KR100537248B1 - 티타늄, 지르코늄의 화공유체탱크용 노즐 슬리이브의 성형 가공방법 - Google Patents
티타늄, 지르코늄의 화공유체탱크용 노즐 슬리이브의 성형 가공방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 열교환기, 반응기 및 압력용기본체에 설치되는 노즐내에 티타늄 및 지르코늄 등의 내부식성재를 고온의 열처리를 행하여 프레스성형에 의하여 확관의 슬리이브재를 형성함에 있어서의 성형된 확관의 슬리이브재의 성형에 의하여 발생되는 확관부의 성형끝단을 원하는 칫수로 절단하고 또한 확관부의 테두리에 내면라이닝을 용접처리한 후, 비파괴검사를 행하여 용접부 및 성형부의 불량을 체크하여 합격품만을 재차 열처리를 행함으로써 조직의 경도를 높이고 미세한 상으로 강도를 높일 수 있는 티타늄, 지르코늄의 화공유체탱크용 노즐 슬리이브의 후처리 가공방법에 관한 것으로, 슬리이브재(210)를 노즐(200)의 내면 기초부와 동일한 형상으로 슬리이브재(210)의 확관부(260)의 성형(S1)과; 상기 확관부(260)의 기계가공(S2)과; 상기 기계가공으로 확관부(260)의 칫수대로 링절단(S3)과; 상기 확관부(260)의 끝단에 내면라이닝(300)의 용접(S4)과; 상기 용접된 슬리이브재(210)의 비파괴검사(S5)와; 검사에 합격품을 재차 가열하는 전기 열처리(S6)와; 전기 열처리된 슬리이브재(210)의 크리닝(S6);으로 이루어져 있다.
Description
본 발명은 열교환기, 반응기 및 압력용기본체에 설치되어 유체를 유통시키는 노즐에 장착되는 슬리이브에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열교환기, 반응기 및 압력용기본체에 설치되는 노즐내에 티타늄 및 지르코늄 등의 내부식성재를 고온의 열처리를 행하여 프레스성형에 의하여 확관의 슬리이브재를 형성함에 있어서의 성형된 확관의 슬리이브재의 성형에 의하여 발생되는 확관부의 성형끝단을 원하는 칫수로 절단하고 또한 확관부의 테두리에 내면라이닝을 용접처리한 후, 비파괴검사를 행하여 용접부 및 성형부의 불량을 체크하여 합격품만을 재차 열처리를 행함으로써 조직의 경도를 높이고 미세한 상으로 강도를 높일 수 있는 티타늄, 지르코늄의 화공유체탱크용 노즐 슬리이브의 성형 가공방법에 관한 것이다.
일반적으로, 화공유체를 저장하는 탱크 또는 폐수로부터 폐열을 회수하는 열교환기, 반응기 및 압력용기본체 등은 본체의 모체를 카본스틸재로 형성하며, 내면은 티타늄 및 지르코늄 등의 내부식성의 클래드재를 압착 성형되도록 하여 탱크내에 유출입되는 유체에 의한 부식을 방지하도록 하고 있다.
위와 같이 탱크의 구조를 2중으로 하지 않고 하나의 내부식성부재로 형성할 수도 있으나, 상기 티타늄 및 지르코늄 등의 부재의 가격이 고가일 뿐만 아니라, 기계가공처리가 난해하며 가공비용이 고가인 관계로 본체의 모체를 카본스틸로 하고 내부식성부재를 클래드재로 사용되고 있다.
또한, 상기 화공유체를 저장하는 탱크 또는 폐수로부터 폐열을 회수하는 열교환기, 반응기 및 압력용기본체들에 유체의 공급 및 유출입되도록 하는 노즐들은 통상 본체의 모체와는 별개로 만들어져, 용접에 의하여 본체의 모체에 일체로 접합된다.
그리고, 노즐내에도 상기 본체의 모체내에 클래드재의 형성과 마찬가지로 상기 클래드재와 동종 또는 동종의 합금재를 라이닝슬리이브재가 형성된다.
이 슬리이브재는 본체의 클래드재와 마찬가지로 티타늄 및 지르코늄 등의 내부식성재가 사용되는데, 통상 노즐의 직경에 삽입되어 고정될 수 있는 칫수의 직경으로 원통체를 구매하여 밴딩 등의 기계가공처리하여 노즐의 내면에 장착하여 본체의 모체에 고정된 클래드재와의 용접으로 고정하게 된다.
위와 같이 노즐의 슬리이브재의 칫수에 맞는 원통체의 구매에 어려움이 있고 또한 상온에서의 티타늄재의 가공성이 좋지않아 밴딩 등의 기계가공처리에서 정밀도를 높일 수 없는 문제가 야기되고 있다.
또한, 노즐의 직경에 삽입되어 고정될 수 있는 칫수의 직경으로 원통체를 말아서 끝단을 용접하여 밴딩 등의 기계가공처리하여 노즐의 내면에 장착하여 본체의 모체에 고정된 클래드재와의 용접으로 고정하기도 하나 상온에서 기계가공으로 역시 정밀도를 높일 수 없는 과제로 되고 있다.
본 발명은 상기의 문제를 해소하기 위한 것으로, 원통형상의 슬리이브재를 100∼250℃로 가열하면서 유압프레스 300∼1500톤의 압으로 확관을 성형하며, 확관의 성형으로 발생되는 성형끝단의 불필요한 부분을 절단과 슬리이브재의 확관부의 칫수대로 절단하고 확관부의 끝단에 내면라이닝을 용접한 후, 검사를 행하여 불량품을 선별하고 또한 합격품을 다시 대략 500℃에서 열처리하여 슬리이브재의 조성, 열처리 조건에 맞추어 높은 경도를 얻을 수 있고, 또한 조직의 자체가 미세한 상으로 강도를 유지할 수 있는 티타늄, 지르코늄의 화공유체탱크용 노즐 슬리이브의 성형 가공방법을 제공하고자 한다.
본 발명은 슬리이부재를 노즐의 내면 기초부와 동일한 형상으로 슬리이브재의 확관부의 성형과; 상기 확관부의 기계가공과; 상기 기계가공으로 확관부의 칫수대로 링절단과; 상기 확관부의 끝단에 내면라이닝의 용접과; 상기 용접된 슬리이부재의 비파괴검사와; 검사에 합격품을 재차 가열하는 전기 열처리와; 전기 열처리된 슬리이브재의 크리닝;으로 이루어진 티타늄, 지르코늄의 화공유체탱크용 노즐 슬리이브의 성형 가공방법을 기본특징으로 한다.
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본 발명의 구성을 첨부도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3에 나타낸 바와 같이 본 발명은 슬리이브재(210)를 노즐(200)의 내면 기초부와 동일한 형상으로 슬리이브재(210)의 확관부(260)의 성형(S1)과; 상기 확관부(260)의 기계가공(S2)과; 상기 기계가공으로 확관부(260)의 칫수대로 링절단(S3)과; 상기 확관부(260)의 끝단에 내면라이닝(300)의 용접(S4)과; 상기 용접된 슬리이브재(210)의 비파괴검사(S5)와; 검사에 합격품을 재차 가열하는 전기 열처리(S6)와; 전기 열처리된 슬리이브재(210)의 크리닝(S6);으로 이루어짐을 특징으로 하며, 또한 상기 확관부(260)의 끝단에 내면라이닝(300)의 용접시, 상기 확관부(260)와 내면라이닝(300)을 지그(400)로 가접한 후, 맞대어 용접하도록 하고 있다.
(실시예1)
판재의 티타늄재를 노즐(200)에 장착되는 슬리이브재의 칫수로 마킹하여 노즐(200)의 내경과 같은 원통형상체로 형성하였으며, 도 5a에 나타낸 바와 같이 원통형상체를 기 제작된 노즐(200)에 삽입한 후, 노즐과 원통형상체의 사이에는 0.05∼0.1mm의 종이를 깔아서 이형재로 사용하였으며, 종이외에는 구리스를 도포하여 성형 후 슬리이브재가 노즐에 붙는 것을 방지하도록 하였다.
또한, 윗금형(500)은 도 5b에 나타낸 바와 같이 슬리이브의 내경에 삽입되어 성형될 수 있는 칫수로 제작되고 특히 윗금형(500)의 길이를 길게하면 슬리이브재(210)의 성형시에 윗금형(500)이 슬리이브재(210)의 내면에 유지되어 안정적으로 확관부(260)의 성형이 이루어질 수 있다. 상기 윗금형(500)의 성형시에 LPG토치를 이용하여 100∼250℃로 가열하면서 300∼1500톤의 유압프레스로 성형되도록 하였다.
상기와 같이 형성이 완료된 슬리이브재(210)는 도 7a,b에 나타낸 바와 같이 확관부(260)의 끝단부분이 성형에 의하여 거칠은 부분이 남게되며 슬리이브의 칫수의 설계시 상기 거칠은 부분의 칫수를 감안하여야 할 것이다.
상기 거칠은 부분은 기계가공 예를들어 선반 또는 수동 그라인더를 이용하여 성형끝단(220)의 링부분을 제거하여 진원의 설계칫수로 확관부를 가공할 수 있으며, 위와 같이 가공이 완료된 슬리이브재(210)의 확관부(260)의 끝단부분에 상기 슬리이브재(210)와 동종 또는 동종의 합금재의 내면라이닝(300)을 용접하였다.
이때, 도 8a,b에 나타낸 바와 같이 슬리이브재(210)의 확관부(260)의 끝단부분에 내면라이닝(300)을 용접은 우선 지그(400)를 슬리이브재(210)의 확관부(260)의 끝단부분과 내면라이닝(300)의 용접칫수로 유지되도록 하면서 저면에 가 용접으로 슬리이브재(210)와 내면라이닝(300)을 유지 고정한, 후 슬리이브재(210)와 내면라이닝(300)의 본 용접을 행함에 따라서 칫수의 오차 없이 정밀도 높은 용접을 행할 수 있었으며, 상기 본 용접의 완료 후, 상기 지그의 가 용접을 떼어내었다.
상기 내면라이닝(300)이 용접된 슬리이브재(210)에 비파괴검사(S5)를 행하여 용접부분과 또한 몸통부위를 검사하여 용접의 불량과 또는 성형시 피로에 의한 미세한 상에 이상이 없는가를 검사하게 되며, 이는 슬리이브재의 강도 유지에 영향을 미치기 때문이다.
검사에 합격한 슬리이브재(210)는 재차 열처리(S6)를 행하도록 하였는데, 전기 열처리에 의하여 540℃로 가열하여 기계가공성을 높이고 또한 슬리이브재의 전체에 미세한 상이 형성되어 강도를 유지하도록 하였다.
전기 열처리된 슬리이브재(210)는 크리닝(S7)처리에 의하여 탱크(10)에 고정되는 노즐(200)에 슬리이브재를 장착할 수 있게 된다.
본 발명에 의한 슬리이브재가 완성되면 도 1a,b 및 도 2에 나타낸 바와 같이 화공유체탱크(10)의 본체의 모체(100)내에 클래드재(110)가 형성되고, 탱크(10)내에 유체를 유통시키는 노즐(200)의 모체내에 라이닝슬리이브재(210)를 형성함에 있어서의 상기 노즐(200)의 플랜지부(250)에 라이닝슬리이브재(210)의 위끝단 둘레면에 시트슬리이브(230)가 용접처리되도록 하면서 상기 라이닝슬리이브재(210)와 시트링(230)의 사이에 백시트링(240)를 장착하며, 상기 라이닝슬리이브재(210)와 시트링(230)와 함께 일체로 고정하였다.
(실시예2)
판재의 티타늄재를 노즐(200)에 장착되는 슬리이브재의 칫수로 마킹하여 노즐(200)의 내경에 삽입되어 성형될 수 있는 원판 형상으로 가공하였으며, 도 4a에 나타낸 바와 같이 원판을 기 제작된 노즐(200)에 삽입한 후, 노즐(200)과 원판의 사이에는 0.05∼0.1mm의 종이를 깔아서 이형재로 사용하였으며, 종이 외에는 구리스를 도포하여 성형 후 슬리이브재(210)가 노즐에 붙는 것을 방지하도록 하였다.
또한, 윗금형(500)은 도 4b에 나타낸 바와 같이 슬리이브의 내경에 삽입되어 성형될 수 있는 칫수로 제작되고 특히 윗금형(500)의 길이를 길게하면 슬리이브재(210)의 성형시에 윗금형(500)이 슬리이브재(210)의 내면에 유지되어 안정적으로 확관부(260)의 성형이 이루어질 수 있다. 역시 상기 윗금형(500)의 성형시에 LPG토치를 이용하여 100∼250℃로 가열하면서 300∼1500톤의 압으로 성형되도록 하였다.
또한 도 4c 및 4d의 경우에는 상기 실시예와 같으면서 슬리이브재(210)의 확관 성형시 평판의 슬리이브재(210)의 양쪽에 유지부재(510)의 유지로 인하여 윗금형(500)의 하강시 슬리이브재(210)의 고정을 확실하게 하여 정확한 확관이 이루어지게 할 수 있다.
상기와 같이 형성이 완료된 슬리이브재(210)는 도 6a,b에 나타낸 바와 같이 확관부(260)의 끝단부분이 성형에 의하여 거칠은 부분이 남게되며 슬리이브의 칫수의 설계시 상기 거칠은 부분의 칫수를 감안하여야 할 것이다.
상기 거칠은 부분은 기계가공 예를들어 선반 또는 수동 그라인더를 이용하여 성형끝단(220)의 링부분을 제거하여 진원의 설계칫수로 확관부를 가공할 수 있으며, 위와 같이 가공이 완료된 슬리이브재(210)의 확관부(260)의 끝단부분에 상기 슬리이브재(210)와동종 또는 동종의 합금재의 내면라이닝(300)을 용접하였다.
이상과 같이 본 발명은 원통형상의 슬리이브재를 100∼250℃로 가열하면서 유압프레스 300∼1500톤의 압으로 확관을 성형하며, 확관의 성형으로 발생되는 성형끝단의 불필요한 부분을 절단과 슬리이브재의 확관부의 칫수대로 절단하고 확관부의 끝단에 내면라이닝을 용접한 후, 검사를 행하여 불량품을 선별하고 또한 합격품을 다시 대략 500℃에서 열처리하여 슬리이브재의 조성, 열처리 조건에 맞추어 높은 경도를 얻을 수 있고, 또한 조직의 자체가 미세한 상으로 강도를 유지할 수 있다.
도 1a,b 는 열교환기와 반응기 및 압력용기본체의 개략도,
도 2 는 본 발명의 열교환기, 반응기 및 압력용기본체에 장착되는 노즐의 일부 절결 결합단면도,
도 3 은 본 발명의 티타늄, 지르코늄의 화공유체탱크용 노즐 슬리이브의 성형 가공방법의 블록도,
도 4a,b 는 본 발명의 티타늄, 지르코늄의 화공유체탱크용 노즐 슬리이브를 성형하기 위한 성형 실시 예시도,
도 4c,d 는 도 4a,b에 유지부재를 장착한 예를 나타낸 예시도,
도 5a,b 는 본 발명의 티타늄, 지르코늄의 화공유체탱크용 노즐 슬리이브를 성형하기 위한 다른 성형 실시 예시도,
도 6a,b 는 본 발명의 티타늄, 지르코늄의 화공유체탱크용 노즐 슬리이브가 성형된 직전의 단면 및 평면도,
도 7a,b 는 본 발명의 다른예의 티타늄, 지르코늄의 화공유체탱크용 노즐 슬리이브가 성형된 직전의 단면 및 평면도,
도 8a 는 본 발명의 티타늄, 지르코늄의 화공유체탱크용 노즐 슬리이브에 연결슬리이브를 용접하기 전 상태의 종단면도,
도 8b 는 본 발명의 티타늄, 지르코늄의 화공유체탱크용 노즐 슬리이브에 연결슬리이브를 용접한 상태의 확대도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
S1 : 슬리이브성형 S2 : 기계가공
S3 : 링절단 S4 : 조립, 용접
S5 : 비파괴검사 S6 : 열처리
S7 : 크리닝 200 : 노즐
210 : 슬리이브재 220 : 성형끝단
260 : 확관부 300 : 내면라이닝
400 : 지그 500 : 윗금형
Claims (2)
- 슬리이브재(210)를 노즐(200)의 내면 기초부와 동일한 형상으로 슬리이브재(210)의 확관부(260)의 성형(S1)과; 상기 확관부(260)의 기계가공(S2)과; 상기 기계가공으로 확관부(260)의 칫수대로 링절단(S3)과; 상기 확관부(260)의 끝단에 내면라이닝(300)의 용접(S4)과; 상기 용접된 슬리이브재(210)의 비파괴검사(S5)와; 검사에 합격품을 재차 가열하는 전기 열처리(S6)와; 전기 열처리된 슬리이브재(210)의 크리닝(S6);으로 이루어짐을 특징으로 하는 티타늄, 지르코늄의 화공유체탱크용 노즐 슬리이브의 성형 가공방법.
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- 2003-06-11 KR KR10-2003-0037695A patent/KR100537248B1/ko active IP Right Grant
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