KR102134916B1

KR102134916B1 - 열교환기 튜브의 보수 방법

Info

Publication number: KR102134916B1
Application number: KR1020190116114A
Authority: KR
Inventors: 박형로
Original assignee: 한국시티아이(주)
Priority date: 2019-09-20
Filing date: 2019-09-20
Publication date: 2020-07-20

Abstract

본 발명의 일실시예는 열교환기 튜브의 보수 방법을 제공한다. 열교환기 튜브의 보수 방법에 있어서, 먼저, 튜브의 청소 및 내경측정을 포함하는 튜브 확인이 수행된다. 이후, 원통형 보호관을 상기 튜브의 내부로 삽입한다. 다음으로, 상기 보호관을 용접 없이 상기 튜브에 고정시키도록 상기 보호관을 확관하는 공정이 수행된다. 이후, 상기 보호관의 입구단을 트리밍(trimming)하는 공정이 수행된다.

Description

열교환기 튜브의 보수 방법{METHOD OF REPARING HEAT EXCHANGER TUBE}

본 발명은 열교환기 튜브의 보수 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 유입되는 유체의 와류 및 난류를 방지하며, 수행이 용이한 열교환기 튜브의 보수 방법에 관한 것이다.

석유정제, 석유화학 프로세스 및 일반적인 화학프로세스는 반드시 열을 주고받으며, 가열과 냉각이라는 열교환을 필요로 한다. 이 열교환의 역할을 하는 것이 열교환기이다. 열교환기의 용도는 유체의 가열, 증발, 냉각, 응축에 광범위하게 적용되며, 용량, 압력, 온도 등 프로세스조건에 따라서 여러 가지 형식 및 구조가 있다.

열교환기의 종류는 크게 관형식과 판형식의 두가지로 구분된다. 관형식에는 단관식, 이중관식, 다관식이 있다. 열교환기 중에서 일반적으로 자주 사용되고 있는 것은 다관식 열교환기이지만 에어핀쿨러, 플레이트식 열교환기, 스파이럴 열교환기 등도 필요에 따라서 이용되고 있다.

플랜트의 계획단계에 있어서 운전조건이 충분히 검토되어 장기간에 걸친 검사기록을 기본으로 한 재료의 선택이 행해지지만 장기간의 사용에 의한 재료의 열화, 예상외의 부식인자의 존재에 의한 트러블이나 용접 열영향부의 취화 등 부식에 관한 고찰은 프로세스조건의 일부로서 신중한 배려가 필요하게 된다.

석유정제, 석유화학, 화학공업에 있어서 열교환기나 복수기를 포함한 장치는 가혹한 프로세스조건에서 운영됨으로써 이들의 환경하에 예측할 수 없는 여러 가지 부식이 발생되어 누설되는 경우 합금 보호관을 설치하여, 튜브의 부식과 누설을 방지한다.

예를 들어, 관형식 열 교환기와 복수기의 튜브는 유입되는 유체의 특징과 이물질, 난류 또는 와류 등으로 인하여 부식(erosion, corrosion)이 발생할 수 있다.

부식의 원인이 되는 기기의 누설에 의한 긴급 운전정지의 경우는 누설부분의 보수에 요하는 비용보다도 수배 혹은 수백배의 원료와 연료의 퍼지(Purge)손실, 기동손실을 발생하여 생산상에 커다란 손실을 초래한다.

따라서, 열교환기 또는 복수기의 열교환용 튜브의 부식이나 파공 등의 손상의 사전 예방이나 부식이나 파공 발생시 즉시 수리를 하여 상기와 같은 손실을 예방할 필요가 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 열교환기, 복수기 등의 열교환용 튜브에서 부식 등의 문제가 발생한 튜브를 보수하되, 튜브로 유입되는 유체의 와류와 난류를 억제할 수 있도록 하는 보호관을 튜브에 설치하는 열교환기 튜브의 보수 방법을 제공하는 것이다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 일실시예는 열교환기 튜브의 보수 방법을 제공한다. 열교환기 튜브의 보수 방법에 있어서, 먼저, 튜브의 청소 및 내경측정을 포함하는 튜브 확인이 수행된다. 이후, 원통형 보호관을 상기 튜브의 내부로 삽입한다. 다음으로, 상기 보호관을 용접 없이 상기 튜브에 고정시키도록 상기 보호관을 확관하는 공정이 수행된다. 이후, 상기 보호관의 입구단을 트리밍(trimming)하는 공정이 수행된다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 확관하는 단계는, 상기 보호관의 입구단으로부터 제1 길이만큼의 상기 보호관에 대해 확관하는 제1 확관과정; 그리고 상기 보호관의 출구단으로부터 제2 길이만큼의 상기 보호관에 대해 확관하는 제2 확관과정;을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 튜브 확인 단계는, 상기 열교환기의 튜브시트 부분의 튜브의 내경을 측정하는 제1 측정과정; 그리고 상기 보호관의 출구단에 대응하는 상기 튜브의 내측단(deep end)의 내경을 측정하는 제2 측정과정;을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 보호관을 상기 튜브의 내부로 삽입하는 단계 전에, 확관 지침을 결정하기 위해 상기 보호관의 두께를 측정하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 보호관의 입구단을 트리밍하는 단계는, 플레어링 툴(Flaring Tool)을 사용하여 상기 보호관의 입구단을 플레어링하여 튜브시트 프로파일(Tube Sheet Profile)에 밀착되도록 형성하는 과정;을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제1 확관과정 및 제2 확관과정은, 각각 토크제어 롤링모터(Torque Control Rolling Motor)를 이용한 기계적 확관과정; 그리고 상기 보호관의 확관량을 주기적으로 측정하는 공정;을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 보호관은, 폴리싱(polishing) 처리되어 심리스(seamless) 형태의 내면 및 외면을 가지는 원통 형상을 가지며, 유체가 유입되는 입구로서 상기 입구단을 가지는 유입부; 그리고 상기 튜브의 내부로 삽입되는 삽입부;를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 보호관의 입구단은 나팔모양을 가지며, 상기 트리밍(trimming)하는 단계에서, 치핑 해머(Chipping Hammer)를 사용해서, 확관된 상기 보호관의 입구단을 플레어링 처리하여 상기 튜브시트 프로파일(Tube Sheet Profile)에 밀착되도록 형성하며, 상기 보호관의 출구단이 모따기될 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 보호관을 삽입하는 단계는, 삽입 전 3볼 마이크로미터(3-Ball Micrometer)를 이용하여 튜브 내경을 측정하는 과정; 그리고 상기 튜브의 내부에 대해 상기 보호관을 수평을 유지하며 삽입하는 과정;을 포함하며, 상기 확관하는 단계는, 상기 튜브에 삽입된 보호관 내부로 확관기를 삽입하여 상기 보호관의 확관 대상 부분에 척(Chuck)을 연결하는 과정; 상기 척을 상하좌우 방향으로 흔들어서 보호관과의 결속을 강화하는 과정; 보호관 내부에 확관용 용수를 주입하는 과정; 상기 확관용 용수의 토출 압력을 단계적으로 상승시키는 과정; 확관용 용수를 배출시키는 과정; 그리고 상기 척을 상기 보호관으로부터 제거하는 과정;을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기 확관하는 단계는, 상기 보호관의 내경을 측정하여 확관율을 확인하는 과정; 열교환기의 해더박스(Header Box) 밖으로 돌출된 보호관을 절단하는 과정; 열교환기의 해더박스 내부에 기존 튜브 프로파일(Tube profile) 길이만큼 상기 보호관을 절단하는 과정; 그리고 상기 튜브시트(Tube Sheet)부분의 상기 보호관을 추가로 확관하여 튜브에 더욱 밀착시키는 과정;을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 열교환기나 복수기를 운용함에 있어 발생되는 부식 등의 문제를 해결하기 위해 해수 등 유체가 유입되는 열교환 튜브의 입구에 합금으로된 보호관을 설치하여 부식 및 누설을 보수 또는 방지할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 열교환기 튜브의 보수방법에 의하면, 보호관은 이음새가 없는 원통형이며 보호관의 내외경의 표면은 아주 매끄럽게 폴리싱(Polishing) 처리되며, 보호관의 입구 쪽은 나팔모양, 출구 쪽은 모따기된 둥근 형태를 가져서, 기존의 일반적인 튜브의 모양으로 제작하여 튜브 내부에 요철 부분이 발생하는 것이 방지되므로, 보호관으로 유입되어 열교환기나 복수기의 냉각수로 사용되는 해수, 공업용수 등의 유체의 와류와 난류를 억제할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 열교환기 튜브의 보수방법에 의하면, 보수가 필요한 튜브의 내경에 따라 필요한 정도로 일치시킬 수 있도록, 즉 열교환기 및 복수기의 튜브 내경에 근접되도록 보호관이 설치되며, 보호관 입구측 일부와 출구측 일부에 대해 확관과정이 실시된 후 치핑 해머(Chipping Hammer)를 사용해서 보호관 입구측 끝을 플레어링 처리하여 유체를 층류화 시키고 보호관 출구측 끝을 모따기 하여 “End Step Erosion”의 발생을 억제할 수 있다.

또한, 실시예에 따른 열교환기 튜브의 보수방법에 의하면, 열교환기 및 복수기의 튜브에 합금 보호관을 제작 및 설치하여 열교환기 및 복수기에 유입되는 유체 내에 포함되어 있는 여러 가지 부식성 물질, 이물질, 염분 등으로부터 부식을 방지하고, 이미 부식이 진행되어 있더라도 튜브의 전면 교체 없이 보호관을 설치하여 비용 및 시간을 절약하는 효과가 있다.

본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기 튜브의 보수 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기 튜브의 보수 방법에 사용되는 보호관의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기 튜브의 보수 방법에서, 열교환기 튜브에 보호관이 삽입되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기 튜브의 보수 방법에서, 열교환기 튜브에 보호관이 삽입되는 것을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기 튜브의 보수 방법에서, 튜브에 보호관을 삽입한 후 확관기를 사용하여 보호관을 확관하는 방법의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기 튜브의 보수 방법에서, 확관과정 이후 보수 공정이 완료된 튜브 및 보호관의 결합 구조의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 6은 발명의 일 실시예에 따른 열교환기 튜브의 보수 방법에서, 확관과정 이후 보수 공정이 완료된 열교환기 튜브시트의 일 예를 나타내는 도면이다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기 튜브의 보수 방법을 나타내는 순서도이다.

석유정제, 석유화학, 화학공업 등에 있어서 열교환기나 복수기 등의 장치는 가혹한 공정조건에서 운영되며, 이로 인해 열교환기나 복수기의 열교환용 튜브(210)에 예측할 수 없는 여러 가지 부식이 발생될 수 있다.

본 실시예의 열교환기 튜브의 보수 방법은 관형식 열교환기나 복수기의 열교환용 튜브(210)에 발생할 수 있는 부식 등에 의한 누설을 보수 내지 방지하기 위해 적용될 수 있다.

기기의 누설에 의한 긴급 운전정지의 경우는 누설부분의 보수에 요하는 비용보다도 수배 혹은 수백배의 원료와 연료의 퍼지(Purge)손실, 기동손실을 발생하여 생산상에 커다란 손실을 초래한다. 따라서, 열교환기 튜브(210)를 경제적이고 효율적으로 보수하는 방법이 중요하다.

본 실시예의 열교환기 튜브의 보수 방법에 있어서, 먼저, 튜브(210)의 청소 및 내경측정을 포함하는 튜브 확인 공정이 수행될 수 있다(S100).

튜브 확인 공정은 열교환기의 튜브시트 부분(A1)의 튜브(210)의 내경을 측정하는 제1 측정과정과, 보호관(100)의 출구단(150)에 대응하는 튜브(210)의 내측(deep end; A2)의 내경을 측정하는 제2 측정과정을 포함할 수 있다.

후술되는 보호관(100)의 설치 및 확관 작업을 위해, 먼저, 튜브(210) 안의 기름, 먼지, 기타 이물질을 제거하기 위해 예를 들어, Air Powered Tube Cleaning Machine과 와이어 브러쉬(Wire Brush) 등을 이용해 튜브(210)가 깨끗이 청소될 수 있다. 또한, 와이어 브러쉬(Wire Brush)를 이용하여 튜브시트 폴리싱(Tube sheet Polishing) 공정이 수행될 수 있다. 또한, 플랜트 에어(Plant air)를 이용하여 튜브(210) 내부 블로윙(Blowing) 공정이 수행될 수 있다. 또한, 3볼 마이크로미터(3-Ball Micrometer)를 이용하여 튜브(210) 내경이 측정될 수 있다. 예를 들어, 튜브시트(Tube sheet) 부분(A1)과 내측단(Deep end; A2) 부분의 내경이 1/1000 inch 오차범위 이내로 측정될 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기 튜브의 보수 방법에 사용되는 보호관(100)의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기 튜브의 보수 방법에서, 열교환기 튜브(210)에 보호관(100)이 삽입되는 것을 설명하기 위한 도면이다.

상기와 같이 튜브(210)를 청소하고 측정한 이후, 원통형 보호관(100)을 튜브(210)의 내부로 삽입한다(S200).

보호관(100)은 튜브(210) 내경에 근접되도록 제작될 수 있다. 보호관(100)의 외부 기름, 먼지, 기타 이물질을 제거하고, 튜브(210) 내부로 합금재질의 보호관(100)이 삽입될 수 있다.

보호관(100)을 튜브(210)의 내부로 삽입하기 전에, 후속될 확관과정에서 확관 지침을 결정하기 위해 보호관(100)의 두께를 측정하는 과정이 추가될 수 있다. 예를 들어, 보호관(100)을 튜브(210)에 삽입하기 전에 3볼 마이크로미터(3-Ball Micrometer)를 이용하여 튜브(210) 내경을 측정하고, 튜브(210)의 내부에 대해 보호관(100)을 수평을 유지하며 보호관(100)이 삽입될 수 있다.

보호관(100)은 폴리싱처리되어 심리스 형태의 내면 및 외면을 가지는 원통 형상을 가질 수 있다. 보호관(100)은 유체가 유입되는 입구로서 입구단(130)을 가지는 유입부와, 튜브(210)의 내부로 삽입되는 삽입부(110)를 포함할 수 있다. 보호관(100)의 입구단(130)은 나팔모양을 가지며, 보호관(100)의 출구단(150), 즉 삽입부(110)의 끝이 모따기(C)될 수 있다.

보호관(100)은 주로 해안쪽에 위치한 발전소나 정유공장에서 사용되는 열교환용 튜브(210)의 입구쪽에 설치될 수 있다. 이러한 보호관(100)은 열교환기나 복수기의 냉각수, 해수 또는 공업용수에 포함되어 있는 이물질이나 부식성 물질로부터 튜브(210) 내부의 부식을 방지하기 위해 적용될 수 있다. 또는 보호관(100)은 이미 부식이 진행되어 있는 튜브(210)의 전면 교체 없이 재사용하기 위해, 즉 보수를 위해 설치될 수 있다.

종래의 열교환기나 복수기의 튜브를 보수하기 위한 보호관은 일반적인 원통형 관 형상을 가진다. 이러한 종래의 보호관은 튜브에 삽입된 후, 보호관 입구쪽의 겹치는 부분을 잘라내고 용접을 해야 하며, 또한 보호관을 성형해야 하는 번거로움이 있었다.

본 실시예의 열교환기 튜브의 보수 방법에 사용되는 보호관(100)은 이음새가 없는 원통형이며, 열교환기 유체의 특성에 맞춰 탄소강, 저합금강, 스텐레스강(페라이트계, 마르텐사이트계, 오스테나이트계, 저니켈강(저온용강), 동합금, 알루미늄, 니켈합금 등으로 제작될 수 있다.

또한, 보호관(100)의 내외경의 표면은 아주 매끄럽게 폴리싱(Polishing)되어 거의 완전한 원의 형태로 제작될 수 있다. 따라서, 보호관(100)은 표면에 거친 부분이나 굴곡이 없는 것을 특징으로 하고, 보호관(100)의 입구단(130)은 나팔모양, 출구단(150)은 둥근 모따기(C)의 형태를 가질 수 있다.

따라서, 이러한 형상의 보호관(100)에 후술되는 확관과정이 적용됨으로써 보호관(100)이 튜브(210)에 설치된 후에 특별하게 용접을 하지 않아도 된다.

따라서, 보호관(100)은 이음새 부분이 없고 용접으로 인한 요철이 발생하지 않아 유체 통과시 난류 및 와류가 발생하는 것을 억제할 수 있다.

예를 들어, 보호관(100)의 길이는 30mm ~ 20,000mm, 두께는 0.3mm ~ 1.0mm이고, 보호관(100) 출구단(150) 모따기(C) 길이는 0.13mm, 경사면(R) 폭은 0.3mm ~ 0.5mm, 보호관(100)의 입구단(130)의 나팔모양의 Flare 각도는 52~ 58도로 제작될 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기 튜브의 보수 방법에서, 튜브(210)에 보호관(100)을 삽입한 후 확관기(300)를 사용하여 보호관(100)을 확관하는 방법의 일 예를 나타내는 도면이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 열교환기 튜브의 보수 방법에서, 확관과정 이후 보수 공정이 완료된 튜브(210) 및 보호관(100)의 결합 구조의 일 예를 나타내는 도면이다.

다음으로, 보호관(100)을 용접 없이 튜브(210)에 고정시키도록 보호관(100)을 확관할 수 있다(S300).

예를 들어, 확관과정은 튜브(210)에 삽입된 보호관(100) 내부로 확관기(300)를 삽입하여 보호관(100)의 확관 대상 부분(A1,A2)에 척(Chuck; 310)을 연결하는 과정과, 척을 상하좌우 방향으로 흔들어서 보호관(100)과의 결속을 강화하는 과정과, 보호관(100) 내부에 확관용 용수를 주입하는 과정과, 확관용 용수의 토출 압력을 단계적으로 상승시키는 과정과, 확관용 용수를 배출시키는 과정과, 그리고 척을 보호관(100)으로부터 제거하는 과정을 포함할 수 있다.

확관과정은 보호관(100)의 입구단(130)으로부터 제1 길이만큼(Tube sheet Area; A1)의 보호관(100)에 대해 확관하는 제1 확관과정(1차 기계적 확관과정)과, 보호관(100)의 출구단(150)으로부터 제2 길이만큼(Deep End Area; A2)의 보호관에 대해 확관하는 제2 확관과정(2차 기계적 확관과정)을 포함할 수 있다.

제1 확관과정 및 제2 확관과정은, 각각 기계적 확관과정과, 보호관(100)의 확관량을 주기적으로 측정하는 공정을 포함할 수 있다.

예를 들어, 제1 확관과정 및 제2 확관과정은, 토크제어 롤링모터(Torque Control Rolling Motor)를 이용하여 Min.6% ~ Max.8%의 확관율로 수행될 수 있다. 보호관의 입구단(130)측 20~25mm, 보호관의 출구단(150)측은 20mm 정도로 확관과정이 수행될 수 있다.

여기서, 확관량을 주기적으로 측정하여, 부적절한 확관이 되지 않도록 주의하는 것이 바람직하다.

확관량(%) 계산방법으로는, 예를 들어, 아래와 같이 계산될 수 있다.

1) Tube sheet부분에서의 Tube I.D. 측정.

ex) 20.16mm

2) 보호관(100)의 두께 x 2

ex) 0.5mm x 2 = 1.0mm

3) Metal to Metal Contact: Tube I.D. - 보호관(100)의 두께 x 2

ex) 20.16mm -1.0mm = 19.16mm

4) 4. 6%(Minimum) ~ 8%(Maximum) AWR(Allowed Wall Reduction) 계산

6%: 1.0mm x 0.06 = 0.06mm: Minimum Allowed Wall Reduction

8%: 1.0mm x 0.08 = 0.08mm: Maximum Allowed Wall Reduction

5) Tube I.D. + Min. AWR

19.16mm + 0.06mm = 19.22mm

6) Tube I.D. + Max. AWR

19.16mm + 0.08mm = 19.24mm

7) 확관 후 최종 Shield I.D.

19.22mm (6%) ~ 19.24mm (8%)

확관과정은, 열교환기의 해더박스(Header Box) 밖으로 돌출된 보호관(100)을 절단하는 과정과, 열교환기의 해더박스(Header Box) 내부에 기존 튜브(210) 프로파일(Tube profile) 길이만큼 보호관(100)을 절단하는 과정; 그리고 튜브시트(200)(Tube Sheet)부분의 보호관(100)을 추가로 확관하여 튜브(210)에 더욱 밀착시키는 과정을 포함할 수 있다.

이와 같은 확관과정에 의해 용접 등 별도의 공정 없이, 튜브(210) 내에 보호관(100)이 고정될 수 있다. 따라서, 용접시 발생할 수 있는 요철이나 부식 취약부 발생이 근본적으로 제거될 수 있다. 따라서, 유체의 난류와 와류가 방지되며, 부식 등의 문제가 감소될 수 있다.

도 6은 발명의 일 실시예에 따른 열교환기 튜브의 보수 방법에서, 확관과정 이후 트리밍 공정이 수행된 보호관의 단부와 열교환기 튜브시트(200)의 일 예를 나타내는 도면이다.

상기한 확관과정 이후, 보호관(100)의 입구단(130)을 트리밍(trimming)할 수 있다(S400). 보호관(100)의 입구단(130)을 트리밍하는 공정은 플레어링 툴(Flaring Tool)을 사용하여 보호관 입구단(130)을 플레어링 처리하여 튜브시트(200) 프로파일(Tube Sheet Profile)에 밀착되도록 형성하는 과정을 포함할 수 있다. 즉, 보호관(100)의 나팔모양 입구단(130)을 플레어링 처리하여 튜브시트(200) 프로파일(Tube Sheet Profile)에 매끄럽게 면이 연속적이 되도록 형성될 수 있다.

예를 들어, 확관 후 치핑 해머(Chipping Hammer)를 사용해서 보호관 입구단(130)을 플레어링 처리(131)하여 열교환기의 튜브시트(200)에 밀착시킬 수 있다. 이와 같이 보호관 입구단(130)이 처리됨으로써, 보호관 입구단(130)으로 유입되는 유체를 층류화 시키는데 더 유리하게 된다. 또한, 보호관(100) 출구단(150)을 모따기(C)(예: 0.13mm로 모따기(C))할 수 있다. 이와 같이 플레어링(Flaring) 및 모따기(C) 처리에 의해 “엔드 스텝 침식(End Step Erosion)”의 발생이 더 효과적으로 억제될 수 있다.

예를 들어, 보호관(100)으로서, 전장 라이너(Full Length Liner)를 사용한 열교환기 튜브의 보수 방법은 구체적으로 아래와 같은 순서로 수행될 수 있다.

1) 튜브 청소(Tube Cleaning)

튜브 내부 이물질 제거, 예를 들어, 와이어 브러쉬(Wire Brush)를 이용한 튜브(210) 내측 청소 실시

2) 튜브 내경 측정

전장 라이너(Full Length Liner) 삽입 전 3볼 마이크로미터(3-Ball Micrometer)를 이용하여 정확한 튜브 내경 측정

3) 전장 라이너(Full Length Liner) 삽입

튜브에 전장 라이너 삽입 시 수평을 유지하고, 동일한 힘을 유지하여 스크레치(Scratch)를 방지하고 삽입을 원활하게 함

4) 입구척(Inlet Chuck) 연결

상하좌우 방향으로 조금씩 입구척을 흔들어서 전장 라이너의 내면에 확실하게 결속되도록 물려주며, 또한 수압 확관시 전장 라이너의 단부 구부러짐 현상을 방지하기 위해 척을 설치하면서 수평을 유지함

5) 확관 용수 주입

전장 라이너의 부에 용수를 주입함

6) 출구척(Outlet Chuck) 연결

입구척(Inlet Chuck) 연결과 동일한 방법으로 연결함

7) 하이드로 확장(Hydro Expanding)

토출 압력 5600PSI(393kgf/cm²)까지 단계적을 압력을 상승시킴(평균 도달시간 24sec, 유지시간(Holding Time) : 10sec)

8) 수압 확관 용수 배출

블리드 밸브를 개방(Bleed Valve Open)하여, 수압 확관 용수를 배출함

9) 입구척 및 출구척(Inlet/Outlet Chuck) 제거

매우 조심스럽게 전장 라이너의 내부로부터 입구척과 출구척을 제거함

10) 확관율 확인

다이얼 켈리퍼(Dial Caliper)를 이용하여 전장 라이너의 확관율을 확인함

11) 1차 라이너 커팅(liner cutting)을하고, 해더박스(Header Box) 밖으로 돌출된 전장 라이너 부분을 절단함

12) 2차 라이너 커팅(liner cutting)을 하고, 해더박스(Header Box) 내부에 기존의 튜브 프로파일(Tube profile) 길이만큼 전장 라이너를 절단함

13) 기계적 확관(Mechanical expanding)

튜브시트(Tube Sheet) 부분의 전장 라이너를 기계적 방식으로 확관하여 기존의 튜브의 내면에 밀착시킴

14) 전장 라이너 끝을 플레어링 처리하여, 튜브시트 프로파일(Tube Sheet Profile)에 밀착시킴

전술된 실시예들은, 열교환기나 복수기의 튜브(210)를 보호관(100)으로 보수하는 방법에 대한 것이었지만, 본 발명의 범위는 전술된 실시예들이나 도면에서의 예시로만 한정되는 것이 아니고 여러 가지 상황에서 다양한 변경 및 적용이 가능하다.

본 발명의 실시예에 의하면, 열교환기나 복수기의 튜브(210)에 합금재질의 보호관(100)을 제작 및 설치하여 유체 내에 포함되어 있는 여러 가지 부식성 물질, 이물질, 염분 등으로부터 튜브(210)의 부식을 방지하고, 이미 부식이 진행되어 있더라도 튜브(210)의 전면 교체 없이 보호관(100)을 설치하여 비용 및 시간을 절약하는 효과가 있다.

또한 보호관(100)의 내외경의 표면은 아주 매끄럽게 폴리싱(Polishing)하며 원의 형대로 제작됨으로써 표면에 거친 부분이나 굴곡이 없는 것을 특징으로 하며, 보호관(100)의 입구단(130)은 나팔모양, 출구단(150)은 둥근 모따기(C)의 형태를 가짐으로써 튜브(210) 내부로 유입되는 냉각수, 해수 또는 공업용수 등의 유체의 난류와 와류의 발생을 억제해 효율을 높이는 효과가 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

100 : 보호관
110 : 삽입부
130 : 입구단
150 : 출구단
C : 모따기
R : 경사
200 : 튜브시트
210 : 튜브
300 : 확관기

Claims

열교환기 튜브시트의 튜브 보수 방법에 있어서,
상기 튜브의 청소 및 내경측정을 포함하는 튜브 확인 단계;
원통형 보호관을 상기 튜브의 내부로 삽입하는 단계;
상기 보호관을 용접 없이 상기 튜브에 고정시키도록 상기 보호관을 확관하는 단계;
상기 확관하는 단계는,
상기 보호관의 입구단으로부터 제1 길이만큼의 상기 보호관에 대해 확관하는 제1 확관과정;
상기 보호관의 출구단으로부터 제2 길이만큼의 상기 보호관에 대해 확관하는 제2 확관과정 및 상기 보호관의 입구단을 트리밍(trimming)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 튜브의 보수 방법.
삭제
제1항에 있어서,
상기 튜브 확인 단계는,
상기 열교환기의 튜브시트 부분의 튜브의 내경을 측정하는 제1 측정과정; 그리고
상기 보호관의 출구단에 대응하는 상기 튜브의 내측단(deep end)의 내경을 측정하는 제2 측정과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 튜브의 보수 방법.
제1항에 있어서,
보호관을 상기 튜브의 내부로 삽입하는 단계 전에,
확관 지침을 결정하기 위해 상기 보호관의 두께를 측정하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 튜브의 보수 방법.
제1항에 있어서,
상기 보호관의 입구단을 트리밍하는 단계는,
플레어링 툴(Flaring Tool)을 사용하여 상기 보호관의 입구단을 플레어링 처리하여 상기 튜브시트 프로파일(Tube Sheet Profile)에 밀착되도록 형성하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 튜브의 보수 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 확관과정 및 상기 제2 확관과정은, 각각
토크제어 롤링모터(Torque Control Rolling Motor)를 이용한 기계적 확관과정; 그리고
상기 보호관의 확관량을 주기적으로 측정하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 튜브의 보수 방법.
제1항에 있어서,
상기 보호관은, 폴리싱(polishing) 처리되어 심리스(seamless) 형태의 내면 및 외면을 가지는 원통 형상을 가지며,
유체가 유입되는 입구로서 상기 입구단을 가지는 유입부; 그리고
상기 튜브의 내부로 삽입되는 삽입부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 튜브의 보수 방법.
제1항에 있어서,
상기 보호관의 입구단은 나팔모양을 가지며, 상기 트리밍(trimming)하는 단계에서, 치핑 해머(Chipping Hammer)를 사용해서, 상기 보호관의 입구단을 플레어링 처리하여 상기 튜브시트의 프로파일(Tube Sheet Profile)에 밀착되도록 형성하며,
상기 보호관의 출구단이 모따기되는 것을 특징으로 하는 열교환기 튜브의 보수 방법.
제1항에 있어서,
상기 보호관을 삽입하는 단계는,
삽입 전 3볼 마이크로미터(3-Ball Micrometer)를 이용하여 튜브 내경을 측정하는 과정; 그리고
상기 튜브의 내부에 대해 상기 보호관을 수평을 유지하며 삽입하는 과정;을 포함하며,
상기 확관하는 단계는,
상기 튜브에 삽입된 상기 보호관 내부로 확관기를 삽입하여 상기 보호관의 확관 대상 부분에 척(Chuck)을 연결하는 과정;
상기 척을 상하좌우 방향으로 흔들어서 보호관과의 결속을 강화하는 과정;
보호관 내부에 확관용 용수를 주입하는 과정;
상기 확관용 용수의 토출 압력을 단계적으로 상승시키는 과정;
확관용 용수를 배출시키는 과정; 그리고
상기 척을 상기 보호관으로부터 제거하는 과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 튜브의 보수 방법.
제1항에 있어서,
상기 확관하는 단계는,
상기 보호관의 내경을 측정하여 확관율을 확인하는 과정;
상기 열교환기의 해더박스(Header Box) 밖으로 돌출된 상기 보호관을 절단하는 과정;
상기 열교환기의 해더박스 내부에 기존의 튜브 프로파일(Tube profile) 길이만큼 상기 보호관을 절단하는 과정; 그리고
상기 튜브시트 부분의 상기 보호관을 추가로 확관하여 상기 튜브에 더욱 밀착시키는 과정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환기 튜브의 보수 방법.