KR100593340B1 - 일체로 형성된 플랜지 구비 금속 파이프 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

플랜지 구비 파이프는 파이프 본체 부분, 플랜지 부분 그리고 파이프 본체 부분과 플랜지 부분 사이에 위치된 굴곡 부분을 포함한다. 파이프 본체 부분, 굴곡 부분 및 플랜지 부분은 일체형 단일 구조체로부터 형성된다. 굴곡 부분의 최소 내경은 파이프 본체 부분의 내경보다 작다. 플랜지 부분은 파이프 본체 부분의 두께보다 두꺼운 두께를 갖는 제1 요소 그리고 파이프 본체 부분의 두께보다 얇은 두께를 갖는 제2 요소를 포함한다. 플랜지 구비 파이프는 플랜지 부분 내에 형성된 구멍을 통해 볼트를 사용하여 다른 부재 또는 구조체에 플랜지 부분을 부착할 정도로 충분한 강성률, 강도 및 내구성을 갖는다.

플랜지 구비 파이프, 파이프 본체 부분, 플랜지 부분, 굴곡 부분, 일체형 단일 구조체, 제1 요소, 제2 요소

Description

일체로 형성된 플랜지 구비 금속 파이프 및 그 제조 방법{INTEGRALLY FORMED FLANGED METAL PIPE AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF}

도1은 본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프의 종단면도.

도2a 내지 도2c는 냉간 가공(압연)에 의해 본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프를 제조하는 공정을 도시하는 도면.

도3은 금속 파이프 본체의 가공될 부분의 길이와 플랜지 폭 사이의 관계를 도시하는 그래프.

도4a는 본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프의 두께가 측정되는 개략도.

도4b는 본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프의 두께의 측정의 결과를 도시하는 표.

도5는 측정 위치와 (플랜지 두께)/(금속 파이프 본체 두께)의 비율 사이의 관계를 도시하는 그래프.

도6a는 본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프의 비커스 경도를 측정하는 위치를 설명하는 개략도.

도6b는 본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프의 비커스 경도의 측정의 결과를 도시하는 도면.

도7은 플랜지 구비 금속 파이프의 플랜지 경도 비율 즉 (플랜지 부분의 비커 스 경도 수치)/(금속 파이프 본체의 비커스 경도 수치)를 도시하는 표.

도8a는 본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프의 절두-원추체-형상 플랜지 부분을 도시하는 측면도.

도8b는 도8a의 선 Ⅰ-Ⅰ 상에서 취해진 종단면도.

도9a는 본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프의 경사 플랜지 부분을 도시하는 측면도.

도9b는 도9a의 선 Ⅱ-Ⅱ 상에서 취해진 종단면도.

도10a는 금속 파이프 폴로서 사용된 본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프가 기초부에 고정되는 방식을 도시하는 사시도.

도10b는 금속 파이프 폴로서 사용된 본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프가 기초부에 고정되는 방식을 도시하는 단면도.

도11a는 본 발명의 플랜지 내의 구멍이 금속 파이프 폴로서 사용된 상태의 플랜지 구비 금속 파이프가 기초부에 고정되는 방식을 도시하는 사시도.

도11b는 본 발명의 플랜지 내의 구멍이 금속 파이프 폴로서 사용된 상태의 플랜지 구비 금속 파이프가 기초부에 고정되는 방식을 도시하는 단면도.

도12a는 액체 운반 파이프를 위한 커플링 장치로서 사용된 본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프의 플랜지 부분의 예를 지시하는 사시도.

도12b는 액체 운반 파이프를 위한 커플링 장치로서 사용된 본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프의 플랜지 부분의 예를 지시하는 단면도.

도13a는 금속 파이프 파일로서 사용된 본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프의 예를 도시하는 사시도.

도13b는 도13a의 선 Ⅲ-Ⅲ 상에서 취해진 종단면도.

도14a 내지 도14d는 본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프의 플랜지 부분이 금속 파이프 파일로서 사용될 때 금속 파이프 파일을 위한 블레이드를 형성하는 방법을 도시하는 도면.

도15a 내지 도15c는 본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프의 플랜지 부분이 금속 파이프 파일로서 사용될 때 블레이드를 형성하는 방법의 더욱 바람직한 예를 도시하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 플랜지 구비 금속 파이프

2: 플랜지

3: 금속 파이프 본체

4: 굴곡 부분

5: 플랜지 중간 지점

6: 플랜지 외부 단부

7: 플랜지 내부 단부

본원은 2004년 6월 10일자로 출원된 일본 특허 출원 제2004-172913호에 대해 미국 특허법 § 119(a) 하에서 우선권을 주장하고, 이는 본 명세서에서 참조된다.

본 발명은 플랜지 구비 금속 파이프(그 단부에 플랜지를 갖는 금속 파이프) 및 그 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 강성률, 강도 및 내구성이 우수한 플랜지 구비 금속 파이프 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

회전식 압입 금속 파이프 파일 등의 건축용 재료를 위한 그리고 액체 운반 파이프 등의 산업용 재료를 위한 금속 파이프 폴 등의 재료를 구축하는 간단한 튜브형 금속 파이프를 사용하는 것은 오히려 드물다. 전형적으로, 전술된 목적들 중 하나를 위해, 별도로 제조된 플랜지 부분이 플랜지 구비 금속 파이프를 형성하도록 튜브형 금속 파이프의 개방 단부에 용접된다.

예컨대, 액체 운반 파이프 등의 산업용 재료를 위한 플랜지 구비 파이프를 사용하는 경우에, 플랜지 부분은 금속 파이프 본체의 개방 단부에 용접되며 외향으로 돌출한다. 다음에, 플랜지 부분은 체결구에 의해 또 다른 플랜지 구비 금속 파이프의 동일-형상의 플랜지 부분에 맞댐 이음된다.

또한, 금속 파이프 폴 등의 플랜지 구비 금속 파이프를 사용하는 경우에, 플랜지 부분은 금속 파이프 본체의 개방 단부에 용접되며 외향으로 돌출된다. 플랜지 구비 금속 파이프는 볼트를 사용하여 기부에 플랜지 부분을 고정함으로써 금속 파이프 폴로서 기능할 수 있다.

회전식 압입 금속 파이프 파일로서 금속 파이프를 사용하는 경우에, 디스크-형상의 부재가 회전식 굴착 블레이드를 형성하도록 금속 파이프 본체의 개방 단부에 용접된다.

추가로, 원추체-형상의 롤을 사용하여 금속 파이프의 개방 단부 부분을 압연함으로써 파이프의 연장 부분으로서 금속 파이프의 단부에 플랜지 부분을 연속적으로 형성하는 방법이 공지되어 있다. 이러한 플랜지 구비 금속 파이프에서, 플랜지 부분은 금속 파이프의 단부에 있는 소성적으로 변형된 디스크-형상 또는 절두-원추체-형상의 부분인데, 이는 금속 파이프의 개방 단부 부분에 냉간 가공(압연)에 의해 연속적으로 형성된다.

그러나, 배경 기술에 따른 금속 파이프에는 열간 가공(압연)에 의해 개방 단부 부분의 두께를 증가시키도록 특별한 예비-처리가 미리 적용되었다. 추가로, 배경 기술에서, 별도의 체결 장치를 사용하지 않고 연속적으로 형성된 플랜지 부분을 갖는 금속 파이프가 사용되지 않았다. 나아가, 연속적으로 형성된 플랜지 부분을 갖는 금속 파이프가 볼트를 사용하여 기부판에 플랜지 부분을 고정함으로써 금속 파이프 폴로서 사용되지 않았다. 바꿔 말하면, 배경 기술에서, 다른 부재에 플랜지 구비 파이프를 고정하게 하는 볼트를 갖는 종래의 플랜지로서 냉간 압연 공정에 의해 연속적으로 형성된 플랜지 부분을 갖는 금속 파이프를 사용하는 것이 공지되어 있지 않다.

냉간 압연 공정에서 금속 파이프의 개방 단부 부분을 디스크-형상의 플랜지 또는 절두-원추체-형상의 플랜지로 형성함으로써 얻어진 플랜지 구비 금속 파이프가 플랜지 내에 형성된 구멍을 통해 볼트를 사용하여 다른 부재 또는 구조체에 고정되게 하도록 플랜지 부분으로서 사용되는 것이 공지되어 있지 않다. 이러한 금속 파이프가 전술된 방식으로 사용되지 않는 이유는 플랜지 구비 금속 파이프의 플 랜지 부분이 플랜지 부분 내에 형성된 구멍을 통해 볼트에 의해 다른 부재 또는 구조체에 고정되게 할 정도로 강성률, 강도 및 내구성이 불충분하기 때문이다.

본 발명의 목적은 플랜지 부분 내에 형성된 구멍을 통해 볼트를 사용하여 다른 부재 또는 구조체에 플랜지 부분을 부착할 정도로 충분한 강성률, 강도 및 내구성을 갖도록 플랜지 부분 및 금속 파이프 부분이 일체형 단일 구조체로부터 형성되는 플랜지 구비 파이프를 제공하는 것이다. 본 발명의 플랜지 부분은 금속 파이프의 개방 단부 부분을 냉간 가공(압연)함으로써 연속적으로 형성되는 금속 파이프의 단부에 있는 디스크-형상 또는 절두-원추체-형상의 부분이다. 바꿔 말하면, 플랜지 부분은 소성적으로 변형된 부분이며 플랜지 부분 및 금속 파이프 부분은 일체형 단일 구조체로부터 형성된다.

이하에서, 일체형 단일 구조체로부터 형성되는 일체형 플랜지 부분 및 금속 파이프 부분은 "일체로 형성된 플랜지(integrally formed flange)"로 불린다. 플랜지의 폭(플랜지 폭)은 플랜지의 최내곽 단부와 플랜지의 외부 단부(주연부) 사이의 거리이다. 또한, 플랜지의 폭은 플랜지가 절두-원추체-형상이면 절두 원추체의 생성 라인에 대응한다. 플랜지의 내부 단부는 금속 파이프 본체와 플랜지 사이에 위치되는 금속 파이프의 굴곡 부분의 외부 표면에 위치된 위치이다. 금속 파이프의 외경은 굴곡 부분에서 최소가 된다.

본 발명에 따르면, 예비-처리를 수행하여 소성 냉간 가공(압연)이 수행될 파이프의 부분[이하, 파이프 본체의 "가공될 부분(to-be-worked portion)"]의 두께를 증가시키도록 파이프 본체에 별도로 준비된 플랜지 요소를 용접할 것이 요구되지 않는다.

본 발명의 또 다른 목적은 플랜지가 금속 파이프 커플링으로서 기능할 수 있도록 적어도 1개의 볼트를 수용하는 그를 통해 형성된 적어도 1개의 구멍을 갖는 일체로 형성된 플랜지를 플랜지 구비 파이프에 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 회전식 압입 금속 파이프 파일을 위해 사용되는 일체로 형성된 플랜지를 플랜지 구비 금속 파이프에 제공하는 것이다. 플랜지 구비 금속 파이프는 플랜지 구비 파이프의 플랜지 부분의 일부 내에 절단부를 형성하고 다음에 절단부를 갖는 부분의 플랜지를 굴곡시킴으로써 준비된다.

본 발명은 일체로 형성된 플랜지가 냉간 가공에 의해 형성될 때 가공될 부분이 어떤 길이를 초과하면 가공-변형량(가공에 의한 경화)의 증가가 인식된다는 것을 발견하였다. 추가로, 플랜지 길이의 증가는 플랜지 내에 두꺼운 부분을 형성하도록 억제되며 경도, 항복 강도 및 항복 비율의 상승이 인식된다. 전술된 발견은 본 발명이 강성률, 강도 및 내구성이 우수한 플랜지 구비 파이프 그리고 그 제조 방법을 제공할 수 있게 하는데, 그 요약은 후술되어 있다.

하나의 실시예에 따르면, 본 발명은 파이프 본체 부분과; 플랜지 부분과; 파이프 본체 부분과 플랜지 부분 사이에 위치된 굴곡 부분을 포함하고 파이프 본체 부분, 굴곡 부분 및 플랜지 부분은 일체형 단일 구조체로부터 형성되고 굴곡 부분의 최소 내경은 파이프 본체 부분의 내경보다 작고 플랜지 부분은 파이프 본체 부분의 두께보다 두꺼운 두께를 갖는 제1 요소 그리고 파이프 본체 부분의 두께보다 얇은 두께를 갖는 제2 요소를 포함하는 플랜지 구비 파이프에 관한 것이다.

또 다른 실시예에 따르면, 본 발명은 금속 파이프 본체 부분과; 플랜지 부분과; 금속 파이프 본체 부분과 플랜지 부분 사이에 위치된 굴곡 부분을 포함하고 금속 파이프 본체 부분, 굴곡 부분 및 플랜지 부분은 일체형 단일 구조체로부터 형성되고 굴곡 부분의 최소 내경은 금속 파이프 본체 부분의 내경의 0.7 내지 0.95 배이고 플랜지 부분은 금속 파이프 본체 부분의 두께보다 두꺼운 두께를 갖는 제1 요소 그리고 금속 파이프 본체 부분의 두께보다 얇은 두께를 갖는 제2 요소를 포함하고 플랜지 부분의 최대 두께는 금속 파이프 본체 부분의 두께의 1.15 내지 2 배이고; 플랜지 부분의 상부 표면의 최대 경도는 금속 파이프 본체 부분의 외부 표면의 경도의 1.15 내지 2 배인 플랜지 구비 금속 파이프에 관한 것이다.

본 발명의 방법에 따르면, 플랜지 구비 금속 파이프를 제조하는 방법은 적어도 1개의 롤러로써 금속 파이프 본체의 개방 단부 부분을 가공하는 단계와; 플랜지 부분 및 굴곡 부분을 형성하도록 가공에 의해 금속 파이프 본체를 전개하는 단계를 포함하고, 금속 파이프 본체의 개방 단부 부분의 개방 단부의 가공될 부분의 길이는 플랜지 부분의 폭의 1.3 내지 2.7 배이다.

본 발명의 적용 가능성의 추가의 범주는 다음에 주어진 상세한 설명으로부터 분명해질 것이다. 그러나, 상세한 설명 및 특정 예는 본 발명의 사상 및 범주 내의 다양한 변형예 및 수정예가 이러한 상세한 설명으로부터 당업자에게 분명하므로 본 발명의 양호한 실시예를 지시하면서 단지 예로서만 주어진다는 것이 이해되어야 한다.

본 발명은 예시로써 주어지므로 본 발명을 제한하지 않는 다음에 주어진 상세한 설명 및 첨부 도면으로부터 더욱 완전하게 이해될 것이다.

본 발명은 첨부 도면을 참조하여 다음의 상세한 설명에 더욱 구체적으로 설명되어 있다. 본 발명을 위해 사용된 금속 파이프 본체는 전기 저항-용접 파이프, 맞댐 이음-용접 파이프 및 이음부 없는 파이프로부터 선택될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 금속 파이프 본체가 바람직하게는 강철로 제조되지만 다른 금속 재료가 사용될 수 있다는 것이 언급되어야 한다.

적어도 그 하나의 개방 단부에서 일체로 형성된 디스크-형상 또는 절두-원추체-형상의 플랜지를 갖는 플랜지 구비 금속 파이프를 제조하는 본 발명의 방법이 도2를 참조하여 설명될 것이다.

금속 파이프 본체(3)는 디스크-형상의 플랜지(2)를 형성하도록 원추체-형상의 롤러(11, 13)를 사용하여 냉간 가공(압연)된다. 우선, 금속 파이프 본체(3)는 금속 파이프 본체의 가공될 부분 L이 도2a에 도시된 바와 같은 롤러에 의해 냉간 가공될 수 있도록 보유 장치(10)에 의해 보유된다. 한 쌍의 원추체-형상의 가공 롤러(11, 13)는 금속 파이프 본체(3)의 개방 단부 내로 삽입된다. 각각의 원추체-형상의 가공 롤러(11, 13)는 원추체-형상의 가공 롤러의 축과 동축인 지지 샤프트(12)를 중심으로 회전될 수 있다. 나아가, 각각의 원추체-형상의 가공 롤러(11, 13)는 금속 파이프 본체(3)의 축(14)을 중심으로 회전될 수 있으며 금속 파이프 본체(3)의 개방 단부로부터 금속 파이프 본체(3) 내측의 가공될 부분 L로 즉 도면에 서 G 방향으로 전진될 수 있다. 원추체-형상의 가공 롤러(11, 13)가 금속 파이프 본체(3)의 개방 단부로부터 가공될 부분 L로 즉 G 방향으로 전진하면서, 이들은 그 자신이 축[지지 샤프트(12)의 축] 및 금속 파이프 본체 축(14)을 중심으로 회전된다. 금속 파이프 본체(3)의 개방 단부(도입 부분)는 도2b에 도시된 바와 같은 절두 원추체를 형성하도록 외향으로 점차로 전개된다. 가공 롤러가 그 자신의 축 및 금속 파이프 본체 축(14)을 중심으로 회전되는 동안에 금속 파이프 본체 축(14)과 각각의 지지 샤프트(12) 사이의 각도가 점차로 증가되면서, 금속 파이프 본체(3)의 개방 단부(3)는 더욱 펼쳐진다. 결국, 각각의 한 쌍의 원추체-형상의 가공 롤러(11, 13)가 플랜지 구비 금속 파이프(1)를 형성하도록 도2c에 도시된 바와 같이 수평이 되는 정도까지 가공 롤러의 지지 샤프트를 경사시킴으로써 디스크-형상의 플랜지(2)가 금속 파이프 본체(3)의 단부에 형성된다.

전술된 모든 공정 즉 그 자신의 축 및 금속 파이프 본체 축(14)을 중심으로 원추체-형상의 가공 롤러(11, 13)를 회전시키는 단계, G 방향으로 원추체-형상의 롤러(11, 13)를 전진시키는 단계 그리고 금속 파이프 본체(13)의 개방 단부가 디스크-형상의 플랜지(2)를 형성하게 펼쳐질 수 있도록 금속 파이프 본체 축(14)과 각각의 원추체-형상의 가공 롤러(11, 13)의 지지 샤프트(12) 사이에 형성된 각도를 점차로 증가시키는 단계를 수행하는 것이 가능하다는 것이 주목되어야 한다.

그러나, 도2b에 도시된 공정의 완료 후 한 쌍의 원추체-형상의 가공 롤러(11, 13)가 지지되고 다음에 각각의 지지 샤프트(12)가 원추체-형상의 가공 롤러(11, 13)의 각각의 상부 표면이 금속 파이프 본체 축(14)에 직각으로 파이프를 향 하도록 경사지는 것도 가능하다. 다음에, 원추체-형상의 가공 롤러(11, 13)의 각각의 상부 표면은 원추체-형상의 가공 롤러가 디스크-형상의 플랜지(2)를 결국 형성하도록 그 자신의 축 및 금속 파이프 본체 축(14)을 중심으로 회전되는 동안에 금속 파이프 본체(13)의 개방 단부 상에 형성된 절두 원추체의 개방 단부 부분 상에서 가압된다.

원추체-형상의 가공 롤러(11, 13)의 배열 및 개수에 대해, 어떠한 특정한 제한도 없다. 예컨대, 한 쌍의 원추체-형상의 가공 롤러(11, 13)가 금속 파이프 본체 축(14)을 중심으로 대칭이도록 배열될 수 있거나, 2개를 초과하는 원추체-형상의 가공 롤러가 사용될 수 있다. 그러나, 원추체-형상의 가공 롤러의 2개의 인접한 지지 샤프트(12) 사이에 형성된 각도가 동일하도록 4개의 가공 롤러를 사용하는 것이 대개 바람직하다.

다음에, 적어도 금속 파이프 본체(3)의 하나의 개방 단부에 일체로 형성된 디스크-형상(도2c 참조) 또는 절두-원추체 형상(도2b 참조)의 플랜지를 갖는 플랜지 구비 금속 파이프(1)가 설명될 것이다.

금속 파이프 본체(3)의 가공될 부분 L의 길이가 20 ㎜ 내지 120 ㎜의 범위 내에 있는 일체로 형성된 플랜지를 갖는 11개의 상이한 플랜지 구비 금속 파이프가 준비된다. 도1은 준비된 플랜지 구비 금속 파이프(1)의 종단면도를 도시하고 있다. STK400 또는 JIS G 3444(STK400 강철 파이프)에 따르는 금속 파이프가 사용된다. 금속 파이프 본체(3)는 약 4.5 ㎜의 두께 그리고 약 114.3 ㎜의 외경을 갖는다. 11개의 준비된 플랜지 구비 파이프의 플랜지 폭은 18 ㎜ 내지 57 ㎜의 범위 내에 있다.

11개의 플랜지 구비 금속 파이프는 금속 파이프 본체(3)의 가공될 부분 L의 길이와 플랜지 구비 금속 파이프(1)의 플랜지(2)의 플랜지 폭 W 사이의 관계에 대해 조사된다. 금속 파이프 본체(3)의 가공될 부분 L의 길이 그리고 플랜지(2)의 플랜지 폭 W는 활주 클리퍼를 사용하여 측정된다.

도3은 금속 파이프 본체(3)의 가공될 부분 L의 길이와 냉간 가공에 의해 형성된 플랜지(2)의 플랜지 폭 W 사이의 관계를 도시하고 있다. 도3은 냉간 가공이 일체로 형성된 플랜지(2)를 형성하는 곳에서 플랜지(2)의 플랜지 폭 W가 금속 파이프 본체(3)의 가공될 부분 L의 길이보다 짧다는 것을 도시하고 있다. 가공될 부분 L의 길이가 60 ㎜ 이상이고/이거나 플랜지 폭 W가 40 ㎜ 이상인 영역에서, 곡선의 경사는 감소하여, L과 W 사이의 관계가 완만해진다는 것을 지시한다. 이는 플랜지 폭 W의 증가가 이러한 영역에서 획득되기가 더 어렵게 된다는 것을 보여준다.

57 ㎜의 폭을 갖는 플랜지의 두께가 측정된다. 측정된 플랜지의 개략 1/2 단면도가 도4a에 도시되어 있다. 플랜지의 두께는 8개의 위치에서 마이크로미터를 사용하여 측정된다. 구체적으로, 플랜지의 두께는 (1) 금속 파이프 본체(3); (2) 플랜지(2)의 반경 방향 내부 단부[플랜지 내부 단부(7)]; (3) 플랜지(2)의 반경 방향 외부 단부로부터 내향으로 5 ㎜[플랜지 외부 단부(6)]; (4) 플랜지 외부 단부(6)로부터 내향으로 10 ㎜; (5) 플랜지 외부 단부(6)로부터 내향으로 20 ㎜; (6) 플랜지 외부 단부(6)로부터 내향으로 30 ㎜; (7) 플랜지 외부 단부(6)로부터 내향으로 40 mm; 그리고 (8)플랜지 외부 단부(6)로부터 내향으로 50 ㎜에서 측정된다.

도4b는 두께를 측정한 결과를 도시하고 있으며 도5는 측정 위치와 (플랜지 두께)/(금속 파이프 본체 두께)의 비율 사이의 관계를 도시하고 있다. 플랜지 두께는 플랜지 외부 단부(6)로부터 내향으로 30 ㎜의 위치에서 즉 플랜지 외부 단부(6)와 플랜지 내부 단부(7) 사이의 중간 지점[플랜지 중간 지점(5)] 주위에서 최대가 된다. 플랜지 외부 단부(6)로부터 내향으로 10 ㎜의 위치(10)에서, 두께는 금속 파이프 본체(3)의 두께보다 얇다.

전술된 결과의 관점에서, 냉간 가공에 의해 일체로 형성된 플랜지를 형성할 때 가공될 부분 L의 길이가 60 ㎜ 이상이고/이거나 플랜지 폭 W가 40 ㎜ 이상인 영역에서 특히 플랜지 폭 W가 45 ㎜를 초과하는 영역에서 플랜지 폭 W의 증가가 상당히 억제된다는 것이 밝혀져 있다. 추가로, 플랜지(2)는 금속 파이프 본체(3)의 두께보다 각각 두껍고 얇은 두꺼운 부분 및 얇은 부분을 가지며 반경 방향 중간 영역에서의 두께 (t)의 증가는 상당하다. 바꿔 말하면, 반경 방향 중간 지점에서의 두께 (t)의 증가는 (가공될 부분 L의 길이) > (플랜지 폭 W)×1.3일 때 상당해진다.

나아가, 60 ㎜의 폭을 갖는 일체로 형성된 플랜지(2)를 포함하는 플랜지 구비 금속 파이프(1)가 STK400 금속 파이프 본체(3) 및 SGP100A 금속 파이프 본체(3)의 개방 단부에 대한 전술된 원추체-형상의 가공 롤러(11, 13)를 사용하는 냉간 가공에 의해 준비된다. SGP100A 금속 파이프 본체는 JIS G 3452의 SGP100A에 따라 형성된 강철 파이프 본체에 대응한다. STK400 강철 파이프 및 SGP100A 강철 파이프는 모두 금속 파이프 본체(3)에서 동일한 두께(4.5 ㎜) 및 동일한 직경(114.3 ㎜)을 갖는다. 준비된 플랜지 구비 파이프의 개략도가 도6a에 도시되어 있는데, 여 기에서는 플랜지 두께의 세부 사항이 도시되어 있지 않다.

비커스 경도는 금속 파이프 본체(3), 플랜지 내부 단부(7), 플랜지 중간 지점(5) 및 플랜지 외부 단부의 외부 표면 및 내부 표면 모두에 대해 JIS Z 2244에 따라 측정된다. 플랜지(2)의 외부 표면은 플랜지(2)의 상부 표면이기도 한 최초의 금속 파이프 본체(3)(냉간 가공되지 전의 금속 파이프 본체)의 외부 표면에 대응한다. 플랜지(2)의 내부 표면은 플랜지(2)의 하부(저부)이기도 한 최초의 금속 파이프 본체(3)의 내부 표면에 대응한다.

플랜지 부분의 비커스 경도는 다음의 영역 즉 (1) 플랜지 외부 단부(6)로부터 내향으로 10 ㎜의 최외곽 영역; (2) 플랜지 내부 단부(7)로부터 내향으로 10 ㎜의 최내곽 영역; 그리고 (3) 그 중심에서 플랜지 중간 지점(5)을 포함하는 10 ㎜의 반경 방향 폭을 갖는 중간 지점 영역에서 측정된다. 금속 파이프 본체(3)의 비커스 경도는 파이프 길이 방향으로 플랜지(2)의 저부 표면으로부터 30 ㎜를 초과하여 떨어진 위치에서 측정된다.

도6b는 비커스 경도 측정의 결과를 도시하고 있다. 도7은 금속 파이프의 종류와 측정 위치 사이의 관계 그리고 금속 파이프 본체(3)의 비커스 경도에 대한 플랜지(2)의 비커스 경도의 비율 즉 플랜지 경도 비율로서 불리는 (플랜지 부분의 비커스 경도 수치)/(금속 파이프 본체의 비커스 경도 수치)를 도시하고 있다.

도7에 따르면, 냉간 가공에 의해 일체로 형성된 플랜지(2)를 형성하는 경우에 가공될 부분 L의 길이가 60 ㎜ 이상이며 플랜지 폭 W가 40 ㎜ 이상인 영역에서 특히 플랜지 폭 W가 약 45 ㎜를 초과하는 영역에서 플랜지 폭 W의 증가가 상당히 억제된다는 것이 밝혀져 있다. 추가로, 플랜지(2)는 금속 파이프 본체(3)의 두께보다 각각 두껍고 얇은 두꺼운 부분 및 얇은 부분을 갖는다. 나아가, 반경 방향 중간 지점 영역에서의 두께 (t)의 증가는 상당하다. 결국, 플랜지 경도 비율은 냉간 가공에 의한 경화로 인해 전체의 플랜지에 걸쳐 1.0을 초과하게 된다. 바꿔 말하면, 다음의 조건 즉 (가공될 부분 L의 길이) > (플랜지 폭 W)×1.3이 충족되는 경우에 반경 방향 중간 지점 영역에서의 두께 (t)의 증가가 상당하며 플랜지 표면 경도가 금속 파이프 본체(3)보다 높아진다는 것이 밝혀져 있다.

SGP100A 강철 파이프로부터 제조된 플랜지 구비 금속 파이프(1)의 플랜지 경도 비율은 STK400으로부터 제조된 플랜지 구비 강철 파이프보다 큰데, 이는 최초의 강철 파이프의 재료가 연질일수록 냉간 가공에 의한 경화가 더욱 상당하다는 것을 지시한다. 이는 높은 플랜지 경도 비율을 가져온다.

가공될 부분 L의 길이가 60 ㎜ 이상이 되거나 플랜지 폭 W가 40 ㎜ 이상이 되거나 특히 플랜지 폭 W가 약 45 ㎜를 초과하게 되거나 다음의 조건 즉 (가공될 부분 L의 길이) > (플랜지 폭 W)×1.3이 충족되도록 플랜지 구비 금속 파이프가 금속 파이프 본체의 개방 단부 부분에 대한 냉간 가공에 의해 제조될 때, 제조된 플랜지 구비 금속 파이프는 강성률, 강도 및 내구성이 우수할 수 있다. 결국, 제조된 플랜지 구비 금속 파이프의 플랜지 부분 내에 형성된 구멍을 통해 볼트를 사용하여 또 다른 플랜지 부분 또는 기부판에 플랜지 부분을 접합하는 것이 가능해진다.

제조된 플랜지 구비 금속 파이프(1)는 금속 파이프 본체(3)의 두께보다 두꺼 운 부분을 갖는 플랜지(2)를 포함한다. 또한, 제조된 플랜지 금속 파이프(1)는 전술된 바와 같은 우수한 경도 및 항복 비율을 갖는다. 또한, 이러한 플랜지 구비 금속 파이프는 그 형상에 의해 특징을 갖는 것으로 밝혀져 있다. 구체적으로, 도1 또는 도4에 지시된 바와 같이, 플랜지 구비 금속 파이프(1)는 금속 파이프 본체(3) 및 플랜지(2)를 연결하는 굴곡 부분(4)에 제한 요소를 갖는다. 이러한 위치에서, 최소 내경은 금속 파이프 본체(2)의 내경보다 작다. 플랜지(2)의 저부 표면으로부터 20 ㎜ 이하만큼 떨어져 있는 영역에서, 플랜지 구비 금속 파이프(1)의 외경 및 내경은 각각 금속 파이프(3)보다 협소하다.

전술된 방식으로 제조된 일체로 형성된 플랜지 구비 금속 파이프(1)가 금속 파이프 본체(3)의 두께보다 두꺼운 부분을 갖는 이유는 냉간 가공에 의해 파이프 본체에 대한 변형을 일으키는 동안에 플랜지(2)의 내부 단부를 향해 압축 응력을 발생시키는 플랜지(2)의 최외곽 영역 내에서 일어나는 바인딩에 기인한다. 최외곽 영역의 바인딩으로 인한 압축 응력은 플랜지(2)의 폭이 증가하면서 커진다. 이는 플랜지의 중간 지점 영역의 두께가 증가하게 하며 금속 파이프 본체(3)의 가공될 부분 L의 길이가 적절한 범위 내에 있을 때 제한 요소를 형성한다.

나아가, 다음의 인자 또는 아이템 즉 (플랜지의 최대 두께)/(금속 파이프 본체의 두께), (굴곡 부분의 최소 내경)/(금속 파이프 본체의 내경), (플랜지의 최대 비커스 경도)/(금속 파이프 본체의 비커스 경도), 금속 파이프 본체의 외경이 60 내지 400의 범위 내에 있는 경우에 충분한 강성률 및 강도를 보증하기 위한 플랜지 폭의 범위 그리고 (가공될 부분의 길이)/(플랜지 폭)가 조사된다. 이제, 조사의 결과가 설명될 것이다.

플랜지의 강성률 및 내구성을 개선시키는 (플랜지의 최대 두께)/(금속 파이프 본체의 두께)의 비율이 1.15 이상인 것이 바람직하다. 이러한 비율의 수치는 대개 2를 초과하지 않는다. 플랜지의 두께는 마이크로미터에 의해 측정된다. 플랜지(2)의 최대 두께는 플랜지(2)의 플랜지 외부 단부(6)와 플랜지 내부 단부(7) 사이의 플랜지 중간 지점(5)의 두께로서 또는 규칙적인 거리 간격 예컨대 5.0 ㎜의 간격 또는 10 ㎜의 간격으로 복수개의 지점의 두께를 측정함으로써 결정될 수 있다.

(굴곡 부분의 최대 내경)/(금속 파이프 본체의 내경)의 비율은 바람직하게는 0.95 내지 0.70의 범위 내에 있어야 한다. 이러한 비율은 제한 요소(7)가 플랜지(2)와 금속 파이프 본체(3) 사이에 형성된다는 것을 의미하는데, 이는 본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프(1)가 큰 비틀림 또는 굴곡 응력에 대해 강성률 및 저항이 개선되게 한다.

(플랜지 부분의 최대 비커스 경도)/(금속 파이프 본체의 비커스 경도)의 비율은 바람직하게는 1.15 이상이어야 한다. 이는 플랜지의 강도를 증가시킴으로써 내구성 등의 만족스러운 품질 및 기능을 성취하는 지수이다. 플랜지(2)의 비커스 경도는 플랜지(2)의 형성 중 냉간 가공을 통한 경화에 의해 증가된다. 따라서, 금속 파이프 본체의 재료가 연질일수록, (플랜지의 최대 비커스 경도)/(금속 파이프 본체의 비커스 경도)의 비율이 커진다. 바꿔 말하면, 금속 파이프 본체의 비커스 경도가 낮을수록, (플랜지의 최대 비커스 경도)/(금속 파이프 본체의 비커스 경도) 의 비율이 높아진다. 그러나, 비율의 수치는 거의 2를 초과하지 않는다.

플랜지(2)의 비커스 경도는 플랜지(2)의 외부 표면 및 내부 표면 모두에 대해 JIS Z 2244에 따라 측정된다. 측정은 복수개의 위치 예컨대 다음과 같은 3개의 위치 즉 (1) 플랜지 외부 단부(6)로부터 내향으로 10 ㎜의 최외곽 영역; (2) 플랜지 내부 단부(7)로부터 외향으로 10 ㎜의 최내곽 영역; 그리고 (3) 그 중심에서 플랜지 중간 지점(5)을 포함하는 10 ㎜의 반경 방향 폭을 갖는 중간 지점 영역에서 행해진다. 물론, 측정은 5개를 초과하는 지점에서 수행될 수 있다. 측정 수치들 중 최대 수치는 플랜지의 최대 비커스 경도이어야 한다.

금속 파이프 본체의 외경이 60 내지 400 ㎜인 경우에 충분한 강성률 및 강도를 보증하기 위한 플랜지 폭 W의 범위에 대해, 플랜지 폭 W는 40 ㎜ 이상, 더욱 바람직하게는 45 ㎜ 이상이어야 한다. 플랜지 폭 W의 상한은 크랙이 냉간 가공 동안에 플랜지의 외부 단부 부분에서 일어나는 폭에 의해 한정된다. 이는 금속 파이프 본체(3)의 두께 및 재료에 의존한다. 그러나, 일반적으로, 크랙은 플랜지 폭 W가 120 ㎜를 초과할 때 일어나기 시작한다. 플랜지 폭 W의 범위는 바람직하게는 강성률, 강도 및 플랜지(2)의 냉간 가공에 의한 성형성을 고려할 때 45 ㎜ 내지 60 ㎜이어야 한다.

(가공될 부분의 길이)/(플랜지 폭)의 비율의 바람직한 수치는 1.32 내지 2.7의 범위 내에 있는데, 이는 (플랜지의 최대 두께)/(금속 파이프 본체의 두께)의 비율이 1.15 이상이 되게 할 수 있고, (굴곡 부분의 최대 내경)/(금속 파이프 본체의 내경)의 비율이 0.95 내지 0.70의 범위 내에 있게 하고, (플랜지 부분의 최대 비커 스 경도)/(금속 파이프 본체의 비커스 경도)의 비율이 1.15 이상이 되게 한다. 금속 파이프 본체(3)의 강도, 두께 및 외경에 따라, 가공될 부분 L의 길이는 바람직하게는 70 ㎜ 내지 120 ㎜의 범위 내에 있어야 한다.

이제, 본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프(1)를 사용하는 다양한 예가 설명될 것이다.

본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프(1)는 플랜지(2) 및 일체형 금속 파이프 본체(3)를 포함한다. 플랜지(2)는 및 금속 파이프 본체는 금속 파이프 본체(3)의 개방 단부를 냉간 가공함으로써 단일(일편) 구조체로부터 일체로 형성된다. 바꿔 말하면, 본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프(1)의 플랜지(2)는 금속 파이프 본체(3)에 별도로 준비된 부재를 용접함으로써 형성되지 않는다. 플랜지(2)는 금속 파이프 본체(3)의 개방 단부로부터 직접적으로 제조된다. 따라서, 플랜지(2)는 냉간 가공에 의해 형성된 구조체를 가져, 금속 파이프 본체(3)의 개방 단부는 플랜지(2)를 형성하도록 소성적으로 변형된다.

본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프(1)의 플랜지(2)는 도8a 및 도8b에 개략적으로 도시된 바와 같은 절두-원추체 형상을 가질 수 있거나 도9a 및 도9b에서 각도 θ에 의해 개략적으로 지시된 바와 같은 경사진 절두-원추체 형상을 가질 수 있다는 것이 주목되어야 한다.

도10a 및 도10b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프(1)는 기부판(24)으로써 플랜지(2)의 상부 표면을 고정함으로써 금속 파이프 폴로서 사용될 수 있다. 도10b에서, 기부판(24)은 고정 볼트(25)로써 기초부(23)에 고정 된다. 기부판(24)은 금속 파이프 폴을 고정하도록 플랜지 구비 금속 파이프(1)의 플랜지(2)를 가압한다.

본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프는 플랜지(2) 내에 구멍을 형성한 후 볼트 및 너트를 사용함으로써 다른 부재 또는 플랜지 구비 금속 파이프에 접합될 정도로 충분한 강도를 가질 수 있다. 도11a 및 도11b는 본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프(1)가 플랜지(2) 내에 구멍을 형성함으로써 금속 파이프 폴(20)로서 사용되는 예를 도시하고 있다. 금속 파이프 폴(20)의 저부 요소(22)는 금속 파이프 본체(3)의 개방 단부를 냉간 가공함으로써 형성되는 디스크-형상의 플랜지(2)(일체로 형성된 플랜지)이다. 디스크-형상의 플랜지(2)는 기계 가공에 의해 형성된 볼트-삽입 구멍(21)을 갖는데, 이는 고정판(22)으로서 기능한다. 금속 파이프 폴(20)의 고정판(22)(저부 요소)은 기초부(23)에 고정된 고정 볼트(25)가 고정판(22) 및 기부판(24)의 볼트-삽입 구멍(21) 내로 삽입될 수 있도록 기초부(23) 상의 기부판(24) 상에 놓인다. 금속 파이프 폴(20)은 너트(26) 및 고정 볼트(25)를 조임으로써 기초부(23)에 고정될 수 있다. 고정판(22)은 강성률이 양호하며 큰 굴곡력 또는 상승력이 금속 파이프 폴(20)의 저부 요소에 인가되더라도 손상을 받지 않고 기초부(23)에 금속 파이프 폴(20)을 견고하게 고정할 수 있다.

또한, 각각의 복수개의 금속 파이프 폴의 양단부 상에 볼트-삽입 구멍(21)을 구비한 고정판(22)을 형성함으로써 볼트 및 너트를 사용하여 서로에 복수개의 금속 파이프 폴(20)을 접합하는 것이 가능하다. 본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프(1)를 사용하는 금속 파이프 폴(20)은 바람에 의한 요동이 작으며 피로 강도가 높도록 고정판(22)에서 그리고 그 부근에서 강도 및 강성률이 양호하다. 또한, 본 발명을 사용하는 금속 파이프 폴은 고정판(22)과 금속 파이프 본체(3) 사이의 적절한 직각을 보증하는데, 이는 복수개의 금속 파이프 폴의 라인이 매우 직선형으로 볼트를 사용하여 서로에 접합되는 것을 보증할 수 있다.

도12a 및 도12b는 본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프(1)가 액체 운반 파이프(30)를 위해 사용되는 본 발명의 또 다른 예를 도시하고 있다. 액체 운반 파이프(30)는 냉간 가공에 의해 형성되는 디스크-형상의 플랜지(2)(일체로 형성된 플랜지)에 볼트 구멍(31)을 제공함으로써 제조된 플랜지(32)를 갖는다. 플랜지(32)가 양단부에 있는 복수개의 액체 운반 파이프(30)는 방수 액체 운반 파이프 라인을 형성하도록 볼트(34) 및 너트(35)를 사용하여 패킹(33)을 통해 인접한 액체 운반 파이프(30)의 플랜지(2)를 커플링함으로써 접합된다.

본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프를 사용하는 액체 운반 파이프는 내부 압력 또는 지진의 외력이 적용되더라도 커플링 요소가 액체의 손상 및 누출을 회피할 수 있을 정도로 플랜지 강도가 양호하다. 두꺼운 플랜지는 플랜지에 높은 강성률을 제공할 수 있으며 제한 요소로 인한 플랜지(2) 근처의 금속 파이프(3)의 협소한 외경 및 내경은 양호한 굴곡 강도를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명을 사용하는 액체 운반 파이프는 정확한 플랜지 형상 그리고 플랜지 평면과 금속 파이프 본체(3)의 길이 방향 축 사이의 정확한 강도를 갖는데, 이는 볼트로써 접합된 커플링 요소로부터의 액체 누출을 방지하는 것을 용이하게 한다.

본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프(1)는 강도 및 강성률이 양호한 플랜지 (2)를 가지므로, 플랜지(2)가 금속 파이프 파일의 선단부 상에 고정된 블레이드로서 기능하게 함으로써 금속 파이프 파일로서 플랜지 구비 금속 파이프(1)를 사용하는 것도 가능하다. 플랜지(2)는 플랜지(2)의 외부 단부(6)로부터 굴곡 부분(4)까지 연장하는 플랜지(2)의 일부 내에 절단부를 형성함으로써 블레이드로 변화될 수 있다. 다음에, 플랜지는 각각 절단부의 양측에서 상향 및 하향으로 부분적으로 굴곡된다.

도13은 회전식 압입 금속 파이프 파일(40)로서 사용되기 위한 본 발명의 변형된 플랜지 구비 금속 파이프(1)의 개략도이다. 플랜지 구비 금속 파이프(1)의 플랜지(2)는 플랜지(2)의 일부 내에 절단부를 형성함으로써 그리고 다음에 각각 상향 및 하향으로 절단부의 양측을 굴곡시킴으로써 블레이드(41)로 변화될 수 있다. 도13의 플랜지는 그 내에 형성된 3개의 절단부를 갖는다. 그러나, 다소의 절단부가 제공될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

도14는 회전식 압입 금속 파이프 파일(40)을 제조하는 공정을 도시하고 있다. 도14a에 도시된 바와 같이, 직선형, 곡선형, V자형 또는 U자형인 절단부(42)가 플랜지(2)의 굴곡 부분에 거의 도달하도록 형성된다. 다음에, 도14b에 도시된 바와 같이, 절단부(42)의 양측 즉 회전 방향으로의 선단부 P 및 후단부 R은 도14c 및 도14d에 도시된 바와 같은 회전식 압입 금속 파이프 파일의 블레이드(41)의 굴착 블레이드 요소(43) 및 굴착 안내 요소(44)를 형성하도록 각각 화살표 X 및 화살표 Y의 방향으로 굴곡된다. 굴착 블레이드 요소(43)와 굴착 안내 요소(44) 사이에 형성된 간극(45)은 블레이드(41)의 상부 표면으로 굴착 블레이드 요소(43)에 의해 굴착된 토양 및 모래의 배출을 용이하게 할 수 있다. 이와 같이, 금속 파이프 본체의 외부 표면과 토양 및 모래 사이에서의 공기 공간의 형성은 효과적으로 회피된다. 굴착 블레이드 요소(43)의 선단부 P는 바람직하게는 회전 방향으로 내향으로 향하여야 한다. 따라서, 플랜지(2) 내의 절단부(42)는 도15에 도시된 바와 같은 회전 방향으로 내향으로 향하도록 제조된다.

본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프(1)를 사용하여 제조된 회전식 압입 금속 파이프 파일에서, 블레이드는 높은 강도 및 강성률을 가지므로 견고한 지면 내로 가압되는 동안에 거의 변형되지 않는다. 블레이드의 상향 각도의 변형은 바람직하게는 굴착의 성능이 저하되더라도 어느 정도까지 억제되어야 한다.

블레이드의 저부 표면은 금속 파이프 본체(1)의 외측에 위치된다. 따라서, 블레이드의 토양 및 모래 내에서의 활주 거리는 금속 파이프 본체(1)의 외부 표면보다 긴데, 이는 신속한 마모를 가져온다. 또한, 블레이드의 저부 표면이 굴착 중 토양 및 모래로부터 수용하는 가압 압력은 금속 파이프 본체(3)가 수용하는 압력보다 훨씬 크다. 굴착의 시작 시, 금속 파이프 본체(3)가 수용하는 압력은 매우 작다. 결과적으로, 블레이드의 저부 표면은 금속 파이프 본체(3) 자체에 비해 훨씬 용이하게 토양 및 모래로부터의 손상을 경험한다. 결국, 블레이드의 두께 및 비커스 경도를 증가시킴으로써 마모로 인한 블레이드의 얇아짐을 회피하는 것이 매우 중요하다.

본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프(1)를 사용하는 금속 파이프 파일은 블레이드가 금속 파이프 본체의 두께보다 두꺼운 부분 그리고 높은 비커스 경도를 갖기 때문에 회전식 압입 금속 파이프 파일을 위해 매우 적절하다. 즉, 본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프(1)의 플랜지(2)의 최대 두께는 금속 파이프 본체(3)의 두께의 적어도 1.15 배이다. 또한, 블레이드의 최대 비커스 경도는 금속 파이프 본체의 비커스 경도의 적어도 1.15 배인데, 이는 블레이드의 마모를 상당히 억제할 수 있다. 나아가, 플랜지 구비 금속 파이프(1)는 굴곡 부분(4)에서 제한 요소를 갖는데, 이는 금속 파이프 파일 내로 이동하는 토양 및 모래가 제한 요소에서 압축되면서 수직 방향으로 적용된 하중에 대한 지지력의 증가를 보조한다. 플랜지(2)의 폭은 바람직하게는 플랜지가 블레이드로서 사용되므로 본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프(1)가 회전식 압입 금속 파이프 파일을 위해 사용될 때 50 ㎜ 이상이어야 한다.

긴 금속 파일이 필요하면, 또 다른 금속 파이프가 추가의 회전식 압입을 위해 추가로 용접될 수 있다. 대체예에서, 본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프(1)를 사용하는 회전식 압입 금속 파이프 파일을 사용하는 경우에, 긴 파일은 블레이드가 회전식 압입 파이프 파일의 양단부 상에 형성된다면 용이하게 준비된다. 즉, 또 다른 파일의 저부 단부에 있는 블레이드는 현재에 작동된 파일의 상부 단부에 있는 블레이드에 간단하게 용접되거나 체결된다.

또한, 전술된 본 발명의 플랜지 구비 파이프(1)는 다른 용도를 위해 사용될 수 있다. 예컨대, 도13에 도시된 금속 파이프 파일은 우물 천공 기계로서 사용될 수 있다.

다양한 변형예가 플랜지 구비 금속 파이프의 용도 및 목적에 따라 행해질 수 있다. 예컨대, 부식 저항이 요구되면, 도금 또는 다른 코팅이 금속 파이프에 적용될 수 있다. 추가로, 양호한 외관이 요구되면, 스테인리스강 파이프가 사용될 수 있다. 또한, 티타늄, 알루미늄, 구리 또는 다른 금속이 파이프 본체를 위한 재료로서 사용될 수 잇다.

본 발명은 금속 파이프 본체와 일체로 형성되는 플랜지를 가지며 강성률, 강도 및 내구성이 폭넓고 우수한 플랜지 구비 금속 파이프 그리고 플랜지 구비 금속 파이프를 제조하는 방법을 제공할 수 있다. 본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프는 본 발명의 플랜지 구비 금속 파이프가 금속 파이프 본체의 개방 단부 부분에 압연 가공을 적용함으로써 행해지기 때문에 금속 파이프 본체에 플랜지 구비 부분을 용접함으로써 제조되는 종래의 플랜지 구비 파이프에 비해 형상의 정확성이 우수하므로, 열 왜곡으로 인한 어떠한 변형도 없다.

본 발명이 이와 같이 설명되었지만, 본 발명은 다양한 방식으로 변형될 수 있다는 것이 분명할 것이다. 이러한 변형예는 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나는 것으로 간주되지 않고, 당업자에게 분명한 바와 같은 모든 이러한 변형예는 다음의 특허청구범위의 범주 내에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

본 발명에 따르면, 예비-처리를 수행하여 소성 냉간 가공(압연)이 수행될 파이프의 부분의 두께를 증가시키도록 파이프 본체에 별도로 준비된 플랜지 요소를 용접할 것이 요구되지 않는다.

Claims (27)

1. 파이프 본체 부분과,

   플랜지 부분과,

   파이프 본체 부분과 플랜지 부분 사이에 위치된 굴곡 부분을 포함하고,

   파이프 본체 부분, 굴곡 부분 및 플랜지 부분은 일체형 단일 구조체로부터 형성되고, 굴곡 부분의 최소 내경은 파이프 본체 부분의 내경보다 작고, 플랜지 부분은 파이프 본체 부분의 두께보다 두꺼운 두께를 갖는 제1 요소 그리고 파이프 본체 부분의 두께보다 얇은 두께를 갖는 제2 요소를 포함하는 플랜지 구비 파이프.
2. 제1항에 있어서, 플랜지 부분의 최대 두께는 파이프 본체 부분의 두께의 1.15 배 이상인 플랜지 구비 파이프.
3. 제1항에 있어서, 굴곡 부분의 최소 내경은 파이프 본체 부분의 내경의 0.7 내지 0.95 배인 플랜지 구비 파이프.
4. 제2항에 있어서, 굴곡 부분의 최소 내경은 파이프 본체 부분의 내경의 0.7 내지 0.95 배인 플랜지 구비 파이프.
5. 제1항에 있어서, 플랜지 부분의 상부 표면의 최대 경도는 파이프 본체 부분 의 외부 표면의 경도의 1.15 배 이상인 플랜지 구비 파이프.
6. 제1항에 있어서, 플랜지 부분의 폭은 40 ㎜ 내지 120 ㎜의 범위 내에 있는 플랜지 구비 파이프.
7. 제6항에 있어서, 파이프 본체 부분의 외경은 60 ㎜ 내지 400 ㎜의 범위 내에 있고, 플랜지 부분의 폭은 45 ㎜ 내지 60 ㎜의 범위 내에 있는 플랜지 구비 파이프.
8. 제1항에 있어서, 플랜지 부분은 디스크-형상 또는 절두-원추체-형상인 플랜지 구비 파이프.
9. 제1항에 있어서, 플랜지 부분은 그를 통해 형성된 2개 이상의 구멍을 갖고, 각각의 구멍은 그 내에 볼트를 수용하는 플랜지 구비 파이프.
10. 제1항에 있어서, 플랜지 부분은 플랜지 부분의 외부 단부로부터 굴곡 부분까지 연장하는 그 일부 내의 절단부를 가지며 절단부의 양측에서 상향 및 하향으로 굴곡되는 플랜지 구비 파이프.
11. 제1항에 있어서, 플랜지 부분은 1개 이상의 볼트에 의해 인접한 플랜지 구비 파이프의 플랜지 부분에 연결되고, 각각의 플랜지 부분은 1개 이상의 볼트를 수용하는 그를 통해 형성된 1개 이상의 구멍을 갖는 플랜지 구비 파이프.
12. 제1항에 있어서, 플랜지 부분은 1개 이상의 볼트에 의해 인접한 플랜지 구비 파이프의 플랜지 부분에 연결되고, 각각의 플랜지 부분은 1개 이상의 볼트를 수용하는 그를 통해 형성된 1개 이상의 구멍을 갖고, 패킹이 그 사이를 밀봉하여 방수 구조체를 형성하도록 플랜지 부분들 사이에 위치되는 플랜지 구비 파이프.
13. 제1항에 있어서, 플랜지 부분은 1개 이상의 볼트에 의해 기초부에 연결되고, 플랜지 부분은 1개 이상의 볼트를 수용하는 그를 통해 형성된 1개 이상의 구멍을 갖는 플랜지 구비 파이프.
14. 금속 파이프 본체 부분과,

    플랜지 부분과,

    금속 파이프 본체 부분과 플랜지 부분 사이에 위치된 굴곡 부분을 포함하고,

    금속 파이프 본체 부분, 굴곡 부분 및 플랜지 부분은 일체형 단일 구조체로부터 형성되고, 굴곡 부분의 최소 내경은 금속 파이프 본체 부분의 내경의 0.7 내지 0.95 배이고, 플랜지 부분은 금속 파이프 본체 부분의 두께보다 두꺼운 두께를 갖는 제1 요소 그리고 금속 파이프 본체 부분의 두께보다 얇은 두께를 갖는 제2 요소를 포함하고, 플랜지 부분의 최대 두께는 금속 파이프 본체 부분의 두께의 1.15 내지 2 배이고, 플랜지 부분의 상부 표면의 최대 경도는 금속 파이프 본체 부분의 외부 표면의 경도의 1.15 내지 2 배인 플랜지 구비 금속 파이프.
15. 제14항에 있어서, 플랜지 부분의 폭은 40 ㎜ 내지 120 ㎜의 범위 내에 있는 플랜지 구비 금속 파이프.
16. 제15항에 있어서, 파이프 본체 부분의 외경은 60 ㎜ 내지 400 ㎜의 범위 내에 있고, 플랜지 부분의 폭은 45 ㎜ 내지 60 ㎜의 범위 내에 있는 플랜지 구비 금속 파이프.
17. 제14항에 있어서, 플랜지 부분은 디스크-형상 또는 절두-원추체-형상인 플랜지 구비 금속 파이프.
18. 제14항에 있어서, 플랜지 부분은 그를 통해 형성된 2개 이상의 구멍을 갖고, 각각의 구멍은 그 내에 볼트를 수용하는 플랜지 구비 금속 파이프.
19. 제14항에 있어서, 플랜지 부분은 플랜지 부분의 외부 단부로부터 굴곡 부분까지 연장하는 그 일부 내의 절단부를 가지며 절단부의 양측에서 상향 및 하향으로 굴곡되는 플랜지 구비 금속 파이프.
20. 제14항에 있어서, 플랜지 부분은 1개 이상의 볼트에 의해 인접한 플랜지 구비 파이프의 플랜지 부분에 연결되고, 각각의 플랜지 부분은 1개 이상의 볼트를 수용하는 그를 통해 형성된 1개 이상의 구멍을 갖는 플랜지 구비 금속 파이프.
21. 제14항에 있어서, 플랜지 부분은 1개 이상의 볼트에 의해 인접한 플랜지 구비 파이프의 플랜지 부분에 연결되고, 각각의 플랜지 부분은 1개 이상의 볼트를 수용하는 그를 통해 형성된 1개 이상의 구멍을 갖고, 패킹이 그 사이를 밀봉하여 방수 구조체를 형성하도록 플랜지 부분들 사이에 위치되는 플랜지 구비 금속 파이프.
22. 제14항에 있어서, 플랜지 부분은 1개 이상의 볼트에 의해 기초부에 연결되고, 플랜지 부분은 1개 이상의 볼트를 수용하는 그를 통해 형성된 1개 이상의 구멍을 갖는 플랜지 구비 금속 파이프.
23. 플랜지 구비 금속 파이프를 제조하는 방법이며,

    1개 이상의 롤러로써 금속 파이프 본체의 개방 단부 부분을 가공하는 단계와,

    플랜지 부분 및 굴곡 부분을 형성하도록 가공에 의해 금속 파이프 본체를 전개하는 단계를 포함하고,

    금속 파이프 본체의 개방 단부 부분의 가공될 부분의 길이는 플랜지 부분의 폭의 1.3 내지 2.7 배인 방법.
24. 제23항에 있어서, 1개 이상의 롤러는 한 쌍 이상의 원추체-형상의 롤러를 포함하고, 각각의 롤러는 지지 샤프트 상에 장착되며 금속 파이프 본체의 길이 방향 축 주위에서 그리고 금속 파이프 본체의 개방 단부 부분으로부터 파이프 내측의 가공될 부분을 향한 전진 방향으로 지지 샤프트의 축을 중심으로 회전 가능하고, 각각의 지지 샤프트와 금속 파이프 본체의 길이 방향 축 사이의 각도는 변화될 수 있고,

    금속 파이프 본체의 길이 방향 축 주위에서 그리고 금속 파이프 본체의 개방 단부 부분으로부터 파이프 내측의 가공될 부분을 향한 전진 방향으로 지지 샤프트의 축을 중심으로 롤러를 회전시키는 단계와,

    각각의 지지 샤프트와 금속 파이프 본체의 길이 방향 축 사이의 각도를 변화시키는 단계를 더 포함하는 방법.
25. 제23항에 있어서, 가공될 부분은 60 ㎜ 이상이고, 플랜지 부분의 폭은 40 ㎜ 이상인 방법.
26. 제23항에 있어서, 금속 파이프 본체의 내경보다 작은 최소 내경을 갖도록 굴곡 부분을 형성하는 단계와,

    금속 파이프 본체의 두께보다 두꺼운 두께를 갖는 제1 요소 그리고 금속 파이프 본체의 두께보다 얇은 두께를 갖는 제2 요소를 포함하도록 플랜지 부분을 형 성하는 단계를 더 포함하는 방법.
27. 제23항에 있어서, 금속 파이프 본체의 개방 단부 부분은 상기 가공 단계 전에 대체로 균일한 두께를 갖고, 상기 가공 단계는 금속 파이프 본체의 개방 단부 부분의 두께를 증가시키지 않고 수행되는 방법.

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