극저온강 (Cryogenic Steel)
쉽게 풀면
아주 차가운 온도에서도 잘 깨지지 않는 특별한 철판이다.
왜 중요한가
극저온강은 LNG 온도인 영하 160도 부근에서도 취성파괴 없이 인성을 유지하므로, LNG운반선 화물창과 LNG 연료탱크, 배관의 재료로 필수이며 재료비가 선가에서 큰 비중을 차지합니다. 9% 니켈강, 스테인리스강, 알루미늄 합금, 인바 등 후보 재료의 특성 비교가 화물창 형식 선택과 직결됩니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
LNG운반선의 멤브레인형 화물창 인접 구조에 9%니켈강을 적용하여 극저온 환경에서의 취성파괴를 방지한다.
화물창 형식에 따라 요구되는 극저온강의 두께와 용접부 검사 기준이 달라지므로 설계 초기 단계에서 재료 선정이 이루어집니다.
조금 더 깊게 보면
극저온강은 상온에서 오히려 일반강보다 취급이 까다로운 경우가 있어 용접 절차와 열관리가 별도로 승인되어야 하며, 용접 재료의 인성이 모재 수준에 미치지 못하는 것이 흔한 약점입니다. 열수축이 커서 온도 변화 시 응력과 변위를 흡수하는 구조 설계가 재료 강도만큼 중요합니다. 최근 고망간강처럼 니켈을 줄인 대체 재료가 승인되었지만 장기 운용 실적이 짧아 채택에 보수적인 선주가 많습니다. 멤브레인형 화물창의 1차 방벽 재료(인바, 스테인리스강)와 독립형 탱크의 구조재(모스형은 알루미늄합금, C형은 9%니켈강이나 스테인리스강 등)는 요구되는 인성 수준과 열팽창 특성이 달라, 화물창 형식 선택 단계에서부터 재료가 사실상 결정된다. 극저온강은 열수축이 커서 온도 변화 시 응력과 변위를 흡수하는 구조 설계가 재료 강도만큼 중요하다.
주의할 점
극저온강은 일반 조선용강재와 용접성이 다르므로 전용 용접재료와 용접절차서(WPS)를 별도로 적용해야 한다.
극저온강은 일반 조선용강재와 용접성이 다르므로 전용 용접재료와 용접절차서(WPS)를 별도로 적용해야 한다. 용접 재료의 인성이 모재 수준에 미치지 못하는 것이 흔한 약점이라, 용접부 인성 시험이 재료 승인의 핵심 항목이 된다. 최근 고망간강처럼 니켈을 줄인 대체 재료가 승인되었지만 장기 운용 실적이 짧아 채택에 보수적인 선주가 많다.