KR101767988B1 - 배관 용접의 퍼징 방법 - Google Patents

배관 용접의 퍼징 방법 Download PDF

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Abstract

수용성 퍼징 페이퍼를 이용한 국부 갭 퍼징을 수행하되 고품질의 마무리 용접을 수행할 수 있는 배관 용접의 퍼징 방법 및 장치가 개시된다. 배관 용접의 퍼징 방법은 배관 내부에 용접부로부터 일정 거리 이격된 부위에 수용성막으로 막는 단계와; 기체 및 액체 주입구를 배관 내부에 위치시키는 단계와; 상기 기체 및 액체 주입구를 통해 배관 내부에 퍼징용 기체를 주입하는 단계와; 상기 기체 및 액체 주입구를 제외한 나머지 배관의 이음매를 용접하는 단계와; 상기 기체 및 액체 주입구를 통해 퍼징용 액체를 주입하는 단계와; 상기 기체 및 액체 주입구를 배관에서 꺼내는 단계; 및 상기 배관의 나머지 부분을 마무리 용접하는 단계를 포함한다.

Description

배관 용접의 퍼징 방법{METHOD FOR PURGING WELDING PIPE}
본 발명은 배관 용접의 퍼징 방법 및 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비철금속 배관의 현장 설치 용접시 기체 및 액체를 이용하여 효율적인 퍼징을 수행하기 위한 배관 용접의 퍼징 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 스테인리스 스틸, 티타늄 또는 그 외의 내식성 재료를 배관 용접하는 경우, 용접 도중에 산화가 이루어지지 않도록 보호 가스를 분사한다. 분사된 보호 가스는 용융지 또는 고온의 용접부 표면에서 산화가 일어나는 것을 방지한다.
용접시 산화를 방지하기 위한 방법으로는, 용접 토치에서 불활성 가스를 분사하여 용융지 부근의 산화를 방지하는 쉴딩(Shielding) 방법과, 접합부 배관 내부에 불활성 가스를 채워서 초층 용접시 이면 비드의 산화를 방지하는 퍼징(Purging) 방법 등이 적용된다. 배관 용접의 품질 중 산화 방지는 매우 중요한 항목으로서, FPSO 제조 등 중공업 현장에서 고품질 티타늄 용접의 경우 퍼징시 허용되는 최대 산소 농도를 20ppm으로 제한하기도 한다.
선 출원된 대한민국 등록특허공보 제10-1019053호(2011.02.24)에는 파이프 내부 퍼징 장치가 개시된바 있다.
도 1을 참조하면, 종래의 퍼징 방법은 비철금속 배관 용접시 수용성 퍼징 페이퍼(4)를 사전에 배관(1,2) 내부에 설치하고, 퍼징 가스 주입구(3)를 통해 퍼징 가스를 공급한다. 퍼징 가스는 배출구(5)를 통해 빠져 나간다.
이와 같이 용접부 갭(Gap)으로 퍼징 가스를 주입하는 방법은 마무리 용접을 할 때 퍼징 가스 주입구(3)를 제거해야 하므로 퍼징 가스 유출로 인해 마무리 용접 품질이 급격히 저하되는 단점이 있다. 아울러, Duplex, Super duplex, CuNi, Ti 배관 등과 같은 퍼징 가스 농도에 민감한 재질의 배관은 마무리 용접부 품질에 따라 재용접을 해야하는 경우도 발생한다.
이러한 이유로 인해, 스펀지를 이용할 수 없는 접합부는 접합해야할 배관의 한 쪽 끝에만 수용성 퍼징 페이퍼로 막고, 반대편 배관 내부 공간을 모두 퍼징하는 통퍼징 방법으로 용접 작업을 수행하고 있다.
하지만, 이러한 통퍼징 방법은 퍼징해야할 공간이 비효율적으로 커지게 되어 퍼징에 소요되는 가스 소모량이 높고, 용접을 하기에 충분한 산소 농도에 이르기까지 시간이 많이 소요되어 작업성이 저하되는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-1019053호(2011.02.24)
이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명에서는 수용성 퍼징 페이퍼를 이용한 국부 갭 퍼징을 수행하되 고품질의 마무리 용접을 수행할 수 있는 배관 용접의 퍼징 방법 및 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 배관 용접의 퍼징 방법은 배관 내부에 용접부로부터 일정 거리 이격된 부위에 수용성막으로 막는 단계와; 기체 및 액체 주입구를 배관 내부에 위치시키는 단계와; 상기 기체 및 액체 주입구를 통해 배관 내부에 퍼징용 기체를 주입하는 단계와; 상기 기체 및 액체 주입구를 제외한 나머지 배관의 이음매를 용접하는 단계와; 상기 기체 및 액체 주입구를 통해 퍼징용 액체를 주입하는 단계와; 상기 기체 및 액체 주입구를 배관에서 꺼내는 단계; 및 상기 배관의 나머지 부분을 마무리 용접하는 단계를 포함한다.
한편, 본 발명에 따른 배관 용접의 퍼징 장치는 배관의 용접시 퍼징을 수행하는 것으로서, 퍼징용 기체와 퍼징용 액체를 배관의 내부로 선택적으로 공급하는 기체 및 액체 주입구를 포함한다.
본 발명에 따른 배관 용접의 퍼징 방법 및 장치는 조선소 거대 블록의 탑재 단계에서 통퍼징을 수행하지 않고 접합 지점만을 퍼징하는 국소 퍼징의 구현이 가능하다. 또한, 극히 일부의 공간만 퍼징하므로 가스 사용량 및 퍼징 소요 시간을 획기적으로 절감할 수 있다. 아울러, 퍼징 방법이 매우 용이하여 숙련된 작업자가 아니어도 실시가 가능하며, 가스 안전사고를 예방할 수 있다.
도 1은 종래의 퍼징 방법을 설명하기 위한 도면이고,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 용접의 퍼징 방법을 도시한 흐름도이며,
도 3 내지 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 용접의 퍼징 방법을 순서대로 도시한 배관의 단면도이고,
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 용접의 퍼징 장치를 개략적으로 도시한 구성도이며,
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 용접의 퍼징 장치를 통해 퍼징을 수행하는 것을 도시한 것이다.
이하 첨부된 도면에 따라서 배관 용접의 퍼징 방법 및 장치의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 용접의 퍼징 방법을 도시한 흐름도이며, 도 3 내지 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 용접의 퍼징 방법을 순서대로 도시한 배관의 단면도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 용접의 퍼징 장치를 개략적으로 도시한 구성도이며, 도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 용접의 퍼징 장치를 통해 퍼징을 수행하는 것을 도시한 것이다.
도 2 내지 도 13을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 용접의 퍼징 방법은 배관(101) 내부에 용접부로부터 일정 거리 이격된 부위에 수용성막(150)으로 막는 단계와; 기체 및 액체 주입구(200)를 배관(101) 내부에 위치시키는 단계와; 상기 기체 및 액체 주입구(200)를 통해 배관(101) 내부에 퍼징용 기체를 주입하는 단계와; 상기 기체 및 액체 주입구(200)를 제외한 나머지 배관의 이음매를 용접하는 단계와; 상기 기체 및 액체 주입구(200)를 통해 퍼징용 액체를 주입하는 단계와; 상기 기체 및 액체 주입구(200)를 배관(101)에서 꺼내는 단계; 및 상기 배관의 나머지 부분을 마무리 용접하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 용접의 퍼징 방법은 비철 소재의 배관 용접부를 퍼징용 수용성막을 이용하여 갭 퍼징(Gap Purging)을 수행하는 것으로서, 갭 퍼징의 마무리 단계에서 추가 퍼징을 위하여 내부에 퍼징용 액체를 주입한 후 마무리 용접을 수행한다.
먼저, 도 13에 도시된 것처럼, 배관을 취부하기 전에 용접부로부터 대략 250㎜ 정도 이격된 거리에 퍼징 가스의 유출을 방지하기 위한 수용성막(150)으로 막는 작업을 수행한다. 이후에, 도 3과 같이 기체 및 액체 주입구(200)를 배관(101) 내부에 위치시킨다. 기체 및 액체 주입구(200)는 퍼징용 기체뿐만 아니라 퍼징용 액체를 선택적으로 배관 내부로 공급한다.
이후에, 기체 및 액체 주입구(200)를 통해 배관(101) 내부에 퍼징용 기체를 주입한다. 이와 동시에, 기체 및 액체 주입구(200)를 제외한 나머지 배관의 이음매를 용접한다.
도 3의 부호 103은 초층 용접이 완료된 용접층으로서, 대략 10%의 초층 용접이 진행되고 있는 것을 도시한 것이다. 도 4는 도 3의 상태에서 용접을 계속 수행하여 대략 50%의 초층 용접이 완료된 상태를 도시한 것이다. 도 5는 도 4의 상태에서 용접을 계속 수행하여 초층 용접이 완료된 상태를 도시한 것이다.
초층 용접이 완료된 후 도 6과 같이 초층 용접층(103) 위에 다음 용접층(105)을 용접함으로써 다층 용접을 수행한다. 이와 같은 과정을 반복하여 도 7과 같이 다층 용접층(103,105,107,109)을 형성한다.
이 경우, 다층 용접시 마무리 용접부는 이전 용접층보다 일정 거리 짧게 형성한다. 바람직하게는, 도 7에 도시된 것처럼 이전 용접층(105)보다 다음 마무리 용접층(107)은 30㎜ 내지 50㎜ 거리 이격되게 형성한다.
이후에, 도 8에 도시된 바와 같이, 기체 및 액체 주입구(200)를 통해 퍼징용 액체를 주입한다. 상기 퍼징용 액체는 액체 알곤 또는 액체 질소 등으로 이루어질 수 있다.
도 9를 참조하면, 배관(101)의 내부로 주입된 퍼징용 액체는 배관(101) 내부에 수용된 상태에서 기화하여 마무리 용접시 퍼징 분위기를 형성한다. 이후에, 도 10과 같이, 기체 및 액체 주입구(200)를 배관(101)에서 꺼낸 후, 배관의 나머지 부분을 마무리 용접한다. 도 10의 부호 111은 마무리 용접부이다. 이후에, 도 11과 같이 마무리 용접을 완전히 수행한다.
도 13을 참조하면, 상기 수용성막(150)을 배관(101)에 수용성 테이프(400)를 통해 고정하는 단계를 더 구비한다. 수용성 테이프(400)를 수용성막(150)의 하부에 고정함으로써 강도를 보완할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시 예에 따른 배관 용접의 퍼징 장치(300)는 배관의 용접시 퍼징을 수행하는 것으로서, 기체 및 액체 주입구(200)와, 수용탱크(305)와, 액체 공급관(303)과, 기체 공급관(301)과, 실린더(307)를 포함하여 이루어진다.
기체 및 액체 주입구(200)는 배관(101)의 내부에 인입 또는 인출되는 것으로서, 퍼징용 기체와 퍼징용 액체를 배관(101)의 내부로 선택적으로 공급한다. 수용탱크(305)는 내부에 퍼징용 액체(201)를 수용하는 공간부가 형성된다.
액체 공급관(303)은 수용탱크(305)와 기체 및 액체 주입구(200)를 연결하여, 퍼징용 액체가 수용탱크(305)로부터 기체 및 액체 주입구(200)를 통해 배관 내부로 이송될 수 있도록 하는 통로가 된다.
기체 공급관(301)은 수용탱크(305)와 기체 및 액체 주입구(200)를 연결하여, 퍼징용 기체가 수용탱크(305)로부터 기체 및 액체 주입구(200)를 통해 배관 내부로 이송될 수 있도록 하는 통로가 된다.
실린더(307)는 수용탱크(305)에 수용된 퍼징용 액체(201)를 기체 및 액체 주입구(200) 측으로 이송시키는 동력원으로서 작용한다. 실린더(307)는 수용탱크(305)에 슬라이딩 가능하게 구성되어, 실린더(307)의 승강시 수용탱크(305) 내에 수용된 퍼징용 액체(201) 또는 퍼징용 기체를 기체 및 액체 주입구(200) 측으로 이송되도록 한다.
이러한 구성을 통해, 조선소 거대 블록의 탑재 단계에서 통퍼징을 수행하지 않고 접합 지점만을 퍼징하는 국소 퍼징의 구현이 가능하다. 또한, 극히 일부의 공간만 퍼징하므로 가스 사용량 및 퍼징 소요 시간을 획기적으로 절감할 수 있다. 아울러, 퍼징 방법이 매우 용이하여 숙련된 작업자가 아니어도 실시가 가능하며, 가스 안전사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.
지금까지 본 발명에 따른 배관 용접의 퍼징 방법 및 장치는 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 누구든지 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
101 : 배관 150 : 수용성막
200 : 기체 및 액체 주입구 301 : 기체 공급관
303 : 액체 공급관 305 : 수용 탱크
307 : 실린더 400 : 수용성 테이프

Claims (7)

  1. 배관(101) 내부에 용접부로부터 일정 거리 이격된 부위에 수용성막(150)으로 막는 단계와;
    기체 및 액체 주입구(200)를 배관(101) 내부에 위치시키는 단계와;
    상기 기체 및 액체 주입구(200)를 통해 배관(101) 내부에 퍼징용 기체를 주입하는 단계와;
    상기 기체 및 액체 주입구(200) 외측의 배관의 둘레를 따라 이음매를 용접하는 단계와;
    상기 기체 및 액체 주입구(200)를 통해 퍼징용 액체를 주입하는 단계와;
    상기 기체 및 액체 주입구(200)를 배관(101)에서 꺼내는 단계; 및
    상기 배관의 나머지 부분을 마무리 용접하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배관 용접의 퍼징 방법.
  2. 제1 항에 있어서,
    다층 용접시 마무리 용접부는 이전 용접층보다 일정 거리 짧게 형성되는 것을 특징으로 하는 배관 용접의 퍼징 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 퍼징용 액체는 액체 알곤 또는 액체 질소로 이루어지는 것을 특징으로 하는 배관 용접의 퍼징 방법.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 주입된 퍼징용 액체는 배관(101) 내부에 수용된 상태에서 기화하여 마무리 용접시 퍼징 분위기를 형성하는 것을 특징으로 하는 배관 용접의 퍼징 방법.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 수용성막(150)을 배관(101)에 수용성 테이프(400)를 통해 고정하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배관 용접의 퍼징 방법.
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