KR101296671B1 - 티타늄 파이프 용접구조물 열처리용 치공구 - Google Patents

Abstract

본 발명은 티타늄 파이프 용접구조물 열처리용 치공구에 관한 것으로, 특히 티타늄 파이프 용접구조물 내에 수용되어 용접부의 잔류 응력을 제거하기 위해 열처리할 경우 티타늄 파이프 구조물의 변형을 방지하기 위한 치공구로서, 상기 티타늄 파이프 용접구조물의 하단을 받치기 위해 하부에 설치되는 받침대와, 상기 받침대의 중앙에 상부로 돌출되도록 세워지는 지주와, 상기 지주에 끼워지도록 삽입공이 형성된 복수의 지지부를 구비하며, 상기 복수의 지지부는 상기 티타늄 파이프의 용접부에 각각 위치하도록 상기 지주의 상하방향으로 서로 이격되어 설치되는 것을 특징으로 함으로써, 지지부의 외경이 티타늄 간의 열팽창계수의 차이를 고려하여 공차를 가지도록 지지부를 오스테나이트계 스테인리스강을 소재로 하여 제작됨으로써, 종래 마그네슘이나 그라파이트 혹은 티타늄보다 비교적 가공이 쉽고 소재가 저렴하여 티티늄 파이프 용접구조물의 열처리용 치공구에 제작비용을 최소화할 수 있는 특출한 발명이다.

Description

티타늄 파이프 용접구조물 열처리용 치공구{titanium pipe welding structure the jig for heat treatment}

본 발명은 티타늄 파이프 용접구조물 열처리용 치공구에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 티타늄 파이프 용접부에 열처리로 인한 용접구조물의 변형을 방지하는 치공구에 관한 것이다.

일반적으로, 복수의 티타늄 파이프를 용접으로 접합하여 용접구조물을 제작하는 경우에는 용접부에 대한 수소 취성의 예방 및 잔류응역 제거를 위해 열처리를 하며, 열처리중 티타늄 파이프의 과다한 변형을 방지하기 위해 티타늄 파이프 용접구조물 내부에는 열처리용 치공구가 삽입된다.

종래의 열처리용 치공구는 도 1, 2에 도시된 바와 같이 용융점이 높은 마그네슘이나 그라파이트 혹은 티타늄을 소재로 하단에 지지대(2)를 구비하는 본체(1)를 형성하고, 상기 본체(1)의 형상을 복수의 티타늄 파이프(10)를 용접으로 접합한 용접구조물(20)과 전체적으로 동일한 형상을 갖도록 제작하였다.

그러나 종래의 열처리용 치공구는 마그네슘이나 그라파이트 혹은 티타늄을 소재로 용접구조물(20)과 전체적으로 동일한 형상을 갖도록 본체(1)를 제작하였기 때문에 고가의 소재를 사용함에 따라 재료비 상승에 따른 가격이 부담되고, 가공작업 또한 어려워 제작비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 마그네슘이나 그라파이트 혹은 티타늄 보다 비교적 가공이 쉽고 저렴한 소재를 사용함으로써, 티티늄 파이프 용접구조물의 열처리용 치공구에 제작비용을 최소한으로 절감할 수 있도록 하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 티타늄 파이프 용접구조물의 하단을 받치기 위해 하부에 설치되는 받침대와, 상기 받침대의 중앙에 상부로 돌출되도록 세워지는 지주와, 상기 지주에 끼워지도록 삽입공이 형성된 복수의 지지부를 구비하며, 상기 복수의 지지부는 상기 티타늄 파이프의 용접부에 각각 위치하도록 상기 지주의 상하방향으로 서로 이격되어 설치되는 것을 특징으로 하는 한다.

본 발명에서, 상기 받침대의 중앙에는 상기 지주의 하단을 고정하기 위한 결합공이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 지주의 둘레에는 상기 티타늄 파이프의 용접부에 각각 위치하도록 상기 지주에 끼워진 지지부를 안착시키기 위한 단턱이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 지지부는 오스테나이트계 스테인리스강을 소재로 형성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 지지부의 외경은 오스테나이트계 스테인리스강과 티타늄 간의 열팽창계수의 차이를 고려하여 공차를 가지도록 결정하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 지지부의 내측에는 상기 삽입공을 보강하기 위한 보스부가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 받침대의 둘레에는 상부로 돌출되도록 형성되어 상기 티타늄 파이프의 하단을 고정하기 위한 고정구가 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서, 상기 받침대의 둘레에는 상기 고정구의 하단을 고정하기 위한 끼움공이 더 구비되는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 복수의 지지부가 상기 티타늄 파이프의 용접부에 각각 위치하도록 상기 지주의 상하방향으로 서로 이격되고, 지지부의 외경이 티타늄 간의 열팽창계수의 차이를 고려하여 공차를 가지도록 오스테나이트계 스테인리스강을 소재로 하여 제작됨으로써, 무게가 가벼워 운반이 용이하고, 종래 마그네슘이나 그라파이트 혹은 티타늄보다 비교적 가공이 쉽고 소재가 저렴하여 티티늄 파이프 용접구조물의 열처리용 치공구에 제작비용을 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 발명에 따른 티타늄 파이프 용접구조물 열처리용 치공구를 도시한 사시도.
도 2는 종래 발명에 따른 티타늄 파이프 용접구조물 열처리용 치공구를 도시한 사용상태 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 티타늄 파이프 용접구조물 열처리용 치공구를 도시한 분해 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 티타늄 파이프 용접구조물 열처리용 치공구를 도시한 사시도
도 5는 본 발명에 따른 티타늄 파이프 용접구조물 열처리용 치공구를 도시한 사용상태 단면도.

이하, 본 발명에 따른 티타늄 파이프 용접구조물 열처리용 치공구의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다.

여기서, 하기의 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 반복적인 설명은 생략하며, 아울러, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이것은 고유의 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.

도 3 내지, 도 5에 도시된 바와 같이 본 발명은 먼저, 티타늄 파이프(10) 용접구조물(20)의 하단을 받치기 위해 하부에 원반 형상의 받침대(110)가 설치된다.

그리고 상기 받침대(110)의 중앙에는 상부로 돌출되도록 세워지는 지주(120)가 설치되되, 상기 지주(120)는 하단은 상기 받침대의 중앙에 형성된 결합공(111)에 끼워져 고정된다.

그리고 상기 지주(120)에는 이 지주(120)에 끼워지도록 중앙에 삽입공(131)을 형성한 복수의 지지부(130)가 끼워지되, 상기 지지부(130)는 각각 상기 지주(120)의 둘레에 상기 티타늄 파이프(10)의 용접부(W)에 각각 위치하도록 형성된 단턱(121)에 안착하여 상기 지주(120)의 상하 방향으로 서로 이격되도록 설치된다.

또, 상기 지지부(130)는 오스테나이트계 스테인리스강을 소재로 형성되고, 상기 지지부(130)의 외경은 오스테나이트계 스테인리스강과 티타늄 간의 열팽창계수의 차이를 고려하여 공차(T)를 가지도록 결정하여 형성된다.

이를 구체적으로 설명하면, 티타늄 파이프의 두께가 3mm 인 경우에는 열처리 온도가 540°C에서 용접부에 잔류응역 제거됨에 따라 상기 지지부(130)의 외경을 티타늄 파이프(10)의 내경보다 0.6mm 적도록 공차(T)를 형성한다.

또, 상기 받침대(110)의 둘레에는 상부로 돌출되도록 형성되어 상기 티타늄 파이프(10) 용접구조물(20)의 하단을 고정하기 위한 고정구(140)가 더 구비된다.

상기 고정구(140)는 하단은 상기 받침대(110)의 둘레에 형성된 복수의 끼움공(112)에 각각 끼워져 고정된다.

이와 같이 구성된 본 발명의 작용 상태를 설명하면 다음과 같다.

지주(120)는 둘레에 형성된 단턱(121)이 각각 지지부(130)를 티타늄 파이프(10)의 용접부(W)에 각각 위치하도록 안착시키기 때문에 지주(120)에 끼워진 지지부(130)는 서로 이격되면서 수직으로 세워져 고정된다.

또, 지지부(130)는 오스테나이트계 스테인리스강을 소재로 형성되고, 상기 지지부(130)의 외경은 오스테나이트계 스테인리스강과 티타늄 간의 열팽창계수의 차이를 고려하여 공차(T)를 가지도록 결정하여 형성됨으로써, 종래 마그네슘이나 그라파이트 혹은 티타늄보다 비교적 가공이 쉽고 소재가 저렴하여 티티늄 파이프의 열처리용 치공구에 제작비용을 최소화할 수 있다.

만약, 두께가 3mm인 티타늄 파이프(10) 용접부(W)의 잔류응력을 제거하기 위해 540°C 열처리할 경우, 먼저 지지부(130)의 외경을 티타늄 파이프(10)의 내경보다 6mm 적게 공차(T)를 형성하고, 지지부(130)를 지주(120)에 끼워 티타늄 파이프(10)의 용접부(W)에 각각 위치하도록 안착시킨다.

그리고 지지부(130)가 삽입되도록 티타늄 파이프(10) 용접구조물(20) 끼우면, 티타늄 파이프(10)의 용접부(W)는 각각의 지지부(130)에 위치하게 된다.

따라서 티타늄 파이프(10)와 지지부(130)에 열을 가하면, 티타늄 파이프(10)는 용융점이 1600°C 이상이기 때문에 변화가 없고, 지지부(130)는 오스테나이트계 스테인리스강을 소재로 형성되었기 때문에 열에 의해 점점 팽창하게 된다.

이때, 각각의 지지부(130)는 상하방향으로 이격되어 지주(120)에 설치되었기 때문에 지지부(130)가 열에 의해 팽창해도 서로 간섭을 받지 않는다.

그리고 팽창된 지지부(130)의 외경은 열처리 전에 티타늄 파이프(10)의 내경보다 6mm 적게 형성되었기 때문에 온도가 540°C 되면, 지지부(130)의 외경은 6mm 팽창하여 티타늄 파이프(10)의 용접부(W)의 내경에 밀착된다.

따라서 티타늄 파이프(10)의 용접부(W)는 내경에 밀착된 지지부(130)에 의해 변형이 방지되면서 잔류응력이 제거된다,

이후, 온도가 540°C 이하로 내려가 상온에 도달하면, 티타늄 파이프(10)의 내경과 지지부(130)의 외경 사이에는 다시 6mm 공차를 갖게 된다.

1: 본체 2: 지지대
10: 티타늄 파이프 20: 용접구조물
110: 받침대 111: 결합공
112: 끼움공 120: 지주
121: 단턱 130: 지지부
131: 삽입공 140: 고정구
T: 공차 W: 용접부

Claims (7)

1. 티타늄 파이프 용접구조물 내에 수용되어 용접부의 잔류 응력을 제거하기 위해 열처리할 경우 용접구조물의 변형을 방지하기 위한 치공구로서,
   상기 티타늄 파이프 용접구조물의 하단을 받치기 위해 하부에 설치되는 받침대와,
   상기 받침대의 중앙에 상부로 돌출되도록 세워지는 지주와,
   상기 지주에 끼워지도록 삽입공이 형성된 복수의 지지부를 구비하며,
   상기 복수의 지지부는 상기 티타늄 파이프의 용접부에 각각 위치하도록 상기 지주의 상하방향으로 서로 이격되어 설치되되,
   상기 지지부의 외경은 오스테나이트계 스테인리스강과 티타늄 간의 열팽창계수의 차이를 고려하여 공차를 가지도록 결정하는 것을 특징으로 하는 티타늄 파이프 용접구조물 열처리용 치공구.
   
2. 청구항 1 에 있어서,
   상기 받침대의 중앙에는 상기 지주의 하단을 고정하기 위한 결합공이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 티타늄 파이프 용접구조물 열처리용 치공구.
   
3. 청구항 1 에 있어서,
   상기 지주의 둘레에는 상기 티타늄 파이프의 용접부에 각각 위치하도록 상기 지주에 끼워진 지지부를 안착시키기 위한 단턱이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 티타늄 파이프 용접구조물 열처리용 치공구.
   
4. 청구항 1 에 있어서,
   상기 지지부는 오스테나이트계 스테인리스강을 소재로 형성되는 것을 특징으로 하는 티타늄 파이프 용접구조물 열처리용 치공구.
   
5. 삭제
6. 청구항 1 에 있어서,
   상기 받침대의 둘레에는 상부로 돌출되도록 형성되어 상기 티타늄 파이프의 하단을 고정하기 위한 고정구가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 티타늄 파이프 용접구조물 열처리용 치공구.
   
7. 청구항 6 에 있어서,
   상기 받침대의 둘레에는 상기 고정구의 하단을 고정하기 위한 끼움공이 더 구비되는 것을 특징으로 하는 티타늄 파이프 용접구조물 열처리용 치공구.
   

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