Abstract
A brittle fracture is one of the source of structural damage and can bring a fatal accident. The inner shell of LNG storage tank should be designed and applied to construction by ensure that no brittle crack will occur under -162℃ condition. In point of view of fracture mechanics brittle fracture in the structure could be referred as crack initiation and crack arrest. It should be designed no crack initiation. However, in the unlikely event of a brittle fracture occurring, a back-up function of arresting the brittle crack should be included for the design. In this paper investigated the characteristics of 9% Ni steel thick plates of having a capability of arresting brittle cracks under the thickness of 33 mm, 37mm, 40 mm. First, charpy test has performed to evaluate the fundamental brittle impact fracture property of 9% Ni steel under the temperature of 24℃, -162℃ and -196℃. In addition, Duplex ESSO tests were also performed under -196℃ to evaluate the capability of crack arrest for 9% Ni steel. From the experiments results, it was confirmed that all the thickness of 9% Ni steel plates exhibits sufficient brittle crack arrest fracture toughness for the application of LNG storage tank as a inner shell.
취성파괴는 구조물 손상의 원인 중 하나로 대형사고로 발생할 가능성이 있다. -162℃의 초저온 LNG를 저장하는 저장탱크의 내조는 취성파괴가 발생하지 않도록 반드시 이를 확인 할 수 있도록 성능검사를 하여 건설된다. 파괴역학 관점에서는 구조물의 파괴특성을 균열생성과 균열정지로 구분하고 있다. 취성균열이 발생되지 않도록 설계하고 취성 파괴가 발생하여도 취성 파괴가 정지하는 기능이 확인되는 소재가 사용되어야 한다. 본 논문에서는 LNG저장탱크의 내조 소재로 널리 사용되는 9% Ni강 33mm, 37mm, 40mm 두께로 준비하여 취성균열정지 특성을 분석하였다. 기본적인 취성 충격 시험특성을 파악하기 위하여 샤르피 충격시험을 상온, -162℃, -196℃ 조건에서 수행하였다. 또한 -196℃ 환경에서 Duplex ESSO 시험을 수행하여 취성균열정지 파괴인성을 평가하고 그 결과를 분석하였다. 이러한 시험결과를 바탕으로 9% Ni강이 LNG저장탱크 내조소재로 적용되기에 충분한 균열정지 파괴인성을 가지고 있음을 확인하였다.