KR101522388B1

KR101522388B1 - 내구상부식성이 우수한 해수용 취수관의 제조방법

Info

Publication number: KR101522388B1
Application number: KR1020140117007A
Authority: KR
Inventors: 구본곤
Original assignee: 덕산산업주식회사
Priority date: 2014-09-03
Filing date: 2014-09-03
Publication date: 2015-05-26

Abstract

본 발명은 내구상부식성이 우수한 해수용 취수관의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원형관형태로 성형한 강관의 접합부를 전기저항용접에 의해 용접한 후 접합부의 내외측에 돌출된 용접비드를 제거하고, 용접비드가 제거된 강관의 접합부에 플럭스 코어드 아크용접을 실시하여 강관의 접합부 내외측에 보강비드를 형성한 다음, 강관의 내외측면에 알루미늄 도금층을 형성하도록 구성함으로써, 종래의 전기저항용접 강관의 접합부에서 발생되는 구상부식을 억제하여 내구성을 대폭 향상시키는 동시에 해양 생태환경에 무해한 친환경적인 해수용 취수관을 제조할 수 있도록 하는 해수용 취수관의 제조방법에 관한 것이다.

Description

내구상부식성이 우수한 해수용 취수관의 제조방법{Manufacturing method of seawater pipe with grooving corrosion resistance}

일반적으로 해안 지역에 위치한 해수 사용처, 즉 양식장, 수산시장, 어판장, 횟집 등은 수산생물의 폐사를 막기 위해 항상 청정한 해수를 필요로 하는데, 이러한 해수 사용처에 필요한 해수는 상대적으로 수질 오염도가 높은 해안보다는 해안으로부터 멀리 떨어진 심해로부터 취수해서 사용하게 된다.

이와 같이 해수의 청정도가 높은 심해로부터 해수를 취수하기 위해서는 해안으로부터 떨어진 거리만큼 해수용 취수관을 해저에 설치하게 되는데, 해안 지역으로부터 거리가 멀어질수록 해수용 취수관의 전체길이도 그만큼 길어지게 되므로 설치비용이 대폭 증대된다.

따라서, 종래에는 수십미터에서 수백미터에 달하는 해수용 취수관을 설치할 경우 자재비용을 절감하기 위해 비교적 저렴한 전기저항용접 강관을 해수용 취수관으로 사용하고 있었다.

종래의 해수용 취수관으로 사용되고 있는 전기저항용접(ERW : Electric Resistance Welding) 강관은 고주파 전류로 피용접재를 가열시킨 후 압축력을 가하여 접합한 용접강관으로, 해수나 공업용수 또는 음용수 등의 배관으로 널리 사용된다.

그러나, 상기한 바와 같이 구성되는 종래의 전기저항용접 강관은 사용환경에 따라 단기간내에 용접선을 따라 깊은 'V'자형의 홈 형상으로 국부적으로 심하게 부식되는 구상부식(Grooving Corrosion)이 빈번하게 발생되는 문제점이 있었다.

전기저항용접 강관에서 주로 관찰되는 부식유형인 구상부식(Grooving Corr osion)은 용접 중 편석(Segregation)에 의한 청정도 약화, 입열량 부족에 따른 냉접이나 과도 입열에 따라 용융비드가 재유입되어 발생하는 침입 결함 등 제작상 결함에 의한 영향, 수용액의 온도 증가에 따른 용액의 자연대류 증가나 수중용존산소의 농도차이에 따른 영향, 유속과 수용액의 pH 및 음이온의 농도 등 환경인자에 의한 영향, 탄소강에 함유된 황 함유량에 의한 영향 등으로 인해 발생된다고 알려져 있는데, 이에 따라 전기화학적 연구 등 구상부식에 대한 많은 연구가 이루어졌으나, 이들은 부식에 관한 이론적 배경을 바탕으로 얻어진 포괄적인 결론일 뿐, 아직까지 그 원인이 명확히 규명되지 않은 상태에 있었다.

한편, 이러한 구상부식을 방지하기 위해 전기저항용접 강관의 표면에 아연도금층을 형성한 아연도금 강관을 해수용 취수관으로 사용하기도 하였으나, 용접선을 따라 일직선 형태로 발생하는 구상부식을 억제하는 효과는 그다지 크지 않았을 뿐만 아니라, 아연도금층이 형성된 강관의 표면에는 해양생물이나 해조류가 전혀 달라붙지 않고 해수용 취수관이 지나는 주변부에도 해양생물이 전혀 접근하지 않는 현상이 발생하게 됨에 따라 해양 생태환경에 유해한 영향을 미치게 되는 문제점이 있었다.

따라서, 해수용 취수관 설치에 소요되는 자재비용을 절감하기 위해 비교적 저렴한 전기저항용접 강관을 해수용 취수관으로 계속 사용할 수밖에 없는 현실을 감안할 때, 전기저항용접 강관에서 발생되는 구상부식을 억제하여 내구성을 대폭 향상시키는 동시에 해양 생태환경에 무해한 친환경적인 해수용 취수관의 개발이 절실히 요구되는 실정이었다.

등록특허공보 제10-56281호

본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 원형관형태로 성형한 강관의 접합부를 전기저항용접에 의해 용접한 후 접합부의 내외측에 돌출된 용접비드를 제거하고, 용접비드가 제거된 강관의 접합부에 플럭스 코어드 아크용접을 실시하여 강관의 접합부 내외측에 보강비드를 형성한 다음, 강관의 내외측면에 알루미늄 도금층을 형성하도록 구성함으로써, 종래의 전기저항용접 강관의 접합부에서 발생되는 구상부식을 억제하여 내구성을 대폭 향상시키는 동시에 해양 생태환경에 무해한 친환경적인 해수용 취수관을 제조할 수 있도록 하는 것을 기술적 과제로 한다.

상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명은 강판을 둥글게 말아 원형관형태의 강관을 성형하는 강관 성형공정과, 상기 강관 성형공정을 거쳐 성형된 강관의 접합부를 전기저항용접에 의해 용접하는 강관 전기저항용접공정과, 상기 강관 전기저항용접공정을 거쳐 용접된 강관의 접합부의 내외측에 돌출된 용접비드를 절삭하여 제거하는 용접비드 제거공정과, 상기 용접비드 제거공정을 거친 강관의 접합부에 전류 80 ~ 150A, 전압 20 ~ 45V, 속도 200 ~ 400cm/min, 용접비드 폭 6 ~ 15mm를 용접조건으로 하는 플럭스 코어드 아크용접을 실시하여 강관의 접합부 내외측에 보강비드를 형성하는 보강비드 형성공정과, 상기 보강비드 형성공정을 거친 강관의 내외측면에 알루미늄 도금층을 형성하는 알루미늄 도금공정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 상기 알루미늄 도금공정은, 상기 보강비드 형성공정을 거친 강관을 알칼리용제에 침지시켜 모재의 표면을 탈지처리하는 탈지단계와, 상기 탈지단계를 거친 강관의 표면을 산처리하여 강관의 표면을 활성화시키는 산세단계와, 상기 산세단계를 거친 강관의 표면을 물세척하는 수세단계와, 상기 수세단계를 거친 강관을 염화칼륨 35 ~ 50wt%, 빙정석 5 ~ 10wt%, 플루오르화 암모늄 또는 플루오르화 알루미늄 40 ~ 60wt%의 성분비율로 이루어지는 수용성 플럭스를 물 100wt%를 기준으로 하여 10 ~ 30wt%로 첨가시킨 플럭스 용제에 40 ~ 90℃의 온도조건하에서 1 ~ 10분간 침지시키는 플럭스 처리단계와, 상기 플럭스 처리단계를 거친 강관을 염화나트륨 25 ~ 35wt%, 염화칼륨 15 ~ 25wt%, 빙정석 20 ~ 30wt%, 플루오르화 수소산 암모늄이나 플루오르화 암모늄 또는 플루오르화 알루미늄 중에서 택일한 플루오르화물 20 ~ 30wt%의 성분비율로 이루어지는 용융플럭스를 용융알루미늄 100wt%를 기준으로 하여 5 ~ 10wt%로 첨가시킨 도금액 속에 680 ~ 750℃의 온도조건 하에서 5 ~ 30분간 침지시키는 도금단계와, 상기 도금단계를 거친 강관의 표면을 산세척하여 도금표면에 부착된 용융플럭스 분말을 제거하고 도금표면의 평활화와 광택을 부여하는 후처리단계와, 상기 후처리단계를 거친 강관의 도금표면을 물세척하여 건조시키는 마감처리단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의한 해수용 취수관의 제조방법은 원형관형태로 성형한 강관의 접합부를 전기저항용접에 의해 용접한 후 접합부의 내외측에 돌출된 용접비드를 제거하고, 용접비드가 제거된 강관의 접합부에 플럭스 코어드 아크용접을 실시하여 강관의 접합부 내외측에 보강비드를 형성한 다음, 강관의 내외측면에 알루미늄 도금층을 형성하도록 구성됨으로써, 종래의 전기저항용접 강관의 접합부에서 발생되는 구상부식을 억제하여 내구성을 대폭 향상시키는 동시에 해양 생태환경에 무해한 친환경적인 해수용 취수관을 제조할 수 있게 되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 의한 해수용 취수관의 제조공정을 나타내는 블록도.
도 2는 본 발명에 의한 해수용 취수관의 제조공정을 나타내는 설명도.
도 3은 본 발명에 의한 해수용 취수관의 제조공정 중 알루미늄 도금공정을 나타내는 블록도.

이하, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명을 도 1 내지 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 내구상부식성이 우수한 해수용 취수관의 제조방법은 도 1에 도시되어 있는 바와 같이 강관 성형공정(1), 강관 전기저항용접공정(2), 용접비드 제거공정(3), 보강비드 형성공정(4), 알루미늄 도금공정(5)을 포함하여 구성된다.

상기 강관 성형공정(1)은 강판을 둥글게 말아 원형관형태의 강관(6)을 성형하는 공정으로서, 도 2의 (가)에 도시되어 있는 바와 같이 평판형태로 된 강판을 롤포밍기를 이용하여 원형관형태의 강관(6)으로 성형하게 된다.

상기 강관 전기저항용접공정(2)은 상기 강관 성형공정(1)을 거쳐 성형된 강관(6)의 양단부를 전기저항용접(ERW : Electric Resistance Welding)에 의해 용접하는 공정으로서, 도 2의 (나)에 도시되어 있는 바와 같이 상기 강관 성형공정(1)을 거쳐 성형된 강관(6)의 접합부를 서로 맞댄 후, 전류를 흘려 저항열을 발생시킨 다음, 강관(6)의 접합부를 압착하여 용접하게 된다.

상기 용접비드 제거공정(3)은 상기 강관 전기저항용접공정(2)을 거쳐 용접된 강관(6)의 접합부의 내외측에 돌출된 용접비드(7)를 절삭하여 제거하는 공정으로서, 상기 강관(6)의 접합부를 전기저항용접에 의해 용접할 경우 강관(6)의 접합부의 내외측에 접합부의 용융으로 인해 생긴 용접비드(7)가 돌출되는데, 이렇게 접합부의 내외측에 용접비드(7)가 돌출되면, 상기 보강비드 형성공정(4)에서 접합부의 내외측에 보강비드(8)를 형성할 때 보강비드(8)가 접합부를 균일하게 덮지 못해 구상부식억제 효과가 현저히 저하되므로, 이를 방지하기 위해 절삭장치를 이용하여 완전히 제거하게 된다.

상기 보강비드 형성공정(4)은 상기 용접비드 제거공정(3)을 거친 강관(6)의 접합부에 플럭스 코어드 아크용접(FCAW : Flux Cored Arc Welding)을 실시하여 강관(6)의 접합부 내외측에 보강비드(8)를 형성하는 공정으로서, 상기 용접비드 제거공정(3)을 거쳐 용접비드(7)가 제거된 강관(6)의 접합부 내외측에 보강비드(8)를 형성함으로써 전기저항용접에 의해 용접된 강관(6)의 접합부에서 발생되는 구상부식을 억제하게 된다.

상기 보강비드 형성공정(4)에서 보강비드(8)를 형성하기 위해 실시하는 플럭스 코어드 아크용접(FCAW : Flux Cored Arc Welding)은 와이어 중심부에 플럭스가 채워진 플럭스 코어드 와이어(FCW)를 일정한 속도로 공급하면서 전류를 통하여 와이어와 모재 사이에 아크가 발생되도록 하고, 발생된 아크열로 용융지와 용접비드가 형성되도록 하는 용접법이다.

상기 보강비드(8)를 형성하기 위한 플럭스 코어드 아크용접은 전류 80 ~ 150A, 전압 20 ~ 45V, 속도 200 ~ 400cm/min, 용접비드 폭 6 ~ 15mm로 하는 것이 바람직하다.

상기 전류를 80 ~ 150A로 한정한 이유는, 전류가 80A 이하일 경우 아크가 발생되지 않아 용접이 이루어지지 않으며, 전류가 150A 이상일 경우 오버랩이 발생하여 용접비드가 소재와 융착이 되지 않아 용접성이 떨어지기 때문이다.

상기 전압을 20 ~ 45V로 한정한 이유는, 전압이 20V 이하일 경우 아크가 발생되지 않아 용접이 이루어지지 않으며, 전압이 45V 이상일 경우 언더컷이 발생하여 강관(6)에 손상을 주기 때문이다.

상기 속도를 200 ~ 400cm/min로 한정한 이유는, 속도가 200cm/min 이하일 경우 국부적 가열로 인한 강관(6)에 파공이 생기게 되며, 속도가 400cm/min 이상일 경우 보강비드(8)가 균일하게 형성되지 않기 때문이다.

상기 용접비드 폭을 6 ~ 15mm로 한정한 이유는, 용접비드 폭이 6mm 이하일 경우 강관(6)의 접합부를 충분히 덮을 정도로 보강비드(8)가 형성되지 못해 구상부식억제 효과가 현저히 저하되며, 용접비드 폭이 15mm 이상일 경우 입열량이 증대되어 보강비드(8)의 기계적 강도가 현저히 저하되기 때문이다.

상기 알루미늄 도금공정(5)은 상기 보강비드 형성공정(4)을 거친 강관(6)의 내외측면에 알루미늄 도금층(9)을 형성하는 공정으로서, 탈지단계(10), 산세단계(11), 수세단계(12), 플럭스 처리단계(13), 도금단계(14), 후처리단계(15), 마감처리단계(16)로 이루어진다.

상기 탈지단계(10)는 상기 보강비드 형성공정(4)을 거친 강관(6)을 알칼리용제에 침지시켜 모재의 표면을 탈지처리하는 단계로서, 상기 보강비드 형성공정(4)을 거친 강관(6)을 알칼리 용제 또는 유기용제가 저장된 탈지조에 침지시킴으로써 선행 공정들을 거치면서 강관(6)의 표면에 부착된 각종 이물질을 제거하게 된다.

상기 탈지단계(10)에서 사용되는 알칼리 용제는 대부분의 도금방법에 사용되는 것과 마찬가지로 물을 주체로 하여 탄산나트륨(Na₂CO₃), 인산나트륨(Na₃PO₄), 규산나트륨(= 메타규산나트륨 : Na₂SiO₃)을 1종 또는 수종을 용해시킨 것을 사용하게 되는데, 알칼리도를 높여 세정효과를 증대시키기 위해 경우에 따라서는 수산화나트륨(NaOH)을 병용하여 사용할 수 있으나, 강관(6)의 재질에 따라 적절한 알칼리 용제의 종류와 그 pH 및 사용온도를 선택적으로 조정하여 강관(6)의 표면에 부착된 이물질을 최대한 제거할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 유기용제로는 트리클로로에틸렌(C₂HCl₂), 메틸클로로포름(CHCl ₂) 등의 염소계 용제를 사용하는 것이 바람직하다.

상기 산세단계(11)는 상기 탈지단계(10)를 거친 강관(6)의 표면을 산처리하여 강관(6)의 표면을 활성화시키는 단계로서, 상기 탈지단계(10)를 거친 강관(6)을 산 수용액이 저장되어 있는 산세조에 침지시킴으로써 탈지단계(10)에서 강관(6)의 표면에 부착된 알칼리 용제를 중화시키는 동시에 강관(6)의 표면에 형성된 스케일이나 산화막 등을 제거하고, 강관(6)의 표면에 산부식에 의한 에칭 효과를 부여하여 도금층의 밀착성을 향상시키게 된다.

상기 산세단계(11)에서 사용되는 산 수용액 또한 강관(6)의 재질에 따라 염산(HCl)이나 황산(H₂SO₄) 또는 질산(HNO₃)과 같은 각종 산 수용액이나 이들의 혼산 수용액을 선택적으로 사용할 수 있으나, 금속재료에 가장 보편적으로 사용되는 일례로는 염산(HCl)의 10 ~ 20% 수용액을 들 수 있으며, 산세 처리가 강관(6) 표면의 도금율에 기여하는 바가 매우 크기 때문에 강관(6)의 재질에 따라 선택된 산용액이 산세조의 내부에서 항상 일정한 농도로 유지되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 수세단계(12)는 상기 산세단계(11)를 거친 강관(6)의 표면을 물세척하는 단계로서, 상기 산세단계(11)를 거친 강관(6)을 상온의 물이 저장된 수세조에 침지시킴으로써 강관(6)의 표면에 부착된 산용액을 제거하게 된다.

상기 수세단계(12)에서 사용되는 수세조는 일측으로부터 상온의 물이 수세조의 내부로 지속적으로 공급되고, 타측으로는 수세조 내부의 처리수가 자연적으로 배출되도록 구성하는 것이 바람직하며, 강관(6)의 표면에 부착된 산용액을 보다 효과적으로 제거하기 위해 경우에 따라서는 수세조를 2개 이상 설치하여 1회 분량의 수세단계를 여러 번으로 나누어 실시하는 것도 가능하다.

상기 플럭스 처리단계(13)는 상기 수세단계(12)을 거친 강관(6)의 표면에 알루미늄 용용도금시 발생하는 각종 불순물이나 산화알루미늄(Al₂O₃)을 용해시켜 제거하기 위한 약품피막층을 형성시키는 단계로서, 상기 수세단계(12)을 거친 강관(6)을 수용성 플럭스가 첨가된 플럭스 용제에 40 ~ 90℃의 온도조건하에서 1 ~ 10분간 침지시킴으로써 강관(6)의 표면에 각종 불순물이나 산화알루미늄(Al₂O₃)을 용해시키기 위한 약품피막층을 형성시키게 된다.

상기 플럭스 처리단계(13)에서 사용되는 수용성 플럭스는 염화칼륨(KCl) 35 ~ 50wt%, 빙정석(Cryolite) 5 ~ 10wt%, 플루오르화 암모늄(NH₄F) 또는 플루오르화 알루미늄(AlF₃) 40 ~ 60wt%의 성분비율로 이루어지며, 이와 같은 성분비율로 이루어진 수용성 플럭스를 물 100wt%를 기준으로 하여 10 ~ 30wt%로 첨가시켜 플럭스 용제를 제조하게 된다.

상기 수용성 플럭스의 각 성분과 그 혼합비율은 플럭스 처리단계(13) 후에 진행되는 도금단계(14)에서 도금조에 첨가되는 용융플럭스와 함께 강관(6)의 표면에 대한 알루미늄의 부도금율을 거의 제로(Zero)화시키는 동시에 강관(6)의 표면 전체에 걸쳐 수용성 플럭스에 의한 약품피막층을 일정한 두께로 형성시킬 수 있는 최적의 성분비율로서 한정한 것이다.

그리고, 상기 플럭스 용제를 제조하기 위한 수용성 플럭스의 첨가량을 10 ~ 30wt%로 한정한 이유는, 수용성 플럭스의 첨가량이 10wt% 미만일 경우 강관(6)의 표면에 형성되는 약품피막의 두께가 비교적 얇고 약품피막의 건조에 많은 시간이 소요됨에 따라 플럭스 처리단계(13)를 거친 강관(6)을 도금단계(14)로 즉시 진행하기 어렵고, 수용성 플럭스의 첨가량이 30wt% 초과할 경우 약품피막층의 두께는 일정 범위 이상으로 상승되지 않으므로 비경제적이 되기 때문이다.

또한, 상기 플럭스 용제의 온도를 40 ~ 90℃로 한정한 이유는, 플럭스 용제의 온도가 40℃ 이하일 경우 강관(6)의 표면에 약품피막층을 형성시키는 데에 10분 이상의 과도한 시간이 소요되고, 플럭스 용제의 온도가 90℃ 이상일 경우 강관(6)의 표면에 약품피막층을 형성시키는 시간을 1분 정도로 단축시킬 수는 있는 반면, 플럭스 용제로부터 수분의 증발이 촉진되어 플럭스 용제의 농도를 일정하게 유지시킬 수 없기 때문이다.

상기 도금단계(14)는 상기 플럭스 처리단계(13)를 거친 강관(6)의 표면에 알루미늄을 도금하는 단계로서, 상기 플럭스 처리단계(13)를 거친 강관(6)을 용융플럭스가 첨가된 용융알루미늄 도금액에 680 ~ 750℃의 온도조건하에서 5 ~ 30분간 침지시킴으로써 강관(6)의 표면에 알루미늄 도금층(9)을 형성하게 된다.

상기 도금단계(14)에서 사용되는 용융플럭스는 염화나트륨(NaCl) 25 ~ 35wt%, 염화칼륨(KCl) 15 ~ 25wt%, 빙정석(Cryolite) 20 ~ 30wt%, 플루오르화 수소산 암모늄(NH₄HF₂)이나 플루오르화 암모늄(NH₄F) 또는 플루오르화 알루미늄(AlF₃) 중에서 택일한 플루오르화물 20 ~ 30wt%의 성분비율로 이루어지며, 이와 같은 성분비율로 이루어진 용융플럭스를 순도 99.7% 이상의 용융알루미늄 100wt%를 기준으로 하여 5 ~ 10wt%로 첨가시켜 용융알루미늄 도금액을 제조하게 된다.

상기 용융플럭스의 각 성분과 그 혼합비율은 용융알루미늄의 상면 전체에 걸쳐 일정한 두께의 플럭스층을 형성시킴으로써 용융알루미늄과 외부공기와의 접촉을 차단하여 각종 불순물이나 산화알루미늄(Al₂O₃)의 발생을 효과적으로 방지하고, 플럭스 처리단계(13)를 거치면서 강관(6)의 표면에 피복된 약품피막층과의 상호작용으로 인하여 강관(6)의 표면에 대한 알루미늄의 부도금율을 거의 제로(Zero)화시킬 수 있으며, 플럭스층의 우수한 유동성을 확보하여 강관(6)을 도금조의 내부로 침지시킬 경우에는 강관(6)에 대한 저항과 외부공기와의 접촉으로 인한 산화알루미늄의 생성을 최소화시킬 수 있고, 강관(6)을 도금조로부터 꺼낼 경우에는 강관(6)의 표면에 부착되는 플럭스의 양을 최소화시킬 수 있는 최적의 성분비율로서 한정한 것이다.

그리고, 상기 용융알루미늄 도금액을 제조하기 위한 용융플럭스의 첨가량을 5 ~ 10wt%로 한정한 이유는, 용융플럭스의 첨가량이 5wt% 미만일 경우 용융알루미늄의 상부에 형성되는 플럭스층의 두께가 비교적 얇게 되어 강관(6)을 도금조에 침지시키거나 꺼내는 과정에서 용융알루미늄과 외부공기와의 접촉이 발생할 우려가 높아지게 되고, 용융플럭스의 첨가량이 10wt% 를 초과할 경우 외부공기와의 접촉과 용융알루미늄으로부터의 열발산은 효과적으로 차단할 수 있으나, 강관(6)의 도금면에 부착되는 용융플럭스 분말의 양이 다소 증가하여 이후의 후처리단계(15)에서 도금표면에 대한 재처리가 까다로워지기 때문이다.

또한, 상기 도금단계(14)에서 강관(6)의 표면에 알루미늄 도금층(9)을 형성하는 데 소요되는 시간은 도금조에 세팅된 온도, 즉 용융알루미늄의 온도와 강관(6)의 두께에 따라 다소 차이가 있으나, 알루미늄 용융도금에 일반적으로 적용되는 용융알루미늄의 온도범위를 알루미늄의 용융온도인 680 ~ 750℃ 범위내로 할 경우, 20 ~ 30mm 두께의 강관(6)을 680℃의 온도조건하에서 도금하는 데에는 약 10분 정도, 750℃의 온도조건하에서는 약 5분 정도의 도금시간이 소요되며, 도금하고자 하는 강관(6)의 두께가 두꺼워질수록 동일한 온도조건에서 도금시간은 다소 길어지게 된다.

상기 후처리단계(15)는 상기 도금단계(14)를 거친 강관(6)의 표면을 산세척하여 도금표면에 부착된 용융플럭스 분말을 제거하고 도금표면의 평활화와 광택을 부여하는 단계로서, 상기와 같은 도금단계(14)을 거친 강관(6)을 공냉시킨 후 산 수용액이 저장된 산세조에 약 3 ~ 10분간 침지시킴으로써 도금표면에 부착된 용융플럭스 분말을 제거하게 된다.

상기 후처리단계(15)에서 사용되는 산 수용액은, 5 ~ 15% 질산(HNO₃) 수용액, 2 ~ 10% 플루오르화 수소산(HF) 수용액, 5 ~ 10% 질산(HNO₃)과 0.5 ~ 5% 플루오르화 수소산(HF)의 혼산 수용액, 5 ~ 10% 질산(HNO₃)과 1 ~ 3% 황산(H₂SO₄)과 0.5 ~ 2% 빙초산(CH₃COOH)과 1 ~ 3% 무수크롬산(CrO₇)의 혼산 수용액, 5 ~ 10% 질산(HNO₃)과 2 ~ 5% 플루오르화 수소산(HF)과 2 ~ 3% 무수크롬산(CrO₇)의 혼산 수용액 중에서 택일하여 사용하는 것이 바람직하다.

상기와 같이 후처리단계(15)에 사용되는 산 수용액과 그 농도를 한정한 이유는, 강관(6)을 도금조로부터 꺼내는 과정에서 도금표면에 부착된 용융플럭스 분말을 별도의 기계가공 없이 매우 빠른 시간내에 손쉽고 완벽하게 제거할 수 있도록 하는 동시에 산의 부식작용에 의해 도금면의 표면을 평활하고 매끄럽게 하여 도금제품의 외관에 광택을 부여할 수 있도록 할 뿐만 아니라 산에 의한 도금면의 과도한 부식을 방지할 수 있도록 하기 위함이다.

상기 마감처리단계(16)는 상기 후처리단계(15)를 거친 강관(6)의 도금표면을 물세척하여 건조시키는 단계로서, 상기 후처리단계(60)를 거친 강관(6)을 상온의 물이 저장된 수세조에 침지시켜 도금표면을 물세척한 후, 물세척된 강관(6)을 수세조로부터 꺼내어 강관(6) 표면의 수분을 완전히 건조시키게 된다.

이와 같이 구성되는 상기 알루미늄 도금공정(5)에 의하면, 강관(6)의 내외측면에 피복된 알루미늄 도금층(9)에 의해 강관(6)의 접합부 내외측에 형성된 보강비드(8)가 해수로부터 보호됨에 따라, 전기저항용접에 의해 용접된 강관(6)의 접합부에서 발생되는 구상부식 방지효과를 더욱더 강화시킬 수 있게 된다.

상기한 바와 같이 구성되는 본 발명의 해수용 취수관의 제조방법에 의하면, 원형관형태로 성형한 강관(6)의 접합부를 전기저항용접에 의해 용접한 후 접합부의 내외측에 돌출된 용접비드(7)를 제거하고, 용접비드(7)가 제거된 강관(6)의 접합부에 플럭스 코어드 아크용접을 실시하여 강관(6)의 접합부 내외측에 보강비드(8)를 형성한 다음, 강관(6)의 내외측면에 알루미늄 도금층(9)을 형성함으로써, 종래의 전기저항용접 강관의 접합부에서 발생되는 구상부식을 억제하여 내구성을 대폭 향상시키는 동시에 해양 생태환경에 무해한 친환경적인 해수용 취수관을 제조할 수 있게 된다.

1 : 강관 성형공정
2 : 강관 전기저항용접공정
3 : 용접비드 제거공정
4 : 보강비드 형성공정
5 : 알루미늄 도금공정
6 : 강관
7 : 용접비드
8 : 보강비드
9 : 알루미늄 도금층
10 : 탈지 단계 11 : 산세 단계
12 : 수세 단계 13 : 플럭스 처리 단계
14 : 도금 단계 15 : 후처리 단계
16 : 마감처리 단계

Claims

강판을 둥글게 말아 원형관형태의 강관을 성형하는 강관 성형공정과,
상기 강관 성형공정을 거쳐 성형된 강관의 접합부를 전기저항용접에 의해 용접하는 강관 전기저항용접공정과,
상기 강관 전기저항용접공정을 거쳐 용접된 강관의 접합부의 내외측에 돌출된 용접비드를 절삭하여 제거하는 용접비드 제거공정과,
상기 용접비드 제거공정을 거친 강관의 접합부에 전류 80 ~ 150A, 전압 20 ~ 45V, 속도 200 ~ 400cm/min, 용접비드 폭 6 ~ 15mm를 용접조건으로 하는 플럭스 코어드 아크용접을 실시하여 강관의 접합부 내외측에 보강비드를 형성하는 보강비드 형성공정과,
상기 보강비드 형성공정을 거친 강관의 내외측면에 알루미늄 도금층을 형성하는 알루미늄 도금공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 내구상부식성이 우수한 해수용 취수관의 제조방법.
제 1항에 있어서, 상기 알루미늄 도금공정은,
상기 보강비드 형성공정을 거친 강관을 알칼리용제에 침지시켜 모재의 표면을 탈지처리하는 탈지단계와,
상기 탈지단계를 거친 강관의 표면을 산처리하여 강관의 표면을 활성화시키는 산세단계와,
상기 산세단계를 거친 강관의 표면을 물세척하는 수세단계와,
상기 수세단계을 거친 강관을 염화칼륨 35 ~ 50wt%, 빙정석 5 ~ 10wt%, 플루오르화 암모늄 또는 플루오르화 알루미늄 40 ~ 60wt%의 성분비율로 이루어지는 수용성 플럭스를 물 100wt%를 기준으로 하여 10 ~ 30wt%로 첨가시킨 플럭스 용제에 40 ~ 90℃의 온도조건하에서 1 ~ 10분간 침지시키는 플럭스 처리단계와,
상기 플럭스 처리단계를 거친 강관을 염화나트륨 25 ~ 35wt%, 염화칼륨 15 ~ 25wt%, 빙정석 20 ~ 30wt%, 플루오르화 수소산 암모늄이나 플루오르화 암모늄 또는 플루오르화 알루미늄 중에서 택일한 플루오르화물 20 ~ 30wt%의 성분비율로 이루어지는 용융 플럭스를 용융 알루미늄 100wt%를 기준으로 하여 5 ~ 10wt%로 첨가시킨 도금액 속에 680 ~ 750℃의 온도조건 하에서 5 ~ 30분간 침지시키는 도금단계와,
상기 도금단계를 거친 강관의 표면을 산세척하여 도금표면에 부착된 용융플럭스 분말을 제거하고 도금표면의 평활화와 광택을 부여하는 후처리단계와,
상기 후처리단계를 거친 강관의 도금표면을 물세척하여 건조시키는 마감처리단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 내구상부식성이 우수한 해수용 취수관의 제조방법.