특히 흥미로운 양태에 따르면, 모든 용접부들은 용접 기계에 의해 자동으로 생성된다. 사실상, 상기 선택적인 보충 단계가 수행되는 제2 실시예의 경우를 제외하고는, 본 발명은 자동 용접만을 채용하고, 즉 수동 용접은 채용하지 않으며, 따라서 생성된 용접부들의 품질 수준이 종래 기술의 제조 방법에 비해 향상되며 그리고/또는 확실히 신뢰할 수 있을 것이다.
본 발명의 또 다른 특히 흥미로운 양태에 따르면, 돔 샤프트를 형성하는 데 단지 2개의 용접 단계, 즉 상기 초기 용접 단계와 상기 최종 용접 단계만이 수행된다. 여기서, 상기 선택적인 보충 단계가 수행되는 제2 실시예를 제외하고는, 종래 기술 방법에서 적어도 3개의 용접 단계인 것 대신에, 단지 2개의 용접 단계만이 존재하며, 이는 무시할 수 없는 시간 절약을 나타낸다.
본 발명은 또한 지지 구조물 및 지지 구조물의 내부 공간에 설치되는 밀봉 단열 탱크를 포함하는 저장 설비로서, 상기 저장 설비는 특히 상기 탱크 내에 수용되는 가스의 방출을 위한 적어도 하나의 돔 샤프트를 포함하고, 상기 돔 샤프트는 철계 합금으로 제조된 복수의 금속 시트로 이루어지고, 상기 철계 합금은 중량을 기준으로:
-25.0%≤Mn≤32.0%, 7.0%≤Cr≤14.0%, 0≤Ni≤2.5%, 0.05%≤N≤0.30% 및 0.1%≤Si≤0.5%, 선택적으로 0.010%≤희토류≤0.14%; 또는
-34.5%≤Ni≤53.5%, 0.15%≤Mn≤1.5%, 0%≤Si≤0.35% 바람직하게는 0.1%≤Si≤0.35% 및 0%≤C≤0.07%, 선택적으로 0%≤Co≤20%, 0%≤Ti≤0.5% 및 0.01%≤Cr≤0.5%;을 포함하고,
나머지는 철과 제조에서 필연적으로 발생하는 불순물인 종류의 철계 합금인 바의 저장 설비에 관한 것이다.
본 발명에 따른 설비는 상기 돔 샤프트가 전술한 방법에 의해 상기 금속 시트들로부터 직접적으로 제조되고, 상기 금속 시트들 사이의 모든 용접은, 멜트 라인 분절부(즉, 본 발명의 제1 실시예의 맥락에서 전술한 보충 단계)를 제외하고는, 자동으로 수행된다.
상기 저장 설비가 차가운 액체 제품을 수송하기 위해 선박 내에 위치되는 경우에, 상기 선박은 상기 지지 구조물을 형성하는 이중 선체를 포함한다.
이 경우, 본 발명은 또한 차가운 액체 제품을 위한 이송 시스템으로서, 선박 형태의 저장 설비, 선박의 선체에 설치된 탱크를 부유 또는 지상 저장 설비에 연결시키도록 배치되는 절연 파이프, 및 상기 절연 파이프를 통해 부유 또는 지상 저장 설비로부터 상기 선박의 탱크로 또는 상기 선박의 탱크로부터 상기 부유 또는 지상 저장 설비로 차가운 액체 제품의 유동을 구동하기 위한 펌프를 포함하는 바의 차가운 액체 제품을 위한 이송 시스템에 관한 것이다.
마지막으로, 본 발명은 선박 형태의 저장 설비 내외로 적재 또는 적하하는 방법으로서, 차가운 액체 제품이 절연 파이프를 통해 부유 또는 지상 저장 설비로부터 상기 선박의 탱크로 또는 상기 선박의 탱크으로부터 상기 부유 또는 지상 저장 설비로 경로설정(routing)되는 바의 저장 설비 내외로 적재 또는 적하하는 방법에 관한 것이다.
단지 첨부 도면을 참조하는 비제한적인 예시로 주어지는 본 발명의 특정 실시예들의 이하의 설명 과정에서 본 발명은 더 잘 이해될 것이며, 다른 목적, 세부 사항, 특징 및 장점들이 보다 명확해질 것이다.
도 1은 종래 기술의 밀봉 단열 탱크의 돔 샤프트를 제조하기 위한 일련의 용접 단계들을 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 밀봉 단열 탱크의 돔 샤프트를 제조하기 위한 일련의 용접 단계들을 도시하는 개략도이다.
도 3은 특히 도 2에 나타내진 제1 실시예의 맥락에서 사용될 수 있는 보충 단계를 예시하는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 밀봉 단열 탱크의 돔 샤프트를 제조하기 위한 일련의 용접 단계들을 도시하는 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 밀봉 단열 탱크의 돔 샤프트를 제조하기 위한 일련의 용접 단계들을 도시한 개략도이다.
도 6은 선박 액화 가스 저장 설비 및 액화 가스 저장 설비의 탱크 내외로 적재/적하하기 위한 터미널의 개략적인 절취도이다.
도 2는 본 발명에 따른 제조 방법의 제1 실시예를 예시하는 한편, 도 3은 이 제1 실시예의 맥락에서 표면 리멜팅(remelting)의 선택적인 보충 단계를 예시한다.
이하 "용접부" 및 "용접"이라는 용어는 이러한 지칭들에 기술적 차이가 없는 옵션/작업/단계를 지칭하는 데 사용된다.
따라서, 도 2에는 제조될 돔 샤프트(12)의 길이에 해당하는 동일한 길이(L)를 각각이 갖는 복수의 금속 시트(11)가 나타내어져 있다. 이들 Invar® 금속 시트(11)의 각각은 편평하게 적어도 하나의 다른 금속 시트와 인접하여 위치되어, 횡방향으로 접하는 금속 시트(11)의 세트가 제조될 돔 샤프트(12)의 외주 또는 원주에 해당하는 폭(l)을 가진다.
돔 샤프트(12)를 제조하는 단계들 중의 제1 단계는 금속 시트 실린더(14)를 구성하는 (단일) 조립체를 생성하도록 돔 샤프트(12)를 형성하는 모든 금속 시트(11)를 연결시키기 위해, 각각의 용접부가 돔 샤프트(12)의 길이(L)를 따라 연장되기 때문에 여기서 소위 종방향 용접부라고 하는 복수의 종방향 용접부들이 생성되도록 모든 Invar® 금속 시트(11)를 에지를 따라 버트 용접(butt welding)하는 단계(13)로 이루어진다.
본 발명의 맥락에서, "금속 시트 실린더(metal sheet cylinder)"(14)는 모든 금속 시트(11)를 편평하게 용접(flat welding)하는 제1 단계(13) 후에, 돔 샤프트(12)의 편성이 다음의 용접 단계 또는 단계들에 의해 생성되는 것을 가능하게 해주는 편평하게 연장되어 있는 금속 시트들의 세트(14)가 얻어진다는 것을 의미한다.
따라서, 이 제1 실시예에서, 초기 단계라고도 지칭되는 제1 용접 단계(13) 후에, 금속 시트 실린더(14)의 2개의 횡방향 에지(15, 16)를 인접하게 만들도록 도 2에 도시되지 않은 금속 시트 실린더(14)의 원통형 또는 부분 원통형 형상으로의 굽힘이 수행된다. 그 후, 제2 용접 단계(17)는 돔 샤프트(12)를 형성하기 위해 금속 시트 실린더(14)의 이들 2개의 횡방향 에지(15, 16)를 함께 용접하는 것으로 이루어진다.
이 제1 실시예의 맥락에서, 유리하게는 관련 종방향 용접부(19)의 레벨에서 출현하는 (미세)균열의 전파를 중단시키도록 복수의 멜트 라인(melt line)(18), 즉 종방향 용접(19)당 적어도 하나의 멜트 라인이 생성될 수 있다.
또한 이 제1 실시예의 맥락에서, 본 발명에 따른 "준 평면 금속 시트(quasi-plane metal sheet)"라는 표현을 예시하는 것이 가능하다. 따라서, 한 가지 대안은 초기 용접 단계(13) 전에 각각의 금속 시트(11)의 각각의 원통형 또는 부분 원통형 형상으로의 굽힘을 수행하여 금속 시트(11)의 각각이 금속 시트 실린더(14)의 또는 돔 샤프트(12)의 일정 원호 부분을 형성하도록 구성될 수 있다. 따라서, 도 2의 예에서, 8개의 금속 시트(11)와 보충적(complementary) 금속 시트(11) 부분이 주어지면, 각각의 금속 시트(11)는 대략 40° 내지 45°의 중심각을 갖는 원호를 형성하도록 원통형 또는 부분 원통형 형상으로 굽혀진다. 따라서, 본 발명의 맥락에서, 금속 시트(11)는 더 이상 평면이 아니라 최대 45°, 유리하게는 최대 40°의 돔 샤프트(12)의 또는 금속 시트 실린더(14)의 원호 부분을 형성하도록 원통형 또는 부분 원통형 형상으로 굽혀지는 것이 가능하다. 바람직하지는 않지만 본 발명의 범위 내인 이 대안적인 실시예에서, 각각의 금속 시트를 준 평면으로 만드는 원통형 또는 부분 원통형 형상으로의 이 굽힘 후에, 각각의 금속 시트(11)는 초기 용접 단계(13)에 의해 용접된다.
상기 멜트 라인(18)을 생성하는 보충 단계는 종방향 용접부(19)가 비교적 길 수 있기 때문에 본 발명의이 제1 실시예에 특히 적합하지만, 그럼에도 불구하고 다른 실시예들 및 특히 도 4 및 5를 참조하여 설명되는 제2 실시예에서, 역시 제2 용접 단계(17)(최종 용접 단계라고도 함) 이후에, 구상될 수 있다. 또한, 2개의 멜트 라인(18) 사이의 적절한 거리는 돔 샤프트(12)의 구조를 손상시키는 균열 전파의 모든 위험성을 최소화하도록 선택될 수 있을 것이다. 이러한 관점에서, 2개의 멜트 라인(18)은 유리하게는 최대 20 내지 40cm, 바람직하게는 25 내지 35cm만큼 떨어질 수 있을 것이다.
이들 멜트 라인(18)의 길이와 관련하여, 그것은 균열의 전파를 중단시키는 기능을 수행하기 위해 길어야 할 필요는 없다. 따라서, 이들 멜트 라인(18)은 보다 구체적으로는, 유리하게는 최대 10cm, 또는 나아가 최대 6cm의 길이를 갖는 멜트 라인 분절부(segment)(18)가 된다.
도 4에서, 2개의 Invar® 금속 시트(11)는 그들의 종방향 측면을 따라 인접하거나 연속적으로 위치되고, 제1 용접 단계(13) 동안, 횡방향 용접부(20)(돔 샤프트(12)의 길이(L)의 종방향에 대한)가 상기 그들의 종방향 측면의 그들의 전체 길이에 걸쳐 생성된다. 각각의 Invar® 금속 시트(11)의 길이(l)가 여기서는 금속 시트 실린더의 외주 또는 원주(l), 즉 돔 샤프트(12)의 외주/원주(l)에 해당한다. 금속 시트 실린더(14)를 제조하는데 필요한, 역시 인접하고 편평하게 위치된 모든 금속 시트(11)가 함께 용접된다. 그 후, 이 도 4에 도시된 바와 같이, 금속 시트 실린더(14)는 상기 실린더(14)의 횡방향 에지(15, 16)를 인접하거나 연속적으로 만들도록 원통형 또는 부분 원통형 형상으로의 굽힘(21)을 거친다. 마지막으로, 금속 시트 실린더(14)의 이들 2개의 횡방향 에지(15, 16) 사이에 여기서 돔 샤프트(12)의 종방향(L)으로 새로운 버트 용접이 생성되는 제2 용접 단계(17)가 수행된다.
제2 실시예에 따른 돔 샤프트(12)의 이 실시예에서는 하나의 종방향 용접 라인(19)(제2 용접 단계(17) 동안 생성됨) 및 제1 용접 단계(13) 동안 생성되는 복수의 횡방향 용접부(20)가 존재한다는 점에 유의한다. 이 때문에, (미세)균열이 횡방향 용접부(20)의 레벨에서 출현한다면, 그것은 종방향 용접부(19)의 레벨에 접하거나/도달했을 때 저지될 것이고, 반대로 (미세)균열이 종방향 용접부(19)의 레벨에서 출현한다면, 그것은 횡방향 용접부(20)의 레벨에 도달했을 때 중단될 것이다.
도 5에 나타낸 실시예는 Invar® 금속 시트(11)가 연속적이거나 인접하게 위치될 때, 그들 금속 시트(11)는 특정 거리(d)만큼 오프셋되어, 제1 용접 단계(13) 동안, 여기서 횡방향 버트 용접부(20)는 금속 시트의 측면의 전체 길이(l)에 걸쳐 생성되는 것이 아니라 단지 일부에만 생성되고, 초기 용접 단계(13) 동안 용접되지 않은 측면 부분은 최종 용접 단계(17) 동안, 즉 원통형 또는 부분 원통형 형상으로의 굽힘(21) 후에 용접, 즉 역시 버트 용접된다는 점에서 도 4의 실시예와 다르다.
도 5의 이 실시예는 2가지 용접 라인, 즉 횡방향 용접 라인(20)과 종방향 용접 라인(19) 사이의 교차점이 더 많으며, 또는 두 교차점 사이의 거리가 짧아서, (미세) 용접 라인들 중의 어느 한 쪽(19 또는 20)에서의 (미세)균열의 출현이 급속하게 중단된다는 장점을 가질 수 있다.
도 6을 참조하면, 메탄 탱커 선박(70)의 절취도가 선박(70)의 이중 선체(72) 내에 장착된 각주형(prismatic) 전체 형상의 밀봉 절연 탱크(71)를 도시한다. 이러한 종류의 탱크(71)는 전통적으로 당업자에게 알려진 가스 돔 및 액체 돔을 포함한다. 본 발명에 따른 방법은 특히 가스 돔에 적용되지만 액체 돔에 대해 구상될 수 있다. 탱크(71)는 탱크 내에 수용된 LPG와 접촉하도록 의도된 1차 밀봉 방벽, 1차 밀봉 방벽과 선박의 이중 선체(72) 사이에 배치되는 2차 밀봉 방벽, 및 1차 밀봉 방벽과 2차 밀봉 방벽 사이 그리고 2차 밀봉 방벽과 이중 선체(72) 사이에 각각 배치되는 2개의 절연 방벽을 포함한다.
실질상 공지된 방식으로, 선박의 상부 갑판에 배치되는 적재/적하(loading/offloading) 파이프(73)는 LPG 화물을 탱크(71)로부터 또는 탱크(71)로 이송하기 위해 적절한 커넥터에 의해 해상 또는 항구 터미널에 연결될 수 있다.
도 6은 적재 및 적하 스테이션(75), 수중 파이프(76), 및 지상 설비(77)를 포함하는 해상 터미널의 한 예를 도시한다. 적재 및 적하 스테이션(75)은 모바일 암(mobile arm)(74) 및 이 모바일 암(74)을 지지하는 타워(78)를 포함하는 고정식 해양 설비이다. 모바일 암(74)은 적재/적하 파이프(73)에 연결될 수 있는 절연 가요성 파이프(79) 번들(bundle)을 보유한다. 배향성(oriented) 모바일 암(74)은 모든 메탄 탱커 로딩 게이지에 적응한다. 도시되지 않은 연결 파이프가 타워(78) 내부로 연장된다. 적재 및 적하 스테이션(75)은 지상 설비(77)로부터 또는 지상 설비(77)로 선박(70)의 적재 및 적하를 가능하게 해준다. 지상 설비(77)는 액화 가스 저장 탱크(80) 및 수중 파이프(76)를 통해 적재 및 적하 스테이션(75)에 연결되는 연결 파이프(81)를 포함한다. 수중 파이프(76)는 예컨대 5km와 같은 먼 거리에 걸쳐 적재 및 적하 스테이션(75)과 지상 설비(77) 사이의 액화 가스의 이송을 가능하게 해주고, 이는 적재 및 적하 작업 동안 선박(70)이 해안으로부터 먼 거리에 머무를 수 있게 해준다.
선박(70)에 탑재된 펌프 및/또는 지상 설비(77)에 장비되는 펌프 및/또는 적재 및 적하 스테이션(75)에 장비되는 펌프가 액화 가스를 이송하는 데 필요한 압력을 생성하기 위해 사용된다.
본 발명이 복수의 특정 실시예와 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 이들에 제한되지 않으며, 설명된 수단의 기술적 균등예 및 조합이 본 발명의 범위 내에 속한다면, 설명된 수단의 모든 기술적 균등예 및 조합을 포함하는 것은 명백하다.
"포함한다" 또는 "포함하는" 및 그 활용형 형태의 사용은 청구범위에 기재된 것 이외의 요소 또는 단계의 존재를 배제하지 않는다.
청구범위에서, 괄호 사이의 참조 부호는 청구항의 제한으로 해석되어서는 안된다.

Claims (15)

  1. 밀봉 단열 탱크(71)의 돔 샤프트(12)를 제조하는 방법으로서, 종방향으로 일정 길이(L)에 걸쳐 연장되는 원통형 형상의 상기 돔 샤프트(12)는 용접에 의해 서로 고정되는 복수의 금속 시트(11)로 이루어지고, 이들 금속 시트(11)는 철계 합금으로 제조되고, 상기 철계 합금은 중량을 기준으로:
    -25.0%≤Mn≤32.0%, 7.0%≤Cr≤14.0%, 0≤Ni≤2.5%, 0.05%≤N≤0.30% 및 0.1%≤Si≤0.5%, 선택적으로 0.010%≤희토류≤0.14%; 또는
    -34.5%≤Ni≤53.5%, 0.15%≤Mn≤1.5%, 0%≤Si≤0.35% 바람직하게는 0.1%≤Si≤0.35% 및 0%≤C≤0.07%, 선택적으로 0%≤Co≤20%, 0%≤Ti≤0.5% 및 0.01%≤Cr≤0.5%;을 포함하고,
    나머지는 철과 제조에서 필연적으로 발생하는 불순물인 종류의 철계 합금이고;
    상기 방법은 하나의 금속 시트 실린더(14)를 형성하도록 상기 복수의 금속 시트(11)를 원통형 또는 부분 원통형 형상으로 굽히는 단계(21) 및 그 후 상기 돔 샤프트(12)를 얻기 위해 상기 금속 시트 실린더(14)를 형성하는 상기 복수의 금속 시트(11)를 버트 용접하는 최종 단계(17)를 포함하는 바의 밀봉 단열 탱크(71)의 돔 샤프트(12)를 제조하는 방법에 있어서,
    상기 복수의 금속 시트(11)를 원통형 또는 부분 원통형 형상으로 굽히는 단계(21) 전에, 상기 돔 샤프트(12)를 구성하는 상기 복수의 금속 시트(11)의 모두를 함께 결합시키도록 평면 또는 준 평면 금속 시트(11)를 버트 용접하는 초기 단계(13)를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크(71)의 돔 샤프트(12)를 제조하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 버트 용접하는 초기 단계(13)는 용접 기계에 의해 자동으로 수행되는 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크(71)의 돔 샤프트(12)를 제조하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 버트 용접하는 최종 단계(17)는 용접 기계에 의해 자동으로 수행되는 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크(71)의 돔 샤프트(12)를 제조하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돔 샤프트(12)를 구성하는 각각의 금속 시트(11)는 L과 같은 길이를 가지며, 상기 버트 용접하는 초기 단계(13) 동안, 각각의 금속 시트(11)가 상기 버트 용접하는 초기 단계(13)의 끝에서 상기 금속 시트 실린더(14)의 또는 상기 돔 샤프트(12)의 원주의 일부를 형성하도록 용접부(19)가 종방향으로 생성되는 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크(71)의 돔 샤프트(12)를 제조하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돔 샤프트(12)를 구성하는 각각의 금속 시트(11)는 상기 금속 시트 실린더(14)의 원주와 동일한 폭을 가지며, 상기 버트 용접하는 초기 단계(13) 동안, 각각의 금속 시트(11)가 상기 버트 용접하는 초기 단계(13)의 끝에서 상기 금속 시트 실린더(14)의 또는 상기 돔 샤프트(12)의 종방향 섹션을 형성하도록 용접부(20)가 횡방향으로 생성되는 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크(71)의 돔 샤프트(12)를 제조하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 복수의 금속 시트(11)는 상기 돔 샤프트(12)의 또는 상기 금속 시트 실린더(14)의 각각의 금속 시트(11) 사이에 횡방향 오프셋 없이 인접한 횡방향 경계부들의 모든 길이에 걸쳐 버트 접합되는 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크(71)의 돔 샤프트(12)를 제조하는 방법.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 복수의 금속 시트(11)들은 상기 돔 샤프트(12)의 또는 상기 금속 시트 실린더(14)의 각각의 금속 시트(11) 사이에 횡방향 오프셋(d)을 가지고서 인접한 횡방향 경계부들의 길이의 일부에만 걸쳐서 버트 접합되는 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크(71)의 돔 샤프트(12)를 제조하는 방법.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 버트 용접하는 최종 단계(17) 후에, 각각의 용접 라인(19)과 교차하는 적어도 하나의 멜트 라인 분절부(18)를 생성하는 것으로 이루어지는 보충 용접 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크(71)의 돔 샤프트(12)를 제조하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 각각의 멜트 라인 분절부(18)는 상기 용접 라인(19)에 대해 70° 내지 110°의 각도로 연장되고, 상기 멜트 라인 분절부(18)는 최대 10cm에 걸쳐 연장되는 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크(71)의 돔 샤프트(12)를 제조하는 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 모든 용접부(19, 20)는 용접 기계에 의해 자동으로 생성되는 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크(71)의 돔 샤프트(12)를 제조하는 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돔 샤프트(12)를 형성하는 데 단지 2개의 용접 단계, 즉 상기 버트 용접하는 초기 단계(13)와 상기 버트 용접하는 최종 단계(17)만이 수행되는 것을 특징으로 하는 밀봉 단열 탱크(71)의 돔 샤프트(12)를 제조하는 방법.
  12. 지지 구조물(72) 및 상기 지지 구조물(72)의 내부 공간에 설치되는 밀봉 단열 탱크(71)를 포함하는 저장 설비로서, 상기 저장 설비는 특히 상기 탱크(71) 내에 수용되는 가스의 방출을 위한 적어도 하나의 돔 샤프트(12)를 포함하고, 상기 돔 샤프트(12)는 철계 합금으로 제조되고, 상기 철계 합금은 중량을 기준으로:
    -25.0%≤Mn≤32.0%, 7.0%≤Cr≤14.0%, 0≤Ni≤2.5%, 0.05%≤N≤0.30% 및 0.1%≤Si≤0.5%, 선택적으로 0.010%≤희토류≤0.14%; 또는
    -34.5%≤Ni≤53.5%, 0.15%≤Mn≤1.5%, 0%≤Si≤0.35% 바람직하게는 0.1%≤Si≤0.35% 및 0%≤C≤0.07%, 선택적으로 0%≤Co≤20%, 0%≤Ti≤0.5% 및 0.01%≤Cr≤0.5%;을 포함하고,
    나머지는 철과 제조에서 필연적으로 발생하는 불순물인 종류의 철계 합금인 바의 저장 설비에 있어서,
    상기 돔 샤프트(12)는 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 밀봉 단열 탱크(71)의 돔 샤프트(12)를 제조하는 방법에 의해 복수의 금속 시트(11)로부터 직접 제조되고, 상기 복수의 금속 시트(11) 사이의 모든 용접(19, 20)은, 멜트 라인 분절부(18)를 제외하고는, 자동으로 수행되는 것을 특징으로 하는 저장 설비.
  13. 차가운 액체 제품을 수송하기 위한 선박(70) 형태의 제 12 항에 따른 저장 설비로서, 상기 선박(70)은 상기 지지 구조물을 형성하는 이중 선체(72)를 포함하는 것을 특징으로 하는 저장 설비.
  14. 차가운 액체 제품을 위한 이송 시스템으로서, 제 13 항에 따른 저장 설비, 선박의 선체에 설치된 탱크(71)를 부유 또는 지상 저장 설비(77)에 연결시키도록 배치되는 절연 파이프(73, 79, 76, 81), 및 상기 절연 파이프를 통해 부유 또는 지상 저장 설비로부터 상기 선박의 탱크로 또는 상기 선박의 탱크로부터 상기 부유 또는 지상 저장 설비로 차가운 액체 제품의 유동을 구동하기 위한 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하는 차가운 액체 제품을 위한 이송 시스템.
  15. 제 13 항에 따른 저장 설비 내외로 적재 또는 적하하는 방법으로서, 차가운 액체 제품이 상기 절연 파이프(73, 79, 76, 81)를 통해 부유 또는 지상 저장 설비(77)로부터 상기 선박의 탱크(71)로 또는 상기 선박의 탱크(71)로부터 상기 부유 또는 지상 저장 설비(77)로 경로설정되는 것을 특징으로 하는 저장 설비 내외로 적재 또는 적하하는 방법.
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