WO2024090319A1 - 低温ガス用タンク、低温ガス用タンクの製造方法 - Google Patents

低温ガス用タンク、低温ガス用タンクの製造方法 Download PDF

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亨尚 渡部
俊之 久保
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三菱造船株式会社
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    • B23K35/22—Rods, electrodes, materials, or media, for use in soldering, welding, or cutting characterised by the composition or nature of the material
    • B23K35/24—Selection of soldering or welding materials proper
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    • B23K9/00—Arc welding or cutting
    • B23K9/23—Arc welding or cutting taking account of the properties of the materials to be welded

Definitions

  • the present disclosure relates to a cryogenic gas tank and a method for manufacturing a cryogenic gas tank.
  • Patent Document 1 discloses a high-strength steel material having a yield strength of 500 N/mm2 or more and a tensile strength of 610 N/ mm2 or more.
  • the present disclosure has been made to solve the above problems, and aims to provide a low-temperature gas tank and a method for manufacturing a low-temperature gas tank that can ensure sufficient toughness at the welded joints.
  • the low-temperature gas tank according to the present disclosure is a low-temperature gas tank that stores liquefied gas at -10°C to -80°C.
  • the low-temperature gas tank comprises a plurality of tank plate materials and a welded portion.
  • the plurality of tank plate materials are made of carbon manganese steel.
  • the welded portion is formed by welding the plurality of tank plate materials together.
  • the welding material forming the welded portion is a welding material for 9% nickel steel or a welding material for high manganese steel.
  • the manufacturing method of a low-temperature gas tank according to the present disclosure is a manufacturing method of a low-temperature gas tank that stores liquefied gas stored at -10°C to -80°C.
  • the manufacturing method of the low-temperature gas tank includes a step of preparing tank plate materials and a step of welding joints.
  • the step of preparing tank plate materials includes preparing a plurality of tank plate materials made of carbon manganese steel.
  • the step of welding joints includes welding the tank plate materials together using a welding material for 9% nickel steel or a welding material for high manganese steel.
  • the low-temperature gas tank and the method for manufacturing the low-temperature gas tank disclosed herein ensure sufficient toughness in the welded joints.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a low-temperature gas tank according to an embodiment of the present disclosure.
  • 1 is a cross-sectional view showing a weld between steel plates constituting a low-temperature gas tank according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. FIG. 1 is a diagram comparing the toughness (absorbed energy value in a Charpy impact test) of a welding material for a welded portion according to an embodiment of the present disclosure with a welding material made of the same metal as a general tank plate material.
  • 4 is a flowchart showing the steps of a method for manufacturing a low-temperature gas tank according to an embodiment of the present disclosure.
  • FIG. (Configuration of low-temperature gas tank) 1 the low-temperature gas tank 1 of this embodiment is a low-temperature gas tank capable of storing liquefied gas such as liquefied carbon dioxide at temperatures between ⁇ 10° C. and ⁇ 80° C.
  • the low-temperature gas tank 1 is different from an extremely low-temperature gas tank capable of storing liquefied gas such as liquefied natural gas (LNG) at temperatures below ⁇ 160° C.
  • LNG liquefied natural gas
  • the low-temperature gas tank 1 is installed in the hull of a ship, the floating body of an offshore floating facility, a liquefied gas storage facility on land, etc.
  • the low-temperature gas tank 1 illustrated in this embodiment is cylindrical.
  • This low-temperature gas tank 1 includes a tubular portion 2 and a mirror plate portion 3.
  • the tubular portion 2 extends in its central axis direction Dc.
  • the tubular portion 2 is formed in a cylindrical shape, and the cross-sectional shape perpendicular to the central axis direction Dc is circular.
  • the mirror plate portions 3 are disposed at both ends of the tubular portion 2 in the central axis direction Dc.
  • Each mirror plate portion 3 has a spherical shape such as a hemisphere, and closes the opening of the tubular portion 2 in the central axis direction Dc.
  • the low-temperature gas tank 1 is not limited to a cylindrical shape, and may be other shapes such as a sphere or a square.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a weld between steel plates constituting a low-temperature gas tank according to an embodiment of the present disclosure.
  • the low-temperature gas tank 1 is formed by joint-welding a plurality of steel tank plate materials 20.
  • the tank plate materials 20 constituting the low-temperature gas tank 1 are formed of steel material having a standard minimum tensile strength of 590 N/ mm2 to 940 N/ mm2 as specified by JIS-G3128, JIS-G3140, or other equivalent standards.
  • the tank plate materials 20 are formed of high-tensile steel plates (so-called high-tensile materials).
  • An example of such a tank plate material 20 is carbon manganese steel.
  • Carbon manganese steel contains at least carbon (C) and manganese (Mn).
  • Carbon manganese steel contains, for example, 0.2% or less of carbon and 2.0% or less of manganese.
  • the tank plate materials 20 have a groove portion 21V having a V-shaped cross section, which is a V-shaped groove.
  • the ends 20a of the tank plate materials 20 facing each other have an inclined surface 20s.
  • the inclined surfaces 20s of the tank plate materials 20 facing each other are formed so that the distance between them in the facing direction Da gradually approaches each other from the surface 20f of the first side Dt1 in the plate thickness direction Dt to the surface 20g of the second side Dt2 in the plate thickness direction Dt.
  • the groove portion 21V extends in a direction perpendicular to the facing direction Da of the tank plate materials 20 and the plate thickness direction Dt of the tank plate materials 20 (direction perpendicular to the paper surface of FIG. 2).
  • the groove portion 21V is a V-shaped groove, but it is not limited to a V-shaped groove and may be an X-shaped groove, etc.
  • the ends 20a of the tank plate material 20 facing each other are joined together via a weld 30.
  • the weld 30 is formed between the ends 20a of the tank plate material 20.
  • the welding material forming the weld 30 is a metal different from that of the tank plate material 20.
  • the welding material forming the weld 30 is a common metal of the same type as the tank plate material 20, that is, a common welding material containing carbon and manganese.
  • the welding material of the weld 30 is, for example, a welding material for 9% nickel steel.
  • the welding material for 9% nickel steel contains more nickel (Ni) than the tank plate material 20.
  • the weld 30 has an austenitic structure, unlike the tank plate material 20.
  • the welding material of the welded portion 30 is a welding material for 9% nickel steel
  • this welding material contains 30 to 80% nickel, with the remainder containing molybdenum, chromium, and iron. Furthermore, the remainder may contain niobium in addition to molybdenum, chromium, and iron.
  • the nickel content is preferably 40 to 75%.
  • the welding material of the welded portion 30 is a welding material for 9% nickel steel, the nickel content is more preferably 50 to 70%. Examples of such welding materials for 9% nickel steel include Hastelloy (registered trademark) and Inconel (registered trademark).
  • Such a welded portion 30 is subjected to heat treatment under preset conditions to reduce residual stress in the welded portion 30.
  • FIG. 3 is a diagram comparing the toughness (absorbed energy value in a Charpy impact test) of a welding material for a welded portion according to an embodiment of the present disclosure with a welding material made of the same metal as a general tank plate material.
  • the welding material for the welded portion 30 (welding material for 9% nickel steel) containing more nickel than the tank plate material 20 has a higher absorbed energy value at a specified temperature in a Charpy impact test, compared to a welding material (general welding material of the same alloy as the tank plate material, made of the same metal as the tank plate material) containing less nickel (Ni) than the tank plate material 20.
  • a test piece of the welded portion 30 is impacted with a hammer to destroy the test piece, and the amount of energy required to destroy the test piece is obtained as an absorbed energy value to evaluate toughness.
  • the welding material for the welded portion 30 (welding material for 9% nickel steel) has a higher absorbed energy value at the specified temperature in the Charpy impact test, even after heat treatment after welding, compared to a welding material that contains less nickel (Ni) than the tank plate material 20 (general welding material made of the same metal as the tank plate material).
  • FIG. 4 is a flowchart showing the steps of a method for manufacturing a low-temperature gas tank according to an embodiment of the present disclosure.
  • a manufacturing method S10 of a low-temperature gas tank 1 according to an embodiment of the present disclosure includes a step S11 of preparing a tank plate material 20, a step S12 of welding joints, and a step S13 of performing heat treatment.
  • step S11 of preparing the tank plate material multiple tank plate materials 20 made of carbon manganese steel are prepared to form the low-temperature gas tank 1.
  • a welding material for the weld 30 containing more nickel (Ni) than the tank plate material 20 as described above is used between the ends 20a of the opposing tank plate materials 20, and joint welding is performed by arc welding or the like. As a result, the tank plate materials 20 are joined together via the weld 30.
  • arc welding is exemplified as a joint welding method, but hot wire welding or laser welding may also be used. When joint welding is performed by these hot wire method or laser welding, the heat input to the weld 30 can be suppressed.
  • the metal of the weld 30 is diluted by the components of the tank plate material 20 (base material), and the deterioration of the metal properties of the weld 30 and the range of heat influence on the tank plate material 20 around the weld 30 can be suppressed.
  • step S13 of performing heat treatment the welded portion 30 is heat treated under preset conditions.
  • the heat treatment may be performed locally on the welded portion 30 and its surrounding heat-affected area, or may be performed on the entire low-temperature gas tank 1.
  • the heat input caused by the heat treatment in step S13 relieves residual stress in the welded portion 30 and its surrounding heat-affected area.
  • the welding material for forming the welded portion 30 is a welding material for 9% nickel steel.
  • the tank plate material 20 is required to have a tensile strength exceeding 590 N/ mm2 , and a high-tensile steel plate containing carbon and manganese is used.
  • a common welding material containing the same carbon and manganese as the tank plate material 20 is used as the welding material for forming the welded portion 30, but such welding material may have a reduced toughness when subjected to heat treatment after welding.
  • the toughness of the welding material for 9% nickel steel is higher before heat treatment than that of the common welding material. Therefore, even if the welded portion 30 formed using the welding material for 9% nickel steel is heat treated after welding, the toughness after the reduction due to heat treatment is higher than that of the common welding material. Therefore, it is possible to ensure sufficient toughness in the welded portion 30.
  • a welding material that is a dissimilar metal to the tank plate material 20 by using a welding material that is a dissimilar metal to the tank plate material 20, a welding material with high toughness can be selected, and sufficient toughness can be ensured at the welded portion 30 even after heat treatment.
  • the welding material contains more nickel than the tank plate material 20.
  • a welding material containing more nickel than the tank plate material 20 has higher toughness before heat treatment than the co-material welding material. Therefore, even if the welded portion 30 is heat treated after welding, it is possible to ensure sufficient toughness at the welded portion 30.
  • the welding material for 9% nickel steel contains 30 to 80% nickel.
  • the welding material for 9% nickel steel containing 30 to 80% nickel has higher toughness before heat treatment than the welding material of the same material. Therefore, even if the welded portion 30 is heat treated after welding, it is possible to ensure sufficient toughness at the welded portion 30.
  • the welding material for 9% nickel steel contains 40 to 75% nickel.
  • the welding material for 9% nickel steel containing 40 to 75% nickel has particularly high toughness before heat treatment compared to the welding material of the same material. Therefore, even if the welded portion 30 is heat treated after welding, it is possible to ensure sufficient toughness at the welded portion 30.
  • the welding material for 9% nickel steel contains 50-70% nickel.
  • the welding material for 9% nickel steel containing 50-70% nickel has even higher toughness before heat treatment than the welding material of the same material. Therefore, even if the welded portion 30 is heat treated after welding, it is possible to ensure sufficient toughness at the welded portion 30.
  • the welding material for the welded portion 30 is mainly exemplified as a welding material for 9% nickel steel, but a welding material for high manganese steel can also be used as the welding material for the welded portion 30.
  • the welding material for high manganese steel is a welding material for welding high manganese steel containing 11% or more manganese. Specifically, the welding material for high manganese steel contains 15% or more manganese.
  • the welding material for high manganese steel preferably contains 15 to 30% manganese, and more preferably contains 18 to 27% manganese.
  • the welded portion 30 formed by the welding material for high manganese steel has an austenitic structure, unlike the tank plate material 20 made of carbon manganese steel.
  • the welding material for high manganese steel has high toughness before heat treatment for relieving residual stress. Therefore, even if the welded portion 30 is heat treated after welding with the welding material for high manganese steel, it is possible to ensure sufficient toughness in the welded portion 30, just like the welding material for 9% nickel steel described above.
  • the low-temperature gas tank 1 and the manufacturing method S10 for the low-temperature gas tank 1 described in the embodiment can be understood, for example, as follows.
  • the low-temperature gas tank 1 is a low-temperature gas tank 1 that stores liquefied gas at -10°C to -80°C, and includes a plurality of tank plate materials 20 made of carbon manganese steel and a welded portion 30 in which the plurality of tank plate materials 20 are welded together, and the welding material that forms the welded portion 30 is a welding material for 9% nickel steel or a welding material for high manganese steel.
  • the welding material for forming the welded portion 30 is a welding material for 9% nickel steel or a welding material for high manganese steel.
  • the tank plate material 20 is required to have a tensile strength exceeding 590 N/ mm2 , and a high-tensile steel plate containing carbon and manganese is used.
  • the welding material for forming the welded portion 30 a common welding material containing the same carbon and manganese as the tank plate material 20 is used, but when such a welding material is subjected to heat treatment after welding, the toughness is significantly reduced.
  • the welding material for 9% nickel steel or the welding material for high manganese steel has a higher toughness before heat treatment than the welding material for the common material. Therefore, even if the welding portion 30 formed using the welding material for 9% nickel steel or the welding material for high manganese steel is heat treated after welding, the toughness after the reduction due to heat treatment is higher than that of the welding material for the common material. Therefore, it is possible to ensure sufficient toughness in the welded portion 30 .
  • the low-temperature gas tank 1 according to the second aspect is the low-temperature gas tank 1 of (1), in which the welding material is a dissimilar metal to the tank plate material 20.
  • the low-temperature gas tank 1 according to the third aspect is the low-temperature gas tank 1 according to (1) or (2), in which the welding material contains more nickel than the tank plate material 20.
  • the welding material containing more nickel than the tank plate material 20 has higher toughness before heat treatment than the welding material of the same material. Therefore, even if the welded portion 30 is heat treated after welding, it is possible to ensure sufficient toughness at the welded portion 30.
  • the fourth aspect of the low-temperature gas tank 1 is any one of the low-temperature gas tanks 1 described in (1) to (3), and the welding material for the 9% nickel steel contains 30 to 80% nickel.
  • the welding material for 9% nickel steel which contains 30-80% nickel, has higher toughness before heat treatment than the welding material of the same material. Therefore, even if the welded part 30 is heat treated after welding, it is possible to ensure sufficient toughness at the welded part 30.
  • the fifth aspect of the low-temperature gas tank 1 is the low-temperature gas tank 1 of (4), in which the welding material for the 9% nickel steel contains 40 to 75% nickel.
  • the welding material for 9% nickel steel which contains 40-75% nickel, has particularly high toughness before heat treatment compared to the welding material of the same material. Therefore, even if the welded part 30 is heat treated after welding, it is possible to ensure sufficient toughness at the welded part 30.
  • the sixth aspect of the low-temperature gas tank 1 is the low-temperature gas tank 1 of (5), in which the welding material for the 9% nickel steel contains 50 to 70% nickel.
  • the welding material for 9% nickel steel which contains 50-70% nickel, has even higher toughness before heat treatment than the welding material of the same material. Therefore, even if the welded part 30 is heat treated after welding, it is possible to ensure sufficient toughness at the welded part 30.
  • the seventh aspect of the low-temperature gas tank 1 is any one of the low-temperature gas tanks 1 of (1) to (3), and the welding material for the high manganese steel is a welding material for welding high manganese steel containing 11% or more manganese.
  • welding materials for high manganese steels containing 11% or more manganese have higher toughness before heat treatment than the welding materials of the same material. Therefore, even if the welded portion 30 is heat treated after welding, it is possible to ensure sufficient toughness at the welded portion 30.
  • the low-temperature gas tank 1 according to an eighth aspect is any one of the low-temperature gas tanks 1 according to (1) to (7), in which the tank plate material 20 is a steel material having a tensile strength exceeding 590 N/ mm2 .
  • the manufacturing method S10 for a low-temperature gas tank 1 is a manufacturing method S10 for a low-temperature gas tank 1 that stores liquefied gas stored at -10°C to -80°C, and includes a process S11 for preparing a plurality of tank plate materials 20 made of carbon manganese steel, and a process S12 for joint-welding the tank plate materials 20 together using a welding material for 9% nickel steel or a welding material for high manganese steel.
  • This manufacturing method S10 for low-temperature gas tank 1 can manufacture a low-temperature gas tank 1 that can ensure sufficient toughness at the welded portion 30.
  • the low-temperature gas tank and the method for manufacturing the low-temperature gas tank disclosed herein ensure sufficient toughness in the welded joints.

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Abstract

低温ガス用タンクは、－１０℃～－８０℃の液化ガスを貯留する低温ガス用タンクであって、炭素マンガン鋼からなる複数のタンク板材と、複数のタンク板材同士が溶接された溶接部と、を備え、溶接部を形成する溶接材料は、９％ニッケル鋼用の溶接材料、又は高マンガン鋼用の溶接材料である。

Description

低温ガス用タンク、低温ガス用タンクの製造方法
　本開示は、低温ガス用タンク、低温ガス用タンクの製造方法に関する。
　本願は、２０２２年１０月２５日に日本に出願された特願２０２２－１７０３６６号について優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　金属材料を用いて製造される各種の物品においては、物品に応じた所要の強度と靭性とを備えることが要求されている。例えば、特許文献１には、降伏強度５００Ｎ／ｍｍ２以上かつ引張強度６１０Ｎ／ｍｍ２以上である高強度の鋼材が開示されている。
特開２００８－２５０１４号公報
　ところで、貨物温度が－１０℃以下となるような低温の液化ガスを収容するタンクでは、タンクを形成する材料の厚さ、強度、靭性等が、規則によって定められている。このため、タンクを構成する鋼製の板材同士を接合する溶接部においても、所要の靱性を確保することが要求されている。特に舶用のタンクでは、脆性破壊防止の観点から、溶接後に熱処理を実施して溶接残留応力を除去することが規則上要求される場合がある。しかし、この熱処理後に溶接部の靭性が低下してしまう可能性が有る。そのため、鋼製の板材に、特許文献１に開示されたような鋼材を用いたとしても、溶接部においては所要の靱性が確保できない可能性がある。
　本開示は、上記課題を解決するためになされたものであって、溶接部において十分な靱性を確保することができる低温ガス用タンク、低温ガス用タンクの製造方法を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本開示に係る低温ガス用タンクは、－１０℃～－８０℃の液化ガスを貯留する低温ガス用タンクである。前記低温ガス用タンクは、複数のタンク板材と、溶接部と、を備えている。前記複数のタンク板材は、炭素マンガン鋼からなる。前記溶接部は、複数の前記タンク板材同士が溶接されている。前記溶接部を形成する溶接材料は、９％ニッケル鋼用の溶接材料、又は高マンガン鋼用の溶接材料である。
　本開示に係る低温ガス用タンクの製造方法は、－１０℃～－８０℃で貯蔵される液化ガスを貯留する低温ガス用タンクの製造方法である。前記低温ガス用タンクの製造方法は、タンク板材を準備する工程と、継手溶接する工程と、を含む。前記タンク板材を準備する工程は、炭素マンガン鋼からなる複数のタンク板材を準備する。前記継手溶接する工程は、前記タンク板材同士を、９％ニッケル鋼用の溶接材料、又は高マンガン鋼用の溶接材料、を用いて継手溶接する。
　本開示の低温ガス用タンク、低温ガス用タンクの製造方法によれば、溶接部において十分な靱性を確保することができる。
本開示の実施形態に係る低温ガス用タンクの断面図である。 本開示の実施形態に係る低温ガス用タンクを構成する鋼製の板材同士の溶接部を示す断面図である。 本開示の実施形態に係る溶接部の溶接材料と、一般的なタンク板材と同系の金属からなる溶接材料との靱性（シャルピー衝撃試験における吸収エネルギー値）を比較する図である。 本開示の実施形態に係る低温ガス用タンクの製造方法の手順を示すフローチャートである。
　以下、本開示の実施形態に係る低温ガス用タンク、低温ガス用タンクの製造方法について、図１～図４を参照して説明する。
（低温ガス用タンクの構成）
　図１に示すように、この実施形態の低温ガス用タンク１は、例えば液化二酸化炭素等の－１０℃～－８０℃の液化ガスを貯留可能な低温ガス用タンクである。低温ガス用タンク１は、例えば、液化天然ガス（ＬＮＧ）等の－１６０℃以下の液化ガスを貯留可能な極低温ガス用タンクとは異なる。
　低温ガス用タンク１は、船舶の船体、洋上浮体設備の浮体本体、陸上の液化ガス貯蔵施設等に設置される。本実施形態で例示する低温ガス用タンク１は、円筒状をなしている。この低温ガス用タンク１は、筒状部２と、鏡板部３と、を備えている。筒状部２は、その中心軸方向Ｄｃに延びている。この実施形態において、筒状部２は、円筒状に形成され、その中心軸方向Ｄｃに直交する断面形状が円形をなしている。鏡板部３は、筒状部２の中心軸方向Ｄｃの両端部にそれぞれ配置されている。各鏡板部３は、半球等の球面状をなし、筒状部２の中心軸方向Ｄｃの開口を閉塞している。なお、低温ガス用タンク１は、円筒状に限られるものではなく、球形、方形等、他の形状であってもよい。
　図２は、本開示の実施形態に係る低温ガス用タンクを構成する鋼製の板材同士の溶接部を示す断面図である。
　図２に示すように、低温ガス用タンク１は、複数枚の鋼製のタンク板材２０を継手溶接することによって形成されている。低温ガス用タンク１を構成するタンク板材２０は、ＪＩＳ－Ｇ３１２８やＪＩＳ－Ｇ３１４０、あるいはその他の同等な規格で規定されるような、規格最小引張強さが５９０Ｎ／ｍｍ２から９４０Ｎ／ｍｍ２の鋼材により形成されている。タンク板材２０は、高張力鋼板（いわゆるハイテン材）により形成されている。このようなタンク板材２０としては、炭素マンガン鋼が例示できる。炭素マンガン鋼は、炭素（Ｃ）、マンガン（Ｍｎ）、を少なくとも含んでいる。炭素マンガン鋼は、例えば、炭素を０．２％以下、マンガンを２．０％以下含んでいる。
　本実施形態において、タンク板材２０同士は、Ｖ形開先である断面Ｖ字状の開先部２１Ｖを有している。開先部２１Ｖにおいて、互いに対向するタンク板材２０の端部２０ａのそれぞれは、傾斜面２０ｓを有している。互いに対向するタンク板材２０の傾斜面２０ｓ同士は、板厚方向Ｄｔの第一側Ｄｔ１の表面２０ｆから、板厚方向Ｄｔの第二側Ｄｔ２の表面２０ｇに向かって、対向方向Ｄａにおける間隔が漸次接近するよう形成されている。開先部２１Ｖは、タンク板材２０同士の対向方向Ｄａ、及びタンク板材２０の板厚方向Ｄｔに直交する方向（図２の紙面に直交する方向）に延びている。なお、本実施形態では、開先部２１ＶがＶ形開先である場合を例示したが、Ｖ形開先に限られず、Ｘ型開先等であってもよい。
　互いに対向するタンク板材２０の端部２０ａ同士は、溶接部３０を介して接合されている。溶接部３０は、タンク板材２０の端部２０ａ同士の間に形成されている。溶接部３０を形成する溶接材料は、タンク板材２０とは異種金属である。一般的には、溶接部３０を形成する溶接材料としては、タンク板材２０と同系の共材の金属、すなわち炭素、及びマンガンを含む共材の溶接材料が用いられる。この実施形態では、溶接部３０の溶接材料は、例えば、９％ニッケル鋼用の溶接材料である。９％ニッケル鋼用の溶接材料は、タンク板材２０よりもニッケル（Ｎｉ）を多く含む。また、溶接部３０は、タンク板材２０とは異なりオーステナイト組織を有する。
　溶接部３０の溶接材料が９％ニッケル鋼用の溶接材料である場合、この溶接材料は、ニッケルを３０～８０％含有し、残部にモリブデン、クロム、及び、鉄を含む。さらに残部には、モリブデン、クロム、及び、鉄に加えて、ニオブを含んでいてもよい。ここで、溶接部３０の溶接材料が９％ニッケル鋼用の溶接材料である場合、ニッケルの含有量は、４０～７５％にするのが好ましい。また、溶接部３０の溶接材料が９％ニッケル鋼用の溶接材料である場合、ニッケルの含有量は、５０～７０％であるのがより好ましい。このような９％ニッケル鋼用の溶接材料としては、ハステロイ（登録商標）、インコネル（登録商標）等が例示できる。
　このような溶接部３０では、溶接後に、予め設定された条件で溶接部３０の残留応力低減のための熱処理が施される。
　図３は、本開示の実施形態に係る溶接部の溶接材料と、一般的なタンク板材と同系の金属からなる溶接材料との靱性（シャルピー衝撃試験における吸収エネルギー値）を比較する図である。
　図３に示すように、タンク板材２０よりもニッケルを多く含む溶接部３０の溶接材料（９％ニッケル鋼用の溶接材料）は、タンク板材２０よりもニッケル（Ｎｉ）を多く含まない溶接材料（一般的な、タンク板材の同系の金属からなる共金の溶接材料）に比較し、シャルピー衝撃試験における規定温度での吸収エネルギー値が高い。シャルピー衝撃試験は、溶接部３０の試験片に対してハンマーで衝撃を与えて試験片を破壊し、試験片を破壊するために要したエネルギーの大きさを、吸収エネルギー値として取得し、靱性を評価するものである。
　また、溶接部３０の溶接材料（９％ニッケル鋼用の溶接材料）は、タンク板材２０よりもニッケル（Ｎｉ）を多く含まない溶接材料（一般的な、タンク板材の同系の金属からなる共金の溶接材料）に比較し、溶接後の熱処理を経た後においても、シャルピー衝撃試験における規定温度での吸収エネルギー値が高い。
（低温ガス用タンク製造方法の手順）
　図４は、本開示の実施形態に係る低温ガス用タンク製造方法の手順を示すフローチャートである。
　図４に示すように、本開示の実施形態に係る低温ガス用タンク１の製造方法Ｓ１０は、タンク板材２０を準備する工程Ｓ１１と、継手溶接する工程Ｓ１２と、熱処理を行う工程Ｓ１３と、を含んでいる。
　タンク板材２０を準備する工程Ｓ１１では、低温ガス用タンク１を形成するため、炭素マンガン鋼からなる複数のタンク板材２０を準備する。
　継手溶接する工程Ｓ１２では、図２に示すように、互いに対向するタンク板材２０の端部２０ａ同士の間に、上記したようなタンク板材２０よりもニッケル（Ｎｉ）を多く含む溶接部３０の溶接材料を用い、アーク溶接等により継手溶接を行う。これにより、溶接部３０を介してタンク板材２０同士が接合される。ここで、この継手溶接する工程Ｓ１２では、継手溶接の手法としてアーク溶接を例示したが、ホットワイヤ法やレーザ溶接であってもよい。これらホットワイヤ法やレーザ溶接により継手溶接を行った場合、溶接部３０への入熱を抑えることができる。これにより、溶接部３０の金属が、タンク板材２０（母材）の成分によって希釈されて、溶接部３０の金属の特性低下、溶接部３０の周囲のタンク板材２０への熱影響範囲をそれぞれ抑えることができる。
　熱処理を行う工程Ｓ１３では、溶接部３０に対し、予め設定された条件で熱処理を行う。熱処理を行う工程Ｓ１３では、熱処理を、溶接部３０、及びその周囲の熱影響範囲に対して局所的に行ってもよいし、低温ガス用タンク１の全体に対して行ってもよい。工程Ｓ１３における熱処理によってなされた入熱により、溶接部３０、及びその周囲の熱影響範囲の残留応力が緩和される。
（作用効果）
　上記実施形態の低温ガス用タンク１、低温ガス用タンク１の製造方法Ｓ１０では、溶接部３０を形成する溶接材料が、９％ニッケル鋼用の溶接材料である。－１０℃～－８０℃の液化ガスを貯留する低温ガス用タンク１においては、タンク板材２０に、５９０Ｎ／ｍｍ２を越える引張強さが要求され、炭素、及びマンガンを含む高張力鋼板が用いられる。一般的には、溶接部３０を形成する溶接材料としては、タンク板材２０と同系の炭素、及びマンガンを含む共材の溶接材料が用いられるが、このような溶接材料は、溶接後に熱処理を行った場合、靱性が低下する場合がある。これに対し、９％ニッケル鋼用の溶接材料は、熱処理前の靱性が、共材の溶接材料に比較して高い。このため、溶接材料が、９％ニッケル鋼用の溶接材料を用いて形成された溶接部３０を、溶接後に熱処理しても、熱処理によって低下した後の靱性が、共材の溶接材料よりも高くなる。したがって、溶接部３０において十分な靱性を確保することが可能となる。
　また、上記実施形態では、溶接材料を、タンク板材２０と異種金属とすることで、靱性の高い溶接材料を選定することができ、熱処理後においても、溶接部３０において十分な靱性を確保することが可能となる。
　また、上記実施形態では、溶接材料は、タンク板材２０よりも、ニッケルを多く含む。タンク板材２０よりもニッケルを多く含む溶接材料は、熱処理前の靱性が、共材の溶接材料に比較して高い。このため、溶接後に溶接部３０を熱処理しても、溶接部３０において十分な靱性を確保することが可能となる。
　さらに、上記実施形態では、９％ニッケル鋼用の溶接材料は、ニッケルを３０～８０％含有している。ニッケルを３０～８０％含有する９％ニッケル鋼用の溶接材料は、熱処理前の靱性が、共材の溶接材料に比較して高い。このため、溶接後に溶接部３０を熱処理しても、溶接部３０において十分な靱性を確保することが可能となる。
　また、上記実施形態では、９％ニッケル鋼用の溶接材料は、ニッケルを４０～７５％含有している。ニッケルを４０～７５％含有する９％ニッケル鋼用の溶接材料は、熱処理前の靱性が、共材の溶接材料に比較して特に高い。このため、溶接後に溶接部３０を熱処理しても、溶接部３０において十分な靱性を確保することが可能となる。
　さらに、上記実施形態では、９％ニッケル鋼用の溶接材料は、ニッケルを５０～７０％含有している。ニッケルを５０～７０％含有する９％ニッケル鋼用の溶接材料は、熱処理前の靱性が、共材の溶接材料に比較してより一層高くなる。このため、溶接後に溶接部３０を熱処理しても、溶接部３０において十分な靱性を確保することが可能となる。
　また、上記実施形態では、引張強さが５９０Ｎ／ｍｍ２を超える鋼材をタンク板材２０とすることで、－１０℃～－８０℃の液化ガスを貯留する低温ガス用タンク１において、溶接部３０において十分な靱性を確保することが可能となる。
（その他の実施形態）
　以上、本開示の実施の形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
　上記実施形態では、溶接部３０の溶接材料として、９％ニッケル鋼用の溶接材料を中心に例示したが、溶接部３０の溶接材料として、高マンガン鋼用の溶接材料を用いることもできる。高マンガン鋼用の溶接材料とは、マンガンを１１％以上含む高マンガン鋼を溶接するための溶接材料である。具体的には、高マンガン鋼用の溶接材料は、マンガンを１５％以上含有している。高マンガン鋼用の溶接材料は、マンガンの含有量を１５～３０％にすることが好ましく、マンガンの含有量を１８～２７％にすることがより好ましい。この高マンガン鋼用の溶接材料により形成される溶接部３０は、炭素マンガン鋼からなるタンク板材２０とは異なりオーステナイト組織を有する。
　高マンガン鋼用の溶接材料は、タンク板材２０と共材の溶接材料に比較して、残留応力を緩和させるための熱処理を施す前の靱性が高い。このため、高マンガン鋼用の溶接材料による溶接後に溶接部３０を熱処理しても、上述した９％ニッケル鋼用の溶接材料と同様に、溶接部３０において十分な靱性を確保することが可能となる。
＜付記＞
　実施形態に記載の低温ガス用タンク１、低温ガス用タンク１の製造方法Ｓ１０は、例えば以下のように把握される。
（１）第１の態様に係る低温ガス用タンク１は、－１０℃～－８０℃の液化ガスを貯留する低温ガス用タンク１であって、炭素マンガン鋼からなる複数のタンク板材２０と、複数の前記タンク板材２０同士が溶接された溶接部３０と、を備え、前記溶接部３０を形成する溶接材料は、９％ニッケル鋼用の溶接材料、又は高マンガン鋼用の溶接材料である。
　この低温ガス用タンク１は、溶接部３０を形成する溶接材料が、９％ニッケル鋼用の溶接材料、又は高マンガン鋼用の溶接材料である。－１０℃～－８０℃の液化ガスを貯留する低温ガス用タンク１においては、タンク板材２０に、５９０Ｎ／ｍｍ２を越える引張強さが要求され、炭素、及びマンガンを含む高張力鋼板が用いられる。一般的には、溶接部３０を形成する溶接材料としては、タンク板材２０と同系の炭素、及びマンガンを含む共材の溶接材料が用いられるが、このような溶接材料は、溶接後に熱処理を行った場合、靱性が大きく低下する。これに対し、９％ニッケル鋼用の溶接材料、又は高マンガン鋼用の溶接材料は、熱処理前の靱性が、共材の溶接材料に比較して高い。このため、溶接材料が、９％ニッケル鋼用の溶接材料、又は高マンガン鋼用の溶接材料を用いて形成された溶接部３０を、溶接後に熱処理しても、熱処理によって低下した後の靱性が、共材の溶接材料よりも高くなる。したがって、溶接部３０において十分な靱性を確保することが可能となる。
（２）第２の態様に係る低温ガス用タンク１は、（１）の低温ガス用タンク１であって、前記溶接材料は、前記タンク板材２０とは異種金属である。
　これにより、溶接材料を、タンク板材２０と異種金属とすることで、熱処理後においても、靱性の高い溶接材料を選定することができ、溶接部３０において十分な靱性を確保することが可能となる。
（３）第３の態様に係る低温ガス用タンク１は、（１）又は（２）の低温ガス用タンク１であって、前記溶接材料は、前記タンク板材２０よりも、ニッケルを多く含む。
　これにより、タンク板材２０よりもニッケルを多く含む溶接材料は、熱処理前の靱性が、共材の溶接材料に比較して高い。このため、溶接後に溶接部３０を熱処理しても、溶接部３０において十分な靱性を確保することが可能となる。
（４）第４の態様に係る低温ガス用タンク１は、（１）から（３）の何れか一つの低温ガス用タンク１であって、前記９％ニッケル鋼用の溶接材料は、ニッケルを３０～８０％含有する。
　これにより、ニッケルを３０～８０％含有する９％ニッケル鋼用の溶接材料は、熱処理前の靱性が、共材の溶接材料に比較して高い。このため、溶接後に溶接部３０を熱処理しても、溶接部３０において十分な靱性を確保することが可能となる。
（５）第５の態様に係る低温ガス用タンク１は、（４）の低温ガス用タンク１であって、前記９％ニッケル鋼用の溶接材料は、ニッケルを４０～７５％含有する。
　これにより、ニッケルを４０～７５％含有する９％ニッケル鋼用の溶接材料は、熱処理前の靱性が、共材の溶接材料に比較して特に高い。このため、溶接後に溶接部３０を熱処理しても、溶接部３０において十分な靱性を確保することが可能となる。
（６）第６の態様に係る低温ガス用タンク１は、（５）の低温ガス用タンク１であって、前記９％ニッケル鋼用の溶接材料は、ニッケルを５０～７０％含有する。
　これにより、ニッケルを５０～７０％含有する９％ニッケル鋼用の溶接材料は、熱処理前の靱性が、共材の溶接材料に比較してより一層高くなる。このため、溶接後に溶接部３０を熱処理しても、溶接部３０において十分な靱性を確保することが可能となる。
（７）第７の態様に係る低温ガス用タンク１は、（１）から（３）の何れか一つの低温ガス用タンク１であって、前記高マンガン鋼用の溶接材料は、マンガンを１１％以上含む高マンガン鋼を溶接するための溶接材料である。
　これにより、マンガンを１１％以上含む高マンガン鋼用の溶接材料は、熱処理前の靱性が、共材の溶接材料に比較して高い。このため、溶接後に溶接部３０を熱処理しても、溶接部３０において十分な靱性を確保することが可能となる。
（８）第８の態様に係る低温ガス用タンク１は、（１）から（７）の何れか一つの低温ガス用タンク１であって、前記タンク板材２０は、引張強さが５９０Ｎ／ｍｍ２を超える鋼材である。
　これにより、引張強さが５９０Ｎ／ｍｍ２を超える鋼材をタンク板材２０とすることで、－１０℃～－８０℃の液化ガスを貯留する低温ガス用タンク１において、溶接部３０において十分な靱性を確保することが可能となる。
（９）第９の態様に係る低温ガス用タンク１の製造方法Ｓ１０は、－１０℃～－８０℃で貯蔵される液化ガスを貯留する低温ガス用タンク１の製造方法Ｓ１０であって、炭素マンガン鋼からなる複数のタンク板材２０を準備する工程Ｓ１１と、前記タンク板材２０同士を、９％ニッケル鋼用の溶接材料、又は高マンガン鋼用の溶接材料、を用いて継手溶接する工程Ｓ１２と、を含む。
　この低温ガス用タンク１の製造方法Ｓ１０は、溶接部３０において十分な靱性を確保することができる低温ガス用タンク１を製造することができる。
　本開示の低温ガス用タンク、低温ガス用タンクの製造方法によれば、溶接部において十分な靱性を確保することができる。
１…低温ガス用タンク　２…筒状部　３…鏡板部　２０…タンク板材　２０ａ…端部　２０ｆ，２０ｇ…表面　２０ｓ…傾斜面　２１Ｖ…開先部　３０…溶接部　Ｄａ…対向方向　Ｄｃ…中心軸方向　Ｄｔ…板厚方向　Ｄｔ１…第一側　Ｄｔ２…第二側　Ｓ１０…製造方法　Ｓ１１…タンク板材を準備する工程　Ｓ１２…継手溶接する工程　Ｓ１３…熱処理を行う工程

Claims (9)

  1. 　－１０℃～－８０℃の液化ガスを貯留する低温ガス用タンクであって、
    　炭素マンガン鋼からなる複数のタンク板材と、
    　複数の前記タンク板材同士が溶接された溶接部と、を備え、
    　前記溶接部を形成する溶接材料は、９％ニッケル鋼用の溶接材料、又は高マンガン鋼用の溶接材料である低温ガス用タンク。
  2. 　前記溶接材料は、前記タンク板材とは異種金属である
    請求項１に記載の低温ガス用タンク。
  3. 　前記溶接材料は、前記タンク板材よりも、ニッケルを多く含む
    請求項１又は２に記載の低温ガス用タンク。
  4. 　前記９％ニッケル鋼用の溶接材料は、ニッケルを３０～８０％含有する
    請求項１又は２に記載の低温ガス用タンク。
  5. 　前記９％ニッケル鋼用の溶接材料は、ニッケルを４０～７５％含有する
    請求項４に記載の低温ガス用タンク。
  6. 　前記９％ニッケル鋼用の溶接材料は、ニッケルを５０～７０％含有する
    請求項５に記載の低温ガス用タンク。
  7. 　前記高マンガン鋼用の溶接材料は、マンガンを１１％以上含む高マンガン鋼を溶接するための溶接材料である
    請求項１又は２に記載の低温ガス用タンク。
  8. 　前記タンク板材は、引張強さが５９０Ｎ／ｍｍ２を超える鋼材である
    請求項１又は２に記載の低温ガス用タンク。
  9. 　－１０℃～－８０℃で貯蔵される液化ガスを貯留する低温ガス用タンクの製造方法であって、
    　炭素マンガン鋼からなる複数のタンク板材を準備する工程と、
    　前記タンク板材同士を、９％ニッケル鋼用の溶接材料、又は高マンガン鋼用の溶接材料、を用いて継手溶接する工程と、
    を含む低温ガス用タンクの製造方法。
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