KR20210031938A - 탱크의 단열 바디의 실링 멤브레인의 용접 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실링 및 단열 탱크의 멤브레인을 용접하기 위한 용접 방법에 관한 것으로,
- 실링 멤브레인의 적어도 두 금속 스트레이크(1, 2) 및
- 적어도 두 금속 용접 지지부가 제공되며,
전도 스트립(30)이 두 절술한 용접 지지부 사이에 삽입되고, 그 후, 전극 휠 저항 심 용접이 사용되어 상기 이웃한 턴업 에지 사이에 개재되는 상기 용접 지지부 개개의 하나와 두 이웃한 금속 스트레이크(1, 2)의 두 측 방향 턴업 에지 각각을 쌍으로 함께, 유밀한 방식으로 용접한다.

Description

탱크의 단열 바디의 실링 멤브레인의 용접

본 발명의 대상은 배타적인 것은 아니나, 특히 해상에서 액화 가스나 극저온 액체를 운송하기 위해, 보다 구체적으로 고함량의 석유(LPG)나 고함량의 메탄(LNG)을 갖는 액화 천연 가스를 운송하기 위해 의도된 실링 및 단열 탱크의 제조이다. 이러한 탱크는 저장을 위해 의도된 부유식 구조물에 또는 지상에 설치될 수도 있다.

본 발명은 이러한 탱크의 실링 멤브레인의 용접에 관한 것으로, 보다 구체적으로 본 발명은 두 고정 플랜지와 멤브레인의 두 이웃한 스트레이크의 최적의 상호 용접을 위한 방안을 제안하는데, 상기 두 스트레이크는 턴업 에지를 갖고, 이들 두 인접한 스트레이크의 상호 용접은 이들 턴업 에지의 레벨에서 수행된다.

아래에서, "고정 플랜지"와 "용접 지지부"라는 표현은 하나의 동일한 요소를 지칭하기 위해 호환적으로 사용되는데, 그 기능은 단열 바디에 멤브레인(그 스트레이크)을 고정하는 수단을 제공하고, 두 이웃한 스트레이크 각각에 고정되기 위한 용접 지지부로서 역할을 하는 것이다.

실링 멤브레인, 특히 탱크에 저장된 제품과 접촉된 1차 실링 멤브레인이 단열 배리어에 의해 지지된 얇은 금속 시트로 구성되는 저온 액화 가스를 저장하거나 운송하기 위한 탱크가 예컨대 FR　2798358, FR　2709725 및 FR　2549575로부터 알려져 있다. 이들 얇은 금속 시트는 탱크의 유밀한 실링을 보장하기 위해 유밀한 방식으로 함께 연결된다.

도 1은 이러한 타입의 탱크의 단열 배리어에 상기 금속 시트를 고정하기 위한 공지된 방법을 도시한다. 이러한 도 1에서, 단열 배리어의 상부 표면(101)은 지지 표면(101)으로부터 단열 배리어의 두께로 연장된 슬롯(102)을 갖는다. 이러한 슬롯(102)은 단열 배리어의 두께 내에서, 지지 표면(101)에 평행하게 연장되는 그루브(103)로 형성된 고정 구역을 갖는다. 이러한 그루브(103)는 단열 배리어의 두께에서 지지 표면(101)에 반대되는 종단인 슬롯(102)의 한 종단에서 연장되는데, 슬롯(102)은 단면에서, 베이스가 그루브(103)에 의해 형성되는 거꾸로 된 T의 형상을 갖는다. L 형상의 고정 플랜지(104)는 슬롯(102)에 삽입된다. 이러한 고정 플랜지(104)는 지지 표면(101)에 직각인 방향으로 단열 배리어에 고정 플랜지(104)를 고정하기 위해 그루브(103)에 수용된 베이스(105)를 갖는다. 고정 플랜지(104)는 또한 하부 부분(107)이 베이스(105)에 접하고 상부 부분(108)이 지지 표면(101) 위로 돌출되는 고정 레그(106)를 포함한다.

두 금속 시트(109)는 고정 플랜지(104)의 각 측에 배열된다. 이들 금속 시트(109)는 지지 표면(101)에 안착된 평평한 중간 부분(110)을 각각 갖는다(도면의 명료성을 위해, 지지 표면(101)과 금속 시트(109)는 그 사이가 분리되어 도 1에 묘사되어 있음). 이들 금속 시트(109)는 또한 측 방향 턴업 에지를 갖는데, 이하 턴업 에지(111)라고 지칭한다. 두 이웃한 금속 시트(109) 각각의 턴업 에지(111)는 고정 플랜지(104)의 고정 레그(106)의 각 측에 용접된다.

턴업 에지(111)는 고정 플랜지(104)와 함께, 예컨대 극저온 액체가 탱크에 로딩될 때 실링 멤브레인의 수축과 연관된 힘을 흡수할 수 있는 벨로스를 형성한다.

다만, 이러한 고정 플랜지(104)는 각 턴업 에지(111)를 위한 고정식 고정 지점을 구성한다. 구체적으로, 고정 플랜지(104)가 턴업 에지(111)에 의해 두 반대되는 방향으로 유도되기 때문에, 탱크에서 실질적으로 정적으로 유지된다. 그 결과, 고정 플랜지(104)를 통한 지지 표면(101)에서의 턴업 에지(111)의 고정은 턴업 에지(111)에 직각인 방향으로 실질적으로 고정된다. 따라서 실링 멤브레인의 유연성을 제한한다.

이는 FR 3054872가 두 고정 플랜지의 사용을 제안하여, 두 고정 플랜지 각각이 두 이웃한 스트레이크 개개의 하나를 고정하는 개개의 기능을 갖는 이유이다.

다만, 두 이웃한 스트레이크의 턴업 에지 사이의 교차 지점은 완전히 유밀한 방식으로 함께 용접되어야 하는 소재의 네 두께(스트레이크의 두 턴업 에지 및 두 고정 플랜지)를 수반한다. 특히 스트레이크의 턴업 에지의 두께와 고정 플랜지의 두께를 감안할 때, 고정 플랜지에 두 스트레이크를 고정하는 것은 특히 열 응력 부하를 흡수할 수 있도록 이들 실링 교차 지점에서 상당한 정도의 유연성, 탄성을 유지해야 함이 고려될 때 특히 어려워진다. FR 1589316과 DE 4411888에 설명된 용접 방법이 또한 알려져 있다.

현 시점에서는 단열 바디에 고정하기 위한 고정 플랜지를 각각 가질 때, 빠르고 효율적인 용접, 즉 최소한 두 이웃한 스트레이크의 레벨에서, 용접의 전체 길이를 따라 완전히 유밀한 용접을 허용하는 방법이 없다.

본 발명은 각각이 단열 바디에 연결되거나 고정된 고정 플랜지를 갖거나 포함할 때, 두 이웃한 스트레이크 사이에 용접부를 형성하기 위해 특히 효율적인 방안을 제공함으로써 종래기술에서 간극을 폐색하는 것을 목적으로 한다.

본 출원인은 다양한 연구와 분석 후, 구현하기에 기술적으로 단순하고 완벽한, 즉 개개의 고정 플랜지를 통해 멤브레인의 두 이웃한/인접한 스트레이크 사이에서 전체적으로 유밀하고 기계적으로 매우 강하며, 신속하게 이루어질 수 있는 용접부의 형성을 허용하는 방안을 개발했다.

따라서, 본 발명은 실링 및 단열 탱크의 멤브레인을 용접하기 위한 방법에 관한 것으로, 실링 및 단열 탱크는 적어도 하나의 금속 실링 멤브레인 및 상기 멤브레인에 이웃한 적어도 하나의 단열 배리어를 포함하는 단열 바디를 포함하고,

- 단열 배리어의 지지 표면에 의해 지지되는 실링 멤브레인의 적어도 두 금속 스트레이크는 지지 표면에 안착된 평평한 중간 부분 및 지지 표면으로부터 돌출된 두 측 방향 턴업 에지를 포함하는 프로필식 구성요소의 형태를 취하며,

- 단열 배리어에 의해 지지된 적어도 두 금속 용접 지지부는 두 이웃한 스트레이크의 두 이웃한 측 방향 턴업 에지 사이에서 지지 표면으로부터 돌출되되,

본 발명에 따른 방법은 전도 스트립이 두 전술한 금속 용접 지지부 사이에 삽입되고, 그 후, 전극 휠 저항 심 용접이 사용되어 두 이웃한 금속 스트레이크의 두 측 방향 턴업 에지 각각과 상기 이웃한 턴업 에지 사이에 개재되는 상기 금속 용접 지지부 개개의 하나를 쌍으로 함께, 유밀한 방식으로 용접하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 방법에 의해, 실링 및 단열 탱크를 설치하기 위해 걸리는 시간이 현저하게 줄어드는 방식으로 자동으로 최적의 품질의 용접을 제공할 수 있다. 이는 생산성의 이득을 야기한다. 나아가, 본 발명에 따른 용접 방법은 용접된 심(seam)의 기계적인 연속성과 유밀성을 보장하고, 정지 없이 그리고 재작업 없이 턴업 에지의 길이를 따라 용접하도록 보장할 수 있게 하며, 전기적인 연속성에 의해, 두 턴업 에지를 갖는 용접부의 레벨에서 두 용접 지지부를 용단하지 않을 수 있게 한다. 이러한 방법은 또한 종래 용접 머신과 호환 가능하며, 따라서 기존 장비가 유지되도록 허용하여, 머신 풀 경영 및 투자를 제한한다.

또한, 본 발명에 따른 방법에 의해, 턴업 에지와 용접 지지부로 구성된 두 조립체 각각이 동시에(한 번에) 용접된다.

고정 플랜지 각각과 스트레이크(그 턴업 에지) 사이의 용접부의 품질을 평가하기 위해 많은 테스트가 수행되었으며, 이들 테스트는 특히 충격에 대한 저항성, 인장/굽힘/압축 강도 및 열 구배를 견디는 능력과 관련하여, 우수한 기계적 특성을 제공하는 최적의 용접 품질(특히 전도 스트립을 형성하는 소재의 흔적 없음)을 나타낸다(고정 플랜지와 스트레이크 사이의 교차 지점은 항상 유밀하게 유지되어야 함).

전극 휠 저항 심 용접은 워크피스가 전류 (연속적이거나 그렇지 않은 전류 인가) 및 용접될 표면에 대한 전극 휠의 압력을 가함으로써 조립되는 용접을 의미한다.

본 발명의 추가적인 장점이 아래 간결하게 명시된다.

- 유리하게는 용접 지지부 중 적어도 하나, 바람직하게는 그 둘은 고정 플랜지로 구성되어, 단열 바디의 단열 배리어에 실링 멤브레인을 고정한다.

- 일 실시예에 따르면, 고정 플랜지는 L의 형태를 취하고, 길이 방향 부분 및 단열 배리어와 맞물리는 하부 부분을 포함한다.

- 일 실시예에 따르면, 고정 플랜지의 하부 부분은 금속 스트레이크의 중간 부분과 평행하게, 단열 바디의 단열 배리어의 캐비티에서 연장된다.

- 바람직하게는 상기 턴업 에지 각각이 상기 용접 지지부 중 하나에 용접되기 전에, 상기 용접 지지부는 용접을 이용해 유밀한 방식으로 서로 고정되어 있다.

따라서, 첨부된 도 4에 묘사된 바와 같이, 두 이웃한 스트레이크와 두 금속 고정 플랜지 사이의 교차 지점은 다양한 용접 스폿 때문에, W 형상의 프로필 또는 단면을 보인다. 다시 말해, 이러한 교차 지점은 실링 멤브레인이 특히 이러한 레벨에서, 특히 상당한 (열) 수축을 야기하는 매우 급격한 열 구배를 흡수하거나 견디도록 허용하는 탄성의 중요한 특성을 제공하는 듀얼 벨로스 기능을 제공한다.

- 유리하게는 상기 용접 지지부 개개의 하나에 대한 상기 이웃한 턴업 에지 각각의 전극 휠 저항 심 용접은 1.5 m/min 내지 2.5 m/min의 속도로, 바람직하게는 1.8 m/min의 속도로 수행된다.

- 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전술한 턴업 에지, 그리고 바람직하게는 또한 용접 지지부는 적어도 20%의 망가니즈, 바람직하게는 25%의 망가니즈, 더 바람직하게는 28%의 망가니즈를 포함하는 스틸 또는 Invar^®로 이루어진다.

- 일 실시예에 따르면, 턴업 에지의 두께, 그리고 바람직하게는 또한 전술한 용접 지지부의 두께는 0.5 내지 0.8 mm, 바람직하게는 0.7 mm이다.

- 턴업 에지, 그리고 가능하게는 용접 지지부가 이러한 두께(0.5 및 0.8 mm)를 가질 때, 전극 휠 저항 심 용접 동안, 전류 강도는 1.8 내지 3.2 kA, 바람직하게는 2.2 내지 2.8 kA이고, 개개의 턴업 에지에 대해 각 전극 휠에 의해 가해진 압력은 1.2 내지 2.8 bar, 바람직하게는 2 내지 2.5 bar이다.

- 다른 실시예에 따르면, 턴업 에지의 두께, 그리고 바람직하게는 또한 전술한 용접 지지부의 두께는 0.9 내지 1.2 mm, 바람직하게는 1 mm이다.

- 턴업 에지, 그리고 가능하게는 용접 지지부가 이러한 두께(0.9 및 1.2 mm)를 가질 때, 전극 휠 저항 심 용접 동안, 전류 강도는 2.7 내지 3.8 kA, 바람직하게는 3 내지 3.5 kA이고, 개개의 턴업 에지에 대해 각 전극 휠에 의해 가해진 압력은 3.5 내지 5 bar, 바람직하게는 4 내지 4.5 bar이다.

- 유리하게는 전극 휠 저항 심 용접 동안, 전극 휠 저항 심 용접 전류는 연속적으로 흐르지 않고, 바람직하게는 상기 전류는 일정한 주파수로 그 시간의 60% 내지 80%에 해당하는 범위의 시간 동안, 더 바람직하게는 일정한 주파수로 그 시간의 2/3 동안 흐른다.

- 유리하게는 전도 스트립은 턴업 에지 및 용접 지지부의 융점보다 높은 융점을 갖는 소재 또는 소재의 합금으로 이루어진다. 일 실시예에 따르면, 전도 스트립은 구리, 몰리브덴계 합금, 텅스텐계 합금 또는 흑연으로 이루어지며(필수적으로 포함하며), 바람직하게는 구리로 이루어진다.

본 발명은 또한 실링 및 단열 탱크의 멤브레인을 용접하기 위한 시스템에 관한 것으로, 본 시스템은 두 전극 휠 및 가능하게는 용접될 표면에 상기 전극 휠을 고정하기 위한 수단을 포함하는 전극 휠 저항 심 용접 장치 및 실링 및 단열 탱크 벽을 포함하고, 실링 및 단열 탱크 벽은

- 실링 및 단열 탱크의 단열 배리어의 지지 표면에 의해 지지되고, 지지 표면에 안착된 평평한 중간 부분 및 지지 표면으로부터 돌출된 두 측 방향 턴업 에지를 포함하는 프로필식 구성요소의 형태를 취하는 실링 멤브레인의 두 이웃한 금속 스트레이크 및

- 단열 배리어에 의해 지지되며, 두 이웃한 스트레이크의 두 이웃한 측 방향 턴업 에지 사이에서 지지 표면으로부터 돌출된 두 금속 용접 지지부를 포함하고,

전극 휠 저항 심 용접 장치는 상기 용접 지지부 중 하나와 상기 턴업 에지 개개의 하나 사이에 적어도 하나의 용접부를 형성하되,

본 발명에 따른 시스템은 용접 장치는 두 용접 지지부 사이에 삽입되도록 의도된 전도 스트립을 포함하여, 상기 이웃한 턴업 에지 사이에 개재되는 상기 용접 지지부 개개의 하나에 두 전술한 이웃한 측 방향 턴업 에지 각각을 용접하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 용접 방법과 관련하여 위에서 제시된 모든 특징은 위에서 간결하게 정의된 용접 시스템에 적용된다.

본 발명은 또한 지지 구조물에 통합된 실링 및 단열 탱크에 관한 것으로, 실링 및 단열 탱크가 복수의 금속 스트레이크로 구성된 적어도 하나의 금속 실링 멤브레인 및 상기 멤브레인에 이웃한 적어도 하나의 단열 배리어를 포함하는 단열 바디를 포함하는 것을 포함하고,

- 단열 배리어의 지지 표면에 의해 지지되는 실링 멤브레인의 적어도 두 금속 스트레이크는 지지 표면에 안착된 평평한 중간 부분 및 지지 표면으로부터 돌출된 두 측 방향 턴업 에지를 포함하는 프로필식 구성요소의 형태를 취하며,

- 단열 배리어에 의해 지지된 적어도 두 금속 용접 지지부는 두 이웃한 스트레이크의 두 이웃한 측 방향 턴업 에지 사이에서 지지 표면으로부터 돌출된다.

본 발명에 따른 탱크는 전극 휠 저항 심 용접이 사용되어 두 이웃한 금속 스트레이크의 두 이웃한 측 방향 턴업 에지 각각과 상기 이웃한 턴업 에지 사이에 개재되는 상기 용접 지지부 개개의 하나를 쌍으로 함께, 유밀한 방식으로 용접하는 것을 특징으로 한다.

스트레이크(그 턴업 에지)와 고정 플랜지 사이에 용접부를 형성하는 것 그 자체가 문헌 FR 3054872로부터 알려져 있긴 하지만, 본 발명에 따른 방법을 이용한 용접 스폿은 이러한 종래기술의 그것과 다른 형상의 단면을 보인다. 구체적으로, 고정 플랜지(와 인접한)의 측에 전도 스트립을, 그리고 스트레이크의 턴업 에지(와 인접한)의 측에 전극 휠을 배치했을 때, 용접 스폿의 단면은 (종래기술에서와 같이 대칭적인 것이 아니라) 실질적으로 타원인 형상을 갖는데, 그 돌출부(돌기 또는 보스)는 스트레이크의 측에, 즉 용접 동안 전극 휠이 배치되는 측에 위치한다. 용접 스폿의 각 측에 배열된 두 전극 휠이 사용될 경우, 용접 스폿은 대칭적인 형상을 보인다. 종래기술과 비교할 때 약간 다른 형상의 이러한 단면(첨부된 도면 4는 용접 스폿의 형상과 관련하여 이러한 구성을 나타내지 않음)은 확실히 용접 스폿의 품질에 부정적인 영향을 갖지 않으며, 본 발명의 방법을 이용해 형성된 용접 스폿이 다른 용접 방법과 차별화되도록 허용한다. 따라서, 위에서 열거되고 "전극 휠/전도 스트립" 쌍을 이용하여 형성된 적어도 하나의 용접 스폿을 특징으로 하는 구성을 모두 포함하는 이러한 탱크는 신규한 것이다.

마지막으로, 본 발명은 저온 액체 제품을 이동시키기 위한 배에 관한 것으로, 배는 이중 선각 및 이중 선각에 배치된 위에서 간결하게 설명된 바와 같은 실링 및 단열 탱크를 포함한다.

이러한 탱크는 전통적으로 예컨대 NO 96^® 타입의 탱크와 같이, 국제해사기구(IMO)에 따른 통합식 탱크로 불린다.

바람직하게는 탱크는 액화 천연 가스(LNG) 또는 액화 가스(LG)를 저장한다.

일 실시예에 따르면, 본 발명은 또한 이러한 배를 로딩 또는 언로딩하기 위한 방법을 제공하는데, 유체는 절연 파이프를 통해 부유식 또는 육상 저장 시설로부터 배의 탱크로 또는 배의 탱크로부터 부유식 또는 육상 저장 시설로 이송된다.

일 실시예에 따르면, 본 발명은 또한 유체, 특히 저온 액체 제품을 위한 이동 시스템을 제공하는데, 본 시스템은 부유식 또는 육상 저장 시설에 배의 선각에 설치된 탱크를 연결하도록 설계된 절연 파이프 및 절연 파이프를 통해 부유식 또는 육상 저장 시설로부터 배의 탱크로 또는 배의 탱크로부터 부유식 또는 육상 저장 시설로 유체의 유동을 일으키기 위한 펌프를 포함한다.

아래 설명은 첨부된 도면을 참조하여, 순전히 제한적이지 않은 예시로 제공된다.

도 1은 종래기술의 금속 실링 멤브레인의 고정 플랜지의 단면도로, 상기 고정 플랜지는 실링 및 단열 탱크의 단열 배리어에 고정된다.
도 2는 금속 멤브레인의 두 고정 플랜지의 단면도로, 두 고정 플랜지는 단열 바디로 도입되기 전에 함께 용접되어 있으며, 본 도면은 두 이웃한 스트레이크의 레벨에서, 본 발명에 따른 방법의 적용 전 탱크 벽 부분을 도시한다.
도 3은 도 2와 동일한 단면도로, 이번에는 본 발명에 따른 용접 방법의 실시에 특유한 요소를 본 도면에서 볼 수 있다.
도 4는 도 2, 3에서 볼 수 있는 요소를 다시 나타낸 것으로, 본 발명에 따른 용접 방법의 실시 후 실링 및 단열 탱크 벽 부분의 단면도이다.
도 5는 메탄 운반선의 탱크 및 이러한 탱크를 로딩/언로딩하기 위한 로딩/언로딩 터미널을 절개한 개요도이다.

본 설명은 실링 및 단열 탱크의 맥락에서 실링 멤브레인을 서술한다. 이러한 탱크는 가연성 또는 불연성 가스로 충전되도록 의도된 내부 공간을 포함한다. 가스는 특히 액화 천연 가스(LNG), 즉 주로 메탄과 적은 비율의 에테인, 프로페인, n-뷰테인, i-뷰테인, n-펜테인, i-펜테인, 네오펜테인 및 질소와 같은 하나 이상의 다른 탄화수소를 포함하는 가스 혼합물일 수 있다. 가스는 마찬가지로 에테인이나 액화 석유 가스(LPG), 즉 원유의 정제로부터 도출되며 본질적으로 프로페인과 뷰테인을 포함하는 탄화수소의 혼합물일 수 있다.

일반적으로, 실링 멤브레인은 탱크의 단열 배리어에 의해 형성된 지지 표면에 안착된다. 이러한 실링 멤브레인은 한편으로는 지지 표면에 배열된 스트레이크를 형성하는 시트의 스트립을, 그리고 다른 한편으로는 지지 표면에 연결되며 시트의 스트립의 길이의 적어도 일부에 걸쳐 시트의 스트립에 평행하게 이어진 긴 용접 지지부를 교번하여 포함하는 반복 구조를 갖는다. 시트의 스트립은 이웃한 용접 지지부에 배열되고 용접된 측 방향 턴업 에지(turned-up lateral edge)를 갖는다. 이러한 구조는 예컨대 본 출원인에 의해 거래되는 NO　96^® 타입의 메탄 운반선 탱크에서 사용된다.

첨부된 도면에서 전체적으로 묘사되지 않은 실링 및 단열 탱크의 레벨에서, 스트레이크의 턴업 에지는 바람직하게는 배의 길이 방향에 평행하거나 직각인 길이 방향으로 배열된다. 따라서, 턴업 에지는 배의 길이 방향이나 그에 직각인 횡 방향으로 수축력을 흡수할 수 있는 벨로스를 형성한다. 시트의 스트립과 용접 지지부는 예컨대 문헌 WO　2012/072906이나 FR 2724623에 설명된 방식으로 코너에서 중단된다.

일 실시예에 따르면, 실링 멤브레인(스트레이크), 실링 멤브레인 중 하나 또는 실링 멤브레인들은 스테인리스강, 알루미늄, Invar^®, 즉 열팽창 계수가 전형적으로 1.2　×　10^-6 내지 2　×　10^-6 K^-1인 니켈 및 철 합금 또는 열팽창 계수가 약 7 내지 9　×　10^-6 K^-1인 고함량의 망가니즈를 갖는 철 합금으로부터 선택된 금속으로 이루어질 수 있다. 일 실시예에 따르면, 16　×　10^-6/K 미만의 열팽창 계수를 보이는 소재가 액체 가스가 -45℃ 내지 -100℃의 온도로 있는 응용을 위해 선택된다.

도 2 내지 4는 탱크 벽의 단열 바디의 단열 배리어(5)에 고정된 두 용접 지지부(3, 4)와 탱크 벽의 실링 멤브레인의 두 이웃한 금속 스트레이크(1, 2) 사이의 연결부의 레벨에서 실링 및 단열 탱크 벽의 단면도를 묘사한다. 이러한 단열 배리어(5)는 병치된 절연 요소로 구성된다. 예를 들어, 적절한 절연 요소가 문헌 WO 2012/072906에 설명되어 있다. 이러한 단열 바디의 서멀 배리어(5)는 탱크의 내용물이 그 주변으로부터 단열될 요건을 만족하는 하나 이상의 두께로 제작될 수 있다. 소재 또는 소재들은 예컨대 폴리우레탄, 폴리스티렌 또는 폴리에틸렌, 바람직하게는 매우 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 폼, 제작된 글라스 울, 헐겁게 충전된 글라스 울, 멜라민 폼, 에어로겔, 헐거운 또는 솜의 형태의 폴리에스터 충전재와 같은 폴리머 폼으로 구성된 단열 바디로 존재할 수도 있다.

단열 바디는 전통적으로 고정 부재를 이용해, 예컨대 배나 바지의 첨부된 도면에서 묘사되지 않은 지지 구조물에 고정된다. 단열 바디를 구성하는 절연 요소 각각은 두 개의 큰 면 또는 주 면과 네 개의 작은 면 또는 측 방향 면을 갖는 직육면체의 형상을 갖는다. 보다 구체적으로, 이웃한 금속 스트레이크(1, 2)는 단열 바디의 (또는 단열 배리어(5)의) 지지 표면(10)에 안착된다. 이러한 지지 표면(10)은 단열 배리어(5)의 상부 면에 의해 형성된다. 용접 지지부(3, 4)는 단열 바디의 단열 배리어(5)의 절연 요소에 고정된다.

단열 바디에서 용접 지지부(3, 4)를 고정하기 위해, 바디(단열 배리어(5))의 상부 면은 단면이 거꾸로 된 T의 형상인 슬롯(11)을 포함한다. 단열 배리어(5)의 상부 부분은 슬롯(11)이 형성된 합성 소재의 시트 또는 합판 시트를 포함할 수 있다. 고정 구역(13)은 지지 표면(10)에 평행한 절연 단열 바디의 단열 배리어(5)의 두께로 연장된다. 용접 지지부(3, 4)는 단열 바디의 슬롯(11)으로 슬라이딩에 의해 삽입된다. 용접 지지부(3, 4)는 이에 용접 지지부(3, 4)의 길이 방향으로, 단열 바디(5)에 또는 그 위에 슬라이딩 가능하게 고정된다.

지지 표면(10)에 평행한 구성요소를 포함할 수 있으며 지지 표면(10)에 대해 전체적으로 사선인 방향으로 고정 구역(12)이 연장되도록 제공될 수도 있다.

도 2 내지 4에 도시된 실시예에서, 고정 구역(12)은 슬롯(11)의 각 측에서, 상기 슬롯(11)의 하부 종단에서 연장된 두 그루브(13, 14)에 의해 형성된다.

용접 지지부(3, 4)는 바람직하게는 형상과 특성(소재)이 동일한 두 금속 고정 플랜지로 구성된다. 이들 금속 고정 플랜지(3, 4)는 지지 표면(10)에 직각이고 슬롯(11)의 길이 방향에 평행한 평면에 대해 본질적으로 대칭적이다. 각 금속 고정 플랜지(3, 4)는 베이스(21)와 고정 레그(22)를 포함하는 L 형상의 단면을 갖는다. 베이스(21)는 금속 고정 플랜지(3, 4)의 하부 부분에 해당하는 한편, 고정 레그(22)는 동일한 금속 고정 플랜지(3, 4)의 길이 방향 부분에 해당한다.

각 금속 고정 플랜지(3, 4)의 베이스(21)는 슬롯(11)의 캐비티 또는 개개의 그루브(13, 14)에 수용된다. 금속 고정 플랜지(3, 4)의 베이스(21)는 지지 표면(10)에 평행하게 연장된다. 금속 고정 플랜지(3, 4) 중 하나의 고정 레그(22)의 하부 부분은 금속 고정 플랜지(3, 4)의 다른 고정 레그(22)에 접한다. 따라서, 본 발명에 의해 제공된 한 옵션에 따르면, 두 금속 고정 플랜지(3, 4)의 고정 레그(22)의 하부 부분은 용접 라인(23)에 의해 함께 용접된다. 이러한 용접 라인(23)은 바람직하게는 단열 배리어(5)의 두께에 수용되거나 배치되는데(도 2 내지 4에 묘사된 실시예), 이러한 용접 라인(23)이 지지 표면(10)의 레벨에 또는 심지어 지지 표면(10)보다 약간 위에 배치되도록 제공될 수 있다. 금속 고정 플랜지(3, 4) 각각의 고정 레그(22)의 상부 부분은 지지 표면(10)으로부터, 슬롯(11) 밖으로, 탱크의 내측을 향해 돌출된다.

다시 말해, 두 이웃한 금속 스트레이크(1, 2)는 용접 지지부(3, 4)의 각 측에서 지지 표면(10)에 배열된다. 각 금속 스트레이크(1, 2)는 평평한 중간 부분(6, 7)을 갖는다. 각 금속 스트레이크(1, 2)는 평평한 중간 부분(6, 7)의 두 반대되는 길이 방향 에지를 따라 배치된 두 턴업 에지(8, 9)를 갖는다. 두 금속 스트레이크(1, 2) 각각의 한 턴업 에지(8, 9)만 도 2 내지 4에 묘사되어 있다. 각 턴업 에지(8, 9)는 지지 표면(10)에 대해 돌출된다.

도 2는 다양한 요소(1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9), 즉 두 이웃한 스트레이크(1, 2, 6, 7, 8, 9), (용접 스폿(23)에 함께 고정된) 두 고정 플랜지(3, 4) 및 단열 바디(5)가 본 발명에 따른 용접 방법의 적용 전에 배치되는 방식을 도시한다.

도 3은 도 2의 전술한 요소에 더하여, 본 발명에 따른 상기 용접 방법 및 장치에 특유한 요소를 도시한다. 따라서, 도 2와 비교할 때, 이러한 도 3에서, 전도 스트립(30)("전도 밴드"라는 표현이 "전도 스트립"(30)을 지칭하기 위해 사용될 수도 있음) 및 두 저항 심 용접 전극 휠(resistance-seam welding electrode wheel)(31, 32)이 제공되는데, 상기 전도 스트립(13)과 상기 전극 휠(31, 32)은 첨부된 도면에서 묘사되지 않은 전극 휠 저항 심 용접 장비에 연결된다. 전도 스트립(30)은 두 고정 플랜지(3, 4) 사이에 정의된 공간에, 보다 구체적으로 지지 표면(10)으로부터 돌출된 고정 플랜지(3, 4) 각각의 고정 레그(22) 사이의 공간에 배치된다. 두 전극 휠(31, 32)은 두 스트레이크(1, 2)의 턴업 에지(8, 9) 각각의 외부 면/측(고정 플랜지가 배치되는 측에 반대되는 측에 있는 면/측)에 인접하게 배치된다. 턴업 에지(8, 9) 각각에 대항하여, 전도 스트립(30)을 향하는 방향의 압력을 전극 휠(31, 32)에 가함으로써, 전류가 전도 휠(31, 32), 턴업 에지(8, 9), 고정 플랜지(3, 4) 및 전도 스트립(30)으로 구성된 두께를 관통하여 지나가도록 야기하여, 인접한 고정 플랜지(3, 4)에 턴업 에지(8, 9) 각각을 저항 심 용접할 수 있다.

본 발명의 맥락에서, 전극 휠에 의해 가해진 압력 및 전류 강도의 선택은 많은 실험에 따라, 최적의 전극 휠 저항 심 용접을 보장하도록 정해진다. 전류 강도 및 (예컨대 bar로 표현되는) 압력의 범위는 소재의 정의된 두께와 타입에 대해, 앞서 제시된 것들과 일치한다.

본 발명에 따른 용접 장치의 작동의 관점에서, 용접 작업을 수행하기 위해 다양한 요소의 극성과 관련하여 다수의 구성을 구상할 수 있다. 따라서,

- 양극 터미널로 작용하는 하나의 전극 휠(31, 32)과 음극 터미널로 작용하는 다른 전극 휠(31, 32)을 갖는 것,

- 양극 터미널로 작용하는 두 전극 휠(31, 32)과 음극 터미널로 작용하는 전도 스트립(30)을 갖는 것,

- 양극 터미널로 작용하는 전도 스트립(30)과 음극 터미널로 작용하는 두 전극 휠(31, 32)을 갖는 것을 구상할 수 있다.

물론, 전도 스트립(30)은 (단순한) 전기 전도성 요소로 사용될 수도 있다. 따라서, 이러한 바람직한 실시예에서, 전극 휠(31, 32) 중 하나는 양극 터미널로 작용하고, 다른 전극 휠(31, 32)은 음극 터미널로 작용하며, 전도 스트립(30)은 극성을 갖지 않는다.

전도 스트립(30)은 높은 융점을 갖고 전극 휠(31, 32)로부터의 압력하에서 변형되지 않을 정도로 충분히 기계적으로 강할 필요가 있는 전기 전도성 소재로 이루어진다. 구리가 경제적으로 유리한 소재이지만, 몰리브덴계 합금, 텅스텐계 합금 또는 흑연과 같이 다른 소재가 가능하다.

스트레이크(1, 2)의 턴업 에지(8, 9)는 유리하게는 적어도 해당 턴업 에지(8, 9)에 용접되는 고정 레그(22)의 레벨에서, 고정 플랜지(3, 4)처럼 0.7 mm의 두께를 갖는다. 물론, 턴업 에지(8, 9)의 두께 및 고정 플랜지(3, 4)의 그것이 더 크도록 제공될 수 있는데, 이는 더 높은 전류 강도에 대한 필요를 야기한다. 고정 플랜지(3, 4)와 턴업 에지(8, 9)(스트레이크(1, 2))를 구성하는 소재 또는 소재들의 특성이 가능하게는 다를 수 있는 것처럼, 턴업 에지(8, 9)와 고정 플랜지(3, 4)에 대해 다른 두께를 선택할 수도 있다.

도 4에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 용접 방법이 수행되면, 두 이웃한 금속 스트레이크(1, 2) 각각의 턴업 에지(8, 9)는 용접 지지부로 작용하는 개개의 단일 금속 고정 플랜지(3, 4)에 용접된다. 보다 구체적으로, 각 턴업 에지(8, 9)는 단일 금속 고정 플랜지(3, 4)의 상부 부분에 용접 라인(40, 41)을 따라 용접된다.

실링 및 단열 탱크의 실링 멤브레인을 제조하기 위해 앞서 설명된 기술은 다양한 타입의 탱크에, 예컨대 메탄 운반선과 같은 부유식 구조물 또는 육상 시설 등에 LNG 탱크의 실링 멤브레인을 구성하기 위해 사용될 수 있다.

도 5를 참조하면, 메탄 운반선(70)의 절개도는 배의 이중 선각(72) 내측에 장착된 전체적으로 각기둥 형상의 실링 및 절연 탱크(71)를 나타낸다. 탱크(71)의 벽은 탱크에 저장된 LNG와 접촉되도록 의도된 1차 실링 배리어, 배의 이중 선각(72)과 1차 실링 배리어 사이에 배열된 2차 실링 배리어 및 1차 실링 배리어와 2차 실링 배리어 사이 그리고 2차 실링 배리어와 이중 선각(72) 사이에 각자 배열된 두 절연 배리어를 포함한다.

그 자체로 공지된 방식으로, 배의 상부 갑판에 배열된 로딩/언로딩 파이프(73)는 적절한 커넥터를 이용하여, 탱크(71)로부터 또는 그로 LNG 화물을 전달하기 위해 해양 또는 항만 터미널에 결합될 수 있다.

도 5는 로딩 및 언로딩 스테이션(75), 수중 파이프(76) 및 육상 시설(77)을 포함하는 해양 터미널의 예를 묘사한다. 로딩 및 언로딩 스테이션(75)은 이동식 암(74)과 이동식 암(74)을 지지하는 타워(78)를 포함하는 고정식 해상 시설이다. 이동식 암(74)은 로딩/언로딩 파이프(73)에 연결될 수 있는 절연 연성 파이프(79)의 다발을 구비한다. 지향성 이동식 암(74)은 모든 크기의 메탄 유조선에 적합하도록 맞춰진다. 묘사되지 않은 연결 파이프는 타워(78) 내측으로 연장된다. 로딩 및 언로딩 스테이션(75)은 메탄 운반선(70)이 육상 시설(77)로부터 또는 그로 로딩되고 언로딩되도록 허용한다. 이러한 시설은 액화 가스 저장 탱크(80) 및 로딩 또는 언로딩 스테이션(75)에 수중 파이프(76)에 의해 연결된 연결 파이프(81)를 포함한다. 수중 파이프(76)는 액화 가스가 먼 거리, 예컨대 5 km에 걸쳐 육상 시설과 로딩 또는 언로딩 스테이션(75) 사이에서 이동하도록 허용하는데, 이는 메탄 운반선(70)이 로딩 및 언로딩 작업 동안 해안으로부터 먼 거리에서 떨어져 있도록 허용한다.

액화 가스를 이동시키기 위해 필요한 압력을 생성하기 위해, 배(70) 선상에 구비된 펌프 및/또는 육상 시설(77)에 마련된 펌프 및/또는 로딩 및 언로딩 스테이션(75)에 마련된 펌프가 사용된다.

본 발명이 다수의 특정한 실시예와 관련하여 설명되었으나, 어떠한 방식으로든 그로 제한되지 않으며, 본 발명의 범위 내에 속하는 설명된 수단의 기술적 등가물과 그 조합을 모두 포함한다는 것이 자명하다.

"구성되다", "갖다", "포함하다"와 같은 동사 및 그 활용형의 사용은 청구항에 열거된 것들 외 다른 요소나 다른 단계가 있음을 배제하지 않는다.

청구항에서, 괄호 안의 도면 부호가 청구항에 대한 제한으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (18)

1. 실링 및 단열 탱크의 멤브레인을 용접하기 위한 방법으로서, 실링 및 단열 탱크는 적어도 하나의 금속 실링 멤브레인 및 상기 멤브레인에 이웃한 적어도 하나의 단열 배리어(5)를 포함하는 단열 바디를 포함하고,
   - 단열 배리어(5)의 지지 표면(10)에 의해 지지되는 실링 멤브레인의 적어도 두 금속 스트레이크(1, 2)는 지지 표면(10)에 안착된 평평한 중간 부분(6, 7) 및 지지 표면(10)으로부터 돌출된 두 측 방향 턴업 에지(8, 9)를 포함하는 프로필식 구성요소의 형태를 취하며,
   - 단열 배리어(5)에 의해 지지된 적어도 두 금속 용접 지지부(3, 4)는 두 이웃한 스트레이크(1, 2)의 두 이웃한 측 방향 턴업 에지(8, 9) 사이에서 지지 표면(10)으로부터 돌출되되,
   전도 스트립(30)이 두 전술한 금속 용접 지지부(3, 4) 사이에 삽입되고, 그 후, 전극 휠 저항 심 용접이 사용되어 두 이웃한 금속 스트레이크(1, 2)의 두 측 방향 턴업 에지(8, 9) 각각과 상기 이웃한 턴업 에지(8, 9) 사이에 개재되는 상기 금속 용접 지지부(3, 4) 개개의 하나를 쌍으로 함께, 유밀한 방식으로 용접하는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서,
   용접 지지부 중 적어도 하나(3 또는 4), 바람직하게는 그 둘(3, 4)은 고정 플랜지로 구성되어, 단열 바디의 단열 배리어(5)에 실링 멤브레인을 고정하는 방법.
3. 제2항에 있어서,
   고정 플랜지(3, 4)는 L의 형태를 취하고, 길이 방향 부분(22) 및 단열 배리어(5)와 맞물리는 하부 부분(21)을 포함하는 방법.
4. 제3항에 있어서,
   고정 플랜지(3, 4)의 하부 부분(21)은 금속 스트레이크(1, 2)의 중간 부분(6, 7)과 평행하게, 단열 바디의 단열 배리어(5)의 캐비티(13, 14)에서 연장되는 방법.
5. 제1항 내지 제4항 중 하나에 있어서,
   상기 턴업 에지(8, 9) 각각이 상기 용접 지지부(3, 4) 중 하나에 용접되기 전에, 상기 용접 지지부(3, 4)는 용접을 이용해 유밀한 방식으로 서로 고정되어 있는 방법.
6. 제1항 내지 제5항 중 하나에 있어서,
   상기 용접 지지부(3, 4) 개개의 하나에 대한 상기 이웃한 턴업 에지(8, 9) 각각의 전극 휠 저항 심 용접은 1.5 m/min 내지 2.5 m/min의 속도로, 바람직하게는 1.8 m/min의 속도로 수행되는 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 하나에 있어서,
   전술한 턴업 에지(8, 9), 그리고 바람직하게는 또한 용접 지지부(3, 4)는 적어도 20%의 망가니즈, 바람직하게는 25%의 망가니즈를 포함하는 스틸 또는 Invar로 이루어지는 방법.
8. 제7항에 있어서,
   턴업 에지(8, 9)의 두께, 그리고 바람직하게는 또한 전술한 용접 지지부의 두께는 0.5 내지 0.8 mm, 바람직하게는 0.7 mm인 방법.
9. 제8항에 있어서,
   전극 휠 저항 심 용접 동안, 전류 강도는 1.8 내지 3.2 kA, 바람직하게는 2.2 내지 2.8 kA이고, 개개의 턴업 에지(8, 9)에 대해 각 전극 휠(31, 32)에 의해 가해진 압력은 1.2 내지 2.8 bar, 바람직하게는 2 내지 2.5 bar인 방법.
10. 제7항에 있어서,
    턴업 에지(8, 9)의 두께, 그리고 바람직하게는 또한 전술한 용접 지지부(3, 4)의 두께는 0.9 내지 1.2 mm, 바람직하게는 1 mm인 방법.
11. 제10항에 있어서,
    전극 휠 저항 심 용접 동안, 전류 강도는 2.7 내지 3.8 kA, 바람직하게는 3 내지 3.5 kA이고, 개개의 턴업 에지(8, 9)에 대해 각 전극 휠(31, 32)에 의해 가해진 압력은 3.5 내지 5 bar, 바람직하게는 4 내지 4.5 bar인 방법.
12. 제1항 내지 제11항 중 하나에 있어서,
    전극 휠 저항 심 용접 동안, 전극 휠 저항 심 용접 전류는 연속적으로 흐르지 않고, 바람직하게는 상기 전류는 일정한 주파수로 그 시간의 60% 내지 80%에 해당하는 범위의 시간 동안 흐르는 방법.
13. 제1항 내지 제12항 중 하나에 있어서,
    전도 스트립(30)은 턴업 에지(8, 9) 및 용접 지지부(3, 4)의 융점보다 높은 융점을 갖는 소재 또는 소재의 합금으로 이루어지는 방법.
14. 실링 및 단열 탱크의 멤브레인을 용접하기 위한 시스템으로서, 두 전극 휠(31, 32)을 포함하는 전극 휠 저항 심 용접 장치, 용접될 표면에 상기 전극 휠(31, 32)을 고정하기 위한 수단 및 실링 및 단열 탱크 벽을 포함하고, 실링 및 단열 탱크 벽은
    - 실링 및 단열 탱크의 단열 배리어(5)의 지지 표면(10)에 의해 지지되고, 지지 표면(10)에 안착된 평평한 중간 부분(6, 7) 및 지지 표면(10)으로부터 돌출된 두 측 방향 턴업 에지(8, 9)를 포함하는 프로필식 구성요소의 형태를 취하는 실링 멤브레인의 두 이웃한 금속 스트레이크(1, 2) 및
    - 단열 배리어(5)에 의해 지지되며, 두 이웃한 스트레이크(1, 2)의 두 이웃한 측 방향 턴업 에지(8, 9) 사이에서 지지 표면(10)으로부터 돌출된 두 금속 용접 지지부(3, 4)를 포함하고,
    전극 휠 저항 심 용접 장치는 상기 용접 지지부(3, 4) 중 하나와 상기 턴업 에지(8, 9) 개개의 하나 사이에 적어도 하나의 용접부를 형성하되,
    용접 장치는 두 용접 지지부(3, 4) 사이에 삽입되도록 의도된 전도 스트립(30)을 포함하여, 상기 이웃한 턴업 에지(8, 9) 사이에 개재되는 상기 용접 지지부(3, 4) 개개의 하나에 두 전술한 이웃한 측 방향 턴업 에지(8, 9) 각각을 용접하는 것을 특징으로 하는 시스템.
15. 지지 구조물에 통합된 실링 및 단열 탱크로서, 실링 및 단열 탱크가 복수의 금속 스트레이크(1, 2)로 구성된 적어도 하나의 금속 실링 멤브레인 및 상기 멤브레인에 이웃한 적어도 하나의 단열 배리어(5)를 포함하는 단열 바디를 포함하는 것을 포함하고,
    - 단열 배리어(5)의 지지 표면(10)에 의해 지지되는 실링 멤브레인의 적어도 두 금속 스트레이크(1, 2)는 지지 표면(10)에 안착된 평평한 중간 부분(6, 7) 및 지지 표면(10)으로부터 돌출된 두 측 방향 턴업 에지(8, 9)를 포함하는 프로필식 구성요소의 형태를 취하며,
    - 단열 배리어(5)에 의해 지지된 적어도 두 금속 용접 지지부(3, 4)는 두 이웃한 스트레이크(1, 2)의 두 이웃한 측 방향 턴업 에지(8, 9) 사이에서 지지 표면(10)으로부터 돌출되되,
    제1항 내지 제13항 중 하나에 따른 용접 방법이 사용되어 두 이웃한 금속 스트레이크(1, 2)의 두 이웃한 측 방향 턴업 에지(8, 9) 각각과 상기 이웃한 턴업 에지(8, 9) 사이에 개재되는 상기 용접 지지부(3, 4) 개개의 하나를 쌍으로 함께, 유밀한 방식으로 용접하는 것을 특징으로 하는 실링 및 단열 탱크.
16. 저온 제품을 이동시키기 위한 배(70)로서, 이중 선각(72) 및 이중 선각에 배치된 제15항에 따른 실링 및 단열 탱크(71)를 포함하는 배.
17. 유체를 위한 이동 시스템으로서, 제16항에 따른 배, 부유식 또는 육상 저장 시설로 배의 선각에 설치된 탱크(71)를 연결하도록 설계된 절연 파이프 및 절연 파이프를 통해 부유식 또는 육상 저장 시설로부터 배의 탱크로 또는 그 반대로 유체의 유동을 일으키기 위한 펌프를 포함하는 시스템.
18. 제17항에 따른 배(70)를 로딩 또는 언로딩하기 위한 방법으로서, 유체가 절연 파이프를 통해 부유식 또는 육상 저장 시설로부터 배의 탱크(71)로 또는 그 반대로 이송되는 방법.

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