KR101758299B1 - 다층 대형관의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 외측 지지층(1)과 적어도 한 내측 라이너층(2)을 가지는 다층 대형관을 제조하는 방법에 관한 것이다.
소정의 초기 절곡 반경(R_BO)으로 예비 절곡된 지지층(1)을 구성할 지지 시트와 소정의 초기 절곡 반경(R_AO)으로 예비 절곡된 라이너층(1)을 구성할 라이너 시트를 제조하는 단계와,
지지층(1)과 적어도 한 라이너층(2)을 형성하기 위해, 적어도 한 예비 절곡된 라이너 시트를 예비 절곡된 지지 시트 내부로 삽입시켜 위치시키고 절곡 축에 평행하게 연장되는 종방향 모서리에 평행하도록 정합시키는 단계와,
적어도 한 라이너 시트의 두 종방향 모서리(3a, 3b, 3c, 3d) 중 적어도 어느 하나를 지지 시트에 일체로 결합시키는 단계와,
일체로 결합된 지지층(1)과 적어도 한 라이너층(2)의 복합체를 절곡 장치에 의해 성형하여 일체로 결합되지 않은 라이너 영역에 비접합, 마찰 접촉이 이뤄지는 째진 다층 대형관을 형성하는 단계와,
째진 다층 대형관에 남아있는 갭을 용접에 의한 종방향 시임으로 폐쇄하는 단계의
방법 단계들의 시퀀스로 구성되어 다층 대형관의 생산성과 특성에 이점을 달성한다.

Description

다층 대형관의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING MULTI-LAYER LARGE PIPE}

본 발명은 외부 지지층과 적어도 한 내부 라이너층을 가지는 대형관의 제조방법에 관한 것이다.

외부 지지층(outer support layer)과 내부 라이너층(inner liner layer) 간의 일체적 결합과 비접합(nonpositive) 마찰 접촉으로 다층(multilayer)의 대형관(large pipe)을 제조하는 방법은 EP 1 827 727 B1로 개시되어 있다. 이 경우 평탄한 지지 시트(sheet)와 평탄한 라이너 시트가 겹쳐지게 위치되어 재질층들 간의 첫 연결이 이뤄진다. 아직 서로 자유롭게 이동할 수 있도록 겹쳐진 이 재질층들은 재질층들 간에 일정한 마찰 접촉을 유지한 채 절곡 롤러(bending roller)의 도움으로 관(pipe)으로 형성된다. 어느 정도의 변형이 진행되고 나면 재질층들 간에는 다른 연결이 이뤄져 적어도 한 다른 위치에서 서로 연결된다. 그러면 다층 관은 절곡 롤러 및/또는 절곡 장치의 도움으로 최종적 성형을 겪게 된다. 그 이후에는 재질층들이 더이상 서로에 대해 이동할 수 없으며. 내관(inner pipe)으로 기능하는 재질층이 외관(outer pipe)으로 기능하는 재질층에 비접합 마찰 접촉으로 압착(press)된다. 제조 방식에 있어서 이와 기본적으로 유사한 방법이 EP 2 285 508 B1에도 개시되어 있는데, 적어도 한 재질층이 하나 이상의 응용 요소(applied element)로 구성되어 있다.

다층 관을 제조하는 다른 유사한 방법들이 WO 2006/066814 A1과 EP 1 857 194 A1에 개시되어 있다. 이 모든 방법들에서, 층들을 형성하기 위한 평탄한 시트 금속판들은 서로 겹쳐진 뒤 복수의 단계에서 교호적으로 서로 부착되는데, 이 복합체(composite)가 첫 절곡 공정에 놓이면 절곡 공정이 어느 정도 경과한 뒤에는 층들이 다른 위치에서 다시 서로 고정(tack)되고, 다층 관의 형성을 위해 절곡이 더 진행되는데, 이 공정은 그만큼의 공수(production effort)를 필요로 한다.

EP 1 857 194 B1 역시 다층관의 제조 방법을 개시하는데, 먼저 평탄한 판형 지지 시트와 판형 라이너 시트를 서로 겹친다. 지지 시트 또는 바닥 시트(base sheet)는 바람직하기로 양 종방향 모서리 또는 기본적으로 이에 평행하게 용접 부착된 스톱 에지(stop edge)를 구비하는데, 라이너 판은 그 사이에 느슨하게 삽입되어 결과적인 다층 재질을 형성하고. 그 다음 절곡 롤러의 도움으로 다층 관으로 성형된다. 내관으로 기능할 재질층은 스톱 에지들 사이에 클램핑(clamping)되고, 절곡 롤러 및/또는 후속되는 절곡장치 내의 관(pipe) 성형의 최종 국면에서 외관으로 기능할 재질층 상에 비접합 마찰 접촉으로 압착된다. 라이너 시트의 크기에 따른 스톱 에지의 실시예와 그 위치 선정은 제관에 상당한 노력을 소요할 뿐 아니라, 이 단계들이 일체적으로 연결되어 수행될 수 없다.

소위 피복관(clad pipe)으로 불리는 다층 대형관 역시 공지되었는데, 이는 라이너층이 야금적으로 도금된(metallurgically plated) 것으로 판재의 제조 과정에서 특별한 제조 단계로 미리 구현된 것이다. 이를 위해서는 재질 선택이 다양하게 응용되기에는 너무 엄격한 제한에 걸리게 된다.

본 발명의 목적은 효율적인 생산이 가능하면서 다른 응용을 위해 유용한 조정 가능성을 보장하는, 상술한 방식의 다층 대형관을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

이러한 목적은 청구범위 제1항의 특징에 의해 달성된다. 이 청구항에 의하면 본 발명은

소정의 초기 절곡 반경(initial bending radius)으로 예비 절곡(pre-bent)된 지지층(support layer)을 형성할 지지 시트(support sheet)와 소정의 초기 절곡 반경으로 예비 절곡된 라이너층(liner layer)을 형성할 적어도 한 라이너 시트(liner sheet)를 제조하는 단계와,

지지층과 적어도 한 라이너층을 형성하기 위해, 적어도 한 예비 절곡된 라이너 시트를 예비 절곡된 지지 시트 내부로 삽입시켜 위치시키고 절곡 축에 평행하게 연장되는 종방향 모서리에 평행하도록 정합(alignment)시키는 단계와,

적어도 한 라이너 시트의 두 종방향 모서리 중 적어도 어느 하나를 지지 시트에 일체로 결합시키는 단계와,

일체로 결합된 지지층과 적어도 한 라이너층의 복합체(composite)를 절곡장치에 의해 성형하여 일체로 결합되지 않은 라이너 영역에 비접합, 마찰 접촉이 이뤄지는 째진(slit) 다층 대형관을 형성하는 단계와,

째진 다층 대형관에 남아있는 갭(gap)을 용접에 의한 종방향 시임(seam)으로 폐쇄하는 단계의

방법 단계들의 시퀀스(sequence)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

이 수단들은 다층관의 제조중의 생산성이나 설계에 상당한 유용성을 가진다. 예비 절곡된 지지 시트와 예비 절곡된 적어도 한 라이너 시트가 서로 일체로 연결된 후, 재질층들의 비접합 마찰 접합을 형성하면서 절곡 공정이 수행될 수 있다. 이는 종래의 제관에도 사용되는 절곡 롤러, JCO 절곡 프레스, UOE 프레스 등의 절곡장치를 사용하여 쉽게 실시 가능하다.

일체적 결합의 방법 단계에 있어서 절곡에 대해 원주(circumferential)인 적어도 한 라이너 시트의 모서리가 적어도 일부 단면 및/또는 라이너 시트의 루트 용입(root penetration)에 의한 일체적 연결로 지지 시트에 부착된다는 특징(fact)은 우수한 일체적 연결의 제조(production)에 기여한다. 시험에 있어서, 본 발명자는 예를 들어 용접 또는 솔더링(soldering)에 의한 원주 방향의 연결이 실제적으로 지지 시트와 적어도 한 라이너 시트 간의 비접합 마찰 연결의 형성 공정에 부정적인 영향(impact)이 없다는 사실을 입증했다.

뿐만 아니라 복수의 예비 절곡된 부분적 라이너 시트가 내측에, 원주 방향으로 서로 이웃하게 배치되고 각각 개별적으로 적어도 두 종방향 모서리에서 지지 시트에 결합됨으로써 일체적 연결이 개선될 수 있다.

부분적 라이너 시트들이 다른 재질, 다른 두께 및/또는 원주 방향으로 다른 폭으로 구성될 수 있다는 추가적 특징은 다른 요구조건들을 충족시키는 다층 대형관의 유용한 설계 가능성을 달성한다.

지지 시트 내측과 적어도 한 라이너 시트 외측의 초기 절곡 반경(initial bending radii)가 동일한 크기로 선택되어 제조와 설계가 더욱 촉진된다.

초기 절곡 반경이 절곡이 완성되었을 때의 대형관의 반경의 적어도 2배라는 특징에 의해 고품질, 비접합, 마찰 연결이 촉진된다.

또한 지지 시트와 적어도 한 라이너 시트의 초기 절곡 반경이, 지지 시트와 적어도 한 라이너 시트의 일체적 복합체(composite)로서 팽출(bulging)이나 주름형성(creasing)없이 째진 대형관으로 성형될 수 있기에 충분할 만큼 크게 선택된다는 특징에 의해 고품질, 비접합, 마찰 연결이 촉진된다.

초기 절곡 반경이 째진 대형관으로 성형하는 동안 적어도 한 라이너 시트의 스웨이징(swaging)을 형성할 수 있도록 선택된다는 특징에 의해 다층 대형관의 높은 안정성(stability)이 달성된다.

또한, 적어도 한 라이너 시트가 지지 시트보다 항복 강도(yield strength)가 높은 재질의 것으로 선택된다는 특징 역시 유용한 설계와 고품질에 기여한다.

또한 지지층과 라이너층의 일체적 복합체가 째진 대형관으로 성형되는데, 적어도 한 라이너 시트의 스웨이징 경계(swaging boundary)가 의도적으로 소정의 크기(dimension) 초과하도록 하는 특징에 의해서도 다층 대형관의 더욱 안정된 설계가 촉진된다.

또한 성형의 완료후 째진 대형관에 남아있는 갭(gap)이 잠호 용접(submerged arc welding) 과정에 의해 지지층을 용접하여 지지관을 형성하는데, 결과적인 내부 용접 시임(seam)은 라이너층의 재질과 동일 종류의 합금이거나 호환되는(compatible) 합금의 퇴적 용접법(deposition welding method)에 의해 덮여진다는 특징에 의해 대형관의 제조와 설계에의 유용성이 달성된다.

이하 본 발명이 첨부된 도면을 참조로 한 예시된 실시예들을 통해 상세히 ㅅ설명될 것이다.
도 1a 내지 1c는 본 발명의 제1 실시예에 따라 다층 대형관을 제조하는 다른 방법 단계들을 보이는 사시도들,
도 2a 내지 2c는 본 발명의 제2 실시예에 따라 다층 대형관을 제조하는 복수의 연속적인 방법 단계들을 보이는 사시도들, 그리고
도 3a 내지 3c는 본 발명의 또 다른 실시예에 따라 다층 대형관을 제조하는 복수의 방법 단계들을 보이는 사시도들이다

도 1의 부분도 a), b), 그리고 c)는 다층(multilayer) 대형관(large pipe) 제조의 다른 방법 단계(method step)들을 도시하고 있다. '대형관"이라는 용어는 적어도 200mm의 직경과 적어도 5mm의 전체 벽두께를 가지는 관(pipe)들을 포함하는 것으로 이해된다. 다층 대형관(다층관)은 외부관 몸체를 구성하며 지지층(support layer; 1)으로 기능하는 외부 재질층(경우에 따라 기초층(base layer) 또는 기층(substrate)으로도 지칭함)과 내부관 몸체를 구성하는 적어도 한 내부 재질층 또는 라이너층(liner layer; 2)(경우에 따라 라이너로도 지칭함)을 가진다. 모든 예시적 실시예에 있어서, 지지층(1)은 종방향 시임(longitudinal seam)(도시 안됨)을 제외한 다층관의 전체 원주에 걸쳐 연장되는데, 종방향 시임은 완성된 관(pipe)에서 서로 대향하는 모서리들에 형성되고 바람직하기로 종방향 용접 시임으로 구현된다. 도 1에 도시된 예시적 실시예에서, 완성된 다층관에서 라이너층(2)은 마찬가지로 연결 시임을 제외하고 전체 내측 원주에 연장된다. 그러나 이롸는 달리 라이너층이 내부 원주의 일부에만 연장될 수도 있다.

도 1의 부분도 a)에 도시된 바와 같이, 지지층(1)과 이 예시적 실시예에서 하나뿐인 라이너층(2)은 금속 재질의 예비(pre-bent) 절곡 지지 시트와 예비 절곡 라이너 시트의 형태로 구현되어 있다. 예비 절곡 지지 시트 또는 지지층(1)은 초기 예비 절곡 상태에서 초기 절곡 반경(R_BO)을 가지며, 예비 절곡 라이너 시트 또는 이로부터 제조된 라이너층(2)은 초기 반경(R_AO)을 가진다. 원주 방향에 있어서, 지지 시트와 라이너 시트는 (작은 내부 원주크기에 기인하여 라이너 시트가 약간 작은 크기가 되는 가능한 예외를 제외하고는) 기본적으로 전체 시트 폭(b)에 걸쳐, 절국축의 방향 또는 완성된 관(pipe)의 종방향으로 시트 길이(L)에 걸쳐 연장된다. 지지 시트와 라이너 시트는 종방향으로 종방향 모서리(3a, 3b)를, 원주 방향으로 원주 방향 모서리(4a, 4b)를 가진다. 도 1의 부분도 b)에 도시된 바와 같이, 지지 시트와 라이너 시트는 서로 대향하는 종방향 모서리(3a, 3b와 4a, 4b)가 일체형 연결(30)에 의해 서로 연결되어 있고, 도시된 실시예에서는 원주 방향 모서리(4a, 4b)를 따른 일체형 연결(40)에 의해 원주 방향으로도 연결되어 있다. 일체형 연결은 바람직하기로 용접 연결이나 솔더링(soldering) 연결의 형태로 구현된다. 이와 같은 방법으로, 지지층(1)을 구성하는 지지 시트와 라이너층(2)을 구성하는 라이너 시트가 모서리를 따라 그리고 예비 절곡된 초기 상태의 표면들이 겹쳐져 서로 일체로 결합되어 다층 조합물을 형성한 다음, 부분도 c)에 개략적으로 도시된 바와 같이 완전히 절곡된 째진 관(slit pipe)을 형성하도록 성형된다. 일체적 결합 공정 - 이 역시 가능하기로 원주 모서리들인 두 종방향 모서리들을 따라 부분적으로 수행될 수 있다 - 다음의 다층 복합체의 성형중에 지지층(1)과 라이너층(2) 간에 나머지 영역들의 비접합(nonpositive), 마찰 연결(frictional connection)이 이뤄진다.

예비 절곡된 지지 시트와 독립적으로 예비 절곡된 라이너 시트가, 예를 들어 미리 예비 절곡된 상태로 반입되어 상술한 방식으로 그 종방향 모서리(3a, 3b)와 원주방향 모서리(4a, 4b)가 서로 정렬(align)된 상태로 서로 겹쳐지게 위치된다. 이 경우 초기 절곡 반경은 언제나 완성된 다층관의 최종 반경보다 크지만, 어느 경우에건 마지막에는 복합체를 다층관으로 성형하는 과정에서 나머지 부분에 비접합, 마찰 연결이 구현된다.

종방향 모서리(3a, 3b)를 따라, 가능하기로는 원주방향으로 연장되는 모서리(4a, 4b)까지 따라 용접 또는 솔더링을 하기 전에 라이너층(2)을 구성할 라이너 시트는 용접 태킹(weld-tacking), 솔더링, 접착 또는 기계적 클램핑(mechanical clamping) 등의 방법으로 지지층(1)에 고정될 수 있다.

지지층(1)과 라이너층(2)을 구성할 두 금속 시트(sheet metal) 짝(partner)이 서로 부착되기 전의 예비 절곡은 우선, 종방향 모서리(3a, 3b)를 따른, 가능하기로 라이너층의 원주 방향, 즉 복합체의 원주방향으로 연장되는 원주 방향 모서리(4a, 4b)도 따른 일체적 연결 후에 완성된 다층관의 최종 반경으로의 추가적 절곡의 수행을 가능하게 해준다. 지지층(1)과 (적어도 한) 라이너층(2)의 초기 절곡 반경은 이전에 서로 모서리만 영구 고정된 예비 절곡된 금속판 짝의 째진 관이 완성될 때까지 수행되는 추가적인 절공 공정 동안, 원칙적으로 지지층(1)보다 훨씬 얇은 라이너층(2)이 바닥의 지지층(1)으로부터 팽출(bulging) 또는 지지층(2)에 주름잡힘(creasing)을 방지할 수 있을 만큼 충분히 작은 크기로 선정된다. 얇은 라이너층(2)의 팽출이나 주름은 모서리에서만 고정된 금속판 짝으로 구성된 복합체의 상호 (mutual) 절곡 동안 복합체가 스웨이징(swaging)에 의해 야기되는데, 스웨이징은 안정성을 상실시킬 수 있기 때문이다. 다층관의 내벽의 반경이 외경에 비해 작아 절곡 동안 인장(stretching)을 야기하므로 다층관의 원주 방향의 스웨이징은 불가피하게 발생된다.

지지 시트와 라이너 시트(들)의 예비 절곡은 서로 독립적으로 수행될 수 있는데, 예를 들어 공급자에 의해 미리 수행될 수 있다. 예를 들어 3 롤러 절곡, JCO 프레스, 또는 U 프레스 등의 다양한 공지의 절곡 방법들이 이를 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에서, (지지 시트에 비해 비교적 얇은) 라이너 시트의 예비 절곡에는 롤러 장치가 사용되어 코일(coil)로부터 예비 절곡 시트나 시트 스트립(sheet strip)을 제조한다.

지지층(1)과 적어도 한 라이너층(2)을 모서리를 따라 일체로 연결하여 구성된 복합체를 성형하는 동안, 라이너층(2)은 접선 방향으로 스웨이징된다. 결과적인 접선방향 압축 응력이 적어도 한 라이너층(2)을 지지층(1)에 대해 누르는 수직 응력(normal stress)을 형성한다. 모서리를 따른 일체적 연결에 부가하여 이 수직 응력이 두 금속 시트 짝 간에 비접합, 마찰 연결을 형성한다. 압축 변형이 라이너층(들)의 변형 경화(strain hardening)에 기인하므로 접촉 압력의 강도는 재질의 압축 변형의 증가에 따라 강화된다. 다층관을 최종적 직경으로 성형하는 동안 절곡의 종료시 달성되는 스웨이징의 정도(degree)는 금속 시트 짝의 초기 절곡 반경에 좌우된다. 초기 절곡 반경이 클수록 압축 응력이 커진다. 결과적으로, 완정된 관(pipe)에서 지지층(1)과 (적어도 한) 라이너층(2) 간에는 더욱 유효하게 비접합, 마찰 연결이 달성될 수 있다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 두 금속 시트 짝의 성형 도중 복합체의 추가적인 안전 절곡을 허용하는 허용 가능한 최대 초기 절곡 반경은 라이너층(2)에 팽출이나 주름잡힘이 없도록 선택된다. 이허한 방식으로 설정된 초기 절곡 반경은 동시에 완성된 다층관에서의 두 금속 시트 짝 간의 허용 가능한 최대 비접합, 마찰 연결로 이어진다. 이는 지지층(1)과 적어도 한 라이너층(2)을 구성하는 시트들의 두께와 (탄성계수, 스웨이징 영역 경계(swaging flow boundary), 경화 등의) 기계적 특성에 좌우되고, 또한 절곡 장비 및 선택된 절곡 공정 인수들과 함께 지지층(1) 및 라이너층(2)의 작용면들(cooperating surfaces)의 마찰 특성에도 좌우된다. 이 절곡 반경은 경험적으로 결정되거나 및/또는 파악된(discovered) 모델 인수들에 의한 연산을 통해 결정된다.

그 모서리들의 일체적 연결후 두 금속 시트 짝의 복합체의 성형은 다양한 적절한 방법으로 수행될 수 있다. 다른 여러 방법들 중에서도 3 롤러 절곡장치, JCO 프레스, UOE 프레스 등이 포함된다. 라이너층(2)의 팽출이나 주름없이 성형을 수행할 수 있는 임계(critical) 예비 절곡 반경은 선택된 각 방법에 따라 달라질 수 있으므로, 예를 들어 예비적인 시험에 의해 결정된다.

가능한 한 큰 것이 바람직한 초기 절곡 반경은 예를 들어 다층관의 최종 반경의 적어도 두 배 이상인데, 모든 금속 시트 모서리로 상방으로부터의 자유로운 근접(free access)을 허용한다. 그러면 용접 공정이나 용접 시임 검사, 그리고 필요시 제조과정에서의 수리가 촉진된다.

복합체를 최종 절곡된 째진 관으로 성형한 다음, 남아있는 갭(gap)은 택 용접기(tacking machine)에 의해 폐쇄된다. 이와 같은 방식으로 준비된 다층관은 이어서 도금 피복관(metallurgically plated clad pipe)에서 통상 행해지는 것과 유사한 방법으로 서로 대향하는 종방향 모서리를 따라 추가 용접된다. 지지층(1)으로 형성된 지지관의 용접에는, 일반적으로 내측 용접 시임을 라이너 재질과 동일한 종류의 합금 또는 적합성을 가지는 합금의 용착 용접법(deposition welding method)으로 덮은 후 잠호 용접(submerged arc welding)이 사용된다.

본 발명의 다른 바람직한 변형 실시예에서, 지지 시트와 적어도 한 라이너 시트는 지지 시트의 내경이 겹쳐지는 라이너 시트의 외경과 동일한 크기가 되도록 예비 절곡된다. 그러면 서로 겹쳐지는 두 금속 시트 짝 사이의 갭(gap)이 최소화되어. 지지층(1)과 적어도 한 라이너층(2)으로 구성된 복합체를 다층관의 최종 반경으로 성형하기 전에 원주 방향으로 연장되는 두 모서리(4a, 4b) 간에 거의 갭 없는(gap-free) 연결을 달성한다. 이는 추가적으로 중요한 이점을 달성하는데, 원주 방향 모서리 영역의 연결 시임에 바로 인접하여 아직 남아있는 잔류 갭(residual gap)이 절곡 툴(bending tool)의 압력에 기인하는 성형의 과정에서 폐쇄된다는 것이다. 이는 라이너층(2)과 지지층(1) 사이의 갭(gap)이 최소로 감소되어야 하는 완성된 다층관의 품질에 특히 중요하다.

본 발명의 다른 변형 실시예에 있어서, 지지 시트 또는 지지층(1)의 인접 영역과 라이너 시트 또는 라이너층(2)의 대응 영역의 종방향 모서리(3a, 3b)는 다층관의 최종 반경으로 추가적으로 절곡되는데, 지지 시트 및 라이너 시트 또는 해당층(relevant layers)들의 남은 영역들은 아직 더 큰 초기 절곡 반경을 가진다. 이는 일체적 연결에 의해 구성된 복합체가 다층관의 최종 반경으로 성형되기 전에 발생된다. 다층관이 최종 반경으로 대체적으로 성형된 다음 째진 관을 폐쇄하기 위한 종방향 시임의 용접이 임박했을 때 종방향 모서리의 후속 절곡을 수행할 수도 있을 것이다.

원주 방향으로 라이너층(2)을 형성할 라이너 시트의 수는 도 1에 도시된 걱처럼 단일한 한 몸체(one-piece)의 라이너 시트로 제한되지 않으며, 그 대신 원주 방향으로 인접하게 위치하는 복수의 부분 라이너 시트 또는 부분 라이너층으로 구성될 수 있는데, 예를 들어 둘(도 2), 셋, 넷(도 3), 또는 응용분야와 라이너층(2)과 지지층(1)간의 연결의 요구치에 따라 그 이상의 라이너 시트들로 구성될 수 있다. 이 경우, 연결 시임 형태의 추가적인 종방향 모서리(3c, 3d)을 따른 추가적인 연결은 시임들 사이에 여전히 형성되는 비접합, 마찰 연결에 비해 지지층(1)과 라이너층(1) 간의 접합(bonding)이 증가된다. 부분 라이너층의 수와 일체적 연결의 수를 변화시킴으로써 전체적 접합 개념(entire bonding concept)의 확장(scalability)이 달성될 수 있다.

부분 라이너층들은 동일하거나 다른 폭을 가질 수 있다. 이에 따라 완성될 다층관의 직경이 다르더라도 부분 라이너층의 같거나 다른 폭의 표준화된 스트립들(standardized strips)을 부분적으로 사용할 수 있게 된다.

라이너층이 원주 방향으로 둘 이상의 부분 라이너 시트 또는 부분 라이너층으로 구성되는 변형 실시예에 있어서, (일체형 연결을 형성하며 예비 절곡 상태의 지지 시트 상에 아직 놓여진 부분 라이너 시트들 사이에 위치하는) 용접 시임이 용접되고, 검사되며, 필요하다면 수리되고 필요한 정도로 접지(grounded)되어, 다층관이 째진 관을 형성하도록 폐쇄되거나 째진 관의 내측에 종방향 용접 시임을 형성한 이후에는 더이상의 용접이 필요하지 않게 된다. 초기 절곡 반경을 다층관의 최종 반경의 적어도 2배 이상으로 가능한 한 크게 하면 용접 현장으로 자유롭게 근접할 수 있으므로, 라이너층(2) 또는 부분 라이너층들 간의 영역에서의 용입 용접(deposition welding), 용입 용접의 검사, 필요시의 수리가 촉진된다.

다른 예시적 실시예에 있어서, 지지층(1)과 라이너층(2) 간의 추가적인 일체적 연결이 라이너 재질의 뿌리 용입(root penetration)에 의한 용접 시임이나 용접점에 의해 이뤄진다.

본 발명의 또다른 실시예는 지지 시트의 원주 방향의 종방향 모서리에 인접하는 영역이 예비 절곡 후에도 직선으로 남아있는 특징을 포함하는데, 예비 절곡된 라이너 시트가 곡선 영역으로 천이하는 이 직선 영역의 어깨(shoulder)에만 걸쳐져 모서리를 따라 지지 시트에 일체로 연결된다. 이 복합체가 째진 관으로 성형이 완료되면 지지 시트 또는 지지층(1)의 남아있는 직선 영역은 라이너 시트의 종방향 모서리를 따라 절단되어 원주 방향 모서리 영역의 직선 부분이 없는 째진 관이 되어 결과적으로 원형의(round) 다층관이 얻어진다.

또다른 변형 실시예는 라이너층(2)이 원주 방향으로 지지층(1)을 완전히 덮지 않아 반원(semicircle)에 의한 세로홈(flute)을 형성하는 특징을 포함한다.

지지층(2)이 원주 방향으로 나눠진 복수의 부분 라이너층으로 구성되면, 부분 라이너층 또는 조각들은 다른 재질로 제조되거나 및/또는 다른 벽두께로도 구성될 수 있다. 그러면 다층관이 응용분화에 특성화된 방식으로 최적화될 수 있게 된다. 이에 따라 다른 정도의 부식, 마모 등에 노출되는 다층관의 영역들이 각각 적절한 내부식성 또는 내마모성 재질로 피복될 수 있게 된다.

다른 변형 실시예들에 있어서, 상술한 방법은 다층 대형관을 제조할 때 라이너층(2)의 재질이 지지층(1)의 재질과 비교할 때 더 높은 항복 강도(yield strength)의 재질로 사용되는 것을 가능하게 한다. 이는 라이너 재질이 더 낮은 항복 강도를 가져 내관과 외관의 팽창후 최종적인 상호 수축(mutual shrinkage)에 의해 비접합, 마찰 연결이 형성되는, 액압성형(hydroforming)에 의한 공지의 라이너 관 제조방법에 비해 더 큰 이점을 제공한다.

Claims (11)

1. 외측 지지층(1)과 적어도 한 내측 라이너층(2)을 가지고 또한 적어도 200mm의 직경과 적어도 5mm의 전체 벽두께를 가지는 다층 대형관을 제조하는 방법에 있어서, 하기의 단계들에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 다층 대형관의 제조방법:
   소정의 초기 절곡 반경(R_BO)으로 예비 절곡된 지지층(1)을 구성할 지지 시트와 소정의 초기 절곡 반경(R_AO)으로 예비 절곡된 라이너층(1)을 구성할 라이너 시트를 제조하는 단계와,
   지지층(1)과 적어도 한 라이너층(2)을 형성하기 위해, 적어도 한 예비 절곡된 라이너 시트를 예비 절곡된 지지 시트 내부로 삽입시켜 위치시키고 절곡 축에 평행하게 연장되는 종방향 모서리에 평행하도록 정합시키는 단계와,
   적어도 한 라이너 시트의 종방향 모서리(3a, 3b, 3c, 3d) 중 적어도 둘을 지지 시트에 일체로 결합시키는 단계와,
   일체로 결합된 지지층(1)과 적어도 한 라이너층(2)의 복합체를 절곡 장치에 의해 성형하여 일체로 결합되지 않은 라이너 영역에 비접합, 마찰 접촉이 이뤄지는 째진 다층 대형관을 형성하는 단계와,
   째진 다층 대형관에 남아있는 갭을 용접에 의한 종방향 시임(seam)으로 폐쇄하는 단계.
2. 제1항에 있어서,
   일체로 결합시키는 단계에서, 절곡에 대해 원주인 적어도 한 라이너 시트의 모서리(4)도 적어도 일부 부분에서 지지 시트(1)에 부착되고/되거나, 상기 일체로 결합시키는 단계가 라이너 시트의 루트 용입에 의해 수행되는 것을
   특징으로 하는 다층 대형관의 제조방법.
3. 제1항에 있어서,
   복수의 예비 절곡된 부분 라이너 시트가 지지 시트의 내측에 원주 방향으로 인접하여 배치되어 적어도 두 종방향 모서리에서 각각 개별적으로 지지 시트에 일체로 결합되는 것을
   특징으로 하는 다층 대형관의 제조방법.
4. 제3항에 있어서,
   재질, 두께 및/또는 원주 방향 폭이 상이한 부분 라이너 시트가 사용되는 것을
   특징으로 하는 다층 대형관의 제조방법.
5. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
   지지 시트의 내측과 적어도 한 라이너 시트의 외측의 초기 절곡 반경(R_BO, R_AO)이 동일한 크기로 선택되는 것을
   특징으로 하는 다층 대형관의 제조방법.
6. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
   초기 절곡 반경(R_BO, R_AO)이 절곡이 완료되었을 때의 대형관의 반경의 적어도 2배로 큰 것을
   특징으로 하는 다층 대형관의 제조방법.
7. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
   지지 시트의 내측과 적어도 한 라이너 시트의 외측의 초기 절곡 반경(R_BO, R_AO)이 지지층(1)과 적어도 한 라이너층(2)의 일체적 복합체가 째진 대형관으로 성형될 때 팽출과 주름잡힘을 방지할 만큼 충분히 크게 선택되는 것을
   특징으로 하는 다층 대형관의 제조방법.
8. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
   초기 절곡 반경(R_BO, R_AO)이 째진 대형관의 성형중 적어도 한 라이너 시트의 스웨이징을 형성하도록 선택되는 것을
   특징으로 하는 다층 대형관의 제조방법.
9. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
   적어도 한 라이너 시트가 지지 시트보다 높은 항복 강도를 가지는 재질로 제조된 것으로 선택되는 것을
   특징으로 하는 다층 대형관의 제조방법.
10. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
    지지층(1)과 라이너층(2)의 일체적 복합체가 째진 대형관으로 성형될 때, 적어도 한 라이너 시트의 스웨이징 경계가 의도적으로 소정 크기를 초과하는 것을
    특징으로 하는 다층 대형관의 제조방법.
11. 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서,
    성형후에 째진 대형관에 남아 있는 갭이, 지지층(1)으로 형성된 지지관이 잠호 용접으로 용접되고, 그로 인해 형성된 내측 용접 시임이 라이너층(2)과 동일한 형식의 합금 또는 적합성을 가지는 합금의 용입 용접법으로 피복되는 것을
    특징으로 하는 다층 대형관의 제조방법.

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