KR101403961B1 - 대형 용접 넥 플랜지의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 대형 용접 넥 플랜지의 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 대형 장비가 필요없을 뿐만 아니라 소재의 낭비 또한 최소화하면서 단시간 내에 제조가 간단하게 이루어질 수 있도록 하기 위하여,
대형 용접 넥 플랜지를 제조하는 방법에 있어서, 가공하고자 하는 소재를 절단하되, 제조하고자 하는 대형 용접 넥 플랜지의 높이 보다 낮은 높이로 절단하는 소재 절단단계와; 상기 절단된 소재의 중앙에 홀을 형성하는 홀 가공단계와; 상기 홀 가공된 소재를 회전시키면서 홀의 내부에는 지지롤을, 소재의 외측면에는 가압롤로 가압하여 넥부 성형과 함께 플랜지부가 형성되도록 가공하는 성형단계와; 상기 성형단계 후 성형된 넥부의 상단을 절단하고 플랜지부에 다수의 체결홀을 형성하는 마무리단계를; 포함하는 것을 특징으로 하는 대형 용접 넥 플랜지의 제조방법에 관한 것이다.

Description

대형 용접 넥 플랜지의 제조방법{Large manufacturing method of welding neck flanges}

본 발명은 대형 용접 넥 플랜지의 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 대형 장비가 필요없을 뿐만 아니라 소재의 낭비 또한 최소화하면서 단시간 내에 제조가 간단하게 이루어질 수 있도록 한 대형 용접 넥 플랜지의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 용접 넥 플랜지(Welding Neck Flanges)라 함은 통상 "하이 허브(high hub)" 플랜지라고도 하며, 이러한 플랜지는 파이프에 응력을 전달해서, 플랜지 기저의 높은 응력 집중을 줄이도록 설계된다.

이러한 용접 넥 플랜지는 고유한 구조적 가치로 인해 현재 사용할 수 있는 거 중 최고의 맞대기 용접 플랜지로 사용되고 있다.

상기와 같이 용접 넥 플랜지(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 파이프와 용접이 이루어지는 넥부(110)와, 다른 플랜지와 체결되는 다수의 체결홀(122)이 형성되는 플랜지부(120)로 구성되게 제작되어 진다. 이때, 넥부(110)는 상부의 직경은 좁고 하부의 직경은 넓으면서 두께 또한 상부로부터 하부로 점점 두껍게 형성된다.

이렇게, 사용되는 종래의 용접 넥 플랜지를 제작하는 방법에 있어서는, 첫째, 공지된 방식인 선반작업 등을 통하여 소재를 깎는 선삭작업을 통하여 제작되는 것과, 둘째, 상,하금형 상에서 가압에 의해 성형하는 단조작업에 의하여 제작되는 것과, 용해된 금속을 형틀에 주입한 후 응고시키는 주물작업에 의해 제작되는 것을 통상적이다.

여기서, 먼저 첫 번째 선삭작업의 경우, 소재를 깎아서 제작함에 따라 소재의 손실이 상당히 많을 뿐만 아니라 오랜 작업시간이 소요되는 단점을 가지고 있었으며, 특히 선박 등과 같이 대형 구조물에 사용되는 대형 용접 넥 플랜지를 제작시에는 상기 소재의 손실이 더욱더 크게 발생하였을 뿐만 아니라 더욱 오랜 작업시간이 소요되는 문제점이 발생하였다.

또한, 두 번째 단조작업에 있어서는, 작은 사이즈의 용접 넥 플랜지의 제작은 단조 프레스에서 제작작업이 이루어질 수 있었으나 선박 등과 같은 대형 구조물에 사용되는 대형 용접 넥 플랜지를 제작하기 위해서는 어마어마한 용량의 단조 프레스가 요구됨에 따라 현실적으로 대형 용접 넥 플랜지를 제작하지 못하는 것이 현 실정이다.

일 예로, 현재 단조 프레스에 의해 제작되는 용접 넥 플랜지의 경우 소형으로만 제작이 이루어지며, 직경이 대략 20~30㎝ 경우에도 약 100,000톤 이상의 단조 프레스가 요구됨에 따라 현실적으로 대형 용접 넥 플랜지를 단조작업에 의해 제작하기에는 어려운 실정이다.

아울러, 세 번째 주물작업에 있어서는, 전술한 작업에 비하여 대형 용접 넥 플랜지의 제작이 원활하게 이루어질 수 있었으나, 주물제작의 특성상 용해된 금속이 응고되는 과정에서 내부로 수많은 기포를 포함하고 있는 관계로, 외부로부터 물리적인 힘을 가해질 경우 소성 변형이 일어나는 것이 아니라 크랙이 발생하거나 파괴되는 것과 크나큰 단점을 가지고 있었다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하고자 창안한 것으로, 그 주된 목적은 대형 장비가 필요없을 뿐만 아니라 소재의 낭비 또한 최소화하면서 단시간 내에 제조가 간단하게 이루어질 수 있도록 한 대형 용접 넥 플랜지의 제조방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은, 넥부의 성형이 더욱더 용이하게 이루어질 수 있도록 하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 홀 가공이나 넥부의 성형이 보다 원활하게 이루어질 수 있도록 하는 데 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명은, 대형 용접 넥 플랜지를 제조하는 방법에 있어서, 가공하고자 하는 소재를 절단하되, 제조하고자 하는 대형 용접 넥 플랜지의 높이 보다 낮은 높이로 절단하는 소재 절단단계와; 상기 절단된 소재의 중앙에 홀을 형성하는 홀 가공단계와; 상기 홀 가공된 소재를 회전시키면서 홀의 내부에는 지지롤을 구비하고, 상기 소재의 외측면에는 가압롤로 가압하여 넥부 성형과 함께 플랜지부가 형성되도록 가공하는 성형단계와; 상기 성형단계 후 성형된 넥부의 상단을 절단하고 플랜지부에 다수의 체결홀을 형성하는 마무리단계를; 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 넥부의 성형은, 소재의 상부로부터 하부로 점차적으로 가압하여 성형하는 것을 특징으로 한다.

상기 가압은 하측으로부터 상측으로 밀어 올리면서 가압하는 것을 특징으로 한다.

상기 홀 내부의 지지롤과 소재의 외측면에 위치하는 가압롤은 서로 대응되는 동일선 상에 위치하여 가공이 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 홀 가공단계와 성형단계는 소재에 가열이 이루어진 상태에서 가공되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은, 대형 장비가 필요없을 뿐만 아니라 소재의 낭비 또한 최소화하면서 단시간 내에 제조가 간단하게 이루어질 수 있도록 함으로써, 소재의 낭비를 최소화하면서 단시간 내에 제조가 간단하게 이루어져 제조 효율성을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라 경제성도 뛰어난 효과를 가질 수 있을 뿐만 아니라 생산성도 높은 효과를 가지는 것이다.

또한, 소재가 가열된 상태로 넥부의 성형이 더욱더 용이하게 이루어질 수 있도록 함으로써, 성형 효율성을 더욱더 높여 제품에 대한 신뢰성을 향상시킴은 물론 전체적인 제조시간을 줄일 수 있는 효과도 갖는다.

또한, 소재를 가열함으로 인한 홀 가공이나 넥부의 성형이 보다 원활하게 이루어질 수 있도록 함으로써, 가공 효율성을 높힘은 물론 제조시간을 더욱더 단축할 수 있는 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 제조단계를 개략적으로 나타낸 블록도.
도 2a 내지 도 2d는 본 발명의 제조단계를 개략적으로 나타낸 것으로,
도 2a는 소재 절단단계를 나타낸 요부도.
도 2b는 홀 가공단계를 개략적으로 나타낸 요부도.
도 2c는 성형단계를 개략으로 나타낸 요부도.
도 2d는 마무리단계를 개략적으로 나타낸 요부도.
도 3은 일반적인 용접 넥 플랜지를 나타낸 요부도.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 좀더 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제조단계를 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도시된 바와 같이 통상의 맞대기 용접 플랜지로 파이프에 응력을 전달해서, 플랜지 기저의 높은 응력 집중을 줄이도록 설계되어 선박이나 산업시설 등과 같은 대형 구조물에 사용될 수 있도록 대형 용접 넥 플랜지를 제조하는 방법에 있어서,

본 발명은, 대형 장비가 필요없을 뿐만 아니라 소재의 낭비 또한 최소화하면서 단시간 내에 제조가 간단하게 이루어질 수 있도록 하기 위하여,

도 2a에 도시한 바와 같이 가공하고자 하는 원통형의 소재(1)를 절단하되, 제조하고자 하는 대형 용접 넥 플랜지(100A)의 높이(H) 보다 낮은 높이(h)로 절단하는 소재 절단단계(S1)를 행한다.

이때, 소재(1)를 절단시 제조하고자 하는 대형 용접 넥 플랜지(100A)의 높이(H) 보다 낮은 높이(h)로 절단하는 것은, 후술하는 성형단계에서 넥부를 성형시 소재의 외측면을 가압에 의하여 상부로 점점 밀려 올라가면서 넥부가 성형되는 것을 감안하여 소재를 처음부터 제작하고자 하는 대형 용접 넥 플랜지와 같은 높이로 절단할 필요없이 더 낮은 높이로 절단하는 것이다.

그런 다음 도 2b에서와 같이 상기 절단된 소재(1)의 중앙에 통상적인 천공기나 펀칭기 등을 통하여 홀(1a)을 형성하는 홀 가공단계(S2)를 거친다.

이때, 상기 소재(1)는 홀(1a) 가공이 용이하도록 통상적인 방식에 의하여 열을 가하여 가열시켜 물성치가 비교적 연성을 갖도록 함으로써, 상기한 천공기나 펀칭기 등에 의하여 홀을 형성시 더욱더 원활하게 홀을 형성할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이렇게, 상기 홀 가공된 소재(1)를 도 2c에 도시한 바와 같이 통상적인 턴테이블이나 또는 선반 등과 같은 회전수단(도시하지 않음)에 의하여 회전시키면서 홀(1a)의 내부에는 지지롤(10)을 구비하고, 소재(1)의 외측면에는 가압롤(20)로 가압하여 넥부(110) 성형과 함께 플랜지부(120)가 형성되도록 가공하는 성형단계(S3)을 행한다.

상기에서, 가압롤이 가압되는 지점은 통상적으로 소재의 중간 부분 정도가 적당하다고 할 것이며, 이는 필요로 하는 넥부를 높이에 따라 가압되는 지점은 유동적이라 할 것이다.

아울러, 상기 넥부(110)의 성형은, 소재(1)의 상부로부터 하부로 점차적으로 가압하여 성형하되, 상기 가압은 하측으로부터 상측으로 밀어 올리면서 가압하는 것이 바람직한 것으로, 즉 가압롤의 가압력이 비교적 약한 상태에서 점점 강하게 가압이 이루어질 수 있도록 하기 위한 것이다.

다시 말해서, 소재의 상부로부터 약한 가압력으로부터 시작하여 하부로 점점 높은 압력을 가하여 가공함에 따라 성형 효율성을 높일 수 있을 뿐만 아니라 가압롤로의 부하 또한 작게 발생하게 되는 데, 소재의 중간부터 가압할 경우 너무도 높은 압력으로 가압하여야 함으로 가압롤로 큰 부하가 발생하게 됨은 물론 가공 효율성도 낮은 문제점이 발생하게 됨에 따라 상부로부터 하부로 점차적으로 가압하여 성형하는 것이 바람직하다.

그리고, 넥부(110)를 성형하기 위한 가압시에는 상기 홀(1a) 내부의 지지롤(10)과 소재(1)의 외측면에 위치하는 가압롤(20)은 서로 대응되는 동일선 상에 위치하여 가공이 이루어질 수 있도록 함으로써, 가압에 따른 안정성은 물론 넥부의 표면이 매끄럽고 균일하게 성형이 이루어질 수 있는 조건도 구비하게 된다.

또한, 넥부를 성형에 따른 성형단계시에도 성형이 더욱더 용이하고 원활하게 이루어질 수 있도록 하기 위하여 소재에 통상적인 방식에 의해 열을 가하여 가열된 상태이므로 이 역시 홀 가공단계에서와 같이 소재의 물성치가 연성을 갖도록 함으로써, 가압롤의 가압이 더욱더 원활하고 용이하게 이루어져 넥부의 성형 또한 보다 원활하게 성형이 이루어질 수 있는 조건을 가지는 것이다.

이렇게, 넥부의 성형이 완료되면 도 2d에 도시한 바와 같이 상기 성형단계 후 성형된 넥부(110)의 상단을 절단하고, 즉 제조하고자 하는 대형 용접 넥 플랜지(100A)의 높이(H)를 갖도록 넥부(110)의 상단을 절단한 후 플랜지부(120)에는 다른 플랜지와 볼트 등에 의해 체결할 수 있도록 통상적인 방식에 의하여 다수의 체결홀(122)을 형성하는 마무리단계(S4)를; 포함하는 것이 바람직하다.

이로써, 본 발명은 대형 용접 넥 플랜지를 제조시 대형 장비가 필요없을 뿐만 아니라 소재의 낭비 또한 최소화하면서 단시간 내에 제조가 간단하게 이루어질 수 있도록 함으로써, 소재의 낭비를 최소화하면서 단시간 내에 제조가 간단하게 이루어져 제조 효율성을 극대화할 수 있을 뿐만 아니라 경제성도 뛰어난 조건을 가지는 것이다.

1 : 소재 1a : 홀
10 : 지지롤 20 : 가압롤
100 : 용접 넥 플랜지 100A : 대형 용접 넥 플랜지
110 : 넥부 120 : 플랜지부

Claims (5)

1. 대형 용접 넥 플랜지를 제조하는 방법에 있어서,
   가공하고자 하는 소재를 절단하되, 제조하고자 하는 대형 용접 넥 플랜지의 높이 보다 낮은 높이로 절단하는 소재 절단단계(S1)와;
   상기 절단된 소재의 중앙에 홀을 형성하는 홀 가공단계(S2)와;
   상기 홀 가공된 소재를 회전시키면서 홀의 내부에는 지지롤을 구비하고, 상기 소재의 외측면에는 가압롤로 가압하여 넥부 성형과 함께 플랜지부가 형성되도록 가공하는 성형단계(S3)와;
   상기 성형단계 후 성형된 넥부의 상단을 절단하고 플랜지부에 다수의 체결홀을 형성하는 마무리단계(S4)를; 포함하되,
   상기 홀 내부의 지지롤과 소재의 외측면에 위치하는 가압롤은 서로 대응되는 동일선 상에 위치하여 가공이 이루어지는 것을 특징으로 하는 대형 용접 넥 플랜지의 제조방법.
2. 제1항에 있어서,
   상기 넥부의 성형은, 소재의 상부로부터 하부로 점차적으로 가압하여 성형하는 것을 특징으로 하는 대형 용접 넥 플랜지의 제조방법.
3. 제2항에 있어서,
   상기 가압은 하측으로부터 상측으로 밀어 올리면서 가압하는 것을 특징으로 하는 대형 용접 넥 플랜지의 제조방법.
4. 삭제
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 홀 가공단계와 성형단계는 소재에 가열이 이루어진 상태에서 가공되는 것을 특징으로 하는 대형 용접 넥 플랜지의 제조방법.

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