KR100999847B1

KR100999847B1 - 스팀터빈의 최종단 버켓 단부에 부착되는 쉘드 접합방법및 쉘드 접합용 지그

Info

Publication number: KR100999847B1
Application number: KR1020030032890A
Authority: KR
Inventors: 김대중
Original assignee: 두산중공업 주식회사
Priority date: 2003-05-23
Filing date: 2003-05-23
Publication date: 2010-12-13
Also published as: KR20040100506A

Abstract

본 발명은 스팀터빈의 최종단 버켓에 있어서, 스팀터빈의 최종단 버켓의 단부가 침식되는 것을 방지하기 위해 또는 침식된 것을 보수하여 재사용할 수 있도록 하기 위한 스팀터빈의 최종단 버켓 단부에 부착되는 쉘드 접합방법 및 쉘드 접합용 지그를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 스팀터빈의 최종단에 위치한 버켓의 단부 침식방지를 위해 쉘드(SHIELD)(20)를 버켓(10)의 단부에 접합하는 방법에 있어서, 버켓(10)의 끝단부에 쉘드(20)의 두께와 대응하는 크기와 깊이로 그루브(GROOVE)(13)를 형성하는 단계와, 쉘드(20)를 버켓(10)의 트위스트된 형상으로 변형하는 단계와, 그루브(13)에 용가재(31, 32)를 위치하고 쉘드(20)를 그루브(13)에 안착하는 단계와, 열을 가해 용가재(31, 32)를 녹여 쉘드(20)와 버켓(10)을 접합하는 단계로 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 스팀터빈의 최종단에 위치한 버켓의 단부 침식방지를 위해 쉘드(20)를 버켓(10)의 단부에 접합함에 있어 쉘드(20)를 버켓(10)의 트위스트 형태로 변형하는 지그에 있어서, 상호 직각으로 교차한 2개의 슬릿(44)이 형성된 고정편(43)과, 고정편(43)과 수직하게 일체로 형성되어 고정편(43)을 지지하는 몸체(42)를 구비한 고정구(41)와, 상호 직각으로 교차한 2개의 슬릿(47)이 일측에 형성된 회전구(45)를 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 스팀터빈의 최종단에 위치한 버켓(10)의 단부 침식 방지를 위해 쉘드(20)를 버켓(10)의 단부에 접합함에 있어 쉘드(20)를 버켓(10)의 고정하는 클램프지그에 있어서, 바이스 플라이어의 두 바이트에 대해 각각 수직으로 돌출된 돌출부(51)와, 바이트의 안쪽에 일단이 바이트와 수직하게 고정되며 타단은 바이트와 평행하게 절곡된 스토퍼(55)를 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

이와 같이 구성된 본 발명은 스팀터빈의 최종단에 위치한 버켓의 단부가 침식되는 것을 버켓의 재질보다 경도가 높은 스텔라이트 재질의 쉘드를 접합함으로써, 버켓의 수명을 연장할 수 있다는 장점이 있다.

스팀터빈, 최종단 버켓, 쉘드(SHIELD), 그루브(GROOVE), 용가재

Description

스팀터빈의 최종단 버켓 단부에 부착되는 쉘드 접합방법 및 쉘드 접합용 지그{SHIELD WELDING METHOD TO ATTACH THE END OF BUCKET AND JIG FOR SHIELD WELDING}

도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 스텔라이트 쉘드 트위스트지그를 나타낸 사시도이고,

도 2는 도 1에 도시된 스텔라이트 쉘드 트위스트지그를 이용하여 스텔라이트 쉘드를 변형하는 과정을 나타낸 개략도이며,

도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 스텔라이트 쉘드의 클램프지그를 나타낸 개략도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 버켓 13 : 그루브

20 : 쉘드 31, 32 : 용가재

41 : 고정구 42 : 몸체

43 : 고정편 44, 47 : 슬릿

45 : 회전구 51 : 돌출부

55 : 스토퍼

본 발명은 스팀터빈의 최종단 버켓에 관한 것이며, 특히, 스팀터빈의 최종단 버켓의 단부가 침식되는 것을 방지하기 위해 또는 침식된 것을 보수하여 재사용할 수 있도록 하기 위한 스팀터빈의 최종단 버켓 단부에 부착되는 쉘드 접합방법 및 쉘드 접합용 지그를 제공하는데 그 목적이 있다.

스팀터빈의 최종단 버켓은 습증기 조건에서 운전되는 터빈의 한 구성요소로서, 증기가 분출되는 노즐과 버켓의 끝단부는 상호 마주하게 위치한다. 따라서, 유입된 습증기에 의해 버켓의 단부가 쉽게 침식되는데, 이를 방지하기 위해 종래에는 경도가 높은 재질(HB341~375)의 버켓을 제작 사용하였다. 이와 같은 경도가 높은 재질로 버켓을 제작함에 있어서, 제작비용이 상승한다는 단점이 발생한다.

또 다른 방법으로는 제작된 버켓에 있어서, 버켓의 끝단부만을 국부경화처리하는 방법이 있는데, 이런 국부경화처리방법은 버켓의 국부적인 열변형이 발생한다는 단점이 있다.

본 발명은 앞서 설명한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로서, 스팀터빈의 최종단 버켓의 끝단부에 스텔라이트 쉘드(STELLITE SHIELD)를 접합하여 습증기에 의한 침식을 방지하며, 또한 이런 스텔라이트 쉘드를 접합함에 사용되는 지그를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 스팀터빈의 최종단에 위치한 버켓의 단부 침식방지를 위해 쉘드(SHIELD)를 상기 버켓의 단부에 접합하는 방법에 있어서, 상기 버켓의 끝단부에 쉘드의 두께와 대응하는 크기와 깊이로 그루브(GROOVE)를 형성하는 단계와, 상기 쉘드를 상기 버켓의 트위스트된 형상으로 변형하는 단계와, 상기 그루브에 용가재를 위치하고 상기 쉘드를 그루브에 안착하는 단계와, 열을 가해 용가재를 녹여 상기 쉘드와 상기 버켓을 접합하는 단계로 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 쉘드는 스텔라이트 재질로서, 그 폭방향의 중간부는 절곡되어 길이방향으로 연장된 직선형으로, 상기 버켓의 트위스트된 형상으로 변형되는 것이 바람직하다.

보다 바람직하게는 상기 용가재는 실버스트립(SILVER STRIP)인 제1 용가재와 로드 필러(ROD FILLER)인 제2 용가재를 포함하며, 상기 제1 용가재는 상기 버켓에 형성된 그루브의 안쪽에 위치하고, 상기 제2 용가재는 바깥쪽에 위치한다.

또한, 본 발명에 따르면, 스팀터빈의 최종단에 위치한 버켓의 단부 침식방지를 위해 쉘드를 상기 버켓의 단부에 접합함에 있어 상기 쉘드를 상기 버켓의 트위스트 형태로 변형하는 지그에 있어서, 상호 직각으로 교차한 2개의 슬릿이 형성된 고정편과, 상기 고정편과 수직하게 일체로 형성되어 상기 고정편을 지지하는 몸체를 구비한 고정구와, 상호 직각으로 교차한 2개의 슬릿이 일측에 형성된 회전구를 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따르면, 스팀터빈의 최종단에 위치한 버켓의 단부 침식방지를 위해 쉘드를 상기 버켓의 단부에 접합함에 있어 상기 쉘드를 상기 버켓의 고정하는 클램프지그에 있어서, 바이스 플라이어의 두 바이트에 대해 각각 수직으로 돌출된 돌출부와, 상기 바이트의 안쪽에 일단이 상기 바이트와 수직하게 고정되며 타단은 상기 바이트와 평행하게 절곡된 스토퍼를 포함하여 구성된 것을 기술적 특징으로 한다.

아래에서, 본 발명에 따른 스팀터빈의 최종단 버켓 단부에 부착되는 쉘드 접합방법 및 쉘드 접합용 지그의 양호한 실시예에 대해 도면을 참조하여 상세히 설명하겠다.

도면에서, 도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 스텔라이트 쉘드 트위스트지그를 나타낸 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 스텔라이트 쉘드 트위스트지그를 이용하여 스텔라이트 쉘드를 변형하는 과정을 나타낸 개략도이며, 도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 스텔라이트 쉘드의 클램프지그를 나타낸 개략도이다.

도 3을 참조하여 본 발명에 따른 스텔라이트 쉘드접합방법을 설명하면, 버켓(10)의 끝단부에 스텔라이트 쉘드(20)의 두께와 대응하는 크기와 깊이로 그루브(GROOVE)(13)를 형성하는 단계와, 제작된 스텔라이트 쉘드(20)를 버켓(10)의 끝단부의 형상 즉 끝단부의 트위스트된 형태로 소성변형하는 단계와, 그루브(13)에 용가재(31, 32)를 위치하고 스텔라이트 쉘드(20)를 그루브(13)에 안착하는 단계와, 열을 가해 용가재(31, 32)를 녹여 쉘드(20)와 버켓(10)을 접합하는 단계로 구분한다.

아래에서는 스텔라이트 쉘드 접합방법에 따른 각 단계에 대해 구체적으로 설명한다.

그루브 형성단계는 그루브 섹션(GROOVE SECTION) 교차 좌표를 5개로 하여 전체 형상을 최대한 완만하고 균일하게 형성하며, 스텔라이트 쉘드(20)가 안착되는 깊이를 최소 1mm이상으로 연삭 가공하는 단계이다.

그 다음 단계로, 가공된 그루브의 형상과 같이, 폭 중간이 절곡되어 길이방향으로 연장된 직선형 스텔라이트 쉘드(20)를 버켓(10) 단부의 트위스트된 형상으로 스텔라이트 쉘드(20)를 변형한다.

여기에서 스텔라이트 쉘드를 변형하기 위한 지그 및 그 지그를 이용한 변형과정을 차후에 상세히 설명하기로 한다.

버켓(10)의 모양과 같은 형태로 변형된 스텔라이트 쉘드(20)를 그루브(13)에 안착하기에 앞서, 그루브(13)에 용가재(31, 32)를 안착하는데, 용가재(31, 32)는 2종류로서 0.4mm두께의 실버 스트립(SILVER STRIP)인 제1 용가재(31)와 로드 필러(ROD FILLER)인 제2 용가재(32)로 구분된다. 이런 용가재(31, 32)를 그루브(13)에 위치함에 있어, 제1 용가재(31)는 그루브(13)에 있어 버켓(10)의 안쪽에 위치하고, 제2 용가재(32)는 바깥쪽에 위치한다.

그리고, 스텔라이트 쉘드(20)를 그루브(13)에 위치한 후에 클램프지그(50)를 이용하여 스텔라이트 쉘드(20)를 버켓(10)에 고정한다. 여기에서 이용되는 클램프지그(50) 및 그 지그를 이용한 클램핑작업은 차후에 상세히 설명하기로 한다.

이와 같이, 버켓(10)의 끝단부에 고정된 스텔라이트 쉘드(20)는 버켓(10)과 의 사이에 제1, 제2 용가재(31, 32)가 위치한 상태로 고정된다.

이런 상태에서, 스텔라이트 쉘드(20)에 열을 가하되, 먼저 예열한 후 가열한다. 가열함에 있어서, 제1, 제2 용가재(31, 32)가 동시에 용융될 수 있도록 상기 안쪽과 바깥쪽에서 각각 동시에 열을 가한다.

이와 같은 가열과정에서, 용가재(31, 32)가 용융되어 액체상태일때, 즉 심(SHIM)형태의 제1 용가재(31)가 용융되며, 이와 동시에 제2 용가재(32)가 용융되어 제1 용가재(31) 쪽으로 유동하며 쉘드(20)와 버켓(10) 사이의 공간을 채운다. 이와 같이, 심(SHIM)형태의 제1 용가재(31) 및 로드 필러 메탈(ROD FILLER METAL)의 제2 용가재(32)의 용융시점은 거의 동일하게 이루어지면서 스텔라이트 쉘드(20)와 버켓(10)의 내부에서 빠져나가지 못하고 잔존할 수 있는 잔공(VOID)의 형성을 방지할 수 있다.

이와 같이 제1, 제2 용가재(31, 32)가 용융된 후에 융착되면서 스텔라이트 쉘드(20)는 버켓(10)의 그루브(13)에 접합된다. 스텔라이트 쉘드(20)가 접합된 버켓(10)은 공냉조건에서 냉각하며, 플럭스를 제거하고 접합상태를 육안 및 비파괴 검사한다.

아래에서는 앞에서 언급한 스텔라이트 쉘드 트위스트지그 및 클램프지그에 대해 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 스텔라이트 쉘드 트위스트지그(STELLITE SHIELD TWIST JIG)는 스텔라이트 쉘드(20)의 일단부가 삽입 고정되는 고정구(41)와, 고정구(41)에 삽입된 스텔라이트 쉘드(20)의 타단부를 작업자의 힘으로 변형하는 회전 구(45)를 포함한다.

고정구(41)는 몸체(42)와, 몸체(42)의 일측에 상부방향으로 형성된 고정편(43)을 포함한다. 이런 고정편(43)은 몸체(42)와 일체로 구성되며, 고정편(43)의 중간부에는 2개의 슬릿(44)이 상호 직각을 이루도록 교차하여 형성된다.

한편, 스텔라이트 쉘드 트위스트지그의 회전구(45)의 일단에는 상기 고정구(41)에 형성된 2개의 슬릿(44)과 동일한 형태의 슬릿(47)이 형성된다. 그리고, 회전구(45)의 타단은 작업자가 파지할 수 있는 손잡이 역할을 한다. 경우에 따라서는 회전구(45)의 중간에 2개의 슬릿(47)이 형성되고 회전구(45)의 양단부가 손잡이(46)의 역할을 수행할 수 있다.

또한, 고정구(41)에 있어서도, 몸체(42)가 자체 자중으로 스텔라이트 쉘드(20)에 가해지는 힘을 견딜 수 있게 구성할 수 있으나, 경우에 따라서는 몸체(42)를 고정구(41)에 체결고정하여 스텔라이트 쉘드(20)를 변형하더라도 움직이지 않게 지지할 수 있다.

한편, 이와 같이 구성된 스텔라이트 쉘드 트위스트지그를 이용하여 스텔라이트 쉘드(20)를 변형하는 과정에 대해 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 고정구(41)의 고정편(43)에 형성된 2개의 슬릿(44)에 스텔라이트 쉘드(20)를 삽입한다. 2개의 슬릿(44)은 상호 직각으로 교차하여 형성되어 있기 때문에, 2개의 슬릿(44)에 직각으로 절곡된 폭을 갖는 스텔라이트 쉘드(20)의 단부를 삽입한다. 그리고, 스텔라이트 쉘드(20)의 다른쪽 단부 를 회전구(45)의 슬릿(47)에 삽입한다.

이와 같이, 스텔라이트 쉘드(20)의 양단부가 각각 고정구(41)와 회전구(45)의 슬릿(47)에 삽입된 상태에서, 작업자는 회전구(45)의 손잡이(46)를 잡고 스텔라이트 쉘드(20)를 기점으로 회전하면 스텔라이트 쉘드(20)는 그 길이방향에 있어 변형되면서 소성변형된다.

한편, 작업자는 변형되는 스텔라이트 쉘드(20)를 수시로 최종단 버켓(10)에 형성된 그루브(13)에 대응하여 변형정도를 보정하여 그루브(13)에 정합하는 스텔라이트 쉘드(20)를 제작한다.

아래에서는 변형된 스텔라이트 쉘드(20)를 버켓(10)의 그루브(13)에 고정하기 위한 클램프지그에 관해 설명한다.

클램프지그(50)는 일반적으로 사용되는 바이스 플라이어(VICE GRIP PLIERS)를 개선한 지그로서, 바이스 플라이어의 두 바이트에는 수직방향의 돌출부(51)가 고정되며, 이런 돌출부(51)의 단면은 스텔라이트 쉘드(20)의 외측면 및 버켓(10)과 각각 면접촉이 이루어지도록 사상 가공된다.

한편, 두 바이트의 안쪽에는 스토퍼(55)가 고정된다. 이런 스토퍼(55)는 중간부가 수직으로 절곡되며 그 일단은 스텔라이트 쉘드(20)와 마주하는 바이트의 안쪽에 고정되되, 스토퍼(55)의 타단이 바이트 방향을 향해 위치한다.

따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 이런 클램프지그(50)를 이용하여 스텔라이트 쉘드(20)를 버켓(10)에 고정함에 있어서, 한 쪽 바이트에 돌출된 돌출부(51)는 버켓(10)의 그루브(13)에 위치한 스텔라이트 쉘드(20)의 외측면과 접하고, 스토 퍼(55)의 타단 또한 절곡된 스텔라이트 쉘드(20)의 외측면에 접하며, 다른 쪽 바이트에 돌출된 돌출부(51)는 버켓(10)에 접한다. 이와 같이 각 클램프지그(50)는 스텔라이트 쉘드(20)와 버켓(10)을 3지점에서 클램핑하여 고정함으로써, 스텔라이트 쉘드(20)를 안정적으로 고정할 수 있다.

또한 다수 개의 클램프지그(50)를 스텔라이트 쉘드(20)의 길이방향을 따라 클램핑함으로써, 스텔라이트 쉘드(20)는 버켓(10)의 그루브(13)에 정합한 상태 즉, 버켓(10)의 그루브(13)와 스텔라이트 쉘드(20)의 사이에 제1 용가재(31)와 제2 용가재(32)가 위치한 상태로 클램핑된다.

앞서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명의 스팀터빈의 최종단에 위치한 버켓의 단부가 침식되는 것을 버켓의 재질보다 경도가 높은 스텔라이트 재질의 쉘드를 접합함으로써, 버켓의 수명을 연장할 수 있다는 장점이 있다.

또한, 또한, 본 발명의 국부적인 열처리를 하지 않기 때문에 버켓의 열변형을 방지할 수 있으며, 취약한 부분만을 보강함으로써 버켓의 제작비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다.

이상에서 본 발명의 스팀터빈의 최종단 버켓 단부에 부착되는 쉘드 접합방법 및 쉘드 접합용 지그에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다.

Claims

스팀터빈의 최종단에 위치한 버켓의 단부 침식방지를 위해 쉘드(SHIELD)를 상기 버켓의 단부에 접합하는 방법에 있어서,

상기 버켓의 끝단부에 쉘드의 두께와 대응하는 크기와 깊이로 그루브(GROOVE)를 형성하는 단계와,

상기 쉘드를 상기 버켓의 트위스트된 형상으로 변형하는 단계와,

상기 그루브에 용가재를 위치하고 상기 쉘드를 그루브에 안착하는 단계와,

열을 가해 용가재를 녹여 상기 쉘드와 상기 버켓을 접합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스팀터빈의 최종단 버켓 단부에 부착되는 쉘드 접합방법.
제1항에 있어서,

상기 쉘드는 스텔라이트 재질로서, 그 폭방향의 중간부는 절곡되어 길이방향으로 연장된 직선형으로, 상기 버켓의 트위스트된 형상으로 변형되는 것을 특징으로 하는 스팀터빈의 최종단 버켓 단부에 부착되는 쉘드 접합방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 용가재는 실버스트립(SILVER STRIP)인 제1 용가재와 로드 필러(ROD FILLER)인 제2 용가재를 포함하며, 상기 제1 용가재는 상기 버켓에 형성된 그루브의 안쪽에 위치하고, 상기 제2 용가재는 바깥쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 스 팀터빈의 최종단 버켓 단부에 부착되는 쉘드 접합방법.
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