KR102314964B1 - 용접 구조물의 정도 관리 시스템 - Google Patents

용접 구조물의 정도 관리 시스템 Download PDF

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Abstract

설계 도면 및 용접시공 절차서(WPS)로부터 용접 변형량 및 수축량을 계산하고, 이를 기초로 변형 제어를 위한 구속 방안을 마련하여 작업 관리자에게 제공하여 용접 구조물의 변형을 제어하고 품질 관리가 이루어지도록 한 용접 구조물의 정도 관리 시스템에 관한 것으로서, 구조물의 설계도면과 용접시공 절차서(WPS)를 기초로 모재와 용접 조인트 정보, 용접 조건을 용접 정보로 산출하는 용접정보 산출수단, 용접정보로부터 용접 변형 제어를 위한 구속도를 계산하는 구속도 산출수단, 용접정보와 산출한 구속도를 기초로 용접 변형량과 수축량을 계산하는 변형량 예측수단, 용접 변형량 및 수축량을 미리 설정된 정도 기준과 비교하여 구속 방안을 추출하는 구속방안 추출수단, 용접 변형량 및 수축량을 기초로 역변형량 또는 루트 갭을 설정하는 정도 마진 정보를 생성하는 정도 마진 관리수단 및 추출한 구속방안과 생성한 정도 마진 정보를 정도 관리 절차서로 생성하여 생산설계 도면에 반영하는 정도 관리 절차서 생성수단을 포함하여, 용접 구조물의 정도 관리 시스템을 구현한다.

Description

용접 구조물의 정도 관리 시스템{Tolerance control system of welded structure}
본 발명은 용접 구조물의 정도 관리 시스템에 관한 것으로, 특히 설계 도면 및 용접시공 절차서(WPS)로부터 용접 변형량 및 수축량을 계산하고, 이를 기초로 변형 제어를 위한 구속 방안을 마련하여 작업 관리자에게 제공하여 용접 구조물의 변형을 제어하고 품질 관리가 이루어지도록 한 용접 구조물의 정도 관리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 기계, 조선, 해양, 플랜트, 원자력 분야에서의 구조물 생산 업무는 크게 취부, 사상, 용접 등으로 대별된다.
예컨대, 구조물이 선박이라고 가정을 하면, 선박을 건조하기 위해서는 수주, 수주된 선박의 종류별(상선, 특수선, 기타), 크기별(배수량) 등에 따라 영업 설계(초기 설계)를 시작함과 아울러 생산 계획에서 대일정 계획을 수립하게 된다. 영업 설계가 수립되면 상세 설계를 함과 아울러 이에 따른 구매 일정을 수립하고, 다시 상기한 구매 일정과 연동하도록 중일정 계획을 수립하게 된다. 상기 상세 설계 및 중일정 계획이 수립되면 다시 생산에 필요한 생산 설계를 함과 아울러 생산에 필요한 소일정 계획을 부서별, 공종별로 수립함과 아울러 구매 자재가 입고되고, 생산을 실행하게 된다. 생산이 완료되면 인도 과정을 수행하게 되며, 이로써 선박의 수주부터 인도까지 모든 과정을 완료하게 된다.
선박 생산 시 용접에 대해 현장에서 정도를 관리하는 구체적인 방법이 제시된 예는 없다. 특히, 구조가 복잡한 용접 구조물을 다루는 기계, 조선, 해양, 플랜트, 원자력 분야에서의 직접적인 생산업무는 취부, 사상, 용접으로 크게 대별되는 데, 그 중 용접은 용접조건을 포함하는 용접시공 절차서(WPS)를 제공하여, 용접이 이루어지도록 한다. 여기서 용접부는 설계도면에 표시되어 있다.
여기서 용접 변형에 영향을 주는 취부에 대해서는 어떠한 절차서도 없으며, 전부 작업자의 노하우와 경험에 의존한다.
현재 현장에서는 대부분 정도 관리 담당자의 노하우와 경험에 의지하고 있으며, 중요한 관리점의 경우에만 전문가들이 작성한 지침에 의해 관리되고 있으나, 이것 또한 사람에 의해 작성된 임시 절차서에 불과하다.
용접 변형량이나 수축량에 관한 연구는 오래된 주제였으며, 그 양은 명확하게 규명되지 않았으나, 구속도(degree of restraint)가 크면 변형량이 적어진다는 관계는 일반적으로 알려져 있다.
(비 특허문헌 1) 의 Ueuda, Murakawa가 처음 고안한 고유 변형도 관계식은 단순 모델로 가정하여 오차가 크긴 하지만 정량적인 관계 규명을 보여준다.
(비 특허문헌 1) 에 개시된 고유 변형도 관계식에 따르면, 용접에 의한 변형은 항복강도에 비례하고 구속도와 탄성계수에 반비례한다. 구속도는 용접부에서의 강성과 모재에서의 강성에 대한 비율이며, 모재에서의 강성은 용접부에서 완전 구속된 지점까지의 거리와 두께에 대한 정보로부터 계산할 수 있다. 따라서 용접변형/수축량을 예측하기 위해, 재질의 물성인 항복강도, 탄성계수, 열팽창계수가 필요하며, 구속도로는 두께와 용접부에서 주변 보강재까지의 거리, 용착 넓이, 용접 공정 등을 알아야 한다.
한편, 조선해양산업에서 구조물을 측정하여 분석하고 품질관리를 위한 종래기술이 하기의 <특허문헌 1> 에 개시되었다.
<특허문헌 1> 에 개시된 종래기술은 선박 제조 공정에서 가공 대상들의 GSCAD(Global Shipbuilding Computer-Aided Design) 데이터를 사용하여 가공 대상들의 가공 데이터를 구하는 가공데이터 생성 방법에서, (a) 상기 가공 대상들의 GSCAD 데이터에서 상호 결합 대상들의 정보가 있는지를 검색하는 단계; (b) 상기 상호 결합 대상들의 정보가 있으면, 상기 상호 결합 대상들이 동일한 부재에 포함되어 있는지를 판단하는 단계; (c) 상기 상호 결합 대상들이 동일한 부재에 포함되어 있지 않으면, 상기 상호 결합 대상들의 정보에 따라 상기 상호 결합 대상들의 용접 후 변형 벡터를 산출하는 단계; (d) 상기 상호 결합 대상들의 용접 후 변형 벡터에 따라 상기 상호 결합 대상들 각각이 역 변형되도록 상기 가공 대상들의 GSCAD 데이터를 변경하는 단계; 및 (e) 변경된 GSCAD 데이터에 따라 상기 가공 대상들의 가공 데이터를 구하는 단계를 포함하여, 가공 대상들의 가공 데이터를 생성한다.
대한민국 공개특허 10-2012-0131774호(2012.12.05. 공개)(발명의 명칭: 가공-데이터 생성 방법 및 그 기록매체)
(비 특허문헌 1) Prediction of Welding Deformation and Residual Stress by Elastic FEM Based on Inherent Strain, 1996 Jan. Murakawa, Luo, Ueda
그러나 상기와 같은 종래기술들은 특정 용접부에 대해서만 국한 적으로 적용 가능하거나, 변형방지 지그나 장치, 예측량 산출 등에만 집중되어 있고, 용접 변형률 제어를 위한 정도 관리 정보는 제공해주지 못하는 단점이 있다.
또한, 기존에 제안된 정도 관리 시스템은 시뮬레이션이나 계측 결과를 피드백하여 작업 관리자에게 제공해는 수준으로서, 실제 변형 제어 방법 없이 문제점이나 관리점만을 작업자에게 제공하고 있는 단점이 있으며, 이것 또한 대부분 제작이 끝난 후 제공되는 단점이 있었다.
또한, 종래의 기술은 용접 변형에 영향을 주는 취부에 대해서 전부 작업자의 노하우와 경험에 의존하므로, 용접 변형 제어에 대한 정확성이 결여되는 단점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 설계 도면 및 용접시공 절차서(WPS)로부터 용접 변형량 및 수축량을 자동으로 계산하고, 이를 기초로 변형 제어를 위한 구속 방안을 마련하여 작업 관리자에게 제공하여 용접 구조물의 변형을 제어하고 품질 관리가 이루어지도록 한 용접 구조물의 정도 관리 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 용접 변형률 제어를 위한 정도 관리 방법을 "정도 관리 절차서"라는 하나의 문서로 시스템화하고, 이를 생산도면에 포함 및 배포하여 생산 설계시 용접 구조물의 변형 제어와 품질 관리가 정확하면서도 용이하게 이루어지도록 한 용접 구조물의 정도 관리 시스템을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 용접 구조물의 정도 관리 시스템은, 용접 구조물의 변형을 관리하기 위한 정도 관리 시스템으로서, 구조물의 설계도면과 용접시공 절차서(WPS)를 기초로 모재와 용접 조인트 정보, 용접 조건을 용접 정보로 산출하는 용접정보 산출수단; 상기 용접정보로부터 용접 변형 제어를 위한 구속도를 계산하는 구속도 산출수단; 상기 용접정보와 상기 구속도 산출수단에서 산출한 구속도를 기초로 용접 변형량과 수축량을 계산하는 변형량 예측수단; 상기 변형량 예측수단에서 계산한 용접 변형량 및 수축량을 미리 설정된 정도 기준과 비교하여 구속 방안을 추출하는 구속방안 추출수단; 상기 변형량 예측수단에서 계산된 용접 변형량 및 수축량을 기초로 역변형량 또는 루트 갭을 설정하는 정도 마진 정보를 생성하는 정도 마진 관리수단; 및 상기 구속방안 추출수단에서 추출한 구속방안과 상기 정도 마진 관리수단에서 생성한 정도 마진 정보를 정도 관리 절차서로 생성하여 생산설계 도면에 반영하는 정도 관리 절차서 생성수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 용접정보는 구조물의 설계도면과 용접시공 절차서로부터 추출한 용접부 폭, 용접부의 두께와 개선형상, 강도, 탄성계수, 용접부에서 보강재까지의 거리, 용접 방법 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 변형량 예측수단은 상기 용접 정보와 상기 구속도를 기초로 미리 설정된 데이터베이스를 검색하여 모든 용접부에서의 예상 용접 변형량과 수축량을 산출하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 구속방안 추출수단은 상기 변형량 예측수단에서 예측한 용접 변형량 및 수축량과 정도 기준을 비교하여 그 차이에 따라 가접 방법, 구속 지그의 부착 방법을 구속방안으로 추출하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 구속방안은 해당 위치에서의 구속 지그의 크기와 간격 정보 및 개수, 가접의 크기와 간격 정보 및 개수를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 정도 관리 절차서 생성수단은 용접부별 정도 관리의 중요도, 구속 지그 방안 및 용접 순서 정보를 포함하여 표준화된 정도 관리 절차서를 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 용접순서는 구속도가 큰 부위 순으로 용접순서를 결정하거나 동일한 구속도에 대해서는 용접부 길이가 짧거나 용착량이 적은 순서대로 용접 순서를 결정하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 정도 마진 정보는 상기 예측된 변형량과 수축량을 상쇄할 수치값으로서, 역변형량 또는 루트 갭으로 표기되는 것을 특징으로 한다.
상기에서 미리 설정된 데이터베이스는 실험과 해석의 결과로 부재의 물성치와 구속도, 용접조건에 따른 변형량과 수축량과의 관계 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 설계 도면 및 용접시공 절차서(WPS)로부터 용접 변형량 및 수축량을 자동으로 계산하고, 이를 기초로 변형 제어를 위한 구속 방안 및 마진 정도 관리정보를 마련하여 작업 관리자에게 제공해줌으로써, 작업자가 용접 구조물의 변형을 제어하고 품질 관리를 용이하게 할 수 있도록 도모해주는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 용접 변형률 제어를 위한 정도 관리 방법을 "정도 관리 절차서"라는 하나의 문서로 시스템화하고, 이를 생산도면에 포함 및 배포해줌으로써, 표준화된 프로세스에 따라 용접 구조물의 변형 제어와 품질 관리를 정확하게 수행할 수 있어, 일정 수준 이상의 정도 품질을 확보할 수 있으며, 작업자별 작업결과 편차를 줄임으로써 품질수준 향상을 기대할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 정도 관리 절차서를 통해 취부라는 변형 관리 작업을 표준화 문서로 제공할 수 있어, 여러 블록의 용접 작업시에도 변형량 수준이 일정하게 유지되고 공정에 따라 일관된 정합도를 유지할 수 있도록 도모해주는 장점이 있다.
도 1은 본 발명이 적용되는 선박 건조 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 용접 구조물의 정도 관리 시스템의 블록 구성도,
도 3a 내디 도 3c는 본 발명에 따른 구속방안 예시도,
도 4는 본 발명에 의해 제공되는 정도 관리 절차서의 예시도,
도 5는 본 발명에서 제시된 구속 방법 표준 코드 예시도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 용접 구조물의 정도 관리 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용되는 선박 건조 개념도이다.
선박을 건조하기 위해서는 수주, 수주된 선박의 종류별(상선, 특수선, 기타), 크기별(배수량) 등에 따라 영업 설계(초기 설계)를 시작하고, 영업 설계가 수립되면 상세 설계를 수립하게 된다.
이때, 본 발명은 정도 관리 시스템을 이용하여 상세 설계에서 설계 도면과 용접시공 절차서(WPS)를 이용하여 취부에 대한 "정도 관리 절차서"를 생성하고, 이를 생산 설계 단계에 전달한다.
생산 설계 단계에서는 상기 상세 설계의 설계 도면과 상기 정도 관리 시스템에서 생성된 "정도 관리 절차서"를 포함하여 생산 도면을 설계하고, 이를 배포하여, 용접 물의 변형 제어와 품질 관리를 도모한다.
이어, 생산 단계에서 상기 생산 도면을 기초로 선박 생산을 수행하게 되고, 생산이 완료되면 인도 과정을 수행하게 되며, 이로써 선박의 수주부터 인도까지 모든 과정을 완료하게 된다.
본 발명은 상기 정도 관리 시스템에서 시스템적으로 "정도 관리 절차서"를 생성하여 상기 생산 설계에 전달해주는 것에 특징이 있다.
이를 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 용접 구조물의 정도 관리 시스템의 블록 구성도로서, 도 1의 정도 관리 시스템이라고 볼 수 있다.
용접 물의 변형을 관리하기 위한 정도 관리 시스템은, 구조물의 설계도면과 용접시공 절차서(WPS)를 기초로 모재와 용접 조인트 정보, 용접 조건을 용접 정보로 산출하는 용접정보 산출수단(20), 상기 용접정보로부터 용접 변형 제어를 위한 구속도를 계산하는 구속도 산출수단(10)을 구비한다.
상기 용접정보는 구조물의 설계도면(1)과 용접시공 절차서(WPS)(2)로부터 추출한 용접부 폭, 용접부의 두께와 개선형상, 강도, 탄성계수, 용접부에서 보강재까지의 거리, 용접 방법 중 어느 하나 이상을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 용접 물의 변형을 관리하기 위한 정도 관리 시스템은 상기 용접정보와 상기 구속도 산출수단(10)에서 산출한 구속도를 기초로 용접 변형량과 수축량을 계산하는 변형량 예측수단(30)을 포함한다. 이러한 변형량 예측수단(30)은 상기 용접 정보와 상기 구속도를 기초로 미리 설정된 데이터베이스(40)를 검색하여 모든 용접부에서의 예상 용접 변형량과 수축량을 산출하는 것이 바람직하다. 여기서 미리 설정된 데이터베이스(40)는 실험과 해석의 결과로 부재의 물성치와 구속도, 용접조건에 따른 변형량과 수축량과의 관계 정보를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 용접 구조물의 정도 관리 시스템은 상기 변형량 예측수단(30)에서 계산한 용접 변형량 및 수축량을 미리 설정된 정도 기준과 비교하여 구속 방안을 추출하는 구속방안 추출수단(50)을 포함한다. 이러한 구속방안 추출수단(50)은 상기 변형량 예측수단(30)에서 예측한 용접 변형량 및 수축량과 정도 기준을 비교하여 그 차이에 따라 가접 방법, 구속 지그의 부착 방법을 구속방안으로 추출하는 것이 바람직하다. 상기 구속방안은 해당 위치에서의 구속 지그의 크기와 간격 정보 및 개수, 가접의 크기와 간격 정보 및 개수를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 용접 구조물의 정도 관리 시스템은 상기 변형량 예측수단(30)에서 계산된 용접 변형량 및 수축량을 기초로 역변형량 또는 루트 갭을 설정하는 정도 마진 정보를 생성하는 정도 마진 관리수단(70)을 포함한다. 상기 정도 마진 정보는 상기 예측된 변형량과 수축량을 상쇄할 수치 값으로서, 역변형량 또는 루트 갭으로 표기되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 용접 구조물의 정도 관리 시스템은 상기 구속방안 추출수단(50)에서 추출한 구속방안과 상기 정도 마진 관리수단(70)에서 생성한 정도 마진 정보를 정도 관리 절차서로 생성하여 생산설계 도면에 반영하는 정도 관리 절차서 생성수단(60)을 포함한다. 상기 정도 관리 절차서 생성수단(60)은 용접부별 정도 관리의 중요도, 구속 지그 방안 및 용접 순서 정보를 포함하여 표준화된 정도 관리 절차서를 생성하는 것이 바람직하다. 여기서 용접순서는 구속도가 큰 부위 순으로 용접순서를 결정하거나 동일한 구속도에 대해서는 용접부 길이가 짧거나 용착량이 적은 순서대로 용접 순서를 결정한다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 용접 구조물의 정도 관리 시스템을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 정도 관리 시스템의 용접 물의 변형을 관리하기 위한 정도 관리 시스템의 용접정보 산출수단(20)은 구조물의 설계도면(1)과 용접시공 절차서(WPS)(2)를 기초로 모재와 용접 조인트 정보, 용접 조건을 용접 정보로 산출한다. 아울러 상기 설계 도면(1)과 용접시공 절차서(2)를 기초로 용접부 폭, 용접부의 두께와 개선형상, 강도, 탄성계수, 용접부에서 보강재까지의 거리, 용접 방법 중 어느 하나 이상을 용접 정보로 추출한다. 상기 용접 방법은 용접 부별로 FCAW, SAW, GTAW, EGW 등과 같이 알려진 용접 방법이 지정되어 있다. 아울러 용접 조건은 전류, 전압, 속도 등을 포함한다.
이어, 구속도 산출수단(10)은 상기 구조물의 설계도면(1)과 용접시공 절차서(WPS)(2)를 기초로 용접 변형 제어를 위해 <수학식 1> 을 이용하여 구속도(β)를 계산한다.
Figure 112017096226614-pat00001
여기서 α는 열팽창계수로서, 데이터베이스(40)에 저장된 고유의 물성치 정보를 이용하여 산출한다. ε는 각 방향에서의 변형률로서, 온도 1°를 경계조건으로 부가하여 상기 강도 및 탄성 계수를 탄성 해석 방법으로 해석하여 산출한다.
다음으로, 변형량 예측수단(30)은 상기 용접정보와 상기 구속도 산출수단(10)에서 산출한 구속도를 기초로 용접 변형량과 수축량을 계산한다. 이러한 변형량 예측수단(30)은 상기 용접 정보와 상기 구속도를 기초로 미리 설정된 데이터베이스(40)를 검색하여 모든 용접부에서의 예상 용접 변형량과 수축량을 산출하는 것이 바람직하다. 여기서 미리 설정된 데이터베이스(40)는 실험과 해석의 결과로 부재의 물성치와 구속도, 용접조건에 따른 변형량과 수축량과의 관계 정보를 포함한다.
상기 용접 변형량 및 수축량 계산은 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-1745918호(2017.6.12. 공고)(용접 또는 열간 가공시 가공부의 변형량 산출 방법)에 개시된 변형량 산출 방법을 그대로 채택하여 산출할 수 있다. 여기서 가공부를 용접부로 대체하면 된다.
다음으로, 구속방안 추출수단(50)은 상기 변형량 예측수단(30)에서 계산한 용접 변형량 및 수축량을 미리 설정된 정도 기준과 비교하여 구속 방안을 추출한다. 이러한 구속방안 추출수단(50)은 상기 변형량 예측수단(30)에서 예측한 용접 변형량 및 수축량과 정도 기준을 비교하여 그 차이에 따라 가접 방법, 구속 지그의 부착 방법을 구속방안으로 추출하는 것이 바람직하다. 상기 구속방안은 해당 위치에서의 구속 지그의 크기와 간격 정보 및 개수, 가접의 크기와 간격 정보 및 개수를 포함한다.
예컨대, 용접 대상물이 도 3a와 같을 경우, 용접 변형량 및 수축량과 정도 기준을 비교하여, 그 차이에 따라 가접 방법, 가접 크기와 간격 정보를 구속방안으로 추출한다. 다시 말해, 예상 수축치가 상기 정도 기준보다 클 경우, 가접 간격을 촘촘히 설치하도록 가접 개수를 지정하거나, 가접 길이와 양을 지정하여 구속도를 키우도록 구속방안을 추출할 수 있다.
또한, 용접 대상물이 도 3b와 같이 원형일 경우, 구속 각도에 따라 구속 지그로 용접 대상물을 구속하도록 구속 방안을 추출하고, 용접 대상물(구조물)이 도 3c와 같을 경우, 구속 간격과 구속 지그의 형상 정보를 구속 방안으로 추출할 수 있다.
다음으로, 정도 마진 관리수단(70)은 상기 변형량 예측수단(30)에서 계산된 용접 변형량 및 수축량을 기초로 역변형량 또는 루트 갭을 설정하는 정도 마진 정보를 생성한다. 여기서 정도 마진 정보는 상기 예측된 변형량과 수축량을 상쇄할 수치 값으로서, 역변형량 또는 루트 갭으로 표기되는 것이 바람직하다.
이어, 정도 관리 절차서 생성수단(60)은 상기 구속방안 추출수단(50)에서 추출한 구속방안과 상기 정도 마진 관리수단(70)에서 생성한 정도 마진 정보를 정도 관리 절차서로 생성하여 생산설계 도면에 반영한다.
여기서 정도 관리 절차서 생성수단(60)은 도 4에 도시한 바와 같이, 용접부별 정도 관리의 중요도(중요, 매우 중요, 보통, 기타), 구속 지그 방안(구속 지그 타입) 및 용접 순서 정보를 포함하여 표준화된 정도 관리 절차서를 생성하는 것이 바람직하다. 여기서 용접 순서는 구속도가 큰 부위 순으로 용접순서를 결정하거나 동일한 구속도에 대해서는 용접부 길이가 짧거나 용착량이 적은 순서대로 용접 순서를 결정하는 것이 바람직하다.
도 5는 상기 정도 관리 절차서에 생성되는 구속 방법 표준 코드의 예시로서, 지그 구속 정보, 가접 타입 정보, 구속 거리 정보, 구속 각도 정보, 중요도 정보를 포함한다.
이후, 생산공정에서 작업자는 표준화되어 제공되는 정도 관리 절차서를 보고 용접을 수행한다.
이와 같이 본 발명은 취부라는 변형 관리 작업을 전문적인 노하우나 경험, 이론이 없이도 취부 작업(구속작업)을 할 수 있게 된다. 특히, 한 명의 관리자가 한 개의 블록을 담당할 경우, 블록마다 변형량이 다르게 나타난다. 더군다나 종래의 방법은 여러 블록을 조립할 경우 용접부에서 정도 문제로 단차가 발생하여 수정하는 데 추가 시수가 발생하는 단점이 있다. 본 발명은 정도 관리 절차서를 통해 여러 블록의 경우에도 변형량 수준이 일정하게 유지되고, 공정에 따라 일관된 정합도를 유지할 수 있게 되는 것이다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 자명하다 할 것이다.
1: 설계 도면
2: 용접 정도 산출수단
10: 구속도 산출수단
20: 용접정보 산출수단
30: 변형량 예측수단
40: 데이터베이스
50: 구속방안 추출수단
60: 정도 관리 절차서 생성수단
70: 정도 마진 관리수단

Claims (10)

  1. 용접 구조물의 변형을 관리하기 위한 정도 관리 시스템으로서,
    구조물의 설계도면과 용접시공 절차서(WPS)를 기초로 모재와 용접 조인트 정보, 용접 조건을 용접 정보로 산출하는 용접정보 산출수단;
    상기 용접정보로부터 용접 변형 제어를 위한 구속도를 계산하는 구속도 산출수단;
    상기 용접정보와 상기 구속도 산출수단에서 산출한 구속도를 기초로 용접 변형량과 수축량을 계산하는 변형량 예측수단;
    상기 변형량 예측수단에서 계산한 용접 변형량 및 수축량을 미리 설정된 정도 기준과 비교하여 구속 방안을 추출하는 구속방안 추출수단;
    상기 변형량 예측수단에서 계산된 용접 변형량 및 수축량을 기초로 역변형량 또는 루트 갭을 설정하는 정도 마진 정보를 생성하는 정도 마진 관리수단; 및
    상기 구속방안 추출수단에서 추출한 구속방안과 상기 정도 마진 관리수단에서 생성한 정도 마진 정보를 정도 관리 절차서로 생성하여 생산설계 도면에 반영하는 정도 관리 절차서 생성수단을 포함하고,
    상기 용접정보는 구조물의 설계도면과 용접시공 절차서로부터 추출한 용접부 폭, 용접부의 두께와 개선형상, 강도, 탄성계수, 용접부에서 보강재까지의 거리, 용접 방법 중 어느 하나 이상을 포함하며,
    상기 변형량 예측수단은 상기 용접 정보와 상기 구속도를 기초로 미리 설정된 데이터베이스를 검색하여 모든 용접부에서의 예상 용접 변형량과 수축량을 산출하는 것을 특징으로 하는 용접 구조물의 정도 관리 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에서, 상기 구속도 산출수단은 하기 수식을 이용하여 구속도(β)를 계산하는 것을 특징으로 하는 용접 구조물의 정도 관리 시스템.
    Figure 112017096226614-pat00002

    여기서 α는 열팽창계수로서, 고유의 물성치 정보를 이용하여 산출하며, ε는 각 방향에서의 변형률로서, 온도 1°를 경계조건으로 부가하여 탄성 해석 방법으로 산출한다.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에서, 상기 구속방안 추출수단은 상기 변형량 예측수단에서 예측한 용접 변형량 및 수축량과 정도 기준을 비교하여 그 차이에 따라 가접 방법, 구속 지그의 부착 방법을 구속방안으로 추출하는 것을 특징으로 하는 용접 구조물의 정도 관리 시스템.
  6. 청구항 5에서, 상기 구속방안은 해당 위치에서의 구속 지그의 크기와 간격 정보 및 개수, 가접의 크기와 간격 정보 및 개수를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 구조물의 정도 관리 시스템.
  7. 청구항 1에서, 상기 정도 관리 절차서 생성수단은 용접부별 정도 관리의 중요도, 구속 지그 방안 및 용접 순서 정보를 포함하여 표준화된 정도 관리 절차서를 생성하는 것을 특징으로 하는 용접 구조물의 정도 관리 시스템.
  8. 청구항 7에서, 상기 용접순서는 구속도가 큰 부위 순으로 용접순서를 결정하거나 동일한 구속도에 대해서는 용접부 길이가 짧거나 용착량이 적은 순서대로 용접 순서를 결정하는 것을 특징으로 하는 용접 구조물의 정도 관리 시스템.
  9. 청구항 1에서, 상기 정도 마진 정보는 상기 예측된 변형량과 수축량을 상쇄할 수치 값으로서, 역변형량 또는 루트 갭으로 표기되는 것을 특징으로 하는 용접 구조물의 정도 관리 시스템.
  10. 청구항 1에서, 상기 미리 설정된 데이터베이스는 실험과 해석의 결과로 부재의 물성치와 구속도, 용접조건에 따른 변형량과 수축량과의 관계 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 용접 구조물의 정도 관리 시스템.





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