2010년 포스코, 대우조선해양, 세계 5대 선급협회가 '초저온용 고망간강 및 용접재료 공동개발' 프로젝트에 착수해 LNG 저장탱크용 고망간강 양산을 달성했다. 2015. 2022년 6월까지 대우조선해양과 포스코가 세계 최초로 LNG추진 초대형 원유운반선에 고망간강 LNG 연료저장탱크를 설치하는 기술적인 난관을 극복하기로 했다. (VLCCs) 협약식을 갖고 철강 전처리부터 용접, 성형까지 연료탱크 제조기술을 개발했다고 밝혔다.
1. 고망간강이란?
LNG 저장 탱크용 고망간강은 망간 함량이 22-25% 사이인 합금강으로 저온 저항성이 우수하고 내마모성이 높으며 이는 기존 LNG 저장 탱크 재료보다 더 분명합니다. LNG 저장 탱크의 새로운 사랑입니다 대한민국이 10년 넘게 연구개발에 전념해 온 소재입니다.
2. LNG 저장 탱크의 강종에 대한 간략한 분석과 그에 맞는 용접 소모품은 다음과 같은 엄격한 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 대형 LNG 연료 저장 탱크는 환경 친화적인 연료 동력 선박과 전체 LNG 산업 체인의 핵심 장비이기 때문에, 기술기준이 매우 엄격하고 비용도 비싸다. LNG는 일반적으로 -163°C의 초저온 환경에서 저장 및 운송됩니다. “액화가스를 대량으로 운반하는 선박의 건설 및 장비에 관한 국제 코드”를 “IGC 코드”라고 합니다. LNG 건설에 사용할 수 있는 4가지 저온 재료에는 알루미늄 합금강, 오스트리아 인장계 스테인리스강, 오스테나이트계 Fe-Ni 합금강(Invar 강이라고도 함) 및 9%Ni 강(자세한 내용은 표 1 참조)이 포함됩니다. 9%Ni강은 LNG 연료 저장 탱크에 가장 일반적으로 사용되고 널리 사용됩니다. 그러나 단점은 가격이 여전히 비싸고 가공 절차가 번거롭고 강도가 상대적으로 낮으며 제품의 니켈 함량이 높다는 것입니다. 최근 몇 년간 니켈 가격이 지속적으로 오르면서 제품 가격도 크게 올랐다.
“IGC 코드”에 따라 LNG 건설에 사용할 수 있는 4가지 극저온 재료
| 최소 설계 온도 | 주요 강종 및 열처리 | 충격 시험 온도 |
| -165℃ | 9%Ni강 NNT 또는 QT | -196℃ |
| 오스테나이트계 스테인리스강 – 304, 304L, 316/316L, 321 및 347 용액 처리 | -196℃ | |
| 알루미늄 합금 - 5083 단련 | NO | |
| 오스테나이트계 철-니켈 합금(36%Ni) |
일반적으로 사용되는 LNG 소재와 신형 고망간강의 강도 비교
| 목 | 일반적으로 합금 | 고망간강 | ||||
| 9% 니켈강 | 304 SS | 알루 5083-O | 인바강 | MC | ||
| 기본 재료 | 화학 성분 | Fe-9Ni | Fe-18.5Cr-9.25Ni | Al-4.5Mg | Fe-36Ni | M CH 백만 |
| 미세구조 | α1(+Y) | γ(FCC) | FCC | FCC | FCC | |
| 항복 강도Mpa | ≥585 | ≥205 | 124-200 | 230-350 | ≥400 | |
| 인장강도 Mpa | 690-825 | ≥515 | 276-352 | 400-500 | 800-970 | |
| -196℃영향제이 | ≥41 | ≥41 | NO | NO | ≥41 | |
| 용접물 | 용접 소모품 | 인코날 | 308형 | ER5356 | - | FCA, SA, GTA |
| 항복 강도Mpa | - | - | - | - | ≥400 | |
| 인장강도Mpa | ≥690 | ≥550 | - | - | ≥660 | |
| -196℃영향제이 | ≥27 | ≥27 | - | - | 27 | |
고강도, 고인성, 저비용을 결합한 초저온 고망간강은 미래 LNG 연료 저장 탱크 및 환경 보호 대체 연료 저장 탱크 시장(예: 액체 암모니아, 액체 수소, 그리고 메탄올.
고망간강의 구성 및 성능 요구 사항
화학 성분(ASTM 초안)
|
| C | Mn | p | s | Cr | Cu |
| % | 0.35-0.55 | 22.5-25.5 | <0.03 | <0.01 | 3.0-4.0 | 0.3-0.7 |
기계적 거동
● 결정 구조: 면심 입방 격자(γ-Fe)
● 허용온도>-196℃
● 항복강도>400MPa(58ksi)
● 인장강도: 800~970MPa(116-141ksi)
● -196℃(-320°F)에서 샤르피 V-노치 충격 테스트 >41J
당사 고망간강 매칭 용접재료 소개
최근에는 LNG 저장탱크용 고망간강 매칭 용접재료의 연구개발에 매진하여, LNG 저장탱크용 고망간강 모재의 특성을 매칭할 수 있는 용접재료 개발에 성공하였습니다. 구체적인 특성은 표 2에 나와 있습니다.
용접재료 용착금속과 일치하는 고망간강의 기계적 성질
| 이름 | 위치 | 기계적 성질 | ||||
| YP | TS | EL | -196℃충격 | 방사선 검사 | ||
| 디자인 목표 | ≥400 | ≥660 | ≥25 | ≥41 | I | |
| 독일-HMA Φ3.2mm | 수동전극 | 488 | 686 | 46.0 | 73.3 | I |
| GCR-HMA-S Φ3.2mm | 금속 코어 와이어 | 486 | 700 | 44.5 | 62.0 | I |
Ps. 고망간강용 금속 분말 코어 수중 아크 용접 와이어는 고망간강에 적합한 플럭스 GXR-200을 채택합니다.
LNG 저장탱크용 고망간강 용접재료의 용접성 및 샘플 전시
고망간강 용접재료의 용접성은 다음과 같습니다.
슬래그 제거 후 전극(GER-HMA) 평면 필렛 용접
슬래그 제거 후 전극(GER-HMA) 고각 용접
필렛용접 슬래그 제거 전, 후의 용접봉(GER-HMA)
금속분심 서브머지드 아크(GCR-HMA-S) 용접 디스플레이
고망간강 용접봉 용접 이음부의 샘플은 다음과 같습니다
평면 용접(1G) 인장 샘플 표시
수직 용접(3G) 인장 샘플 디스플레이
평면용접(1G) 절곡 샘플 전시
평면용접(1G) 절곡 샘플 전시
추신. 고망간강은 용접봉 1G 및 3G로 용접되었으며, 면 굽힘 및 뒷면 굽힘 샘플에 균열이 없으며 균열 저항성이 좋습니다.
게시 시간: 2022년 11월 22일