KR101962007B1 - 파이프 내부의 내마모 및 내부식층 코팅방법 - Google Patents

파이프 내부의 내마모 및 내부식층 코팅방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 파이프 내부의 내마모 및 내부식층 코팅방법은 파이프의 내부를 전처리 하는 1공정, 내마모 및 내부식성을 지닌 슬러리 형태의 소재를 파이프의 내부에 도포하는 2공정, 파이프의 외부에서 열을 가하여 파이프의 내부 표면에 도포된 소재의 일부가 녹아 파이프의 내면에 접착하는 3공정으로 이루어진다.

Description

파이프 내부의 내마모 및 내부식층 코팅방법{The inside of pipe coating method}
본 발명은 파이프 내부의 내마모 및 내부식층 코팅방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 파이프의 내부에 텅스텐 카바이드(WC), 크롬 카바이드(Cr3C2), 코발트(Co), 코발트니켈(CoNi), 니켈코발트(NiCr) 등과 물 또는 솔벤트를 혼합한 슬러리 형태의 소재를 분사하여 코팅 처리함으로써 내마모 및 내부식층을 향상시킬 수 있도록 하는 파이프 내부 코팅방법에 관한 것이다.
잘 알려진 바와 같이, 석유화학, 해양, 조선 등 플랜트 산업분야에 사용되는 파이프는 적용분야가 특수한 경우에는 마모 및 부식에 매우 민감하다. 따라서 파이프의 내부에 클래딩(cladding) 기술을 적용하여 이들에 대한 내구성을 부여하고 있다.
현재 널리 사용되고 있는 클래딩 기술은 판재 형상에 내마모 및 내부식 특성이 우수한 소재를 먼저 클래딩한 후, 이를 롤 밴딩(roll bending)하여 용접 파이프를 제조하는 방법이 있다.
이와 같이 파이프 내부에 클래팅(cladding) 처리하는 종래기술로는 아래의 특허문헌 1과 특허문헌 2가 있다.
특허문헌 1은 스틸파이프의 외주면에 시각적인 미감이 뛰어날 뿐만 아니라 습기나 공기와 반응하여 쉽게 부식되지 않는 금속박판을 피복함으로써 내부식 성능이 향상되고 미감이 향상된 파이프를 제조할 수 있는 피복 파이프 제조장치 및 이를 이용하여 제조된 피복파이프에 관한 것이다.
이러한 특허문헌 1에는 금속박판이 감겨있는 권취롤러와, 상기 권취롤러에서 풀려나오는 금속박판의 저면에 밀착되어 상기 금속박판을 안내하는 안내롤러와, 스틸파이프를 이송히키는 이송롤러와, 상기 스틸파이프와 금속박판이 인입되고 인입된 금속박판을 스틸파이프의 외주면에 피복시키는 성형다이스와, 상기 성형다이스로부터 인출되는 스틸파이프에 피복된 금속박판의 양단을 용접하는 심(seam) 용접기와, 상기 심 용접기에 의하여 양단이 용접된 금속박판의 용접부위를 연마하는 연마수단과, 상기 연마수단에 의하여 금속박판의 양단이 연마된 피복파이프를 소정길이 단위로 절단하는 절단수단으로 구성된 것을 특징으로 하는 피복파이프 제조장치가 개시되어 있다.
특허문헌 2는 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 결합시켜 결합성이 양호하며 제조방법이 비교적 간단하고 제작시간이 단축되므로 작업생산성을 향상시킬 수 있는 클래드 파이프의 제조방법에 관한 것이다.
이러한 특허문헌 2에는 클래드 파이프를 제조하기 위하여 외측 파이프와 내측 파이프를 준비하는 소재 준비단계, 외측 파이프의 입구부 내경과 내측 파이프의 삽입부 외경을 면취작업하는 소재 선단부가공단계, 상기 소재 선단부가공단계를 거친 외측 파이프를 가열로에 인입시켜 400℃ 미만으로 50~70초간 가열시키는 소재 가열단계, 상기 소재 가열단계에서 가열된 외측 파이프의 입구부 내경으로 내측 파이프의 삽입부 외경으로 삽입시키는 소재 삽입단계, 상기 삽입된 두 소재를 가열로 외부로 인출하여 냉각시키는 냉각단계 및 냉각된 클래드 파이프를 제품의 특성에 따라 후처리하는 후처리단계로 이루어지는 클래드 파이의 제조방법에 있어서, 상기 소재 진입단계에서 냉각단계로 진행하기 위하여 가열로에서 인출시킬 때 제1열 이송롤러는 15kg/sec의 마찰력으로 인출시키고 제2열 후단으로는 장구형롤러를 배치하여 인출시킬 수 있게 한 것을 특징으로 하는 이종 재질의 파이프를 열융착방식으로 결합시키는 클래드 파이프의 제조방법이 개시되어 있다.
하지만, 상기와 같은 특허문헌 1,2는 클래딩 후 파이프를 제조하는 과정에서 용접작업을 수행하기 때문에 접합면에서 용접성, 조직 불균일성, 열처리 등에 따르는 내마모 현상과 내부식성 등이 떨어지는 문제점이 발생하였다. 뿐만 아니라 파이프의 제조공정에서 소재 구매 후 클래딩 전처리 단계, 클래딩 단계, 클래딩 판재롤 밴딩 단계, 용접 단계, 후처리 단계 등 많은 공정을 수반하기 때문에 제조원가가 상승하는 단점이 있다.
등록특허공보 등록번호 제10-0888698호(발명의 명칭: 피복파이프 제조장치 및 이를 이용하여 제조된 피복파이프. 공고일자: 2009년 03월 16일) 등록특허공보 등록번호 제1-1579080호(발명의 명칭: 이종 재질의 파이프를 열융착방식으로 결합시키는 클래드 파이프의 제조방법. 공고일자: 2015년 12월 21일)
본 발명은 위와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 파이프의 내부에 내마모 및 내부식 특성이 부여된 클래딩 처리된 파이프를 제조함으로써 밴딩이나 용접과 같은 공정을 생략할 수 있으므로 제조원가를 절감할 수 있도록 하는 파이프 내부의 내마모 및 내부식층 코팅방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명에 따른 파이프 내부의 내마모 및 내부식층 코팅방법은 파이프의 내부를 전처리하는 1공정; 내마모 및 내부식성을 지닌 슬러리 형태의 소재를 파이프의 내부에 도포하는 2공정; 파이프의 외부에서 열을 가하여 파이프의 내부 표면에 도포된 소재의 일부가 녹아 파이프의 내면에 접착하는 3공정을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 이음매가 없는 파이프의 내부에 내마모 및 내부식성 특성이 부여된 클래딩(cladding)된 파이프를 제조함으로써 종래의 공정에 비해 고온의 열이 가해진 용접 접합면이 없기 때문에 클래딩된 층에서 보다 높은 내마모 및 내부식성 특성을 구현할 수 있으며, 또한 밴딩이나 용접과 같은 공정을 생략하기 때문에 제조원가를 절감할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 파이프 내부의 내마모 및 내부식층 코팅방법을 보여주고 있는 도면.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 후술 될 상세한 설명에서는 상술한 기술적 과제를 이루기 위해 본 발명에 있어 대표적인 실시 예를 제시할 것이다. 그리고 본 발명으로 제시될 수 있는 다른 실시 예들은 본 발명의 구성에서 설명으로 대체한다.
본 발명에 따른 파이프 내부의 내마모 및 내부식층 코팅방법은 파이프의 내부를 전처리 하는 1공정, 내마모 및 내부식성을 지닌 슬러리 형태의 소재를 파이프의 내부에 도포하는 2공정, 파이프의 외부에서 열을 가하여 파이프의 내부 표면에 도포된 소재의 일부가 녹아 파이프의 내면에 접착하는 3공정으로 이루어진다.
상기 2공정에서는 파이프의 내부를 균일하게 도포하기 위하여 파이프를 회전시키면서 슬러리 형태의 소재를 노즐을 통해 파이프의 내부에 분사하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 2공정에서 슬러리 형태의 소재는 텅스텐 카바이드(WC), 크롬 카바이드(Cr3C2), 코발트(Co), 코발트니켈(CoNi), 니켈코발트(NiCr) 등과 물 또는 솔벤트를 혼합한 것이다.
아래에서는, 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 파이프의 내부에 내마모 및 내부식층을 코팅하는 방법을 첨부한 도면에 의해 구체적으로 설명하고자 한다. 도 1은 본 발명에 따른 파이프 내부의 내마모 및 내부식층 코팅방법을 순차적으로 보여주고 있는 제조 공정도이다.
상기 도 1을 참조하면, 본 발명은 파이프의 내부에 텅스텐 카바이드(WC), 크롬 카바이드(Cr3C2), 코발트(Co), 코발트니켈(CoNi), 니켈코발트(NiCr) 등과 물 또는 솔벤트를 혼합한 슬러리 형태의 소재를 분사함으로써 파이프의 내부에 내마모 및 내부식층을 향상시킬 수 있는 코팅방법에 관한 것이다.
이에 따른 본 발명의 파이프 내부 내마모 및 내부식층 코팅방법은 파이프의 내부를 전처리하는 1공정; 내마모 및 내부식성을 지닌 슬러리 형태의 소재를 파이프의 내부에 도포하는 2공정; 파이프의 외부에서 열을 가하여 내부 표면에 도포된 소재의 일부가 녹아 파이프의 내면에 접착시키는 3공정을 포함하여 이루어진다.
설명에 앞서, 클래딩(cladding)이란 금속 표면에 다른 금속을 피복하는 것을 말한다.
이를 보다 상세하게 설명하면, 1공정으로 클래딩하고자 하는 파이프의 내부를 전처리하도록 한다. 상기 파이프의 내부를 전처리하는 방법으로는 쇼트 블라스트(shot blast) 공정을 거친 후, 파이프를 깨끗하게 청소하도록 한다. 이때 상기 쇼트 블라스트란 아주 작은 철구(예를 들어, 스틸볼)를 고압의 공기로 파이프의 내부 표면에 분사하여 파이프의 내부 표면에 형성되어 있는 녹이나 이물질 등을 제거하는 것이다. 그리고 쇼트 블라스트 후, 고압의 공기만을 이용하여 파이프의 내부로부터 떨어진 이물질을 파이프의 외부로 불어내도록 한다.
2공정으로서 내마모 및 내부식성을 지닌 슬러리 형태의 소재를 파이프의 내부에 도포하도록 한다. 상기 슬러리 형태의 소재는 텅스텐 카바이드(WC), 크롬 카바이드(Cr3C2), 코발트(Co), 코발트니켈(CoNi), 니켈코발트(NiCr) 등과 물 또는 솔벤트를 혼합함으로써 제조되는 것이다.
구체적으로는, 상기 슬러리 형태의 소재는 아래와 같은 방법으로 제조되는데, 먼저 가소제(Santicizer-160) 2~6중량%, 바인더(Butvar B-76) 3~12중량%, 분산제(KD-2) 0.5~3중량%, 톨루엔 15~50중량%, 에탄올 20~30중량%를 혼합하여 유기 첨가물을 제조한다. 다음, 상기 유기 첨가물에 분말(바람직하게는, 10~45㎛) 텅스텐 카바이드(WC), 크롬 카바이드(Cr3C2), 코발트(Co), 코발트니켈(CoNi), 니켈코발트(NiCr) 등을 아래의 표 1에 의해서 분말을 선택하여 볼밀(ball mill)에 장입하여 100~300rpm으로 6시간 동안 교반하여 슬러리 형태의 소재를 제조한다. 이때, 상기 유기 첨가물과 분말의 중량비율은 유기 첨가물 20~40중량%와 분말 80~60중량%를 배합하는 것이 바람직하며, 가열온도는 600~1200℃이다.
No 슬러리 혼합
1 유기 첨가물 + 분말(WC 45~80중량% + Co 5~20중량%)
2 유기 첨가물 + 분말(WC 40~80중량% + Co 5~10중량% + Cr 5~10중량%)
3 유기 첨가물 + 분말(WC 45~80중량% + CoNi 5~20중량%)
4 유기 첨가물 + 분말(Cr3C2 45~80중량% + Co 5~20중량%)
5 유기 첨가물 + 분말(Cr3C2 45~80중량% + CoNi 5~20중량%)
6 유기 첨가물 + 분말(Cr3C2 45~80중량% + CoCr 5~20중량%)
7 유기 첨가물 + 분말(Cr3C2 45~75중량% + NiCr 5~25중량%)
한편, 상기 2공정에서 파이프의 내부를 균일하게 도포하기 위하여 파이프를 회전시키면서 슬러리 형태의 소재를 노즐을 통해 파이프의 내부에 분사하도록 한다. 이때, 파이프를 회전시키는 장치는 널리 공지된 기술구성이기 때문에 본 발명의 상세한 설명에서는 생락하기로 한다.
본 발명의 3공정으로는 파이프의 외부에서 열을 가하여 파이프의 내부 표면에 도포된 소재의 일부가 녹아 파이프의 내면에 접착하도록 한다. 특히, 3공정에서 파이프의 외부에서 열을 가할 때, 가열 온도는 파이프의 용융점 이하로 조절되어야 한다. 이때, 균일한 두께로 분포된 클래딩층을 얻기 위해 가열상태에서 파이프는 회전되어야 한다.
3공정이 끝나고 나면 파이프의 내부에 접착되지 않고 남은 소재를 청소하도록 한다. 파이프의 내부 청소는 전처리하는 1공정과 마찬가지로 고압의 공기를 분사하여 파이프의 내부에 남아있는 소재가 외부로 배출되도록 한다.
이상과 같이, 본 발명은 이음매가 없는 파이프의 내부에 내마모 및 내부식성 특성이 부여된 클래딩된 파이프를 제작함으로써 종래의 공정에 비해 고온의 열이 가해진 용접 접합면이 없기 때문에 클래딩된 층에서 보다 높은 내마모 및 내부식 특성을 얻을 수 있으며, 뿐만 아니라 밴딩이나 용접과 같은 공정을 생략하기 때문에 제조원가를 절감할 수 있다.

Claims (3)

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  3. 파이프의 내부를 전처리하는 1공정과, 상기 파이프를 회전시키면서 내마모 및 내부식성을 지닌 슬러리 형태의 소재를 노즐을 통해 상기 파이프의 내부에 분사하여 도포하는 2공정과, 상기 파이프의 외부에서 열을 가하여 파이프의 내부 표면에 도포된 소재의 일부가 녹아 파이프의 내면에 접착하는 3공정을 포함하여 이루어지는 파이프 내부의 내마모 및 내부식층 코팅방법에 있어서 ,
    상기 2공정에서 슬러리 형태의 소재는 가소제(Santicizer-160), 바인더(Butvar B-76), 분산제(KD-2), 톨루엔, 에탄올을 혼합하여 제조된 유기 첨가물과, 텅스텐 카바이드, 크롬 카바이드, 코발트, 코발트니켈, 니켈코발트를 혼합한 분말과, 상기 유기 첨가물 20~40중량%와 상기 분말 80~60중량%를 혼합한 후, 이를 100~300rpm으로 6시간 동안 교반하여 제조된 것 임을 특징으로 하는 파이프 내부의 내마모 및 내부식성 코팅방법.
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