KR102243604B1 - 이음매 없는 일체형 콘덴세이트 포트 제조방법 - Google Patents

이음매 없는 일체형 콘덴세이트 포트 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이음매 없는 가스용 또는 오일용 내압실린더 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 일면이 타면보다 지름이 더 크게 형성되어 단면이 사다리꼴 형상인 스피닝롤러를 이용하여, 제1차라운드성형, 제2차라운드성형, 제1차압출성형, 제2차압출성형을 거쳐 성형하며, 고용화공정 및 표면코팅공정을 통하여 내부식성 및 내마모성을 극대화 시켜 실린더의 수명을 증대할 수 있는 것을 특징으로 하는 이음매 없는 일체형 콘덴세이트 포트 제조방법에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 인발공정으로 소정의 직경 및 두께를 가지는 파이프를 제조한 후 파이프를 소정의 길이로 절단하는 인발 및 절삭공정; 인발 및 절삭공정에서 제조된 파이프의 일단을 열간스피닝성형을 하여 내압실린더의 네크부 및 입구부를 형성하는 제1차성형공정; 성형된 파이프에서 분배구가 연결될 부위에 통공을 형성시키는 천공공정; 일단을 연결될 파이프의 곡률과 동일한 곡률을 형성시키는 분배구가공공정; 천공공정에서 형성된 통공에 분배구를 연결시키는 분배구연결공정; 산화억제제를 첨가시킨 산성용액을 이용하여 성형된 파이프의 외측면과 내측면을 세정하는 산세척공정; 및 CNC선반을 포함한 가공기구를 이용하여 성형된 파이프의 표면을 매끄럽게 가공하는 표면가공공정을 포함하고 제1차열간스피닝성형단계는 파이프의 일단을 회전체와 결합된 파이프홀더에 삽입하여 고정시키는 제1차고정단계, 상기 파이프홀더가 회전하는 동안 파이프의 타단을 국부적으로 가열하는 제1차가열단계, 가열된 파이프가 목표온도까지 도달하였을때 파이프의 끝단을 스피닝롤러를 이용하여 파이프의 외측면에서 중심부방향으로 접촉가압하여 성형하는 제1차열간스피닝성형단계, 스피닝성형단계을 통하여 성형된 파이프를 냉각수로 냉각시키는 제1차냉각단계, 성형된 파이프의 내측면의 산세정를 위해 가공된 파이프의 끝단을 절삭가공하는 제차1커팅단계를 포함하는 것을 포함하는 이음매 없는 일체형 콘덴세이트 포트 제조방법을 제공한다.

Description

이음매 없는 일체형 콘덴세이트 포트 제조방법 {Manufacturing method of seamless integrated condensate pot}
본 발명은 이음매 없는 일체형 콘덴세이트 포트 제조방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 일면이 타면보다 지름이 더 크게 형성되어 단면이 사다리꼴 형상인 스피닝롤러를 이용하여, 제1차라운드성형, 제2차라운드성형, 제1차압출성형, 제2차압출성형을 거쳐 성형하며, 고용화공정 및 표면코팅공정을 통하여 내부식성 및 내마모성을 극대화 시켜 실린더의 수명을 증대할 수 있는 것을 특징으로 하는 이음매 없는 일체형 콘덴세이트 포트 제조방법에 관한 것이다.
석탄 및 원자력 대체 에너지로서 LNG 개발 및 수요가 증가하면서 LNG용 내압 실린더의 수요가 급증하고 있다.
현재 조선해양용 및 LNG 선박 제작시에 부식이 심하여 일반적인 실린더를 사용하는 경우, 내구성이 떨어지고, 사용수명이 짧은 문제점이 있다.
가스 실린더는 해양플랜트의 오일 또는 가스 생산공정에 필수적으로 사용되는 중요 부품으로 ICT기술과 운전 자동화 시스템기술이 융합되면서, 내마모성이나 내부식성의 요구가 더욱 강조되고 있다.
컨덴세이트 포트는 배관라인의 고온, 유해가스 등의 위험유체의 압력, 유량게측에 있어 위험유체로부터 계즉기기의 손상을 방지하기 위해 사용된다.
이러한 컨덴세이트 포트는 여러 산업에 많이 사용되고 있으며, 특히 고온, 고압을 사용하는 산업에 있어서는 빠질 수 없는 구성품이다.
컨덴세이트 포트는 몸통파이프, 파이프캡, 커플링포트로 구성되며, 각 구성품은 용접으로 연결된다.
또한, 스피닝 가공은 롤러(들)에 의해 가해지는 성형 응력을 여러 번 받게 함으로써 부품을 성형하는 제조 공정이다.
각각의 금속 요소를 매우 짧은 시간 동안 그 재료의 소성 변형 영역에 이르게 하여 성형한다. 이 공정은 필요한 만큼 여러 번 반복된다. 부품을 거의 무한 번 성형할 수 있는 능력은 프레스 성형 가공과 같은 다른 공정에 비해 상당한 이점을 스피닝 가공에 부여한다. 몇몇 부품은 실제로 기술적 및 상업적으로 허용될 수 있도록 하기 위해 스피닝 가공 공정에 의해서만 제조될 수 있다.
철강 재료, 알루미늄 합금, 순수 티타늄 등의 판재를 소정의 회전축 주위로 회전시키면서 해당 판재에 가공 도구를 접촉시킴으로써 해당 판재를 가공하여 성형하는 스피닝 성형 방법이 알려져 있다.
스피닝 성형 방법은 프레스성형에 비하여 복잡한 제품도 쉽게 가공이 가능하고, 두께 조정이 가능하여 전후 공정의 생략, 단축이 가능하며, 회전가공이므로 다른 소성가공과 비교하여 진원도가 뛰어나고 가공칩이 발생하지 않으므로 재료효율 개선에 매우 효과적이라는 장점이 있다.
종래의 스피닝공정을 이용항 내압실린더 제조방법은 라운드성형과 압출성형 2단계로 이루어지고 스피닝 성형을 수행하는 스피닝 롤러가 일면과 타면의 지름이 같은 단면이 직사각형 형태 또는 타원 형태로서 정밀한 가공을 할 수 없다는 문제점이 있었다.
따라서, 내압실린더를 정밀하게 가공할 수 있으며, 해양플랜트에서 사용될 수 있을만큼 내마모성이나 내부식성을 가지고, 실린더의 수명을 증대시킬 수 있는 이음매 없는 가스용 또는 오일용 내압실린더의 제조방법에 대한 개발이 절실한 실정이다.
선행기술문헌 : KR등록특허공보 제10-0960268호(2010.06.04. 공고)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 스피닝성형공정을 제1차라운드성형, 제2차라운드성형, 제1차압출성형 및 제2차압출성형으로 세분화하고, 일면이 타면보다 지금이 더 크게 형성되어 단면이 사다리꼴형상인 스피닝롤러를 사용하여 정밀성을 향상시킬 수 있으며, 고용화공정, 표면코팅공정을 이용하여, 실린더의 내마모성 및 내부식성을 극대화 시킬 수 있는 이음매 없는 일체형 콘덴세이트 포트 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 이음매 없는 일체형 콘덴세이트 포트 제조방법은 인발공정으로 소정의 직경 및 두께를 가지는 파이프를 제조한 후 파이프를 소정의 길이로 절단하는 인발 및 절삭공정; 인발 및 절삭공정에서 제조된 파이프의 일단을 열간스피닝성형을 하여 내압실린더의 네크부 및 입구부를 형성하는 제1차성형공정; 성형된 파이프에서 분배구가 연결될 부위에 통공을 형성시키는 천공공정; 일단을 연결될 파이프의 곡률과 동일한 곡률을 형성시키는 분배구가공공정; 천공공정에서 형성된 통공에 분배구를 연결시키는 분배구연결공정; 산화억제제를 첨가시킨 산성용액을 이용하여 성형된 파이프의 외측면과 내측면을 세정하는 산세척공정; 및 CNC선반을 포함한 가공기구를 이용하여 성형된 파이프의 표면을 매끄럽게 가공하는 표면가공공정을 포함하고 제1차열간스피닝성형단계는 파이프의 일단을 회전체와 결합된 파이프홀더에 삽입하여 고정시키는 제1차고정단계, 상기 파이프홀더가 회전하는 동안 파이프의 타단을 국부적으로 가열하는 제1차가열단계, 가열된 파이프가 목표온도까지 도달하였을때 파이프의 끝단을 스피닝롤러를 이용하여 파이프의 외측면에서 중심부방향으로 접촉가압하여 성형하는 제1차열간스피닝성형단계, 스피닝성형단계을 통하여 성형된 파이프를 냉각수로 냉각시키는 제1차냉각단계, 성형된 파이프의 내측면의 산세정를 위해 가공된 파이프의 끝단을 절삭가공하는 제차1커팅단계를 포함하는 것을 포함한다.
또한, 제1차성형공정 후에 제1차성형공정에서 성형된 부분의 끝단을 회전체와 결합된파이프홀더에 삽입하여 고정시키는 제2차고정단계, 상기 파이프홀더가 회전하는 동안 파이프의 타단을 국부적으로 가열하는 제2차가열단계, 가열된 파이프가 목표온도까지 도달하였을때 파이프의 끝단을 스피닝롤러를 이용하여 파이프의 외측면에서 중심부방향으로 접촉가압하여 성형하는 제2차스피닝성형단계, 스피닝성형단계을 통하여 성형된 파이프를 냉각수로 냉각시키는 냉각단계, 성형된 파이프의 내측면의 산세정를 위해 가공된 파이프의 끝단을 절삭가공하는 커팅단계를 포함하는 제2차성형공정을 더 포함한다.
또한, 스피닝성형단계는 스피닝롤러를 이용하여 목표온도까지 가열된 파이프의 개방된 단부의 가장부분을 가압하여 단부의 개방된 면적을 감소시키는 라운드가공을 수행하는 제1차라운드성형; 스피닝롤러를 이용하여 가열된 파이프의 단부를 가압하는 순차적 성형을 통하여 개방된 단부의 면적을 감소시켜 파이프의 일측 단부를 폐쇄시키며 내압실린더의 네크부를 형성하는 제2차라운드성형; 스피닝롤러를 이용하여 파이프의 폐쇄된 단부를 가압하여 내압실린더의 입구부를 형성하는 제1차압출성형; 및 스피닝롤러를 이용하여 제1차압출성형에서 형성된 내압실린더의 입구부에서 네크부 방향으로 가압하여 입구부의 길이를 신장시키는 제2차압출성형을 포함하여 이루어지는 것을 더 포함한다.
본 발명에 의하면 열간스피닝 성형공정 단계를 세분화하고 단면이 사다리꼴형상인 스피닝롤러를 이용하여 가공하여 정밀도를 향상시킬 수 있으며, 내마모성 및 내부식성을 극대화하여 실린더의 수명을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이음매 없는 일체형 콘덴세이트 포트 제조방법의 열간스피닝성형공정단계별 파이프 단면의 형상을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이음매 없는 일체형 콘덴세이트 포트 제조방법을 이용한 내압파이프 제조방법에 사용되는 스피닝롤러의 단면을 도시한 도면,
도 3은 스피닝롤러를 이용하여 파이프를 가공하여 내압파이프의 네크부를 형성하는 방법을 도시한 도면,
도 4는 스피닝롤러를 이용하여 파이프를 가공하여 내압파이프의 입구부를 형성하는 방법을 도시한 도면,
도 5는 제1차성형공정 후 내압파이프의 네크부와 입구부가 형성된 파이프의 단면을 도시한 도면,
도 6은 제2차성형공정 후 내압파이프의 양단에 네크부와 입구부가 형성된 파이프를 도시한 사진,
도 7은 커팅단계 후 내압파이프의 커팅가공된 일단을 도시한 사진,
도 8은 산세척공정 후 내압파이프를 도시한 사진,
도 9는 표면처리공정 후 내압파이프를 도시한 사진,
도 10은 표면코팅공정 후 내압파이프를 도시한 사진,
도 11은 이음매 없는 일체형 콘덴세이트 포트 제조방법의 전체공정을 도시한 순서도,
도 12은 제1차성형공정의 각 가공단계를 도시한 순서도,
도 13는 제1차열간스피닝성형단계의 각 가공공정을 도시한 순서도,
도 14는 표면코팅공정의 각 단계를 도시한 순서도,
도 15는 내압파이프에 운반용 손잡이가 결합된 모습을 도시한 사진.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이음매 없는 일체형 콘덴세이트 포트 제조방법의 열간스피닝성형공정단계별 파이프 단면의 형상을 도시한 도면, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이음매 없는 일체형 콘덴세이트 포트 제조방법을 이용한 내압파이프 제조방법에 사용되는 스피닝롤러의 단면을 도시한 도면, 도 3은 스피닝롤러를 이용하여 파이프를 가공하여 내압파이프의 네크부를 형성하는 방법을 도시한 도면, 도 4는 스피닝롤러를 이용하여 파이프를 가공하여 내압파이프의 입구부를 형성하는 방법을 도시한 도면, 도 5는 제1차성형공정 후 내압파이프의 네크부와 입구부가 형성된 파이프의 단면을 도시한 도면, 도 6은 제2차성형공정 후 내압파이프의 양단에 네크부와 입구부가 형성된 파이프를 도시한 사진, 도 7은 커팅단계 후 내압파이프의 커팅가공된 일단을 도시한 사진, 도 8은 산세척공정 후 내압파이프를 도시한 사진, 도 9는 표면처리공정 후 내압파이프를 도시한 사진, 도 10은 표면코팅공정 후 내압파이프를 도시한 사진, 도 11은 이음매 없는 일체형 콘덴세이트 포트 제조방법의 전체공정을 도시한 순서도, 도 12은 제1차성형공정의 각 가공단계를 도시한 순서도, 도 13는 제1차열간스피닝성형단계의 각 가공공정을 도시한 순서도, 도 14는 표면코팅공정의 각 단계를 도시한 순서도, 도 15는 내압파이프에 운반용 손잡이가 결합된 모습을 도시한 사진이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이음매 없는 일체형 콘덴세이트 포트 제조방법는, 도 10을 참조하면, 인발 및 절삭공정(S100), 제1차성형공정(S200), 제2차성형공정(S300), 천공공정(S400), 분배구가공공정(S500), 분배구연결공정(S600), 산세척공정(S700), 고용화공정(S800), 나사탭가공공정(S900), 표면가공공정(S1000), 표면코팅공정(S1100)을 포함하여 이루어진다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 이음매 없는 일체형 콘덴세이트 포트 제조방법의 구성 요소에 대해 상세하게 설명한다.
인발 및 절삭공정(S100)은 제조할 내압실린더의 몸체부(110)의 목표직경 및 두께를 가지는 파이프를 인발공정으로 제조한 후 제조할 내압실린더의 길이방향 치수를 고려하여 제조된 파이프를 소정의 길이로 절단한다.
절단된 파이프는 제1차성형공정(S200) 및 제2차성형공정(S300)을 통하여 내압실린더의 형상이 형성된다. 이하, 제1차성형공정(S200) 및 제2차성형공정(S300)에 대해 상세하게 설명한다.
도 11을 참조하면, 제1차성형공정(S200)은 제1차고정단계(S210), 제1차가열단계(S220), 제1차열간스피닝성형단계(S230), 제1차냉각단계(S240), 제1차커팅단계(S250)를 포함하여 이루어진다.
제1차고정단계(S210)는 인발 및 절삭공정(S100)에서 제조된 파이프의 일단을 회전체와 결합된 파이프홀더에 삽입하여 렌치를 이용하여 파이프를 고정시킨다.
제1차가열단계(S220)에서는 파이프홀더에 결합된 회전체를 이용하여 파이프가 삽입된 파이프홀더가 회전하는 동안 파이프홀더에 결합되어 노출되어 있는 파이프의 타단을 가스버너를 이용하여 파이프의 하방에서 국부적으로 가열하며, 가열되는 동안 가열되는 부분의 온도를 체크한다.
제1차열간스피닝성형단계(S230)에서는 가열된 파이프의 가열부의 온도가 목표온도인 1200℃까지 도달하였을때 파이프의 끝단을 스피닝롤러를 이용하여 파이프의 외측면에서 중심부방향으로 접촉가압하여 파이프의 성형을 실시한다.
도 12를 참조하면, 제1차열간스피닝성형단계(S230)는 제1차라운드성형공정(S231), 제2차라운드성형공정(S232), 제1차압출성형공정(S233), 제2차압출성형공정(S234)을 포함하여 이루어진다.
제1차라운드성형공정(S231)은 스피닝롤러(200)를 이용하여 목표온도인 1200℃까지 가열된 파이프의 개방된 단부의 가장가리 부분의 외측면을 파이프의 중심방향으로 가압하여 단부의 개방된 면적을 감소시키는 라운드가공을 수행한다.
제2차라운드성형공정(S232)은 스피닝롤러(200)를 이용하여 가열된 파이프의 단부를 가압하는 순차적성형을 통하여 개방된 단부의 면적을 감소시켜 파이프의 일측 단부를 폐쇄시키며 내압실린더의 네크(neck)부(120)를 형성한다. 제2차라운드성형에서 파이프의 일측은 원뿔형상으로 가공되며 단부가 완전히 봉합된다.
제1차압출성형공정(S233)은 스피닝롤러의 끝단부(210)을 이용하여 파이프의 폐쇄된 단부를 가압하여 내압실린더의 입구부(130)를 형성한다.
제2차압출성형공정(S234)은 스피닝롤러의 면부(220)을 이용하여 제1차압출성형에서 형성된 내압실린더의 입구부에서 네크부 방향으로 가압하여 입구부의 길이를 신장시킨다.
열간스피닝성형공정에서 사용되는 스피닝롤러(200)는 도 2를 참조하면, 일면이 타면보다 지름이 더 크게 형성되어 단면이 사다리꼴 형상이며, 별도의 동력장치와 연결되어 있지 않고 파이프홀더에 삽입되어 회전하는 파이프와 접촉하여 파이프가 회전함에 따라 스피닝롤러도 함께 회전하게 된다.
제1차압출성형공정(S233)에서는 도 3을 참조하면, 스피닝롤러의 지름이 큰면의 가장자리 끝단을 이용하여 파이프를 가공하며, 제2차압출성형에서는 도 4를 참조하면, 스피닝롤러의 지름이 큰면과 타면 사이에 위치한 면을 이용하여 파이프를 가공한다.
제1차냉각단계(S240)에서는 제1차열간스피닝성형단계(S230)를 통하여 성형된 파이프의 가열부를 냉각수로 급속냉각시킨다.
제2차성형공정(S300)은 제2차고정단계, 제2차가열단계, 제2차열간스피닝성형단계, 제2차냉각단계, 제2차커팅단계를 포함하여 이루어진다.
제2차고정단계에서는 제1차성형공정(S200)에서 성형된 부분의 끝단을 회전체와 결합된 파이프홀더에 삽입하여 고정시킨다.
제2차가열단계에서는 파이프홀더에 결합된 회전체를 이용하여 파이프가 삽입된 파이프홀더가 회전하는 동안 파이프홀더에 결합되어 노출되어 있는 제1차성형단계에서 성형된 파이프의 반대측 타단을 국부적으로 가열하며, 가열되는 부분의 온도를 체크한다.
제2차열간스피닝성형단계에서는 가열된 파이프가 목표온도인 1200℃까지 도달하였을때 파이프의 끝단을 스피닝롤러(200)를 이용하여 파이프의 외측면에서 중심부 방향으로 접촉가압하여 성형한다.
제2차성형공정은 제2차고정단계, 제2차가열단계, 제2차열간스피닝성형단계, 제2차냉각단계, 제2차커팅단계를 포함하여 이루어진다.
제2차고정단계는 인발 및 절삭공정에서 제조된 파이프의 일단을 회전체와 결합된 파이프홀더에 삽입하여 렌치를 이용하여 파이프를 고정시킨다.
제2차가열단계에서는 파이프홀더에 결합된 회전체를 이용하여 파이프가 삽입된 파이프홀더가 회전하는 동안 파이프홀더에 결합되어 노출되어 있는 파이프의 타단을 국부적으로 가열하며, 가열되는 부분의 온도를 체크한다.
제2차열간스피닝성형단계에서는 가열된 파이프의 가열부의 온도가 목표온도인 1200℃까지 도달하였을때 파이프의 끝단을 스피닝롤러를 이용하여 파이프의 외측면에서 중심부방향으로 접촉가압하여 파이프의 성형을 실시한다.
제2차열간스피닝성형단계는 제1차라운드성형, 제2차라운드성형, 제1차압출성형, 제2차압출성형을 포함하여 이루어진다.
제1차라운드성형은 스피닝롤러를 이용하여 목표온도인 1200℃까지 가열된 파이프의 개방된 단부의 가장가리 부분을 가압하여 단부의 개방된 면적을 감소시키는 라운드가공을 수행한다.
제2차라운드성형은 스피닝롤러를 이용하여 가열된 파이프의 단부를 가압하는 순차적성형을 통하여 개방된 단부의 면적을 감소시켜 파이프의 일측 단부를 폐쇄시키며 내압실린더의 네크(neck)부(120)를 형성한다. 제2차라운드성형에서 파이프의 일측은 원뿔형상으로 가공되며 단부가 완전히 봉합된다.
제1차압출성형은 스피닝롤러의 끝단부(210)을 이용하여 파이프의 폐쇄된 단부를 가압하여 내압실린더의 입구부를 형성한다.
제2차압출성형은 스피닝롤러의 면부(220)을 이용하여 제1차압출성형에서 형성된 내압실린더의 입구부(130)에서 네크부(120) 방향으로 가압하여 입구부(130)의 길이를 신장시킨다.
실린더의 외면에 가스 및 오일의 분배를 위하여 다수개의 분배구가 연결된다.
천공공정(S400)은 제1차성형공정 및 제2차성형공정을 통하여 성형된 실린더의 표면에 분배구가 연결될 부위에 통공을 형성시킨다.
분배구가공공정(S500)은 실린더와 연결될 분배구의 일단을 파이프의 곡률과 동일한 곡률을 형성시킨다.
분배구연결공정(S600)은 천공공정에서 형성된 실린더의 통공에 분배구가공공정(S500)을 통하여 가공된 분배구를 용접을 포함한 접합방식을 이용하여 연결시킨다.
보다 상세하게는, 본 발명으로 제조하는 실린더는 높은압력에 견딜 수 있는 내압실린더이며, 실린더 외면에 통공을 형성하여 분배구를 연결시키는 것은 실린더 외면에 형성되어 있는 곡률에 의하여 일반적인 용접방식에 의하는 경우 압력저항성이 감소되어 실린더의 수명이 줄어들고, 용접부위에서 바괴가 발생할 우려가 있다.
분배구연결공정(S600)에서는 이러한 문제점을 해결하기 위하여 키홀 티그(Keyhole TIG)방식으로 용접을 수행한다.
이러한 키홀 티그방식의 용접은 용융지의 불안정을 해결할 수 있으며 오픈된 키홀 형상은 아크가스가 용접부의 루트부를 통해 배출될 수 있으며, 아른 아크용접공정에 비해 용융지에서의 대류거동에 영향을 덜 받는다.
용접공정은 맞대기방식으로 갭은 0.5㎜이하로 유지하여 수행하며, 용접공정수행을 위한 토치는 지름 4.5㎜이상으로 하여 고전류로 아크의 안정성을 높인다.
용접을 시작할때 아크스타트를 위한 아크발생장치는 전극과 모재 사이에서만 스파크가 발생하도록 고전압절연되어 있으며, 토치를 냉각수에 의하여 수냉방식으로 냉각되는 경우 냉각성이 우수하므로, 용접시에는 토치를 냉각수를 이용하여 냉각한다.
산세척공정(S700)에서는 산성용액에 제조된 내압실린더를 담구어 성형된 파이프의 외측면과 내측면을 세정한다.
표면을 활성화시키는 방법은 활성수소 중의 가열을 통하여 활성화시키거나, 진공 분위기 가열에 의하여 부동태피막을 제거하거나, 불소를 포함한 활성 가스 중에서 가열을 하거나, 질화가스 중에 염소가스를 혼입시키는 방법 등이 사용될 수 있으나, 이러한 방법들은 공정시간이 많이 소요되고, 유해물질이 발생할 가능성이 높으며, 실린더 재질의 손상에 의한 부식저항성 감소 등의 문제점이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 산세척공정(S700)을 통하여 산화물 스케일이나 탄소불순물을 제거함과 동시에 고용화공정을 위한 부동태피막을 활성화 시킨다.
고용화공정(S800)은 실린더의 내부식성 및 내마모성을 강화하여 실린더의 수명을 늘리고 가혹한 조건에서도 사용가능하게 할 수 있다.
스테인리스 재질의 실린더의 부식은 합금원소가 고갈된 부위나 부식저항성이 약화된 곳에서 발생하므로 이러한 부식저항성이 약화된 곳을 최소화 하기 위하여 고용화공정을 거친다.
고용화 열처리에서 고온에서 저온으로 냉각시키면서 냉각속도를 조절함으로써 원소의 재분배를 균질하게 하여 수행할 수 있으며, 질소의 확산에 의해서 수행할 수 있다.
고용화공정에 대하여 구체적으로 살펴보면, 1020℃ 내지 1080℃ 에서 고용화 열처리공정을 수행하는 경우 질소의 함량이 적으면 오스테나이트에서 Cr과 Mo의 함량이 줄어들어 부식저항성이 오히려 약해질 수 있으며, 질소의 함량이 높은 경우에는 질소가 오스테나이트에 농축되고 Cr과 Mo의 함량도 증가하여 오스테나이트의 부식저항성이 증가한다.
1100℃이상에서 고용화 열처리공정을 수행하는 경우 냉각속도를 서냉으로하면 Cr의 함량이 높은 부위에서 Cr의 함량이 낮은 부위로 재확산이 일어나는데 이를 통하여 Cr 함량을 균일하게 하여 부식저항성을 증대시킬 수 있다.
또한, 1100℃이상에서 고용화 열처리공정을 수행하는 경우 냉각속도를 급냉으로 하게되면 Cr과 Mo의 함량이 부족한 부위가 생성될 수 있기 때문에 급냉을 하기전 노내냉각공정을 하는 과정이 필요하다.
노내냉각공정은 가열로속에서 서서히 냉각을 시키는 것으로 Cr과 Mo의 함량 부족부위에 Cr과 Mo의 재확산이 발생하도록 하여 부식저항성을 증대시킬 수 있는 공정으로 고용화 열처리공정에서 급냉으로 수행하는 경우에는 필수적인 공정이다.
나사탭가공공정(S900)은 제조된 내압실린더의 입구부의 내측면에 나사부가 형성되도록 가공한다.
표면가공공정(S1000)은 CNC선반을 포함한 가공기구를 이용하여 폴리싱, 퍼닝, 피니싱, 호닝, 그라인딩을 포함한 표면가공처리를 하여 성형된 파이프의 표면을 매끄럽게 가공한다.
표면가공공정(S1000)이후, 내부식성 및 내구성 향상을 위하여 표면코팅공정(S1100)을 실시한다.
표면코팅공정시 통상의 방식으로 코팅을 수행하는 경우, 크롬+6가이온을 포함한 중금속이온과 유해물질을 포함한 도금폐수를 방출하게 되어 인체 및 생태계에 매우 심각한 영향을 미쳐 성능의 우수성에 비하여 환경적 영향이 많이 끼치게된다.
본 발명의 표면코팅공정(S1100)에서는 크롬+6가이온이 포함되지 않고, 도금폐수 방출이 없는 친환경적인 코팅액을 사용하여 환경적 영향을 최소화하면서도 내부식성 및 내구성을 향상시킬 수 있다.
보다 상세하게는, 도 14를 참조하면, 표면코팅공정은 코팅액제조단계(S1110), 1차코팅단계(S1120), 1차건조단계(S1130), 2차코팅단계(S1140), 2차건조단계(S1150)를 포함하여 이루어진다.
코팅액제조단계(S1110)에서는 아연분말, 알루미늄분말, 레진분말을 포함하는 코팅액의 원료를 균일한 피막형성을 위하여 20㎛이하의 입자만을 여과한 뒤, 교반기에 투입하여 교반을 통하여 친환경무기Sn-Al코팅액을 제조한다.
1차코팅단계(S1120)에서는 실린더를 코팅바스켓에 투입하여 코팅액에 침지한 뒤 원심탈루기를 이용하여 저속으로 회전시켜 여액을 제거한다.
1차건조단계(S1130)에서는 1차코팅이 완료된 실린더의 외면 및 내면에 도포되어 있는 코팅액을 건조시킨다.
건조는 단순히 코팅액만을 건조시키는 것이 아니라, 코팅액에 의하여 형성된 피막과 스테인리스소재의 실린더의 말착된 부위에 중합체를 형성시키는 공정으로 150 내지 200℃의 온도에서 1시간 내지 1시간30분간 건조시킨다.
2차코팅단계(S1140)에서는 1차코팅 및 1차건조가 완료된 실린더의 외면 및 내면에 에어스프레이방식으로 코팅액을 분무하여 코팅액을 도포한다.
2차건조단계(S1150)에서는 2차코딩이 완료된 실린더의 외면 및 내면에 도포되어 있는 코팅액을 건조시킨다.
코팅을 한차례만 실시하는 경우에는 접촉가국 및 여액의 흐름자국 등이 나타나 표면이 매끄럽지 못하며, 외관상 심미감이 떨어지나 2차코팅단계에서 분무방식으로 한번 더 코팅액을 도포해 줌으로써 표면이 매끄럽게 되며, 피막의 두께도 우수해져 내식성을 더욱 향상시킬 수 있다.
또한, 도 15를 참조하면, 실린더에 결합될 수 있는 운반용손잡이를 구비할 수 있어 실린더의 운반을 용이하게 할 수 있다.
종래에는 컨덴세이트 포트를 제작하기 위해서 몸통파이프, 파이프캡, 커플링포트를 각각 제작하여 각 구성품을 용접하여 결합하는 방식으로 제작하였다.
종래 제조방법인 몸통파이프, 파이프캡을 각각 제조한 후 용접하는 방식으로 결합하게 되면 용접부위의 부식 및 압력 저항성이 떨어지게 되어 고압조건에서 사용하는 경우 수명이 짧아지는 문제점이 있었는 바, 이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 몸통파이프 및 파이프캡을 각각 제조한 후 용접을 하는 방식이 아니라, 열간 스피닝공정을 통하여 용접 이음새가 없는 일체형의 컨덴세이트 포트를 제작하고, 컨텐세이트 포트 제작 후 표면코팅공정을 통하여, 누설이 전혀 일어나지 않으며, 내식성 및 내마모성이 월등한 콘덴세이트 포트를 제작할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 - 내압실린더 110 - 내압실린더 몸체부
120 - 내압실린더 네크부 130 - 내압실린더 입구부
200 - 스피닝롤러 210 - 스피닝롤러 끝단부
220 - 스피닝롤러 면부 S100 - 인발 및 절삭공정
S200 - 제1차성형공정 S300 - 제2차성형공정
S400 - 천공공정 S500 - 분배구가공공정
S600 - 분배구연결공정 S700 - 산세척공정
S800 - 고용화공정 S900 - 나사탭가공공정
S1000 - 표면가공공정 S1100 - 표면코팅공정

Claims (3)

  1. 인발공정으로 소정의 직경 및 두께를 가지는 파이프를 제조한 후 파이프를 소정의 길이로 절단하는 인발 및 절삭공정;
    인발 및 절삭공정에서 제조된 파이프의 일단을 열간스피닝성형을 하여 내압 실린더의 네크부 및 입구부를 형성하는 제1차성형공정;
    성형된 파이프에서 분배구가 연결될 부위에 통공을 형성시키는 천공공정;
    일단을 연결될 파이프의 곡률과 동일한 곡률을 형성시키는 분배구가공공정;
    천공공정에서 형성된 통공에 분배구를 연결시키는 분배구연결공정;
    산화억제제를 첨가시킨 산성용액을 이용하여 성형된 파이프의 외측면과 내측면을 세정하는 산세척공정;
    산세척공정을 통하여 부동태피막이 제거된 성형파이프를 가열 후 냉각시켜 고용화 시키는 고용화공정;
    CNC선반을 포함한 가공기구를 이용하여 성형된 파이프의 표면을 매끄럽게 가공하는 표면가공공정; 및
    성형된 파이프의 표면을 코팅시키는 표면코팅공정
    을 포함하고
    제1차성형공정은
    파이프의 일단을 회전체와 결합된 파이프홀더에 삽입하여 고정시키는 제1차고정단계,
    상기 파이프홀더가 회전하는 동안 파이프의 타단을 국부적으로 가열하는 제1차가열단계,
    가열된 파이프가 목표온도까지 도달하였을때 파이프의 끝단을 스피닝롤러를 이용하여 파이프의 외측면에서 중심부방향으로 접촉가압하여 성형하는 제1차열간스피닝성형단계,
    스피닝성형단계을 통하여 성형된 파이프를 냉각수로 냉각시키는 제1차냉각단계,
    성형된 파이프의 내측면의 산세정를 위해 가공된 파이프의 끝단을 절삭가공하는 제차1커팅단계
    를 포함하는 것
    을 포함하고,
    제1차성형공정 후에
    제1차성형공정에서 성형된 부분의 끝단을 회전체와 결합된파이프홀더에 삽입하여 고정시키는 제2차고정단계,
    상기 파이프홀더가 회전하는 동안 파이프의 타단을 국부적으로 가열하는 제2차가열단계,
    가열된 파이프가 목표온도까지 도달하였을때 파이프의 끝단을 스피닝롤러를 이용하여 파이프의 외측면에서 중심부방향으로 접촉가압하여 성형하는 제2차스피닝성형단계,
    스피닝성형단계을 통하여 성형된 파이프를 냉각수로 냉각시키는 냉각단계,
    성형된 파이프의 내측면의 산세정를 위해 가공된 파이프의 끝단을 절삭가공하는 커팅단계
    를 포함하는 제2차성형공정
    을 포함하며,
    제1차열간스피닝성형단계 및 제2차열간스피닝성형단계는
    스피닝롤러를 이용하여 목표온도까지 가열된 파이프의 개방된 단부의 가장부분을 가압하여 단부의 개방된 면적을 감소시키는 라운드가공을 수행하는 제1차라운드성형;
    스피닝롤러를 이용하여 가열된 파이프의 단부를 가압하는 순차적 성형을 통하여 개방된 단부의 면적을 감소시켜 파이프의 일측 단부를 폐쇄시키며 내압실린더의 네크부를 형성하는 제2차라운드성형;
    스피닝롤러를 이용하여 파이프의 폐쇄된 단부를 가압하여 내압실린더의 입구부를 형성하는 제1차압출성형; 및
    스피닝롤러를 이용하여 제1차압출성형에서 형성된 내압실린더의 입구부에서 네크부 방향으로 가압하여 입구부의 길이를 신장시키는 제2차압출성형
    을 포함하여 이루어지는 것
    을 포함하며,
    표면코팅공정은
    코팅액의 원료를 20㎛이하의 입자만을 여과한 뒤 교반기에 투입하여 교반하여 코팅액을 제조하는 코팅액제조단계,
    내압실린더를 코팅바스켓에 투입하여 코팅액에 침지한 뒤 원심탈루기를 이용하여 여액을 제거하는 1차코팅단계,
    1차코팅이 완료된 실린더의 외면 및 내면에 도포되어 있는 코팅액을 건조시키는 1차건조단계,
    실린더의 외면 및 내면에 코팅액을 분무하여 코팅액을 도포하는 2차코팅단계, 및
    2차코팅이 완료된 실린더의 외면 및 내면에 도포되어 있는 코팅액을 건조시키는 2차건조단계
    를 포함하는 것
    을 포함하는 이음매 없는 일체형 콘덴세이트 포트제조방법.
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