KR102334957B1

KR102334957B1 - 백링을 이용한 강관의 접합 방법

Info

Publication number: KR102334957B1
Application number: KR1020210120800A
Authority: KR
Inventors: 문삼섭
Original assignee: (주)해성기공
Priority date: 2021-09-10
Filing date: 2021-09-10
Publication date: 2021-12-06

Abstract

본 발명은 강관의 접합부에 백링을 설치하여 접합 작업이 용이하고 완전 용입 용접으로 우수한 용접 품질을 확보할 수 있도록 한 백링을 이용한 강관의 접합 방법을 제공한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 백링을 이용한 강관의 접합 방법은, (a) 제1강관의 접합부 단부측 내면에 원주방향으로 일정 간격마다 백링 위치결정구를 설치하는 단계와; (b) 제1강관의 접합부 단부측 내부에 백링을 끼워넣고 일정량 외부로 돌출시켜 놓는 단계와; (c) 제1강관과 제2강관의 접합부를 동일축상에 배치되도록 함과 동시에 제2강관과 제1강관의 사이에 일정한 접합 간격을 갖도록 정열시키는 단계와; (d) 백링의 돌출부를 펀치로 타격하여 제2강관의 접합부로 밀어넣는 단계와; (e) 백링의 중심이 접합 간격의 중심에 도달하면, 백링의 이동을 멈추고 백링의 둘레로 가용접을 실시하는 단계와; (f) 백링을 제1 및 제2강관에 고정시키는 본용접을 실시하는 단계;를 포함한 것을 특징으로 한다.

Description

백링을 이용한 강관의 접합 방법{Steel pipe join method using back ring}

본 발명은 강관 구조물에 설치되는 강관의 접합 방법에 관한 것으로, 특히 강관의 접합부에 백링을 설치하여 접합 작업이 용이하고, 완전 용입 용접으로 우수한 용접 품질을 확보할 수 있도록 한 백링을 이용한 강관의 접합 방법에 관한 것이다.

강관 구조물은 강관이 서로 연결 접합되어져 하나의 대공간 구조물을 이루게 된다. 예로, 강관 구조물이 트러스 형태를 갖는 경우, 각 부재는 강관을 상호 접합시켜 일체된 구조물을 이루게 된다. 이 경우 강관들을 상호 연결하고 현장 용접을 실시하게 된다. 이때 현장 용접부위는 완전 용입 용접(CJP)이 필요하게 된다. 이를 위해서는 용접부 내부에 뒷댐재를 설치하여야 한다. 그런데 강관과 강관간의 연결부 틈새가 수밀리미터로 작아 덧댐재를 설치할 수 있는 방법이 매우 제한적이다. 예로, 가는 봉의 선단에 작은 호형의 덧댐재를 연결부 틈새에 집어넣고, 그 봉을 잡고 있는 상태에서 가접을 수행하는 연속적인 작업을 여러번 반복할 수 밖에 없었다. 이 경우 작업이 어렵고 난해하여 용접 접합의 품질 확보가 되지 않는 문제가 있다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-1485101호(특허문헌 1)로서, '강관 트러스 구조물의 시공방법'이 제안되어 있다. 이는 상현재와 하현재를 연결하는 다수의 연결재 중 각각이 경사재인 웨브재, 제1,2강관 브라켓 3개의 부재로 구성되고, 제1,2강관 브라켓의 일단이 상기 상현재와 하현재의 외주면에 접합될 때 3개의 부재가 센터 상에 맞도록 가조립시켜, 추후 웨브재와 제1,2강관 브라켓의 맞대기 용접을 정확한 위치에서 행할 수 있게 한 것이다. 그러나 상기 배경기술은 덧댐재의 설치 방법이 난해하여 접합의 전체적인 작업시간이 많이 소요되고, 덧댐재가 불연속적으로 설치되어 용접 접합의 품질을 높이는데 한계가 있다.

한국 등록특허 등록번호 제10-1485101호

본 발명은 강관의 접합부에 백링을 설치하여 접합 작업이 용이하고 완전 용입 용접으로 우수한 용접 품질을 확보할 수 있도록 한 백링을 이용한 강관의 접합 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 백링을 이용한 강관의 접합 방법은, (a) 제1강관의 접합부 단부측 내면에 원주방향으로 일정 간격마다 백링 위치결정구를 설치하는 단계와; (b) 제1강관의 접합부 단부측 내부에 백링을 끼워넣고 일정량 외부로 돌출시켜 놓는 단계와; (c) 제1강관과 제2강관의 접합부를 동일축상에 배치되도록 함과 동시에 제2강관과 제1강관의 사이에 일정한 접합 간격을 갖도록 정열시키는 단계와; (d) 백링의 돌출부를 펀치로 타격하여 제2강관의 접합부로 밀어넣는 단계와; (e) 백링의 중심이 접합 간격의 중심에 도달하면, 백링의 이동을 멈추고 백링의 둘레로 가용접을 실시하는 단계와; (f) 백링을 제1 및 제2강관에 고정시키는 본용접을 실시하는 단계;를 포함한 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 백링은 제1강관의 외경과 동일하게 구성됨과 동시에 외경을 수축시키면 탄성 반발력을 발휘하도록 일개소에 절단된 절단부를 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 백링 위치결정구는 L형 플레이트로 제작되어 제1강관에 삽입되는 백링의 삽입량을 제한하는 백링 걸림턱을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 백링의 삽입량을 제한함과 동시에 백링의 중심이 접합 간격의 중심에 위치되도록 제2강관의 접합부 단부측 내면에는 원주방향으로 일정 간격마다 백링 스톱퍼가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 (c)단계에서, 제1강관과 제2강관의 접합부를 강관 클램프를 이용하여 동일축상에 배치되도록 한 후, 본용접은 강관 클램프를 해체한 후 실시되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 백링을 이용한 강관의 접합 방법에 따르면, 제1강관의 접합부 내부에 백링을 강제 삽입시킨 후 그 백링을 타격하여 제2강관의 내부로 일정량 이동시켜 가접과 본용접을 실시함으로써 접합 작업이 용이할 뿐만 아니라 완전 용입 용접으로 우수한 용접 품질이 가능하다. 또한, 제1강관의 접합부 내부에 백링 위치결정구가 설치되어 백링의 삽입량을 쉽게 결정할 수 있고 일정량이 외부로 돌출되어 백링의 타격 이동에 문제가 발생되지 않는다. 또한, 백링 하나로 가용접과 본용접을 실시할 수 있어 전체적인 강관의 접합 작업시간을 단축할 수 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1a는 본 발명의 실시 예에 따른 제1강관에 백링 위치결정구가 설치된 상태 및 백링의 결합전 사시도.
도 1b는 도 1a에 도시된 제1강관에 백링을 삽입시킨 사시도.
도 2는 도 1a에 도시된 제1강관의 일단 접속부측 정면도 및 일측면도.
도 3a는 도 1b에 도시된 제1강관과 제2강관의 사이에 백링이 설치된 상태도.
도 3b는 도 3a에 도시된 제2강관에 백링 스톱퍼가 추가 설치된 부분확대도.
도 3c는 도 3a에 도시된 접합 간격에 완전 용입 용접으로 백링의 둘레로 용접비드가 형성된 상태도.
도 4a는 본 발명의 실시 예에 따른 양쪽 제1강관의 사이에 제2강관이 배치된 상태도.
도 4b는 본 발명의 실시 예에 따른 양쪽 제1강관의 사이에 제2강관이 일직선상에 정열된 상태도.
도 4c는 본 발명의 실시 예에 따른 양쪽 제1강관의 사이에 제2강관을 이동시키는 방법을 나타낸 개념도.
도 5a는 강관을 정열시키는데 사용되는 일예의 클램프 사시도.
도 5b는 도 5a에 도시된 클램프를 통해 강관이 정열되어 있는 강관 구조물을 나타낸 상태도.
도 5c는 도 5a에 도시된 클램프를 통해 강관을 정열시키는 과정을 나타낸 예시도.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

본 발명은 도 5a와 같이 제1강관(10)에 제2강관(20)을 동일축상으로 접합시키는 방법을 제공한다. 제1강관(10)과 제2강관(20)은 도 5b의 강관 구조물(1000)에 설치되는 부재로서 경사재 또는 수직재가 될 수 있다. 여기서 제1강관(10)과 제2강관(20)은 동일한 직경을 가지며, 각각의 길이는 특정한 길이에 한정되는 것은 아니다. 본 실시 예에서 제1강관(10)이란 선 설치된 강관을 의미하고, 제2강관(20)이란 후 설치 접합되는 것으로 사용되었으나, 본 발명에서 제2강관(20)이란 동일축상에 일정 거리 떨어져 있는 제1강관(10과 10)의 사이에 설치되는 것도 포함되는 것으로 이해되어야 한다.

먼저, 도 1a 및 도 2와 같이 제1강관(10)의 접합부 단부측 내면에 원주방향으로 일정 간격마다 백링 위치결정구(12)를 설치한다.

백링 위치결정구(12)는 L형 플레이트로 제작되어 용접으로 제1강관(10)의 접합부 단부측 내면에 설치될 수 있다. 백링 위치결정구(12)는 제1강관(10)에 삽입되는 백링(14)의 삽입량을 제한하는 백링 걸림턱(12a)을 갖는다. 백링 걸림턱(12a)의 높이(h)는 후술할 백링(14)의 원활한 삽입을 위해 백링(14)의 두께(t)보다 크게 함이 바람직하다.

그 다음, 도 1b 및 도 4a와 같이 제1강관(10)의 접합부 단부측 내부에 백링(14)을 끼워넣고 일정량 외부로 돌출시켜 놓는다. 여기서 백링(14)의 돌출량은 제2강관(20)과 제1강관(10)을 접합시키기 위해 필요한 접합 간격(G)보다 작다.

도 1a와 같이 백링(14)은 제1강관(10)의 외경과 동일하게 구성됨과 동시에 외경을 수축시키면 탄성 반발력을 발휘하도록 일개소에 절단된 절단부(14a)를 갖는다. 이때 백링(14)의 삽입 전 외경은 제1강관(10)의 내경보다 크게 함으로써 백링(14)은 제1강관(10)의 접합부 단부측 내부에 끼워져 탄성반발력으로 밀착상태를 유지한다. 백링(14)의 삽입은 간단히 해머를 이용할 수 있다.

그 다음, 도 4b와 같이 제1강관(10)과 제2강관(20)의 접합부를 동일축상에 배치되도록 함과 동시에 제2강관(20)과 제1강관(10)의 사이에 일정한 접합 간격(G)을 갖도록 정열시킨다.

이때 도 3b과 같이 백링(14)의 삽입량을 제한함과 동시에 백링(14)의 중심이 접합 간격(G)의 중심에 위치되도록 제2강관(20)의 접합부 단부측 내면에는 원주방향으로 일정 간격마다 백링 스톱퍼(22)가 더 설치될 수 있다. 백링 스톱퍼(22)는 백링 위치결정구(12)와 같이 L형 플레이트로 제작되어 설치될 수 있다.

그 다음, 도 4c와 같이 백링(14)의 돌출부를 펀치(500)로 타격하여 제2강관(20)의 접합부로 밀어넣는다. 이러한 작업은 백링(14)의 돌출부 둘레를 따라 펀치(500)로 타격하여 이루어진다. 타격력은 펀치(500)에 해머(600)로 타격을 하여 얻을 수 있다.

그 다음, 도 3a와 같이 제2강관(20)의 내부로 백링(14)을 이동시키는 과정에서 백링(14)의 중심이 접합 간격(G)의 중심에 도달하면, 펀치(P)의 타격을 중지하여 백링(14)의 이동을 멈추고 백링(14)의 둘레로 가용접을 실시한다.

따라서 가용접에 의해 백링(14)은 제1 및 제2강관(10,20)에 접합되어 제1 및 제2강관(10,20)은 백링(14)을 매개로 연결된 상태가 된다.

그 다음, 도 3c와 같이 백링(14)을 제1 및 제2강관(10,20)에 고정시키는 본용접을 실시한다. 본용접은 완전 용입 용접으로 이루어진다. 완전 용입 용접으로 백링(14)의 중심 둘레로 양질의 용접비드(5)가 형성된다.

이와 같이 본 발명은 제1강관(10)과 제2강관(20)을 상호 연결되도록 용접하는데 있어 백링(14)을 사용하여 완전 용입되게 용접이 이루어짐으로써 우수한 용접 품질을 확보할 수 있다.

한편, 강관의 정열 과정에서 제1강관(10)과 제2강관(20)의 접합부를 도 5a의 강관 클램프(100)를 이용하여 동일축상에 배치되도록 한 후, 본용접은 강관 클램프(100)를 해체한 후 실시될 수 있다. 도 5a에 도시된 강관 클램프(100)는 이 기술분야에서 알려진 형태로서 일 예로 국내 특허 등록된 제10-1485101호에 제시된 '지그'가 이용될 수 있다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

10: 제1강관
12: 백링 위치결정구
14: 백링
20: 제2강관
22: 백링 스톱퍼
2000: 강관 클램프

Claims

제1강관에 제2강관을 동일축상으로 접합시키는 방법에 있어서,
(a) 제1강관의 접합부 단부측 내면에 원주방향으로 일정 간격마다 백링 위치결정구를 설치하는 단계와;
(b) 제1강관의 접합부 단부측 내부에 백링을 끼워넣고 일정량 외부로 돌출시켜 놓는 단계와;
(c) 제1강관과 제2강관의 접합부를 동일축상에 배치되도록 함과 동시에 제2강관과 제1강관의 사이에 일정한 접합 간격(G)을 갖도록 정열시키는 단계와;
(d) 백링의 돌출부를 펀치(500)로 타격하여 제2강관의 접합부로 밀어넣는 단계와;
(e) 백링의 중심이 접합 간격(G)의 중심에 도달하면, 백링의 이동을 멈추고 백링의 둘레로 가용접을 실시하는 단계와;
(f) 백링을 제1 및 제2강관(10,20)에 고정시키는 본용접을 실시하는 단계;를 포함한 것을 특징으로 하는 백링을 이용한 강관의 접합 방법.
제 1항에 있어서,
상기 백링은 제1강관의 외경과 동일하게 구성됨과 동시에 외경을 수축시키면 탄성 반발력을 발휘하도록 일개소에 절단된 절단부(14a)를 갖는 것을 특징으로 하는 백링을 이용한 강관의 접합 방법.
제 1항에 있어서,
상기 백링 위치결정구는 L형 플레이트로 제작되어 제1강관에 삽입되는 백링의 삽입량을 제한하는 백링 걸림턱(12a)을 갖는 것을 특징으로 하는 백링을 이용한 강관의 접합 방법.
제 1항에 있어서,
상기 백링의 삽입량을 제한함과 동시에 백링의 중심이 접합 간격(G)의 중심에 위치되도록 제2강관의 접합부 단부측 내면에는 원주방향으로 일정 간격마다 백링 스톱퍼(22)가 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 백링을 이용한 강관의 접합 방법.
제 1항에 있어서,
상기 (c)단계에서, 제1강관과 제2강관의 접합부를 강관 클램프(2000)를 이용하여 동일축상에 배치되도록 한 후, 본용접은 강관 클램프(2000)를 해체한 후 실시되는 것을 특징으로 하는 백링을 이용한 강관의 접합 방법.