Abstract
Bellows for LNG carriers must be corrosion resistant in order to operate in seawater environments. They must also have long fatigue lives in order to withstand the expansion and contraction caused by large temperature changes and continuous vibration in extreme environments. In order to incorporate these properties into bellow design, it is important to use materials that are resistant to cold brittleness and corrosion, and maintain their optimized forming condition. The design conditions and forming methods used for bellows must be optimized in order to incorporate these characteristics. In this study, finite element analysis was used to develop cryogenic bellows, which have good mechanical strength and reliability. In addition, two different forming methods (mechanical and hydroforming) were used to design and produce bellows, in order to derive their forming condition. The height, thickness, and hardness of the convolutions of bellows produced by each method were measured and compared with each other. The results confirmed that the two forming methods produced bellows with different mechanical properties.
LNG 선박용 벨로우즈는 극한의 환경에서 지속적인 진동 그리고 큰 온도변화에 따른 수축과 팽창을 견뎌내야 하는 피로수명과 해수환경에서의 내식성을 가져야 한다. 이러한 특성을 갖기 위해서는 저온에서의 인성이 강하고 내부식성이 강한 재료를 사용하여 최적화된 성형조건을 유지하는 것이 매우 중요하다. 이를 위해서는 벨로우즈의 최적화된 설계 조건과 성형방법이 뒷받침되어야 한다. 본 연구에서는 기계적 강성과 신뢰성이 높은 극저온용 벨로우즈를 개발하기 위하여 유한요소 해석을 통해 벨로우즈를 설계하였다. 또한 두 가지의 성형방법을 통해 설계된 벨로우즈를 제작하여 최적화된 성형조건을 도출하고자 하였다. 기계식 성형방법과 하이드로포밍 방법을 통해 벨로우즈를 성형하고 성형방법에 따른 벨로우즈의 기계적 특성을 비교하기 위하여 성형부의 높이, 두께 및 비커스 경도 값을 측정하였다. 이를 통해 기계식 성형방법으로 제작된 벨로우즈의 경도 값이 하이드로포밍 제작 벨로우즈보다 더 높은 것을 확인하였다.
