KR100395576B1 - 철도용 망간크로싱의 육성재생 방법/특결 - Google Patents

Abstract

(1)발명이 속하는 기술분야

본 발명은 철도레일이 서로 교차하는 지점에 설치 부설되는 크로싱에 관한 것으로, 국부적인 마모나 결함이 발생하였을 때 이를 용접에 의해 육성 재생할 수 있는 방법에 관한 것이다.

(2)발명의 목적

본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 망간 크로싱의 약 5%에 해당하는 마모부위를 육성 재생하되, 망간함유량이 모재보다 좀더 높게 특별히 제작된 용접봉을 사용하고 또한 적합한 용접방법에 의하여 육성하여 보수하므로써 원래의 기능을 회복토록 함을 목적으로 하는 것이다.

(3)발명의 구성

망간크로싱을 육성재생하기 위하여 모재보다 망간성분을 1∼1.5% 높게 함유한 용접부재를 선택하여 용접함으로써 용접시 열에 의한 성분 손실을 보상하면서 용접후 모재와 동일 성분의 용접살을 형성시키고 용접도중 모재의 온도가 200℃를 넘지 않도록 관리함으로써 본래의 망간크로싱의 성능을 충분히 재생할 수 있도록 함을 특징으로 하는 발명이다.

(4)발명의 효과

본 발명의 방법으로 인하여 폐기 처분될 고가의 망간크로싱의 기능을 재생, 회복시킬 수 있게 되었고 따라서 자원의 재활용이 가능하여 큰 경제적인 이득을 얻을 수 있게되는 것이며, 아울러 제조에 따르는 시간을 단축하므로써 시간적인 절감효과도 얻을 수 있다.

또한 현장에서 부설된 상태 그대로도 보수작업이 가능하므로 철거, 부설시에 소요되는 인력을 절감 할 수 있고, 철거 부설하는 동안의 철도 운행중단 시간을 단축 할 수 있는 것이다.

Description

철도용 망간크로싱의 육성재생 방법{A rearing and resuscitation method of manganese crossing for railway}

본 발명은 철도레일이 서로 교차하는 지점에 설치 부설되는 크로싱에 관한 것으로, 국부적인 마모나 결함이 발생하였을 때 이를 용접에 의해 육성 재생할 수 있는 방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이 철도가 교차하는 지점에는 크로싱을 설치하여 기차의 바퀴가 철로를 이탈하지 않으면서 교차되는 철로를 지나갈 수 있도록하고 있는데, 크로싱에는 레일을 가공하여 조합한 조립크로싱과 고망간강을 주조, 가공한 일체형 망간크로싱 등이 있으나 현재는 성능이나 수명 등을 고려하여 주로 망간크로싱을 채택하고 있다.

망간 크로싱은 통상 12%이상의 망간을 포함하는 주강제품으로 기계가공에 의하여 가공경화가 일어나므로 기계가공이 매우 어려우며 열에 대해서 매우 쉽게 취약해진다.

따라서 완성 가공된 제품은 철도가 교차되는 지점에 부설되어 기차가 운행됨에 따라 제품의 표면은 점점 더 굳어져 표면의 경도는 매우 높게 형성된다. 이러한 상태에서는 어떠한 기계적인 절삭 가공이 불가능해지고 오로지 연삭에 의해서만 가공이 가능하다.

망간 크로싱은 철도의 교차하는 각도의 정도에 따라 각각 다른 각도를 가지나 대체로 "X"자 형상을 이루고 있으며 기차의 바퀴가 닿는 부분은 기계가공을 하여 기차의 원활한 운행을 도모하고 있다.

현재 철도에 부설된 망간 크로싱은 통상 3∼5년의 내구적 한계수명에 도달하면 폐기 처분하고 있는데, 현재까지는 한계수명에 도달한 망간크로싱 제품을 보수 재생하는 기술은 없었기 때문이다.

그런데 중요한 점은 실제 폐기처분하고 있는 망간 크로싱은 전체적인 파손이나 마모보다는 바퀴의 충돌이 많은 국부적인 부분마모(전체 면적의 5%미만)에 의하여 한계수명에 도달하는 것이다.

고가의 철도부품인 망간크로싱이 약 5%가량밖에 되지 않는 부분의 기능저하로 폐기 처분됨으로써 막대한 경제적인 손실과 인력낭비를 초래하고 있는 것일 뿐만 아니라 망간 크로싱은 재질의 특성상 가공이 어려운 난삭재로써 소재상태에서 완성품으로 기계적인 가공을 하는데도 많은 시간적인 요소가 소모되므로 실로 엄청난 자원의 낭비가 아닐 수 없다.

한편 일반 금속제품에서는 육성, 용접, 보수작업이 행하여지고는 있는데, 그것은 모재의 성분에 적합한 용접봉을 선택하여 적당한 방법으로 덧살을 올리는 용접을 한 후 가공하는 것으로, 본 발명의 대상이 되는 망간크로싱에는 재질의 특성상 절대로 적용할 수 없는 방법인 것이다.

상기한 문제점을 해결하기 위해 안출한 본 발명은 상기에서 언급한 바와 같이 망간 크로싱의 약 5%에 해당하는 마모부위를 육성 재생하되, 망간함유량이 모재보다 좀더 높게 특별히 제작된 용접봉을 사용하고 또한 적합한 용접방법에 의하여 육성하여 보수하므로써 원래의 기능을 회복토록 함을 목적으로 하는 것이다.

도 1은 망간크로싱의 평면도

도 2는 망간크로싱의 설치상태도

본 발명에 의한 방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 우선 용접부재인 용접봉의 선택이 매우 중요한 과제의 하나로 하는데, 용접봉은 모재와 같은 재질의 것을 사용하되 모재인 망간크로싱의 망간성분보다 1 ~ 1.5% 높게 망간을 함유한 것을 사용함으로써 용접시 열에 의한 성분손실을 보상하면서 용접 후 모재와 동일한 성분의 용접살을 형성할 수 있도록 하는 것으로, 세계 굴지의 회사에서 제조한 전용 용접봉을 사용한다.

재생작업을 위한 검사방법을 살펴보면, 우선 재생할 망간크로싱의 표면을 쇼트브라스트나 샌딩으로 청결히 한 후 첫째, 육안으로 검사하여 발견된 결함부위를 펜으로 표시를 하고 둘째, 작은 쇠망치로 두드려서 나는 소리로서 결함존재 여부를 판별하며, 셋째는 침투탐상의 방법으로서 침투액을 결함이 예상되는 표면에 골고루 뿌려 요철부위에 잘 스며들도록 약 2 ~ 3분간 유지하고 침투액을 닦아낸 후 현상액을 얇게 뿌리며, 시간이 경과하여 결함이 내재된 부위에서는 현상액의 색깔이 붉게 변하므로 이를 펜으로 표시를 한다.

발견된 결함부위를 측정하여 과도한 결함이 있는 제품은 보수 불가로 판정하여 폐기처분 하여야 하는데, 크로싱의 특성 및 강도상 절대로 보수가 불가능한 부위가 있으므로 보수 불가 부위에 결함이 있는 것은 무조건 폐기하고 보수가능한 부위에 결함이 있는 것만 보수하며, 보수 가능한 부위이더라도 결함의 크기에 따라 보수가 가능한 것과 사용 불가능한 것으로 구분되어 지므로 세심한 관찰에 의거하여야 한다.

그 다음으로는 발견된 크랙 및 표면결함을 제거하는데 그라인딩이나 아아크 가우징으로 결함의 폭과 길이에 대하여 충분히 제거를 하는 것이다.

보수할 부분은 크랙 및 표면결함 뿐 아니라 마모 또는 침하부위가 있을 수 있는데, 정상적인 사용에 의한 바퀴와의 접촉으로 마모 또는 침하된 량이 어느 정도인지 마모 또는 침하가 많은 부위를 FLANGEWAY GAGE로 그 량을 측정하여 펜으로 표시를 한 후 상기에서와 같이 과도한 결함이 있는 부분은 보수불가로 판정을 한다.

또한 육성용접을 해야 할 부분의 가공경화된 경화층을 그라인딩이나 아아크 가우징으로 제거하여야 하는데, 이때에도 과도한 열이 가해지면 결함의 연장이 있을 수 있고 재질이 변할 수 있으므로 세심한 주의와 관찰이 필요하며, 제거 후 표면의 이물질이나 녹, 기름기 등을 제거한다.

다음으로 용접작업에 들어가는데, 중요한 점은 비이드는 볼록비이드가 되게하고 높이는 형상 가공처리가 가능하도록 초기 제품의 형상치수보다 높게 하며, 용접살의 폭은 10mm 내외로 하고 넓은 면적을 용접할 때는 서로 인접한 용접살은 용접방향을 서로 반대로 함으로써 용접 및 열응력을 서로 상쇄시키도록 한다. 또 위이빙 폭은 스틱타입(stick type) 용접봉 사용시에는 9.5 ~ 12.5mm 이하로 하고 와이어타입(wire type) 용접봉 사용시에는 15.9mm 이하로 한다.

용접과정에서는 과열을 방지하는 것이 중요한데 그 이유는 망간크로싱의 재질 특성상 200℃가 되면 급속히 취약해지기 때문으로서, 과열을 방지하기 위해서는 용접부위에서 10mm 정도 떨어진 지점에 200℃용 Tempstick을 일정한 간격으로 설치하여 이보다 높은 온도에 도달하여 Tempstick이 녹기 시작하면 즉시용접을 중단한 후 냉각될 때까지 기다린 후 다시 용접을 하는 것이다.

또한 과열을 방지하기 위하여 용접길이를 짧게 하는 설계를 하고 용접길이가 70mm를 초과시에는 건너뜀 용접법을 적용하여 용접열의 집중발생을 억제하고 열을 분산시킨다.

상온까지 냉각을 시키되 냉각되는 동안 망치 등과 같은 무딘 연장으로 두드려 줌으로써 용접응력을 완화시키고 완전 냉각 후 슬래그를 제거한다.

용접 후에는 상온에서 서냉을 하고 마모되기 이전 상태의 형상과 치수로 끝마무리를 하는데 기계가공을 하거나 미세한 곳은 그라인딩으로 가공을 하며, 최종적으로 점검을 함으로써 작업을 완료한다.

이상 설명한 바와 같은 방법으로 인하여 폐기 처분될 고가의 망간크로싱의기능을 재생, 회복시킬 수 있게 되었고 따라서 자원의 재활용이 가능하여 큰 경제적인 이득을 얻을 수 있게되는 것이며, 아울러 제조에 따르는 시간을 단축하므로써 시간적인 절감효과도 얻을 수 있다.

또한 현장에서 부설된 상태 그대로도 보수작업이 가능하므로 철거, 부설시에 소요되는 인력을 절감 할 수 있고, 철거 부설하는 동안의 철도 운행중단 시간을 단축 할 수 있는 것이다.

이러한 본 발명은 다른 산업분야에도 적용을 할 수가 있는데, 기타 철도 레일의 보수재생작업, 굴삭기 버켓 끝의 마모된 부분을 육성 재생하는 작업, 불도저 앞날의 마모된 부분을 육성 재생하는 작업, 채석장의 크랴셔의 마모된 부분을 육성 재생하는 작업, 기차바퀴의 마모된 부분을 육성 재생하는 작업, 제철공장의 압연롤의 마모된 부분을 육성 재생하는 작업 등에 본 발명의 기술을 용접봉만 고려하여 적용하면 같은 효과를 누릴 수 있는 것이다.

Claims (5)

1. 망간크로싱을 육성재생하기 위하여 모재와 같이 망간성분을 함유한 용접부재를 이용하여 용접하는 육성재생 방법에 있어서,

   용접부재는 모재보다 망간성분이 1∼1.5% 높게 함유한 것을 선택하여 용접함으로써 용접시 열에 의한 성분 손실을 보상토록 하면서, 용접도중 용접부의 과열을 방지하기 위하여 모재의 용접해야 할 부분에서 10mm 지점에 200℃용 Tempstick을 여러개 일정한 간격으로 설치하여 용접열에 의하여 Tempstick이 녹으면 용접을 중단하고 서냉시킨 후 다시 용접함으로써 모재의 온도가 200℃를 넘지 않도록 관리함을 특징으로 하는 철도용 망간크로싱의 육성재생 방법.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서,

   용접부의 과열을 방지하기 위하여 용접길이를 짧게 하는 용접설계를 하고 용접길이가 70mm를 초과시에는 건너뜀 용접법을 적용하여 용접열의 집중발생을 억제하고 열을 분산시킴을 특징으로 하는 철도용 망간크로싱의 육성재생 방법.
4. 제 1항에 있어서,

   용접살의 형상은 볼록하도록 형성하며, 용접살의 폭은 10mm 내외로 작업을 행하며, 넓은 면적을 용접할 때는 서로 인접한 용접살은 용접방향을 서로 반대방향으로 하여 용접 열 응력을 서로 상쇄하도록 함을 특징으로 하는 철도용 망간크로싱의 육성재생 방법.
5. 제 1항에 있어서,

   용접후 냉각시에 발생하는 열 응력을 완화시키기 위하여 망치 등의 무딘 연장을 이용하여 두드려서 응력을 분산시킴을 특징으로 하는 철도용 망간크로싱의 육성재생 방법.