KR101579080B1 - 이종 재질의 파이프를 열융착방식으로 결합시키는 클래드 파이프의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 재질이 서로 다른 이종의 파이프를 가열로 내에서 열융착 방식으로 제조하는 이종 재질의 파이프를 열융착방식으로 결합시키는 클래드 파이프의 제조방법에 관한 것으로 소재 삽입단계(S4)에서 냉각단계(S5)로 진행하기 위하여 가열로에서 인출시킬 때 제1열의 이송롤러는 15kg/sec의 마찰력으로 인출시키고 제2열 후단으로는 장구형롤러를 배치하여 인출시킬 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

Description

이종 재질의 파이프를 열융착방식으로 결합시키는 클래드 파이프의 제조방법{Themethod of clad pipe for coupling to the heat-sealing manner to the pipe of the different material}

본 발명은 재질이 서로 다른 이종의 파이프를 가열로 내에서 열융착 방식으로 제조하는 이종 재질의 파이프를 열융착방식으로 결합시키는 클래드 파이프의 제조방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 선단부의 내경이 면취된 외측 파이프를 가열로 내부로 인입하여 소정의 온도로 가열시키고 그 내부로 선단부 외경이 면취된 내측 파이프를 삽입시켜 결합시킨 후 가열로 외부로 인출시켜 상온에서 공냉시켜 제조하는 클래드 파이프의 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 클래드 파이프(Clad Pipe)은 주로 관 내벽은 CRA 재질,외벽은 일반 강재(Steel)로 2개의 서로 다른 재질을 사용하여 제조되는 관으로 주로 부식성이 강한 원유(Sour Crude)의 수송관용 등으로 사용되고 그 외에 특수 합금강(Corrosion Resistant Alloy:CRA)이 사용되고 있다.

상기 특수합금강으로 제조되는 특수합금관은 고가이므로 원유가 접촉하는 내벽만 특수강으로 제조하고 응력을 받는 외벽은 일반 강재로 제조하는 경제적인 산물이지만 서로 다른 두 재료로 제조하다 보니 라인 파이프의 연결 부위 용접(Girth Welding)이 용이하지 않고 피복(Clad)방법에 따라 다르기는 하지만 굽힘이나 열팽창 시 두 재질이 분리될 수도 있어서 Reel설치용이나 Dynamic Riser용으로는 제약이 발생하기도 한다.

상기 클래드 파이프의 제조방법으로는 크게 피복결합(Clad Bonding) 방법에 따라 Metallurgical Bonding과 Mechanical Bonding으로 나누어지고 Metallurgical Bonding으로는 일반강관 내벽 전체를 특수합금으로 용접처리(Weld Overlay)하거나 특수합금으로 피복된 클래드 파이프를 사용하여 파이프를 제조하는 두 가지 방법이 있으며 Mechanical Bonding은 액압성형틀(Hydroforming Die)에 일반재질 외관과 특수합금 내관을 넣고 실온에서 압력을 가하여 두 재질의 파이프를 기계적으로 변형시켜 단일관으로 결합시키는 제조방법이다.

종래 클래드 파이프의 제조방법으로는 등록특허 제10-0710810호(클래드 알루미늄합금 파이프 및 그의 브레이징 시트)와 등록특허 제10-1370751호(클래드 빌릿,클래드 빌릿 제조방법 및 클래드 파이프 또는 배관 제조방법) 등이 제시되었다.

상기 첫 번째 등록특허는 2개의 클래드 알루미늄합금 군에서 각각 선택된 1종의 알루미늄합금 피재와 심재를 일면 또는 양면으로 적층 합체시킨 것으로 상기 피재와 동일 재질이고 상대적으로 두꺼운 두께를 갖는 용접보충부와 상기 용접보충부에서 절단 성형된 반 용접보충부를 기준으로 맞대기 용접 및 절삭 가공되어 관형상을 갖는 관체를 포함하는 클래드 알루미늄합금 파이프이고,

두 번째 등록특허는 a) 블랭크를 제공단계,b) 환형 캐비티 형성단계,c) 합금분말을 채우는 단계,d) 합금분말 진동단계,e) 배기,베이킹 밀봉단계,f) 열간 등압 압축단계,g) 캡슐로부터 조립체 제거단계,h) 금속간 요소 제거단계,i) 압출단계를 포함하는 클래드 파이프 또는 배관 제조방법이다.

상기한 바와 같이 Metallurgical Bonding 클래드 파이프는 결합성이 양호하고 대구경 및 대량생산에 유리하나 제품의 가격이 높고 심리스(Seamless)관이 요구되는 경우에는 제외될 수 밖에 없고 Mechanical Bonding 클래드 파이프는 생산성이 양호하고 제품가격이 낮으며 심리스관에 적용할 수 있는 장점을 가지나 상기 기계적 변형으로 합쳐진 관은 재질적으로 하나가 된 Metallurgical Bonding 클래드 파이프보다 결합성이 저하되는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 목적으로 창출된 것으로 외측 파이프를 가열로 내로 인입시켜 소정의 온도로 가열하고 외측 파이프가 가열되면 그 내부로 내측 파이프를 삽입 결합시켜 가열로 외부로 인출시켜 상온에서 공냉시켜 제조함으로 이종 재질의 소재를 용접작업 없이 제조 가능케 하고 액압성형틀에서 압력을 가하여 두 개의 관을 단일관으로 결합시키지 않아 결합성이 양호하며 제조방법이 비교적 간단하고 제작시간이 단축되므로 작업생산성을 향상시킬 수 있는 클래드 파이프의 제조방법을 제공할 수 있게 하였다.

본 발명은 클래드 파이프를 제조하기 위하여 외측 파이프와 내측 파이프를 준비하는 소재 준비단계와,외측 파이프의 입구부 내경과 내측 파이프의 삽입부 외경을 면취작업하는 소재 선단부가공단계와,상기 소재 선단부가공단계를 거친 외측 파이프를 가열로에 인입시켜 400℃ 미만으로 50-70초간 가열시키는 소재 가열단계와,상기 소재 가열단계에서 가열된 외측 파이프의 입구부 내경으로 내측 파이프의 삽입부 외경으로 삽입시키는 소재 삽입단계와,상기 삽입된 두 소재를 가열로 외부로 인출하여 냉각시키는 냉각단계 및 냉각된 클래드 파이프를 제품의 특성에 따라 후처리하는 후처리단계로 이루어지는 클래드 파이프의 제조방법에 있어서, 소재 삽입단계(S4)에서 냉각단계(S5)로 진행하기 위하여 가열로에서 인출시킬 때 제1열의 이송롤러는 15kg/sec의 마찰력으로 인출시키고 제2열 후단으로는 장구형롤러를 배치하여 인출시킬 수 있게 한 것을 특징으로 한다.

그러므로 본 발명은 서로 다른 2개의 재질의 파이프 즉, 외측 파이프는 응력을 받을 수 있게 일반 강재를 주로 사용하고 내측 파이프는 부식성에 강하고 고가의 소재인 구리,스테인레스,인코넬,알루미늄 등과 같은 소재를 열융착 방식으로 제조하므로 두 소재의 결합성이 양호하고 제조방법이 간단하며 제작시간이 단축되어 작업생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.

도 1 는 본 발명의 전체단계을 도시한 수순도

이하 발명의 요지를 첨부된 도면에 연계시켜 그 구성과 작용을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 는 본 발명의 전체단계을 도시한 수순도로 소재 준비단계,소재 선단부가공단계,소재 가열단계,소재 삽입단계,냉각단계 및 후처리단계의 순으로 클래드 파이프를 제조하는 공정을 도시하였다.

클래드 파이프를 제조하기 위하여 외측 파이프와 내측 파이프를 준비하는 소재 준비단계(S1)와, 외측 파이프의 입구부 내경과 내측 파이프의 삽입부 외경을 면취작업하는 소재 선단부가공단계(S2)와, 상기 소재 선단부가공단계(S2)를 거친 외측 파이프를 가열로(도시없음)에 인입시켜 400℃ 미만으로 50-70초간 가열시키는 소재 가열단계(S3)와, 상기 소재 가열단계(S3)에서 가열된 외측 파이프의 입구부 내경으로 내측 파이프의 삽입부 외경으로 삽입시키는 소재 삽입단계(S4)와, 상기 삽입된 두 소재를 가열로 외부로 인출하여 냉각시키는 냉각단계(S5) 및 냉각된 클래드 파이프를 제품의 특성에 따라 후처리하는 후처리단계(S6)로 이루어지는 클래드 파이프의 제조방법에 있어서,
상기 소재 삽입단계(S4)에서 냉각단계(S5)로 진행하기 위하여 가열로에서 인출시킬 때 제1열의 이송롤러는 15kg/sec의 마찰력으로 인출시키고 제2열 후단으로는 장구형롤러를 배치하여 인출시킬 수 있게 하였다. .

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상기 소재 준비단계(S1)에서 소재의 구경은 22-100mm이내 이고 길이는 6m의 규격으로 한다.

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이와 같이 된 본 발명은 클래드 파이프를 제조함에 있어 열융착 방식을 적용하여 용융점이 다른 이종 재질의 소재를 용접작업 없이 제조할 수 있게 하고 액압성형틀에서 압력을 가하여 두 개의 관을 단일관으로 결합시키지 않아 결합성이 양호하게 하며 제조방법을 용이하게 하여 제작시간을 단축시킴으로 작업생산성을 향상시킬 수 있는 제조방법을 제공하기 위한 것이다.

도 1 에 도시된 바와 같이 본 발명은 클래드 파이프를 제조하기 위하여 소재 준비단계(S1),소재 선단부가공단계(S2),소재 가열단계(S3),소재 삽입단계(S4),냉각단계(S5) 및 후처리단계(S6)의 수순을 거쳐 제조되는 것이다.

상기 소재 준비단계(S1)는 서로 다른 소재의 외측 및 내측파이프를 준비하는 단계로 즉, 외측 파이프는 주로 응력을 견딜 수 있는 일반 강재의 소재를 주로 사용하고 내측 파이프는 부식성에 강하고 고가의 소재인 구리,스테인레스,인코넬,알루미늄 등과 같은 소재의 파이프를 준비한다.

상기 소재의 내,외측 파이프는 클래드 파이프의 제원에 따라 변경될 수도 있다.

또한,상기 소재의 구경은 22-100mm이내로 하고 파이프 전체의 길이는 6m로 한다.

상기 소재 선단부가공단계(S2)는 외측 파이프의 입구부 내경과 내측 파이프의 삽입부 외경을 면취작업하는 것으로 외측 파이프는 내측 파이프가 삽입되는 부위(입구부)의 내경을 면취작업하여 내측 파이프의 삽입을 원활하게 하고 내측 파이프는 외측 파이프에 삽입되기 용이하게 삽입부의 외경을 면취작업하는 단계이다.

상기 소재 가열단계(S3)는 외측 파이프를 장입 실린더를 이용하여 가열로 내부로 인입시킬 때 면취된 입구부가 가열로의 입구측에 위치되게 인입시키고 400℃로 가열시켜 50-70초간 가열시킨다.

상기 외측 파이프는 400℃ 미만이 되게 유지하고 60초간 가열시키는 것이 바람직 하다.

상기 소재 삽입단계(S4)는 가열로 내부로 인입되어 400℃를 유지하고 있는 외측 파이프의 내경이 면취된 입구부의 내측으로 내측 파이프의 삽입부 외경이 면취된 부위를 장입 실린더를 이용하여 신속하게 삽입시킨다.

이때 내측 파이프가 가열되지 않도록 신속하게 삽입시켜 삽입됨과 동시에 다음 단계인 냉각단계(S5)를 수행한다.

상기 냉각단계(S5)는 가열로에서 외측 파이프의 내부로 내측 파이프가 삽입되어 단일관을 형성한 파이프를 가열로 외부로 인출시켜 상온에서 공냉시킨다.

이때 외측 파이프에 내측 파이프가 삽입되어 단일관 형태(클래드 파이프)로 인출시킬 때 가열로의 인출 측 제1열에는 이송롤러를 설치하여 파이프의 상,하부에서 15k/sec의 마찰력으로 인출시키고 제2열 이후 다단으로 장구형롤러를 설하여 인출시킨다.

상기의 이송롤러와 장구형롤러의 배치는 이송롤러는 내측 파이프가 삽입된 외측 파이프의 상하부를 소정의 압력으로 인출시키므로 결착력을 향상시키고 장구형롤러는 파이프의 동심도와 진직도를 유지시키기 위한 것이다.

상기 단계 수행후 후처리단계(S6)는 냉각되어 완성된 클래드 파이프를 제품의 특성에 맞게 세척과 도장 등의 요구사항에 따라 작업한 후 출고시킬 수 있게 하는 단계이다.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

S1: 소재 준비단계
S2: 소재 선단부가공단계
S3: 소재 가열단계
S4: 소재 삽입단계
S5: 냉각단계
S6: 후처리단계

Claims (3)

1. 삭제
2. 삭제
3. 클래드 파이프를 제조하기 위하여 외측 파이프와 내측 파이프를 준비하는 소재 준비단계(S1), 외측 파이프의 입구부 내경과 내측 파이프의 삽입부 외경을 면취작업하는 소재 선단부가공단계(S2), 상기 소재 선단부가공단계(S2)를 거친 외측 파이프를 가열로(도시없음)에 인입시켜 400℃ 미만으로 50-70초간 가열시키는 소재 가열단계(S3), 상기 소재 가열단계(S3)에서 가열된 외측 파이프의 입구부 내경으로 내측 파이프의 삽입부 외경으로 삽입시키는 소재 삽입단계(S4), 상기 삽입된 두 소재를 가열로 외부로 인출하여 냉각시키는 냉각단계(S5) 및 냉각된 클래드 파이프를 제품의 특성에 따라 후처리하는 후처리단계(S6)로 이루어지는 클래드 파이프의 제조방법에 있어서,
   상기 소재 삽입단계(S4)에서 냉각단계(S5)로 진행하기 위하여 가열로에서 인출시킬 때 제1열의 이송롤러는 15kg/sec의 마찰력으로 인출시키고 제2열 후단으로는 장구형롤러를 배치하여 인출시킬 수 있게 한 것을 특징으로 하는 이종 재질의 파이프를 열융착방식으로 결합시키는 클래드 파이프의 제조방법.

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