KR101584223B1 - 파이프 용접용 퍼징 장치 및 이를 이용한 용접 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파이프 용접용 퍼징 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 파이프 용접용 퍼징 장치는 서로 이격되게 배치되는 제1 파이프와 제2 파이프 사이의 이격 공간인 용접부를 용접하는 파이프 용접용 퍼징 장치에 있어서, 일단은 상기 제1 파이프의 내면에 연결되고 타단은 상기 제2 파이프의 내면에 연결되어 상기 제1 파이프의 내면 및 상기 제2 파이프의 내면 사이에서 용접 비드가 퍼징되는 퍼징 공간을 형성하는 퍼징 공간 형성 부재; 상기 퍼징 공간 형성 부재의 외주 면을 감싸고 상기 퍼징 공간 형성 부재를 상기 제1 및 제2 파이프의 내면에 결합시키는 결합 부재; 및 상기 퍼징 공간 내부에 배치되는 고체 상태의 불활성 가스를 포함한다.

Description

파이프 용접용 퍼징 장치 및 이를 이용한 용접 방법{Purging device for pipe welding and welding method using the same}
본 발명은 용접에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 파이프 용접용 퍼징 장치 및 이를 이용한 용접 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 배관 용접을 수행하는 경우 용접 비드의 산화를 방지하기 위해 배관의 일정 구역에 스폰지로 구현되는 차단 막을 설치하고, 차단 막을 테이프를 이용하여 밀봉하고, 배관 내부에 아르곤 가스와 같은 쉴드 가스를 주입하는 퍼징 작업을 수행한다.
한편, 퍼징 작업의 대부분은 수작업으로 이루어져 작업자에게 불편함을 준다. 따라서 퍼징 작업에 있어 작업자에게 편리함을 주는 장치에 대한 연구와 개발이 이루어지고 있다. 이러한 연구와 개발의 결과로서 한국공개실용신안공보 제20-2012-0001492호에 개시되는 바와 같은 종래의 배관 용접용 아르곤 가스 퍼징 장치가 제안되었다.
이하, 종래의 배관 용접용 아르곤 가스 퍼징 장치 및 이의 사용방법을 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 배관 용접용 아르곤 가스 퍼징 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 종래의 배관 용접용 아르곤 가스 퍼징 장치의 사용상태를 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래의 배관 용접용 아르곤 가스 퍼징 장치(10)는 공기의 주입에 팽창하는 제1 고무 차단막(11)과 제2 고무 차단막(12), 제1 고무 차단막(11)과 제2 고무 차단막(12)에 공기를 주입하거나 배기하기 위한 공기 주입 및 배기 장치(13), 제1 고무 차단막(11)과 제2 고무 차단막(12) 사이에 아르곤 가스를 주입하기 위한 가스 주입 장치(14), 일 단은 제2 고무 차단막(12)을 관통하여 제1 고무 차단막(11)에 연결되고 타 단은 공기 주입 및 배기 장치(13)에 연결되는 공기 파이프(15) 및 일 단은 제1 고무 차단막(11)과 제2 고무 차단막(12) 사이에 위치하고 타 단은 가스 주입 장치(14)에 연결되는 가스 파이프(16)를 포함한다.
도 2를 참조하여 종래의 아르곤 가스 퍼징 장치(10)의 사용방법을 설명하면, 작업자는 제1 고무 차단막(11)과 제2 고무 차단막(12)을 파이프(1) 내부의 용접부(2) 양측에 배치하고, 공기 주입 및 배기 장치(13)를 이용하여 제1 고무 차단막(11)과 제2 고무 차단막(12)을 팽창시켜 파이프(1) 내부의 용접부(2) 양측을 밀폐하고, 가스 주입 장치(14)를 이용하여 제1 고무 차단막(11)과 제2 고무 차단막(12) 사이에 아르곤 가스를 주입하면서 용접부(2)를 용접한다. 그리고 작업자 용접 작업을 완료한 후 공기 주입 및 배기 장치(13)를 이용하여 제1 고무 차단막(11)과 제2 고무 차단막(12)을 수축시키고, 파이프(1) 내부에 체류하는 아르곤 가스를 파이프(1) 외부로 배기한다.
그런데 종래의 배관용 아르곤 가스 퍼징 장치(1)의 제1 고무 차단막(11)과 제2 고무 차단막(12)은 파이프(1) 내부의 용접부(2) 양측을 밀폐하는 구조를 갖고 있다.
이에 따라, 용접부(2)를 퍼징하는 데에 많은 양의 아르곤 가스가 필요한 문제점이 있다. 즉, 아르곤 가스에 의해 퍼징되어야 하는 부분이 용접부(2)임에도 불구하고 용접부(2) 이외의 부분에도 아르곤 가스가 채워진다.
그리고 퍼징에 이용된 후 공기 중으로 배출되는 아르곤 가스의 양이 많아 환경오염이 증가하고, 주변의 작업자를 위험하게 만드는 문제점이 있다.
한국공개실용신안공보 제20-2012-0001492호: 배관 용접용 아르곤 가스 퍼징 장치
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 퍼징 작업하는 데에 사용되는 불활성 가스의 양을 감소시킴으로써 환경오염을 감소시키고, 주변의 작업자를 안전하게 하는 파이프 용접용 퍼징 장치 및 이를 이용한 용접 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따라, 서로 이격되게 배치되는 제1 파이프와 제2 파이프 사이의 이격 공간인 용접부를 용접하는 파이프 용접용 퍼징 장치에 있어서, 일단은 상기 제1 파이프의 내면에 연결되고 타단은 상기 제2 파이프의 내면에 연결되어 상기 제1 파이프의 내면 및 상기 제2 파이프의 내면 사이에서 용접 비드가 퍼징되는 퍼징 공간을 형성하는 퍼징 공간 형성 부재; 상기 퍼징 공간 형성 부재의 외주 면을 감싸고 상기 퍼징 공간 형성 부재를 상기 제1 및 제2 파이프의 내면에 결합시키는 결합 부재; 및 상기 퍼징 공간 내부에 배치되는 고체 상태의 불활성 가스를 포함하는 파이프 용접용 퍼징 장치가 제공된다.
상기 퍼징 공간 형성 부재는 진흙인 것이 바람직하다.
상기 결합 부재는 고열용 테이프인 것이 바람직하다.
상기 고열용 테이프는 알루미늄 은박 테이프인 것이 바람직하다.
상기 고체 상태의 불활성 가스는 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe), 라돈(Rn), 이산화탄소(CO2) 및 질소(N) 중 적어도 하나 이상인 것이 바람직하다.
다른 측면에서, 본 발명에 따른 파이프 용접용 퍼징 장치를 이용한 용접 방법은 제1 및 제2 파이프가 서로 맞대어져 형성된 용접부의 적어도 일부를 밀폐하여 용접 비드가 퍼징되는 퍼징 공간을 형성하는 퍼징 공간 형성 부재, 상기 퍼징 공간 형성 부재의 외주 면을 감싸고 상기 퍼징 공간 형성 부재를 상기 제1 및 제2 파이프의 내면에 결합시키는 결합 부재 및 상기 퍼징 공간에 배치되는 고체 상태의 불활성 가스를 포함하는 파이프 용접용 퍼징 장치를 이용한 용접 방법에 있어서, 상기 제1 및 제2 파이프를 서로 맞대어 상기 용접부를 형성하는 단계; 및 상기 용접부에 상기 파이프 용접용 퍼징 장치를 결합하는 단계를 포함한다.
상기 파이프 용접용 퍼징 장치를 결합하는 단계는 상기 퍼징 공간 형성 부재에 상기 고체 상태의 불활성 가스를 안착시키고, 상기 퍼징 공간 형성 부재의 테두리를 상기 제1 및 제2 파이프의 내면에 부착시키고, 상기 결합 부재가 상기 퍼징 공간 형성 부재의 외면을 덮도록 하면서 상기 결합 부재의 테두리를 상기 제1 및 제2 파이프의 내면에 부착하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 파이프 용접용 퍼징 장치 및 이를 이용한 용접 방법에 의해, 퍼징 하는 데에 사용되는 불활성 가스의 양이 감소됨으로써, 환경오염이 감소되고, 주변의 작업자를 안전하게 된다.
도 1은 종래의 배관 용접용 아르곤 가스 퍼징 장치를 개략적으로 나타낸 사시도이고,
도 2는 종래의 배관 용접용 아르곤 가스 퍼징 장치의 사용상태를 나타낸 단면도이고,
도 3은 본 발명의 일실시예에 파이프 용접용 퍼징 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이고,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 파이프 용접용 퍼징 장치의 작용 및 효과를 설명하기 위한 단면도이고,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 파이프 용접용 퍼징 장치를 이용한 용접 방법을 나타낸 흐름도이고,
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 파이프 용접용 퍼징 장치를 이용한 용접 방법의 파이프 용접용 퍼징 장치의 결합 방법을 나타낸 흐름도이고,
도 7과 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 파이프 용접용 퍼징 장치를 이용한 용접 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 본 발명에 실시예에 따른 파이프 용접용 퍼징 장치 및 이를 이용한 용접 방법을 더욱 상세하게 설명한다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 파이프 용접용 퍼징 장치를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 파이프 용접용 퍼징 장치가 파이프에 결합되는 모습을 나타낸 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 파이프 용접용 퍼징 장치(100)는 서로 맞대어 용접부(130)를 형성하는 제1 파이프(110)와 제2 파이프(120), 제1 파이프(110)와 제2 파이프(120)의 내부에서 용접부(130)의 일부를 덮어 외부로부터 밀폐되어 용접 비드가 퍼징되는 퍼징 공간(PS)을 형성하는 퍼징 공간 형성 부재(140), 제1 파이프(110)와 제2 파이프(120)의 내부에서 퍼징 공간 형성 부재(140)을 덮고 퍼징 공간 형성 부재(140)를 제1 파이프(110)와 제2 파이프(120)의 내면에 결합시키는 결합 부재(150) 및 퍼징 공간(PS)에 배치되는 고체 상태의 불활성 가스(160)를 포함할 수 있다.
퍼징 공간 형성 부재(140)는 용접부(130)의 열에 견딜 수 있고, 모양이 쉽게 변형될 수 있는 소재로 구현될 수 있으며, 바람직하게는 진흙으로 구현될 수 있다.
결합 부재(150)는 퍼징 공간 형성 부재(140)의 형태를 유지시키면서 퍼징 공간 형성 부재(140)를 제1 파이프(110)와 제2 파이프(120)의 내면에 결합시킬 수 있는 테이프로 구현될 수 있다. 여기서, 결합 부재(150)는 퍼징 공간 형성 부재(140)가 고열에 의해 제1 파이프(110)와 제2 파이프(120)의 내면에서 떨어지는 것을 방지하기 위한 고열용 테이프로 구현될 수 있으며, 바람직하게는 알루미늄 은박 테이프로 구현될 수 있다.
고체 상태의 불활성 가스(160)는 화학적으로 활발하지 못하여 화합물을 잘 만들지 못하는 원소와 다른 원소와 반응성이 작은 기체들 중 어느 하나 이상으로 구현될 수 있다. 여기서, 화학적으로 활발하지 못하여 화합물을 잘 만들지 못하는 원소로는 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe) 및 라돈(Rn)이 있고, 다른 원소와 반응성이 작은 기체로는 이산화탄소(CO2)와 질소(N)가 있다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 파이프 용접용 퍼징 장치(100)는 복수 개로 이루어져 제1 파이프(110)와 제2 파이프(120)가 서로 맞대어져 형성된 용접부(130)에 일정한 간격으로 배치되어 결합될 수 있다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 파이프 용접용 퍼징 장치의 작용과 효과를 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 일시예에 따른 파이프 용접용 퍼징 장치의 작용과 효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 파이프 용접용 퍼징 장치(100)가 용접부(130)에 결합된 상태에서 용접부(130)에서 용접이 이루어지면, 용접부(130)에 용접 비드(도면에 미 도시)가 형성된다. 이때, 퍼징 공간(PS)에 배치된 고체 상태의 불활성 가스(160)가 용접 열에 의해 승화되어 기체 상태의 불활성 가스(161)로 변한다. 이때, 불활성 가스(161)는 용접 비드(도면에 미 도시)를 감싸 용접 비드(도면에 미 도시)가 외부의 대기와 접촉하는 것을 차단하여 용접 비드(도면에 미 도시)가 산화되는 것을 방지한다.
한편, 퍼징 공간 형성 부재(140)가 용접부(130)의 일부를 덮음으로써 형성된 퍼징 공간(PS)에 불활성 가스(161)가 채워져 불활성 가스(161)의 사용이 최소화된다. 즉, 퍼징이 필요한 용접부(130)에만 불활성 가스(161)가 제공되고, 퍼징이 불필요한 부분에는 불활성 가스(161)가 제공되지 않는다. 나아가서, 퍼징 작업이 완료되어 공기 중으로 배출되는 불활성 가스의 양이 감소됨으로써, 환경오염이 감소되고, 주변의 작업자도 안전하게 된다.
이하, 본 발명의 일실시예에 따른 파이프 용접용 퍼징 장치를 이용한 용접 방법을 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 파이프 용접용 퍼징 장치를 이용한 용접 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 파이프 용접용 퍼징 장치를 이용한 용접 방법의 파이프 용접용 퍼징 장치의 결합 방법을 나타낸 흐름도이고, 도 7과 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 파이프 용접용 퍼징 장치를 이용한 용접 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 우선, 도 7에서 도시되는 바와 같이, 제1 파이프(110)와 제2 파이프(120)를 맞대어 용접부(130)를 형성한다(501).
그 다음, 제1 파이프(110)와 제2 파이프(120)의 내부 용존 산소량을 측정하여 적정한 용존 산소량이 되도록 조절한다(502). 여기서, 적정한 용존 산소량은 제1 파이프(110)와 제2 파이프(120)의 내부에서 사람이 호흡할 수 있는 용존 산소량이고, 바람직하게는 대기의 용존 산소량이다. 그리고 적정한 용존 산소량이 되도록 조절하는 것은 블로워를 이용하여 제1 파이프(110)와 제2 파이프(120)의 내부에 대기를 유입시키는 것일 수 있다.
그 다음, 용접부(130)에 파이프 용접용 퍼징 장치(100)를 결합한다(503).
구체적으로, 도 6을 참조하면, 도 8에서 도시되는 바와 같이, 퍼징 공간 형성 부재(140)에 고체 상태의 불활성 가스(160)를 안착시킨다(503-1). 그 다음, 고체 상태의 불활성 가스(160)가 용접부(130)를 향하도록 하고, 퍼징 공간(PS)이 형성되도록 하면서 퍼징 공간 형성 부재(140)의 테두리를 제1 및 제2 파이프(110, 120)의 내면에 부착한다(503-2). 마지막으로, 결합 부재(150)가 퍼징 공간 형성 부재(140)의 외면을 덮도록 하면서 결합 부재(150)의 테두리를 제1 및 제2 파이프(110, 120) 내면의 퍼징 공간 형성 부재(140)가 부착되지 않은 부분에 부착한다(503-3).
그 다음, 용접부(130)를 용접한다(504). 여기서, 용접은 텅스텐 아크 용접일 수 있다. 이렇게 하면, 도 4에서 도시되는 바와 같이, 고체 상태의 불활성 가스(160)가 용접 열에 의해 승화되어 용접 비드를 감싸 용접 비드가 산화되는 것을 방지한다. 그리고 퍼징 공간(PS)에만 불활성 가스(161)가 채워짐으로써 불활성 가스(161)의 사용량이 최소화된다.
그 다음, 용접이 완료되면 502단계와 같이, 제1 파이프(110)와 제2 파이프(120)의 내부 용존 산소량을 측정하여 적정한 용존 산소량이 되도록 조절한다(505).
마지막으로, 파이프 용접용 퍼징 장치(100)를 제거한다(506).
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 사람이라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록 청구 범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100; 파이프 용접용 퍼징 장치 110; 제1 파이프
120; 제2 파이프 130; 용접부
140; 퍼징 공간 형성 부재 150; 결합 부재
160; 고체 상태의 불활성 기체

Claims (7)

  1. 서로 이격되게 배치되는 제1 파이프와 제2 파이프 사이의 이격 공간인 용접부를 용접하는 파이프 용접용 퍼징 장치에 있어서,
    일단은 상기 제1 파이프의 내면에 연결되고 타단은 상기 제2 파이프의 내면에 연결되어 상기 제1 파이프의 내면 및 상기 제2 파이프의 내면 사이에서 용접 비드가 퍼징되는 퍼징 공간을 형성하는 퍼징 공간 형성 부재;
    상기 퍼징 공간 형성 부재의 외주 면을 감싸고 상기 퍼징 공간 형성 부재를 상기 제1 및 제2 파이프의 내면에 결합시키는 결합 부재; 및
    상기 퍼징 공간 내부에 배치되는 고체 상태의 불활성 가스를 포함하는 파이프 용접용 퍼징 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 퍼징 공간 형성 부재는 진흙인 것을 특징으로 하는 파이프 용접용 퍼징 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 결합 부재는 고열용 테이프인 것을 특징으로 하는 파이프 용접용 퍼징 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 고열용 테이프는 알루미늄 은박 테이프인 것을 특징으로 하는 파이프 용접용 퍼징 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고체 상태의 불활성 가스는 헬륨(He), 네온(Ne), 아르곤(Ar), 크립톤(Kr), 크세논(Xe), 라돈(Rn), 이산화탄소(CO2) 및 질소(N) 중 적어도 하나 이상인 것을 특징으로 하는 파이프 용접용 퍼징장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 파이프 용접용 퍼징 장치를 이용한 용접 방법에 있어서,
    제1 및 제2 파이프가 서로 맞대어져 형성된 용접부의 적어도 일부를 밀폐하여 용접 비드가 퍼징되는 퍼징 공간을 형성하는 퍼징 공간 형성 부재, 상기 퍼징 공간 형성 부재 부재의 외주 면을 감싸고 상기 퍼징 공간 형성 부재를 상기 제1 및 제2 파이프의 내면에 결합시키는 결합 부재 및 상기 퍼징 공간에 배치되는 고체 상태의 불활성 가스를 포함하는 파이프 용접용 퍼징 장치를 이용한 용접 방법에 있어서,
    상기 제1 및 제2 파이프를 서로 맞대어 상기 용접부를 형성하는 단계; 및
    상기 용접부에 상기 파이프 용접용 퍼징 장치를 결합하는 단계를 포함하는 파이프 용접용 퍼징 장치를 이용한 용접 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 파이프 용접용 퍼징 장치를 결합하는 단계는 상기 퍼징 공간 형성 부재에 상기 고체 상태의 불활성 가스를 안착시키고, 상기 퍼징 공간 형성 부재의 테두리를 상기 제1 및 제2 파이프의 내면에 부착시키고, 상기 결합 부재가 상기 퍼징 공간 형성 부재의 외면을 덮도록 하면서 상기 결합 부재의 테두리를 상기 제1 및 제2 파이프의 내면에 부착하는 것을 특징으로 하는 파이프 용접용 퍼징 장치를 이용한 용접 방법.
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