KR101550738B1

KR101550738B1 - 연성이 우수한 스테인리스강 및 이를 이용한 냉매 배관용 스테인리스 파이프

Info

Publication number: KR101550738B1
Application number: KR1020150086827A
Authority: KR
Inventors: 성기천
Original assignee: 성기천
Priority date: 2015-04-29
Filing date: 2015-06-18
Publication date: 2015-09-08

Abstract

본 발명은 오스테나이트계 스테인리스강 및 이를 이용한 냉매 배관용 스테인리스 파이프 제조방법에 관한 것으로, 굽힘 가공성이 우수해 실내기와 실외기를 연결하는 냉매 배관용 재료로 사용되는 스테인리스강, 및 이 오스테나이트계 스테인리스강을 이용한 냉매 배관용 스테인리스 파이프 제조방법을 제공하고자 하는 것으로, 이를 위해 본 발명은 크롬(Cr) 16.0 ~19.5중량%, 니켈(Ni) 7.0~9.5중량%, 구리(Cu) 3.0~4.5중량%, 망간(Mn) 1.0~2.0중량%, 코발트(Co) 0.1~0.3중량%, 몰리브덴(Mo) 0.01~0.2중량%, 실리콘(Si) 0.2~0.8중량%, 탄소(C) 0.01~0.03중량%, 질소(N) 0.01~0.03중량%, 알루미늄(Al) 0.01~0.05중량%, 바나듐(V) 0.05~0.1중량%와 잔부로 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 조성된 오스테나이트계 스테인리스강, 및 이 오스테나이트계 스테인리스강으로 제조된 띠 형상의 스테인리스 판재를 단면이 점층적으로 원형이 되도록 말아주는 성형공정(S1); 원형이 되도록 성형된 스테인리스 판재의 맞닿은 양측단 이음매를 용융 접합하여 연속된 파이프가 형성되게 하는 용접공정(S2); 용접공정(S2)에서 형성된 파이프의 이음매에 형성된 용접 비드를 제거하는 비드 제거공정(S3); 및 비드 제거공정(S)을 통과한 파이프를 열처리하는 열처리공정(S4);을 포함한다.

Description

연성이 우수한 스테인리스강 및 이를 이용한 냉매 배관용 스테인리스 파이프 {STAINLESS STEEL WITH EXCELLENT IN DUCTILITY AND STAINLESS PIPE FOR REFRIGERANT PIPING OF USING THE SAME}

본 발명은 에어컨을 가동시키기 위한 실내기와 실외기를 연결하는 냉매 배관용 재료로 사용되는 연성이 우수한 스테인리스강 및 이러한 스테인리스강을 이용하여 제조된 냉매 배관용 스테인리스 파이프에 관한 것이다.

일반적으로 가정이나 빌딩 등에 설치되어 실내의 온도를 낮추어 주는 분리형 에어컨은 냉매의 상변환 사이클을 이용하여 실내에 냉기를 공급하는 것으로, 분리형 에어컨은 크게 증발기와 송풍팬을 포함하며 실내에 설치되어 실내에 냉기를 공급하는 실내기와, 압축기, 응축기, 방열팬 그리고 팽창밸브 등을 포함하고 실외에 설치되는 실외기로 구분된다.

전술한 분리형 에어컨에서 실내기 및 실외기는 가정에 설치될 경우 대략 4~5m 이격 설치되며, 빌딩 등과 같은 곳에 설치될 경우 10m를 초과하여 이격 설치되거나 경우에 따라서는 100m 가까이 이격 설치되는데, 이렇게 이격 설치된 실내기와 실외기는 냉매의 순환을 위하여 냉매의 통로가 되는 냉매 파이프(pipe)가 배관되어 연결된다.

전술한 냉매 파이프는 실외기에서 실내기 측으로 보내지는 고압 냉매의 통로가 되는 고압 냉매 파이프와, 실내기에서 실외기 측으로 보내지는 저압 냉매의 통로가 되는 저압 냉매 파이프로 나누어진다. 그리고 고압 및 저압 냉매 파이프는 주로 조관(照管)공정을 통하여 제작된 동(Cu) 파이프가 사용되고 있는 실정이다.

한편, 실외기와 실내기를 연결하는 냉매 파이프의 연결 관계를 살펴보면, 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 실외기 측에서 연장된 냉매 파이프(12)와 실내기 측에서 연장된 냉매 파이프(22)는 소켓(14) 및 플레어 너트(24)에 의해서 서로 배관되어 연결된다.

다시 말해, 내부가 관통된 형상을 가지는 소켓(14)의 일단은 실외기 측에서 연장된 냉매 파이프(12)의 연장단에 고정되고, 플레어 너트(24)는 실내기 측에서 연장된 냉매 파이프(22)에 끼워지는데, 실내기 측에서 연장된 냉매 파이프(22)의 연장단을 소켓(14)의 연장단에 밀착시킨 상태 하에서 플레어 너트(24)를 소켓(14)에 체결시킴으로써 실외기 측의 냉매 파이프(12)와 실내기 측의 냉매 파이프(22)는 서로 배관되어 연결된다.

이때, 실내기 측에서 연장된 냉매 파이프(22)의 연장단은 기밀을 위해 소켓(14)에 밀착될 수 있도록 플레어(flare) 형상으로 확관된 확관부(26)가 형성된다.

즉, 실내기 측 냉매 파이프(22)에 형성된 확관부(26)를 소켓(14)에 밀착시킨 상태 하에서 플레어 너트(24)를 소켓(14)에 체결시킴으로써, 실외기 측의 냉매 파이프(12)와 실내기 측의 냉매 파이프(22)는 서로 배관되어 연결된다.

그런데, 종래의 스테인리스강으로 제조된 냉매 파이프(12, 22)는 조관(造管)공정을 통하여 제작되기 때문에 냉매 파이프(12, 22)의 외주면 및 내주면 상에 길이방향으로 용접 비드(weld bead)가 형성되는데, 이러한 용접 비드(weld bead)에 의해 냉매 파이프(22) 확관 시 확관부(26) 내주면 상에 턱이 발생하는 문제점이 있었으며, 이러한 문제로 인해 소켓(10)과 확관부(26) 내주면 사이에 틈이 발생해 냉매가 유출되는 또 다른 문제점이 있었다.

또한, 종래의 동(Cu)으로 제작된 냉매 파이프(12, 22)는 열전도성 뿐만 아니라 가공성이 우수한 장점이 있으나, 최근 통신, 전력공급, 배수, 배관 등의 기반시설 확충으로 인해 동(Cu) 가격이 상승하기 때문에 냉매 파이프(12, 22)의 가격도 안정화되지 못하고 상승하는 문제점과 강도가 약해 설치 가공시 외부 충격에 손상이 쉽게 발생되는 또 다른 문제점이 있었다.

따라서, 동(Cu) 파이프와 같이 가공성 및 내식성이 우수하면서 강도가 높고 가격이 안정화된 재료로 제작된 냉매 파이프의 보급이 시급하다 하겠으며, 또한 냉매 파이프 제조시 형성되어 있는 내주면 상에 형성된 용접 비드(weld bead)를 제거하여 표면이 매끄러운 냉매 파이프가 요구되고 있는 실정이다.

관련 선행기술로는 배관 시스템에 관련된 대한민국 등록특허 제 10-1192744 호(등록일자: 2012. 10. 12, 명칭: 에어컨 배관 연결용 너트 및 이를 구비한 에어컨 배관 연결박스 시스템)와 스테인리스강에 관련된 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0075245호(공개일자 : 2010.07.20., 명칭; 고압용 스테인리스 합금 및 그 제조방법)가 있다.

본 발명의 제 1의 목적은 굽힘 가공성이 우수하여 실내기와 실외기를 어려움 없이 연결 설치할 수 있는 냉매 배관용 재료로 사용되는 연성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강 및 이러한 오스테나이트계 스테인리스강을 이용하여 제조된 냉매 배관용 스테인리스 파이프를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 제 2의 목적은 조관 시 발생하는 용접비드를 제거해 확관 시, 확관부위 내주면 측에 턱이 생성되지 않도록 하는 냉매 배관용 스테인리스 파이프의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

위에서 설명된 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 예시의 목적을 위하여 개시된 것이고, 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능한 것으로 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 연성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강은, 크롬(Cr) 16.0~19.5중량%, 니켈(Ni) 7.0~9.5중량%, 구리(Cu) 2.5~4.5중량%, 망간(Mn) 1.0~2.0중량%, 코발트(Co) 0.1~0.3중량%, 몰리브덴(Mo) 0.01~0.2중량%, 실리콘(Si) 0.2~0.8중량%, 탄소(C) 0.01~0.03중량%, 질소(N) 0.01~0.03중량%, 알루미늄(Al) 0.01~0.05중량%, 바나듐(V) 0.05~0.1중량%와 잔부로 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 조성될 수 있다.

더 구체적으로는 상기 오스테나이트계 스테인리스강이, 티타늄(Ti) 0.006중량% 이하, 베릴륨(Be) 0.001중량% 이하, 텅스텐(W) 0.03중량% 이하로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기한 조성의 오스테나이트계 스테인리스강으로 제조된 스테인리스 파이프를 제공한다.

구체적으로 스테인리스 파이프는 에어컨 냉매 배관용 파이프에 사용될 수 있다.

또한 전술한 스테인리스강을 이용한 냉매 배관용 스테인리스 파이프 제조방법은, 오스테나이트계 스테인리스강으로 제조된 띠 형상의 스테인리스 판재를 단면이 점층적으로 원형이 되도록 말아주는 성형공정(S1); 원형이 되도록 성형된 스테인리스 판재의 맞닿은 양측단 이음매를 용융 접합하여 연속된 파이프가 형성되게 하는 용접공정(S2); 용접공정(S2)에서 형성된 파이프의 이음매에 형성된 용접 비드를 제거하는 비드 제거공정(S3); 및 비드 제거공정(S)을 통과한 파이프를 열처리하는 열처리공정(S4);을 포함할 수 있다.

구체적으로 성형공정(S1)에서의 상기 오스테나이트계 스테인리스강은, 크롬(Cr) 16.0 ~19.5중량%, 니켈(Ni) 7.0~9.5중량%, 구리(Cu) 2.5~4.5중량%, 망간(Mn) 1.0~2.0중량%, 코발트(Co) 0.1~0.3중량%, 몰리브덴(Mo) 0.01~0.2중량%, 실리콘(Si) 0.2~0.8중량%, 탄소(C) 0.01~0.03중량%, 질소(N) 0.01~0.03중량%, 알루미늄(Al) 0.01~0.05중량%, 바나듐(V) 0.05~0.1중량%와 잔부로 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 조성될 수 있다.

더 구체적으로 오스테나이트계 스테인리스강에는, 티타늄(Ti) 0.006중량% 이하, 베릴륨(Be) 0.001중량% 이하, 텅스텐(W) 0.03중량% 이하로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 더 함유할 수 있다.

구체적으로 비드 제거공정(S3)은, 성형공정(S1) 및 용접공정(S2)을 거쳐 제조된 파이프의 외경보다 작은 내경을 가지는 홀이 형성된 다이스, 및 상기 파이프의 내경보다 작은 외경을 가지는 플러그를 포함하는 인발기에 의해 수행될 수 있다.

더 구체적으로 비드 제거공정(S3)에서는 인발속도는 5~6m/min 일 수 있다.

구체적으로 열처리공정(S4)에서는, 비드 제거공정(S3)을 통과한 파이프를 순차적으로 6m의 가열로 및 6m의 냉각로를 통과시켜 수행되며, 가열로의 소둔 열처리 온도는 1050~1100℃이고, 파이프는 0.5~1.2m/min의 속도로 가열로 및 냉각부를 순차적으로 통과할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 오스테나이트계 스테인리스강 및 이를 이용한 냉매 배관용 스테인리스 파이프 제조방법에 의하면, 스테인리스 파이프 제조에 있어서 종래 동(Cu) 파이프와 달리 수급뿐만 아니라 가격이 안정된 소재들을 사용함으로써 가격 변동 측면에서 안정적인 에어컨 냉매 배관용 파이프를 제공할 수 있게 하는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 연성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강 및 이를 이용한 냉매 배관용 스테인리스 파이프에 의하면, 종래에 에어컨 냉매 배관용 파이프로 주로 사용된 동(Cu) 파이프와 비교할 때, 굽힘 가공성을 동등한 수준으로 유지할 수 있어, 작업자가 어려움 없이 설치작업을 할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명에 따른 오스테나이트계 스테인리스강 및 이를 이용한 냉매 배관용 스테인리스 파이프에 의하면, 종래 사용된 동(Cu) 파이프와 비교할 때, 높은 강도를 발휘할 수 있기 때문에 파이프의 중량을 줄일 수 있고, 그로 인해 파이프를 운반하기 용이함은 물론 파이프 강도가 높아서 에어컨의 냉매 배관용 파이프에 적합하게 활용될 수 있게 하는 이점이 있다.

게다가, 본 발명에 따른 스테인리스강 및 이를 이용해 제조된 냉매 배관용 스테인리스 파이프는, 연성(延性)이 크기 때문에 확관 시 매끈한 면을 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 스테인리스 파이프 제조공정에서 생성되는 용접 비드를 제거하기 때문에 확관 부위의 내주면 상에 턱이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있어 시공불량을 방지하는 하는 이점이 있다.

도 1 내지 도 3은 일반적으로 냉매 파이프들이 배관되어 연결되는 상태를 나타낸 도면이고,
도 4는 도 1에 도시된 확관부의 내주면을 확대하여 나타낸 도면이며,
도 5는 본 발명에 따른 냉매 배관용 스테인리스 파이프의 제조방법을 나타낸 순서도이고,
도 6a 및 6b는 본 발명에 따라 제조된 스테인리스 파이프와 STS 304J1계열로 제조된 스테인리스 파이프의 굽혀진 상태를 비교한 사진이며,
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따라 제조된 스테인리스 파이프와 STS 304J1계열로 제조된 스테인리스 파이프의 확관 시 확관된 내주면을 비교한 사진이고,
도 8은 도 5에 의해 제조된 냉매 배관용 스테인리스 파이프를 적용한 에어컨 배관시공방법에 대한 순서도를 개략적으로 나타낸 순서도이며,
도 9는 실외기관을 내부에 형성한 가이드관과 매립박스가 바닥철근과 벽체철근 사이에 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 10은 관 커넥터의 요부 분리 상태를 개략적으로 나타낸 도면이며,
도 11은 도 10에 도시된 관 커넥터의 제 1 체결부의 반 단면 상태를 나타낸 도면이고,
도 12는 도 11에 도시된 제 1 체결부의 숫 연결구와 암 연결구를 가볍게 체결한 후 실외기관을 삽입하기 전의 상태를 개략적으로 나타낸 도면이며,
도 13은 도 12의 조립 상태를 나타낸 도면이고,
도 14는 관 커넥터를 이용하여 실외기관의 연결 시, 제 1 체결부에 의해 실외기관이 견고하게 고정된 상태를 개략적으로 나타낸 요부 단면도이며,
도 15는 누설시험부재를 연결한 관 커넥터가 매립박스 내에 설치된 상태를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 16은 관 커넥터를 매립박스 바깥쪽으로 인출한 상태를 개략적으로 나타낸 도면이며, 그리고
도 17은 관 커넥터를 이용하여 실외기관과 실내기관을 연결하는 상태를 개략적으로 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시하고, 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 발명에 따른 연성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강은 종래에 에어컨 냉매 배관용 파이프로 주로 사용된 동(Cu) 파이프와 비교할 때, 굽힘 가공성을 동등한 수준으로 유지하면서도 높은 강도를 발휘할 수 있음에 따라, 스테인리스 파이프 두께를 동(Cu) 파이프 보다 얇게 할 수 있어 그 중량을 줄일 수 있으며, 이에 파이프를 운반하기 용이함은 물론 파이프 강도가 높아서 고압과 저압 냉매 파이프에 적합하게 적용할 수 있는 것이다. 특히, 본 발명은 종래 동(Cu) 파이프와 달리 소재의 수급이 매우 안정되고 가격 변동 측면에서 변동성이 적은 것이다.

이를 위해 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스강은 크롬(Cr) 16.0~19.5중량%, 니켈(Ni) 7.0~9.5중량%, 구리(Cu) 2.5~4.5중량%, 망간(Mn) 1.0~2.0중량%, 코발트(Co) 0.1~0.3중량%, 몰리브덴(Mo) 0.01~0.2중량%, 실리콘(Si) 0.2~0.8중량%, 탄소(C) 0.01~0.03중량%, 질소(N) 0.01~0.03중량%, 알루미늄(Al) 0.01~0.05중량%, 바나듐(V) 0.05~0.1중량%과 잔부로 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 조성되어 이루어진다.

위의 조성을 갖는 오스테나이트계 스테인리스강에 티타늄(Ti) 0.006중량% 이하, 베릴륨(Be) 0.001중량% 이하, 텅스텐(W) 0.03중량% 이하의 조성을 선택적으로 첨가할 수 있다.

여기서, 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스강에 함유된 각 구성원소의 첨가 이유 및 함량 범위를 한정한 이유를 설명하면 다음과 같다.

1) 크롬(Cr) : 16.0~19.5중량%

크롬(Cr)은 스테인리스강의 내식성을 증대시키는 원소로서 내식성을 발현하기 위해서는 필수적으로 첨가되는 원소이다. 크롬(Cr)은 페라이트에 고용해서 이러한 내식성의 효과를 발휘하며, 16.0중량% 이상 함유되는 것이 바람직하다. 그러나 크롬(Cr)이 19.5중량%를 초과하여 함유되면 상온에서 페라이트 조직이 되어 연성이 감소하게 되며, 특히 고온에서의 오스테나이트의 안정성이 없어져 취화하기 때문에 강도의 저하를 초래하게 된다. 이러한 크롬의 첨가량은 더욱 바람직하게는 16.5 ~ 18.0 중량%로 첨가하는 것이다.

2) 니켈(Ni) : 7.0~9.5중량%

니켈(Ni)은 오스테나이트를 안정화시켜 인성을 증가시키는 성질을 가지고 있고, 이와 같이 상온에서 안정된 오스테나이트상을 유지하기 위해서는 7.0중량% 이상 함유되는 것이 바람직하다. 그러나 니켈(Ni) 함유량이 과잉이 되어 9.5중량%를 초과하여 함유되면 인성 등의 특성이 향상되는 것보다 비용의 증가를 초래하게 경제적인 면에서 바람직하지 않다. 이러한 니켈의 첨가량은 더욱 바람직하게는 7.1 ~ 9.0 중량%인 것이다.

3) 구리(Cu) : 2.5~4.5중량%

구리(Cu)는 스텐인리스강 중에 미세하게 분산하여 석출물을 형성하고, 고온 크리프 강도 및 열간가공성을 현저하게 향상시키는 스테인리스강에서의 주요 강화원소 중 하나이다. 이 효과를 발휘시키기 위해서는, 구리(Cu)는 2.5중량% 이상 함유되는 것이 바람직하다. 그러나 구리(Cu) 함유량이 과잉되어 4.5중량%를 초과하여 함유되면 그 효과는 포화하고 마르텐사이트 발생을 촉진하여 바람직하지 않다. 이러한 구리(Cu)의 첨가량은 더 바람직하게는 3.0 ~ 3.5 중량%인 것이다.

4) 망간(Mn) : 1.0~2.0중량%

망간(Mn)은 스텐인리스 용강 중에서 산화물과 황화물을 제거하는 역할을 갖는 원소이며, 또한 오스테나이트 구역이 확대되어 안정화시키는 작용을 한다. 이러한 효과를 발휘시키기 위해서는, 망간(Mn)은 1.0중량% 이상 함유되는 것이 바람직하다. 그러나 망간(Mn) 함유량이 과잉되어 2.0중량%를 초과하여 함유되면 소입심도가 높아지고 열간 가공성 저하를 초래하게 된다.

5) 코발트(Co) : 0.1~0.3중량%, 6) 몰리브덴(Mo) : 0.01~0.2중량%,

코발트(Co), 몰리브덴(Mo)은 고용 강화에 의해 고온 강도를 향상시키는 효과가 있다. 코발트(Co)는 니켈(Ni)과 마찬가지로 오스테나이트를 안정화시키는 효과를 가지고 있지만, 함유량이 0.3중량%를 초과하면 방사성 원소로서 용해로를 오염시키기 때문에 0.3중량% 이하를 함유하는 것이 바람직하다.

몰리브덴(Mo)은 함유량이 과잉이 되면 열간 가공성을 저해하므로, 0.2중량% 이하로 함유되는 것이 바람직하다.

여기서 코발트(Co), 몰리브덴(Mo)의 전술한 효과를 유효하게 발취시키기 위한 바람직한 하한은, 코발트(Co)에서 0.1중량% 이상, 몰리브덴(Mo)에서 0.01중량% 이상인 것이다.

7) 실리콘(Si) : 0.2~0.8중량%

실리콘(Si)은 용강 중에서 탈산 작용을 갖는 원소이다. 또한 미량을 함유하여도 내산화성 향상에 유효하게 작용한다. 이들 효과를 발휘시키기 위해서는, 실리콘(Si)은 0.2중량% 이상으로 함유되는 것이 바람직하다. 그러나 실리콘(Si)의 함유량이 과잉이 되어 0.8중량%를 초과하면, 인성의 저하를 초래하게 된다.

8) 탄소(C) : 0.01~0.03중량%

탄소(C)는 타원소와 결합하여 탄화물을 형성하여, 고온 강도, 크리프 강도를 향상시키는 작용을 갖는 원소이며, 강화 기구로 작용하는 탄화물의 석출량을 확보하기 위해서는 0.01중량% 이상 함유시킬 필요가 있다. 그러나 탄소(C) 함유량이 과잉이 되어 0.03중량%를 초과하면, 고용 한도를 초과해서 조대한 탄화물로 되어, 연성이 저하될 뿐만 아니라 강화층을 얻을 수 없다,.

9) 질소(N) : 0.01~0.03중량%

질소(N)는 강 중에 고용함으로써 고용 강화에 의해 고온 강도를 향상시키는 작용이 있고, 또한 장기간의 고온 하중 하에 있어서, 크롬(Cr)과 질화물을 형성해서 고온 강도를 향상시키는 유효한 원소이다. 이들 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는, 질소(N) 함유량은 0.01중량% 이상으로 포함할 필요가 있다. 그러나 질소(N) 함유량이 과잉되어 0.03중량%를 초과하면, 열간 가공성을 손상시키게 된다.

10) 알루미늄(Al) : 0.01~0.05중량%

알루미늄(Al)은 탈산에 유효한 원소이다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는 알루미늄(Al) 함유량은 0.01중량% 이상으로 할 필요가 있다. 그러나 알루미늄(Al) 함유량이 0.05중량%를 초과하면 그 효과는 더 이상 발휘되지 않고, 반대로 조대 산화물(개재물)이 발생하여 냉간 가공성이 열화된다.

11) 바나듐(V) : 0.05~0.1중량%

바나듐(V)은 탄화물이나 질화물을 형성함과 동시에 고온 강도의 개선에 유효한 원소이며, 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는 바나듐(V) 함유량은 0.05중량% 이상 유지할 필요가 있다. 그러나 바나듐(V) 함유량이 과잉이 되면, 석출물이 과잉으로 되어 열간 가공성이 손상되게 되므로 그 함량을 0.1중량% 이하로 할 필요가 있다.

12) 위의 필수적으로 첨가되는 원소들 이외에도 스테인리스강의 성질을 향상시키기 위하여 베릴륨(Be) : 0.001중량% 이하, 또한 텅스텐(W) 0.03중량% 이하, 티타늄 0.006% 이하로 하여, 이들 원소 중 하나 이상을 선택적으로 첨가할 수 있다.

티타늄(Ti)은 탄질화물(탄화물, 질화물 또는 탄질화물)을 석출시킴으로써, 고온 강도의 개선에 유효한 원소이며, 또한 이 석출물이 결정립의 조대화를 억제하고, 크롬(Cr)의 확산을 촉진함으로써, 부차적으로 내식성 향상의 작용을 발휘한다. 이러한 효과를 유효하게 발휘시키기 위해서는 티타늄(Ti) 함유량은 0.006중량% 이하로 첨가하며 티타늄(Ti) 함유량이 과잉이 되면, 석출물의 조대화하여 인성의 저하를 초래하게 된다. 텅스텐은 고온 인장강도 및 강도를 유지하는 특성을 가지고 있으며, 그 함유량이 0.03중량%를 초과하여 과잉이 되면 조대한 금속간 화합물을 형성해서 고온 인성의 저하를 초래하게 된다. 베률륨(Be)는 마모성을 향상시키는 원소로서 0.001중량% 이하로 첨가하게 된다.

하기에는 전술한 바와 같은 조성을 가진 오스테나이트계 스테인리스강은 철, 니켈, 크롬의 스테인리스강 모합금을 제조하여 용해한 다음, 필요한 각 첨가원소를 첨가하여 오스테나이트계 스테인리스 합금을 제조하였다. 용해된 스테인리스강 슬라브를 1150~1210℃의 온도에서 통상적인 열간압연제조 공정으로 열간압연을 실시하고 950℃에서 열간압연을 종료하여 스테인리스 판재를 제조한 다음, 1000~1100℃에서 용체화 처리하고 급냉시킨다. 이와 같이 제조된 스테인리스 판재를 절단하여 제조된 띠 형상의 판재를 용접공정을 이용으로 냉매 배관용 스테인리스 파이프를 제조하며, 이에 스테인리스 파이프를 제조하는 방법을 구체적으로 설명하도록 한다.

본 발명에 따른 냉매 배관용 스테인리스 파이프 제조방법을 순서도로 나타낸 도 5 참조하면, 냉매 배관용 스테인리스 파이프를 제조하기 위한 본 발명의 조관공정은 크게 성형공정(S1), 용접공정(S2), 비드 제거공정(S3) 및 열처리공정(S4)을 포함하여 이루어진다.

제 1 공정 : 성형공정(S1)

먼저, 성형공정(S1)은 전술한 조성을 가진 오스테나이트계 스테인리스강으로 제조된 띠 형상의 판재를 단면이 점층적으로 원형이 되도록 말아주는 공정이다.

성형공정(S1)에서 띠 형상의 스테인리스 판재는 코일 형상으로 감긴 상태로 언코일러(uncoiler)에 장착되어 제공된다.

그리고 언코일러에 장착된 스테인리스 판재는 언코일러의 작동에 의해 풀어지면서 수직 및 수평방향으로 교호적으로 배치되는 다단의 성형 롤들로 진입되는데, 이렇게 성형 롤들로 진입된 스테인리스 판재는 순차적으로 성형 롤들을 통과하면서 양측단이 서로 맞닿은 파이프 형상으로 성형된다.

한편, 성형공정(S1) 이전 공정으로는 전술한 오스테나이트계 스테인리스강으로 제조된 판재를 제조하고자 하는 파이프의 직경 및 두께를 고려하여 이에 적합한 폭 및 두께를 가지도록 하는 슬리팅 공정이 선행될 수 있다.

본 발명에서 제조되는 파이프 외경에 따른 두께범위는 다음과 같다.

파이프 외경(mm)	두께 범위(mm)	비고
5 - 10	0.2 - 0.6
10 - 18	0.4 - 0.9
18 - 28	0.7 - 1.4

제 2 공정 : 용접공정(S2)

용접공정(S2)은 성형공정(S1)을 통과하면서 원형이 되도록 성형된 오스테나이트계 스테인리스 판재의 맞닿은 양측단을 용융 접합하여 이음매 파이프(welded pipe)가 형성되게 하는 공정이다.

용접공정(S2)에서의 이음매 파이프는 용융 용접기, 예를 들면 통상의 전기 저항 용접기, 또는 통상의 아르곤 용접기, 또는 통상의 고주파 용접기 등에 의해 맞대어진 양측단을 용접됨으로써 구현된다.

이때, 용접된 양측단, 즉 이음매에는 용접 비드(weld bead)가 이음매를 따라 형성되는데, 용접 비드는 파이프의 내주면 및 외주면 외측으로 돌출되게 형성된다.

제 3 공정 : 비드 제거공정(S3)

비드 제거공정(S3)은 용접공정(S2)에서 이음매 파이프에 형성된 용접 비드를 제거하기 위한 공정이다.

비드 제거공정(S3)은 성형공정(S1) 및 용접공정(S2)을 거쳐 제조된 파이프의 외경보다 작은 내경을 가지는 홀(hole)이 형성된 다이스(dies), 및 마찬가지로 성형공정(S1) 및 용접공정(S2)을 거쳐 제조된 상기 파이프의 내경보다 작은 외경을 가지는 플러그(plug)를 포함하는 인발기(引拔機)에 의해 수행된다.

즉, 용접공정(S2)을 거친 파이프는 다이스(dies)에 형성된 홀(hole)과 플러그(plug) 사이를 통과하는데, 이때 파이프의 외주면 측에 형성된 용접 비드는 파이프의 외주면의 중심 외측으로 돌출되어 형성되기 때문에 다이스(dise)의 홀(hole)을 통과하지 못하고 소성 변형되면서 제거된다. 마찬가지로 파이프의 내주면 측에 형성된 용접 비드는 파이프의 내주면 중심부 측으로 돌출되어 형성되기 때문에 플러그(plug)를 통과하지 못하고 소성 변형되면서 제거된다.

이렇게 비드 제거공정(S3)을 거치면서 내주면 상에 용접 비드가 제거되기 때문에 냉매 배관을 위한 확관 시 파이프의 내주면 상에 턱이 발생하는 것을 원천적으로 방지할 수 있게 한다.

한편, 비드 제거공정(S3)에서 인발율은 5~6m/min의 속도로 인발을 수행하는 것이 바람직하다. 여기서 인발 속도가 5m/min 미만으로 인발되면 생산성이 떨어지고, 인발 속도가 6m/min을 초과하면 온도가 상승해 파이프의 변형을 가져올 수 있다.

제 4 공정 : 열처리공정(S4)

열처리공정(S4)은 비드 제거공정(S3)에서 용접비드가 제거된 파이프의 내마모성, 내식성, 피로강도 등의 기계적 성질을 향상시키기 위한 공정이다.

열처리공정(S4)은 용접비드가 제거된 파이프를 환원성이나 비산화성 가스의 기류 내에서 소둔을 행하고, 소둔 후에 그대로 냉각시킴으로써 수행된다.

다시 말해, 비드 제거공정(S3)에서 용접비드가 제거된 파이프는 6m의 가열로 및 6m의 냉각로를 순차적으로 통과하게 되는데, 이때 가열로의 소둔 열처리 온도는 1050~1100℃이며, 파이프는 0.5~1.2m/min의 속도로 가열로 및 냉각로를 순차적으로 통과한다.

여기서 소둔 열처리 온도가 1050℃ 미만이면 충분한 재결정이 일어나지 않고, 세립조직이 얻어지지 않을 뿐만 아니라 결정립의 편평(扁平)한 가공조직이 되어 크리프강도를 손상시키게 된다. 반대로 소둔 열처리 온도가 1100℃를 초과하면 고온입계균열이나 연성저하를 초래하게 된다.

또한 용접비드가 제거된 파이프가 1050~1100℃이 가열로 및 냉각로를 0.5m/min 미만으로 통과할 경우에는 장시간에 의한 생산성이 떨어지며, 파이프가 1050~1100℃이 가열로 및 냉각로를 1.2m/min을 초과하여 통과할 경우 오스테나이트계 스테인리스강 내에 존재하는 응력이 충분히 제거되지 않아 소둔의 효과가 미약하게 된다.

이렇게 성형공정(S1), 용접공정(S2), 비드 제거공정(S3) 및 열처리공정(S4)을 거쳐 제조된 본 발명에 따른 스테인리스 파이프는 스풀(spool) 등에 코일링된 상태로 임시적으로 보관된 후 출하된다.

[실시예]

<스테인리스 파이프의 제조>

용해된 스테인리스 모합금에 하기의 표 1에 나타낸 화학 성분 조성에 일치하도록 합금을 첨가하여 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스강을 각각 용해하고 압연하여 띠 형상의 판재를 제조한 후, 전술한 파이프 제조방법을 이용해 외경 15.88㎜, 두께 0.75㎜를 가지는 스테인리스 파이프를 각각 제조하였다. 그리고 제조된 스테인리스 파이프들의 굽힘 가공성과 확관 상태를 평가하였다.

하기의 표 1에서 강종 "A" 및 "B"는 본 발명에 규정하는 성분조성을 충족하는 오스테나이트계 스테인리스강(본 발명)이며, 강종 "C"는 본 발명의 규정하는 요건을 벗어나는 통상의 일반적인 스테인리스강인 SUS 304이다.

이러한 스테인리스강을 구성하고 있는 주요원소인 Cr과 Ni의 함량에 따라 스테인리스강의 조직이 결정되며, Cr 및 Cr 계열의 원소들은 페라이트(Ferrite) 조직을 활성화시키는 원소로서 페라이트(Ferrite) 형성원소로 구분된다. 한편 Ni 및 Ni 계열의 원소들은 오스테나이트 조직을 활성화시키는 원소로서 오스테나이트 형성원소로 구분되며, 이를 공식화한 Hammer and Svensson으로 다음과 같은 식을 이용하여 Cr 당량과 Ni 당량을 계산할 수 있다.

Cr eq = Cr + 1.37 Mo + 1.5 Si + 2Nb + 3 Ti ....................... (1)

Ni eq = Ni + 0.31 Mn + 22 C + 14.2 N + Cu ...................... (2)

위 계산식에서 각 원소의 함량은 중량비로 계산하며, 위 계산식의 Cr eq/ Ni eq 비가 클수록 페라이트 조직이 형성되고, 작을수록 페라이트 조직보다는 오스테나이트 조직을 형성하게 되는 것이다. 통상적으로 2.0 이하에서는 오스테나이트 조직이 대부분 주상으로 많이 나타나고 있으며, 특히 Cr eq/ Ni eq 비가 1.6 이하이면 거의 오스테나이트 조직을 갖는 스테인리스강이 형성되는 것이다. 상기 식 (1)에 따른 본 발명에서의 각 강종에 대한 계산 값은 다음과 같다.

강 종	Cr eq	Ni eq	Cr eq/ Ni eq 값
A	18.0782	11.4512	1.5787
B	17.25	13.1725	1.3095
C	19.324	10.8157	1.7867

본 발명에서의 실시예에 의한 강종 A 및 B의 Cr eq/ Ni eq 값은 1.3 ~ 1.6 사이의 값으로 오스테나이트계의 스테인리스 응고조직을 갖는 것을 확인할 수 있었으나, 비교예로 제시한 오스테나이트계의 대표적인 강인 SUS 304인 강종 C에 대한 크롬과 니켈 당량비인 Cr eq/ Ni eq 값은 1.7867로 실시예의 강종 A, B 보다는 페라이트 조직이 보다 많은 스테인리스강이 형성되는 것을 알 수 있다.

<굽힘 가공성 시험>

통상의 파이프 벤딩기를 사용하여 동일한 조건으로 강종 "A, B"와 강종 "C"로 제조된 스테인리스 파이프에 굽힘을 행하였다.

<굽힘 가공성 평가>

파이프 벤딩기를 사용하여 굽힘 결과, 본 발명에 규정하는 요건을 충족하는 오스테나이트계 스테인리스강(본 발명) "A"로 제조된 스테인리스 파이프는 도 6a에 도시된 바와 같이 벤딩 부위에 좌굴(buckling)이 발생되지 않음을 확인할 수 있었다. 그러나 본 발명에 규정하는 요건을 벗어난 강종 "C"로 제조된 스테인리스 파이프는 도 6b에 도시된 바와 같이 벤딩 부위에 좌굴(buckling)이 발생함을 확인할 수 있었다. 본 발명에 규정하는 요건을 충족하는 오스테나이트계 스테인리스강(본 발명) "B"로 제조된 스테인리스 파이프도 벤딩 부위에 좌굴(buckling)이 발생되지 않음을 확인할 수 있었다.

즉, 본 발명에 규정하는 요건을 충족하는 오스테나이트계 스테인리스강으로 제조된 스테인리스 파이프는 굽힘 가공이 행하여지는 에어컨의 냉매 배관용 파이프로 적용이 가능함을 알 수 있었다.

<확관 가공성 시험>

통상의 파이프 확관기를 사용하여 동일한 조건으로 오스테나이트계 스테인리스강종 "A, B"와 강종 "C"로 제조된 스테인리스 파이프에 확관을 행하였다.

<확관 가공성 평가>

확관 결과, 본 발명에 규정하는 요건을 충족하는 오스테나이트계 스테인리스강(본 발명) "A"로 제조된 스테인리스 파이프는 연성(延性) 우수하기 때문에 도 7a에 도시된 바와 같이 확관 부위의 내주면이 전체적으로 매끈한 면이 형성됨을 확인할 수 있었다. 그러나 본 발명에 규정하는 요건을 벗어난 강종 "C"로 제조된 스테인리스 파이프는 도 7b에 도시된 바와 같이 확관 부위의 내주면이 매끈하지 못하고 요철이 형성됨을 확인할 수 있었다. 본 발명에 규정하는 요건을 충족하는 오스테나이트계 스테인리스강(본 발명) "B"로 제조된 스테인리스 파이프도 확관 부위의 내주면이 매끈하게 형성되는 것을 확인할 수 있었다.

즉, 본 발명에 규정하는 요건을 충족하는 오스테나이트계 스테인리스강으로 제조된 스테인리스 파이프는 확관을 통해 배관되는 에어컨 냉매 배관용 파이프로 적용이 가능함을 알 수 있었으며, 특히 확관 부위가 매끈한 면으로 제공됨으로 밀착성이 우수해 냉매의 누설을 예방할 수 있음을 확인할 수 있었다.

하기에는 전술한 바와 같이 제조된 스테인리스 파이프를 적용한 에어컨 배관시공방법을 개략적으로 설명한다.

도 8 내지 도 17을 참조하면서 에어컨 배관시공방법 및 시공단계마다 요구되는 구성요소들에 대해 설명한다.

에어컨 배관시공방법은, 크게 가이드관(100)과 매립박스(200) 설치하는 단계(S10)와, 가이드관(100)과 매립박스(200)가 설치된 건물의 바닥 철근과 벽체 철근의 주변으로 설치된 거푸집 내에 콘크리트를 타설, 양생, 거푸집 해체 및 단열재를 포함하는 실내인테리어 시공단계(S20)와, 실외기관(500)의 일단으로 관 커넥터(300)의 일단을 연결하는 관 커넥터(300) 연결단계(S30), 및 관 커넥터(300)의 타 일단으로 실내기관(500)을 연결하는 단계(S40)를 포함하여 이루어진다.

먼저, 가이드관(100)과 매립박스(200)를 설치하는 단계(S10)는, 건물의 건축을 위해 다양한 형태로 설치된 바닥철근(도시되지 않음)과 벽체철근(도시되지 않음) 사이에 전원공급을 위한 전선(W)과 보온단열재(P)에 의해 감싸진 고압과 저압의 냉매를 흐르도록 하는 고압 냉매 파이프(410)와 저압 냉매 파이프(420)으로 이루어지는 실외기관(400)을 내장한 하나 이상의 가이드관(100)과 매립박스(200)를 에어컨이 설치될 적합한 장소로 설계된 도면에 따라 고정 설치하는 단계이다.

여기서 실외기관(400), 즉 고압 냉매 파이프(410) 및 저압 냉매 파이프(420)는 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스강으로 제조된 스테인리스 파이프이다.

한편, 가이드관(110)은 합성수지를 이용하여 배관 시 구부림이 용이하게 이루어지도록 나선형, 주름형태 등을 이루도록 제작되어 건물의 구조와 형태 및 에어컨 설치 위치 등을 감안하여 다양한 위치로 배치되게 한다.

또한 매립박스(200)는 합성수지를 이용하여 가이드관(100)의 일단이 수용되도록 하여 에어컨이 설치되는 부근의 벽면으로 설치된다. 이때 매립박스(200)에 수용된 가이드관(100)의 일단, 즉 고압 냉매관(410)과 전선(W), 또는 저압 냉매관(410)과 전선(W)이 돌출된 상태로 매립박스(200)에 수용된 각각의 가이드관(100)의 일단은 건축용 실리콘과 같은 통상의 실링재(S)로 마감한다.

그리고 가이드관(100)과 실외기관(400)의 일단 부분이 매립박스(200)의 내부에 위치하도록 한 후, 덮개(200)를 닫아 이물질의 유입이 방지되도록 한다.

이렇게 전선(W)과 보온단열재(P)에 의해 감싸진 실외기관(400)을, 건물의 건축 시 가이드관(100)과 일체로 설치함으로써, 에어컨 배관공정을 현저하게 단축함과 동시에 원활하고 용이한 설치작업을 이루므로 작업성 향상을 이룰 수 있다.

뿐만 아니라 가이드관(100)에 의해 전선(W)과 보온단열재(P) 및 실외기관(400)의 외부 노출을 방지하여 미관향상을 이루고 훼손을 방지할 수 있다.

또한 각각의 가이드관(100)의 일단을 실링재(S)를 이용해 마감함으로써, 가이드관(100) 내부로 수분 등이 침투되는 것을 막아 침투된 수분으로부터 고압 냉매 파이프(410) 및 저압 냉매 파이프(410)가 손상되는 것을 원천적으로 차단할 수 있다.

다음으로, 콘크리트를 타설, 양생, 거푸집 해체 및 단열재를 포함하는 실내 인테리어 시공 단계(S20)는, 가이드관(100)과 매립박스(200)가 설치된 건물의 바닥철근과 벽체철근의 주변으로 설치된 거푸집(도시되지 않음) 내에 콘크리트를 타설하고 양생 및 거푸집을 해체한 후 단열, 방음재와 벽지 등을 포함하는 실내인테리어를 진행하는 단계이다.

이때, 매립박스(200)는 발포합성수지와 같은 단열, 방음재의 시공으로 인해 벽지가 형성된 건물의 내벽 면으로부터 대략 15~30㎝ 정도 안쪽으로 깊이 위치하게 된다.

다음으로, 관 커넥터(300) 연결단계(S30)는, 매립박스(200)의 내에 위치하도록 설치된 고압 냉매 파이프(410)와 저압 냉매 파이프(420)로 이루어지는 실외기관(400)의 일단을 관 커넥터(300)의 제 1 체결부(300a)를 연결하는 단계이다.

여기서 관 커넥터(300)를 살펴보면, 관 커넥터(300)의 타 일단으로 위치하는 제 2 체결부(300b)에는 에어컨 증발기(도시되지 않음)에 주입된 냉매의 누설 여부를 시험하기 위한 누설시험부재(600)가 결합되는데, 누설시험부재(600)는 에어컨 증발기에 냉매가스를 주입하고 밀봉한 후 용접부에 누설이 있는지 확인하는 것으로서, 통상적으로 사용되는 것이므로 구체적인 설명은 생략한다.

그리고 관 커넥터(300)는, 플렉시블(flexible)한 형태와 구조의 관(300c)과 플렉시블관(300c)의 일단으로 형성되는 제 1 체결부(300a)와 타 일단으로 형성되는 제 2 체결부(300b)로 대별되어 이루어진다.

플렉시블관(300c)은 반복적인 구부림과 좌, 우 회전 동작이 자유로운 구조를 이루도록 나선형과 같은 주름을 형성한 동(Cu)으로 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 구성의 플렉시블관(300c)은 구부림과 회전동작이 자유롭기 때문에 벽면으로부터 안쪽으로 대략 15~30㎝ 정도의 깊이로 매립되어 있는 매립박스(200) 내에 형성된 실외기관(400)과 일단이 연결되어 있는 관 커넥터(300)를 벽면 바깥쪽으로 신속, 용이하게 인출할 수 있게 한다.

전술한 제 1 체결부(300a)는 숫 연결구(310)와 암 연결구(320) 및 관 지지수단(330)으로 이루어진다.

숫 연결구(310)는 외부 양측에 체결을 위한 수나사(311)가 형성되고, 내부에는 관 지지수단(330)을 수용하는 지지수단 수용공간(312)이 형성된다.

암 연결구(320)는, 내부에 길이 방향으로 숫 연결구(310)의 수나사(311)와 체결을 이루도록 암나사(321)가 형성되고, 암나사(321)의 일측으로는 관 지지수단(330)의 받침 링(331)과 관 홀더(322)를 받침 지지하기 위한 받침 면(322)이 형성된다.

이에 따라, 숫 연결구(310)와 체결 시, 관 지지수단(330)을 받침 지지하면서 전방으로 견고한 체결 압력을 부여할 수 있다.

또한, 암 연결구(32)의 일단 측면에는 실외기관(400)의 결합을 위한 관 삽입구멍(323)이 형성된다.

관 지지수단(330)은 받침 링(331)과 관 홀더(332)와 결속 부재(333) 및 밀폐 링(334)으로 이루어진다.

받침 링(331)은 테프론 재질로 형성되어 관 홀더(332)를 받침 지지하여 숫 연결구(310)와 암 연결구(320)의 체결 시 관 지지수단(330)이 중심 축으로 기준으로 정렬이 비틀려지거나 과도한 마찰로 인한 틈 발생을 방지하도록 하였다.

즉, 받침 링(331)이 형성됨에 따라 숫 연결구(310)와 암 연결구(320) 체결 시, 관 지지수단(330)의 관 홀더(332)는 받침 링(331) 보다 마찰계수가 높은 암 연결구(320)의 내측 바닥면과 직접 접촉되지 않고 받침 링(331)과 접촉되어 낮을 마찰계수를 부여받게 된다.

이에 따라, 암 연결구(320)를 시계 방향 또는 반 시계 방향으로 회전시키더라도 관 지지수단(330)은 받침 링(331)에 의해 지지되므로, 마찰력이 높은 파이프 암 연결구(320)의 바닥 면과 직접 접촉되지 않아 마찰력에 의한 영향을 거의 받지 않게 되어, 중심 축을 기준으로 정렬이 비틀려지거나 마찰로 인한 틈 발생이 방지된다. 따라서 조립성과 밀폐성을 향상시킬 수 있다.

관 홀더(332)는 결속 부재(333)와 결합 되며, 외면은 테이퍼 즉, 경사부(332a)가 형성되고 선단 부분에는 링(ring) 형태의 스파이크(332b)가 형성된다.

여기서, 경사부(332a)는 결속 부재(333)의 경사 결합부(333a)와 대응되는 경사각을 이루도록 형성되는 것이 바람직하다.

이에 따라, 관 홀더(332)는 숫 연결구(310)와 암 연결구(320)의 체결 시, 체결력에 의해 결속 부재(333)의 경사 결합부(333a)로 깊이 삽입된다.

이때, 관 홀더(332)의 선단에 형성된 스파이크(332b)가 압축 변형되면서 실외기관(400)의 원 중심방향으로 이동하여 실외기관(400)의 외면으로 파고들어 견고한 지지를 이루게 된다.

즉, 관 홀더(332)와 결속 부재(333)의 결합 시, 이 관 홀더(332)가 결속 부재(333)의 경사 결합부(333a) 내로 전진 이동하게 되면서 경사부(332a)의 일측으로 형성된 스파이크(332b)도 경사 결합부(333a)를 통해 압축 변형되면서 원 중심 방향으로 오므려 들어 실외기관(400)의 외면을 용이하게 파고들어 견고하게 지지하게 된다.

또한, 스파이크(332b)는 선단 원둘레 면에 실외기관(400)의 외면을 보다 용이하게 파고들어 견고한 고정을 이루도록 경사 날(도시되지 않음)이 형성되는 것이 바람직하다.

결속 부재(333)는 내면 일측에 관 홀더(332)의 경사부(332a)와 결합을 위한 경사 결합부(333a)가 형성되고, 경사 결합부(333a)의 일측으로는 실외기관(400)의 외면과 결합을 위한 직선 결합부(333b)가 형성된다.

따라서, 더욱더 긴밀하고 견고한 결합을 이루어 강도가 강한 실외기관(400)을 견고하게 지지함으로써, 느슨해지거나 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 직선 결합부(333b)의 지름은 실외기관(400)의 외경과 동일한 크기로 형성되는 것이 바람직하다.

이에 따라, 실외기관(400)은 직선 결합부(333b)와 부드럽고 긴밀한 결합 상태를 이루게 되어 결속 부재(333)의 밖으로 실외기관(400)이 쉽게 이탈되지 않으므로 숫 연결구(310)와 암 연결구(320)의 체결작업을 더욱더 원활하게 진행할 수 있다.

밀폐 링(334)은, 차가운 냉매가스와 같은 유체와 접촉할 경우에도 특성이 변화하지 않을 뿐만 아니라 내약품성이 뛰어나고 내후성(耐候性 : 재료가 빛, 풍우, 습기, 공기 중의 기체 등 자연환경의 작용에 견딜 수 있는 성능)이 좋고 비 점착성으로 마찰계수가 작은 폴리불화에틸렌계 합성섬유의 하나인 테프론(Teflon) 재질로 형성되는 한 쌍의 제 1 밀폐 링(334a)과 제 1 밀폐 링(334a) 사이에 스테인리스와 같은 금속으로 형성되는 제 2 밀폐 링(334b)과 제 1 밀폐 링(334a)의 일측으로 형성되는 제 3 밀폐 링(334c)으로 이루어진다.

여기서, 제 3 밀폐 링(334c)은 내열성이 크고 기름, 석유, 가스, 내약품성 등에도 강한 내구성을 유지하도록 플루오린이 함유된 고분자(高分子)의 합성고무인 불소고무(fluorocarbon rubber)를 사용하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 밀폐 링(334)을 복수 개의 링으로 구성하는 것은 하나로만 형성할 경우에 비해 부분적인 변형이 방지되고 기밀성이 향상되기 때문이다.

즉, 밀폐 링(334)을 하나로만 구성할 경우에는 암 연결구(320)의 체결 시 밀폐 링(334)에 가해지는 압력에 의해 과도한 변형이 발생하게 되어 기밀성이 저하되거나, 또는 숫 연결구(310)와 암 연결구(320)의 2회 이상 반복적인 조립작업이 이루어질 경우 형태의 원상회복이 불가하여 재사용이 불가하게 된다.

또한, 제 2 밀폐 링(334b)을 한 쌍의 제 1 밀폐 링(334a) 사이에 형성시킴으로써 숫 연결구(310)와 암 연결구(320)의 체결 시 제 1 밀폐 링(334a)에 가해지는 가압력을 고르게 분산 전달되도록 함으로써 제 1 밀폐 링(334a)이 어느 일측으로 과도한 압력을 받아 발생하는 과도한 변형을 방지하여 기밀성 향상을 이루고, 형태의 원상회복을 이룰 수 있어 재사용이 가능하다.

그리고, 제 1 밀폐 링(334a)과 제 2 밀폐 링(334b)에는 윤활작용과 기밀성 향상을 위한 반고체 상태의 그리스(grease)를 주입하는 것이 바람직하다.

이에 따라, 실외기관(400)을 감싸도록 형성되는 제 1 밀폐 링(334a)과 제 2 밀폐 링(334b)은 상호 긴밀하게 밀착 형성됨과 동시에 실외기관(400)의 외주로 기름 막을 형성하므로 냉매가스의 누설(누기)을 완벽하게 차단할 수 있다.

이러한 구성의 밀폐 링(334)은 관 지지수단(330)의 내장된 숫 연결구(310)와 암 연결구(320)의 내부로 실외기관(400)을 삽입 후 체결 시, 전진 이동하는 관 지지수단(330)에 의해 0.5~3㎜ 정도만 가압 되면서 길이 방향으로 압축되고, 폭 방향으로 팽창(변형)되어 빈틈을 완전히 봉쇄함과 동시에 과도한 변형이 방지되므로 원형복원불량 또는 원상복귀불량 등과 같은 변형불량은 물론 그것으로 인한 기밀성 저하를 예방할 수 있다.

즉, 관 지지수단(330)을 제 1 체결부(300a)를 구성하는 숫 연결구(310)와 암 연결구(320)의 내부로 장착한 후, 숫 연결구(310)의 수나사(311)와 암 연결구(320)의 암나사(321)를 가볍게 체결시키고 암 연결구(320)의 관 삽입구멍(323)으로 실외기관(400)을 삽입한다.

그리고 숫 연결구(310)아 암 연결구(320)를 간단하게 죄어(조여) 체결함으로써, 실외기관(400)을 신속하고 용이하며 견고하게 지지할 수 있게 되어 고압력 발생 시에도 실외기관(400)가 밀리거나 이탈되는 것이 방지된다.

제 2 체결부(300b)는 선단에 경사면(342)이 형성되고 경사면(342)의 일측 외면으로는 체결을 위한 수나사(341)를 갖는 숫 연결구(340)가 형성된다.

경사면(342)은 고압 냉매 파이프(510)과 저압 냉매 파이프(520)으로 이루어지는 실내기관(500)의 선단부에 형성되는 확관부(511), (521)와 접하여 냉매가 통과하는 유로를 제외한 나머지 부분을 밀폐하는 역할을 한다. 즉 실내기관(500)의 고압 냉매 파이프(510)과 저압 냉매 파이프(520)의 확관부(511), (512)와 대응하는 형태를 이루도록 경사면(342)을 형성함에 따라 제 2 체결부(300b)와 실내기관(500)과의 체결 시 확관부(도시되지 않음)와 상호 견고하게 밀착되므로 기밀성을 향상시켜 유로 이외의 부분으로 냉매가 유출되는 것을 좀 더 효율적으로 방지하게 된다.

또한 숫 연결구(340)에 형성된 수나사(341)는 실내기관(500)에 설치되는 암 연결구(350)의 내면에 형성된 암나사(351)와 체결되어 견고한 고정을 이루게 된다.

여기서 실내기관(500), 즉 고압 냉매 파이프(510) 및 저압 냉매 파이프(520)는 본 발명의 스테인리스강, 그리고 본 발명의 오스테나이트계 스테인리스강으로 제조된 스테인리스 파이프이다.

다음으로, 관 커넥터(400)와 실내기관(500)을 연결하는 단계(S40)는, 관 커넥터(300)의 타 일단으로 형성된 제 2 체결부(300b)와 에어컨(도시되지 않음)과 연결되어 있는 실내기관(500)을 연결하여 에어컨 배관시공을 완료하는 단계이다.

즉, 실외기관(400)의 일단으로 연결된 관 커넥터(300)의 제 2 체결부(300b)에 결합 되어 있는 누설시험부재(600)를 결합 해제한 후, 제 2 체결부(300b)의 숫 연결구(340)의 수나사(341)와 에어컨과 연결된 고압 냉매 파이프(510)과 저압 냉매파이프(520)로 이루어지는 실내기관(500)의 일단으로 형성되는 암 연결구(350)의 암나사(351)를 체결한다.

이때, 관 커넥터(300)의 플렉시블관(300c)을 구부려 매립박스(200) 내벽 면 밖으로 인출하여 관 커넥터(300)의 제 2 체결부(300b)의 숫 연결구(340)와 고압 냉매 파이프(510)과 저압 냉매 파이프(520)로 이루어지는 실내기관(500)과 결합 형성된 암 연결구(350)를 신속하고 용이하게 체결한다.

이와 같이 관 커넥터(300)의 플렉시블관(300c)을 자유롭게 구부려 매립박스(200)의 바깥쪽으로 길게 인출한 후, 넓은 공간에서 관 커넥터(300)의 제 2 체결부(300b)를 형성하는 숫 연결구(340)와 고압 냉매관(510)과 저압 냉매관(520)으로 이루어지는 실내기관(500)의 일단으로 형성된 암 연결구(350)를 체결함으로써, 건물의 내벽 면으로부터 깊이 위치하는 매립박스(200) 내에 위치하는 실외기관(400)과의 연결도 신속하고 용이하게 이룰 수 있게 된다.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 오스테나이트계 스테인리스강 및 이를 이용한 냉매 배관용 스테인리스 파이프 제조방법에 의하면, 스테인리스 파이프 제조에 있어서 종래 동(Cu) 파이프와 달리 수급이 안정된 소재들을 사용함으로써 가격 변동 측면에서 안정적인 에어컨 냉매 배관용 파이프를 제공할 수 있게 한다.

또한, 본 발명에 따른 오스테나이트계 스테인리스강 및 이를 이용한 냉매 배관용 스테인리스 파이프 제조방법에 의하면, 종래에 에어컨 냉매 배관용 파이프로 주로 사용된 동(Cu) 파이프와 비교할 때, 굽힘 가공성을 동등한 수준으로 유지할 수 있게 한다.

또한, 본 발명에 따른 오스테나이트계 스테인리스강 및 이를 이용한 냉매 배관용 스테인리스 파이프 제조방법에 의하면, 종래 사용된 동(Cu) 파이프와 비교할 때, 높은 강도를 발휘할 수 있기 때문에 파이프 두께를 동(Cu) 파이프 보다 얇게 할 수 있어 그 중량을 줄일 수 있고, 그로인해 파이프를 운반하기 용이함은 물론 파이프 강도가 높아서 에어컨의 냉매 배관용 파이프에 적합하게 활용될 수 있다.

게다가, 본 발명에 따른 오스테나이트계 스테인리스강 및 이를 이용해 제조된 냉매 배관용 스테인리스 파이프는, 연성(延性)이기 때문에 확관 시 매끈한 면을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 스테인리스 파이프 제조공정에서 용접 비드를 제거하기 때문에 종래와 같이 확관 시 확관 부위의 내주면 상에 턱이 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있게 한다.

상기와 같은 오스테나이트계 스테인리스강 및 이를 이용한 냉매 배관용 스테인리스 파이프 제조방법은 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다.

100 : 가이드관 200 : 매립 박스
300 : 관 커넥터 400 : 실외기관
500 : 실내기관 P : 보온재
S : 실링재 W : 전선

Claims

크롬(Cr) 16.0~19.5중량%, 니켈(Ni) 7.0~9.5중량%, 구리(Cu) 2.5~4.5중량%, 망간(Mn) 1.0~2.0중량%, 코발트(Co) 0.1~0.3중량%, 몰리브덴(Mo) 0.01~0.2중량%, 실리콘(Si) 0.2~0.8중량%, 탄소(C) 0.01~0.03중량%, 질소(N) 0.01~0.03중량%, 알루미늄(Al) 0.01~0.05중량%, 바나듐(V) 0.05~0.1중량%와 잔부로 철(Fe) 및 기타 불가피한 불순물로 이루어지고,
하기 식으로 정의되는 크롬당량(Cr eq)과 니켈당량(Ni eq)의 Cr eq/Ni eq 비가 1.3 ~ 1.6인 연성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강.
Cr eq = Cr + 1.37 Mo + 1.5 Si + 2Nb + 3 Ti,
Ni eq = Ni + 0.31 Mn + 22 C + 14.2 N + Cu
청구항 1에 있어서,
티타늄(Ti) 0.006중량% 이하, 베릴륨(Be) 0.001중량% 이하, 텅스텐(W) 0.03중량% 이하로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 더 포함하는 연성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강.
청구항 1 또는 청구항 2의 상기 연성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강으로 이루어진 스테인리스 파이프.
청구항 3에 있어서,
상기 스테인리스 파이프는 에어컨 냉매 배관용 파이프에 사용되는 스테인리스 파이프.
청구항 3에 있어서,
상기 스테인리스 파이프는 외경이 5~10mm이고, 두께가 0.2~0.6mm인 것에 특징이 있는 스테인리스 파이프.
청구항 3에 있어서,
상기 스테인리스 파이프는 외경이 10~18mm이고, 두께가 0.4~0.9mm인 것에 특징이 있는 스테인리스 파이프.
청구항 3에 있어서,
상기 스테인리스 파이프는 외경이 18~28mm이고, 두께가 0.7~1.4mm인 것에 특징이 있는 스테인리스 파이프.
청구항 1 또는 청구항 2의 연성이 우수한 오스테나이트계 스테인리스강으로 제조된 띠 형상의 스테인리스 판재를 단면이 점층적으로 원형이 되도록 말아주는 성형공정(S1);
원형이 되도록 성형된 상기 스테인리스 판재의 맞닿은 양측단 이음매를 용융 접합하여 연속된 파이프가 형성되게 하는 용접공정(S2);
상기 용접공정(S2)에서 형성된 상기 파이프의 이음매에 형성된 용접 비드를 제거하는 비드 제거공정(S3); 및
상기 비드 제거공정(S3)을 통과한 상기 파이프를 열처리하는 열처리공정(S4);을 포함하는 오스테나이트계 스테인리스강을 이용한 냉매 배관용 스테인리스 파이프 제조방법.
청구항 8에 있어서,
상기 비드 제거공정(S3)은,
상기 성형공정(S1) 및 상기 용접공정(S2)을 거쳐 제조된 상기 파이프의 외경보다 작은 내경을 가지는 홀이 형성된 다이스, 및 상기 파이프의 내경보다 작은 외경을 가지는 플러그를 포함하는 인발기에 의해 수행되는 오스테나이트계 스테인리스강을 이용한 냉매 배관용 스테인리스 파이프 제조방법.
청구항 8에 있어서,
상기 비드 제거공정(S3)에서의 인발속도는 5~6m/min인 오스테나이트계 스테인리스강을 이용한 냉매 배관용 스테인리스 파이프 제조방법.
청구항 8에 있어서,
상기 열처리공정(S4)에서는,
상기 비드 제거공정(S3)을 통과한 상기 파이프를 순차적으로 6m의 가열로 및 6m의 냉각로를 통과시켜 수행되며,
상기 가열로의 소둔 열처리 온도는 1050~1100℃이고, 상기 파이프는 0.5~1.2m/min의 속도로 상기 가열로 및 냉각부를 순차적으로 통과하는 오스테나이트계 스테인리스강을 이용한 냉매 배관용 스테인리스 파이프 제조방법.