KR102376638B1 - 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법 및 이에 의해 제어되는 용접 장치 - Google Patents

강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법 및 이에 의해 제어되는 용접 장치 Download PDF

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김성환
문형순
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한국생산기술연구원
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Abstract

본 발명은 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법 및 이에 의해 제어되는 용접 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강관 성형부의 저온 인성 및 인장 강도를 개선하기 위한 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법 및 이에 의해 제어되는 용접 장치에 관한 것이다. 본 발명의 구성은 a) 모재의 두께 대비 두께 감소율이 1% 이상으로 소성 가공되도록 확관된 성형부가 형성되는 단계; b) 형성된 상기 성형부의 외부에 용접봉을 이용한 용접이 이루어지는 단계; 및 c) 용접된 상기 성형부가 냉각되어 개질되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법을 제공한다.

Description

강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법 및 이에 의해 제어되는 용접 장치{WELDING CONTROL METHOD FOR IMPROVING LOW-TEMPERATURE IMPACT TOUGHNESS OF STEEL PIPE FORMING PART AND WELDING DEVICE CONTROLLED THEREBY}
본 발명은 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법 및 이에 의해 제어되는 용접 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강관 성형부의 저온 인성 및 인장 강도를 개선하기 위한 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법 및 이에 의해 제어되는 용접 장치에 관한 것이다.
상수관로는 대부분 도로 밑에 시공되어 있는 경우가 많으며, 상수관로 파손 시 상수 공급에 차질을 빚어 국민생활을 불편하게 만들 수 있다.
구체적으로, 상수관로 파손시 싱크홀 발생으로 인한 도로침하 및 교통흐름에 막대한 영향을 미치게 되며, 대규모 복구 비용이 발생하게 된다.
상수관로는 복수의 상수관들을 연결하게 되는데, 이때 상수관로를 연결하기 위해서는 어느 한쪽의 상수관을 확관하고 다른 상수관을 이에 삽입한 다음 용접을 해야 한다.
그러나, 서울시 자료에 따르면, 상수도관 파열의 90% 이상의 관체 및 접합부에서 파손이 발생하는 것으로 조사되었다.
도 1은 종래의 강관 성형부의 미세조직을 나타낸 예시도이다.
도 1에 도시된 것처럼, 모재(1)와 다른 모재(3) 사이에 확관되어 형성된 성형부(2)는 강제로 확관됨에 따라 경도가 급격히 상승하고 저온인성이 급격히 하락하게 된다.
특히, 국제 규격(ISO 10799-2, EN 10219)에 따르면 강관은 사용온도에서 최소 27J이상의 충격인성이 필요나, 이처럼 성형부(2)를 형성하게 되면 강관의 확장으로 인해 충격에 대한 저온인성이 저하되며, 강제로 충격인성을 늘리려고 하면 인장강도가 저하되는 문제가 있다.
따라서, 인장강도는 유지 또는 개선되면서 충격에 대한 저온인성이 개선되도록 하기 위한 성형부의 개질 방법이 필요하다.
한국등록특허 제10-1982160호
상기와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명의 목적은 강관 성형부의 저온 인성 및 인장 강도를 개선하기 위한 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법 및 이에 의해 제어되는 용접 장치를 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.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 a) 모재의 두께 대비 두께 감소율이 1% 이상으로 소성 가공되도록 확관된 성형부가 형성되는 단계; b) 형성된 상기 성형부의 외부에 용접봉을 이용한 용접이 이루어지는 단계; 및 c) 용접된 상기 성형부가 냉각되어 개질되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 a) 단계에서, 상기 모재의 인장강도는 400~450MPa인 소재로 이루어진 용접 강관(welded pipe) 또는 무계목 강관(Seamless pipe)인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 a) 단계에서, 상기 성형부는, 확관 성형, 압출 성형, 인발 성형, 곡관 성형 중 어느 하나의 방법으로 소성 가공되어 확관된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 b) 단계에서, 상기 용접은 GTAW, FCAW, SAW 중 어느 하나의 아크 용접법에 의해 이루어지거나, 통전을 이용한 전기저항용접 및 초음파를 이용한 초음파 용접 중 어느 하나에 의해 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 c) 단계에서, 상기 성형부는, 기설정된 온도에서의 샤르피 시험편의 충격인성 값이 규격 대비 200% 이상이 되도록 개질되도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 c) 단계에서, 상기 성형부는, 단면 미세조직 중 평균 결정립 크기가 15μm이하인 미세결정립층의 두께가 상기 성형부의 단면 깊이방향으로 1mm이상 형성되도록 개질되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 c) 단계에서, 상기 미세결졍립층은, 페라이트상으로 구성된 층인 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 c) 단계에서, 상기 성형부는, 상기 미세결정립층의 깊이는 용입 깊이의 50% 이상이 되도록 개질되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 구성은 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법에 의해 제어되는 용접 장치에 있어서, 상기 모재의 하부에 마련되어 상기 모재를 회전시키도록 마련된 롤러부; 상기 모재의 상부에 위치하며, 상기 성형부에 대한 용접을 수행하도록 마련된 용접부; 상기 용접부를 상기 성형부의 길이 방향을 따라 이동시키도록 마련된 수평이동부; 상기 수평이동부를 승강 및 하강시키도록 마련된 수직이동부; 및 상기 수직이동부의 하부에 마련되며, 상기 용접부가 상기 모재의 최상단의 상부에 위치하도록 상기 수직이동부를 이동시키는 슬라이딩부를 포함하는 것을 특징으로 하는 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법에 의해 제어되는 용접 장치를 제공한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 저장된 용접조건에 따라 상기 용접부, 상기 수평이동부, 상기 수직이동부 및 상기 슬라이딩부를 자동으로 제어하여 상기 성형부에 대한 용접을 수행하도록 마련된 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 제어부는, 상기 용접부의 용접 온도 및 용접 시간을 제어하도록 마련된 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 수평이동부는, 일단에 상기 용접부가 결합되며, 상기 모재의 길이 방향과 평행을 이루도록 연장 형성된 수평프레임; 상기 수평프레임에 연결되어 상기 용접부를 상기 모재의 길이 방향으로 이동시키도록 마련된 수평리니어가이드; 및 상기 수평리니어가이드에 동력을 제공하도록 마련된 수평모터를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 수직이동부는, 상기 수평이동부와 수직을 이루도록 연장 형성된 수직프레임; 상기 수직프레임에 결합되어 상기 수평이동부를 상기 수직프레임의 길이 방향을 따라 상승 및 하강시키도록 마련된 수직리니어가이드; 및 상기 수직리니어가이드에 동력을 제공하도록 마련된 수직모터를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기와 같은 구성에 따르는 본 발명의 효과는, 인장강도가 개선되면서 이와 동시에 저온인성이 크게 개선됨으로, 강관 접합부인 성형부에서 발생하는 파손 문제를 방지할 수 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 종래의 강관 성형부의 미세조직을 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법의 순서도이다.
도 3은 종래의 성형부의 단면과 본 발명의 일실시예에 따른 성형부의 단면을 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 성형부의 미세결정립층의 조직도와 모재의 조직도를 나타낸 예시도이다.
도 5는 종래예의 성형부와 본 발명의 실시예에 따른 성형부의 개질처리 전후를 나타낸 표이다.
도 6은 종래예와 본 발명의 일실시예에 따른 성형부의 개질처리 후의 인장강도 및 충격인성을 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법에 의해 제어되는 용접 장치의 일측 사시도이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법에 의해 제어되는 용접 장치의 타측 사시도이다.
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 2는 본 발명의 일실시예에 따른 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법의 순서도이다.
도 2에 도시된 것처럼, 따른 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법는, 먼저, 모재의 두께 대비 두께 감소율이 1% 이상으로 소성 가공되도록 확관된 성형부가 형성되는 단계(S10)를 수행하도록 마련될 수 있다.
모재의 두께 대비 두께 감소율이 1% 이상으로 소성 가공되도록 확관된 성형부가 형성되는 단계(S10)에서, 모재의 일단부 또는 양단부를 확관하여 성형하도록 마련될 수 있다.
이때, 상기 성형부(2)는, 확관 성형, 압출 성형, 인발 성형, 곡관 성형 중 어느 하나의 방법으로 소성 가공되어 확관된 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에서 모재는 인장강도가 400~450MPa인 소재로 이루어진 용접 강관(welded pipe) 또는 무계목 강관(Seamless pipe)으로 마련될 수 있다. 단, 상기 모재의 소재를 이에 한정하는 것은 아니다.
모재의 두께 대비 두께 감소율이 1% 이상으로 소성 가공되도록 확관된 성형부가 형성되는 단계(S10) 이후에는, 형성된 성형부의 외부에 용접봉을 이용한 용접이 이루어지는 단계(S20)가 수행될 수 있다.
형성된 성형부의 외부에 용접봉을 이용한 용접이 이루어지는 단계(S20)에서, 상기 용접은 GTAW, FCAW, SAW 중 어느 하나의 아크 용접법에 의해 이루어지거나, 통전을 이용한 전기저항용접 및 초음파를 이용한 초음파 용접 중 어느 하나에 의해 이루어질 수 있다.
형성된 성형부의 외부에 용접봉을 이용한 용접이 이루어지는 단계(S20) 이후에는, 용접된 성형부가 냉각되어 개질되는 단계(S30)가 수행될 수 있다.
용접된 성형부가 냉각되어 개질되는 단계(S30)에서, 상기 성형부(2)는, 기설정된 온도에서의 샤르피 시험편의 충격인성 값이 규격 대비 200% 이상이고, 최소 40J이상이 되도록 개질되도록 마련될 수 있다.
여기서, 기설정된 온도에서의 샤르피 시험편의 충격인성 값의 규격은, 국제 규격(ISO 10799-2, EN 10219)에 따른 것으로, 강관은 사용온도에서 최소 27J이상의 충격인성이 필요하다는 것이다. 즉, 용접된 성형부가 냉각되어 개질되는 단계(S30)에서, 상기 성형부(2)의 충격에 대한 저온인성 값은 국제규격인 27J의 200% 이상이 되도록 개질 처리가 이루어지도록 마련될 수 있다.
도 3은 종래의 성형부의 단면과 본 발명의 일실시예에 따른 성형부의 단면을 나타낸 예시도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 성형부의 미세결정립층의 조직도와 모재의 조직도를 나타낸 예시도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 용접된 성형부가 냉각되어 개질되는 단계(S30)에서, 상기 성형부(2)에는, 평균 결정립 크기가 15μm이하인 페라이트상으로 구성된 미세결정립층(32)이 형성되도록 마련될 수 있다.
보다 구체적으로, 형성된 성형부의 외부에 용접봉을 이용한 용접이 이루어지는 단계(S20) 및 용접된 성형부가 냉각되어 개질되는 단계(S30)에서, 상기 미세결정립층(32)의 깊이는 용입 깊이(31)의 50% 이상이 되도록 개질될 수 있게 용접 조건 및 냉각 조건이 마련될 수 있다.
일 예로, 상기 미세결정립층(32)의 두께는 상기 성형부(2)의 단면 깊이방향으로 1mm이상 형성되도록 개질 처리될 수 있다.
그리고, 상기 용입 깊이(31)는 1.5~3.5mm 로 제어되고, 용접 비드의 폭은 50~70mm가 되도록 마련될 수 있다.
도 4의 (a)는 미세결정립층(32)의 미세조직을 나타낸 것이고, 도 4의 (b)는 개질처리 되지 않은 모재(1)의 미세조직을 나타낸 것이다.
도 4에 도시된 것처럼, 성형부(2)의 개질처리되어 형성된 미세결정립층(32)은 평균 결정립 크기가 15μm이하인 페라이트상으로 조직이 구성된 것을 확인할 수 있다.
도 5는 종래예의 성형부와 본 발명의 실시예에 따른 성형부의 개질처리 전후를 나타낸 표이다.
도 5를 더 참조하면, 종래의 비교예의 성형부는 용입 깊이(21)가 2.4~3.2mm인데 미세결정립층(22)의 두께가 용입 깊이(21)의 50%에 훨씬 못미치는 0.46~0.63mm인 것을 확인할 수 있다.
이에 따라, 비교예1은 인장강도가 증가하되 저온 충격인성은 오히려 감소하였다. 그리고, 비교예2~4는 저온 충격인성은 소폭 증가하였으나 인장강도는 감소하였다.
또한, 비교예4를 제외하고는 국제 규격에 따른 강관의 사용온도에 따른 최소 충격인성인 27J에 미달하여 파손 위험이 높았다. 여기서, 최초 모재의 충격인성이 60J이었는데 확관 후 충격인성이 감소하였고, 개질 처리 후에도 여전히 충격인성이 크게 개선되지 않거나 오히려 저하되는 문제를 확인할 수 있다.
반면에, 본 발명의 실시예는 용입 깊이(31)가 2.1~2.4mm인데, 미세결정립층(32)의 두께는 이의 50% 이상인 1.08~1.24로 개질처리가 되었음을 확인할 수 있다.
이에 따라, 본 발명은 충격인성이 국제 규격의 200% 이상이 되도록 크게 증가하였으며, 이와 동시에 인장강도도 함께 증가하여 개선이 이루어졌음을 확인할 수 있다.
도 6은 종래예와 본 발명의 일실시예에 따른 성형부의 개질처리 후의 인장강도 및 충격인성을 나타낸 그래프이다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 종래예는 성형부(2)의 개질처리시 저온 충격인성과 인장강도가 반비례하는 문제가 있었으나, 본 발명은 용입 깊이와 미세결정립층의 깊이를 적절히 제어하는 방식으로 개질처리를 함으로써, 저온 충격인성과 인장강도가 동시에 개선되는 효과를 거둘 수 있다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법에 의해 제어되는 용접 장치의 일측 사시도이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법에 의해 제어되는 용접 장치의 타측 사시도이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법에 의해 제어되는 용접 장치(100)는 롤러부(110), 용접부(120), 수평이동부(130), 수직이동부(140), 슬라이딩부(150) 및 제어부(160)를 포함한다.
상기 롤러부(110)는 상기 모재(1)의 하부에 마련되어 상기 모재(1)를 회전시키도록 마련될 수 있다.
상기 용접부(120)는 상기 모재(1)의 상부에 위치하며, 상기 성형부(2)에 대한 용접을 수행하도록 마련될 수 있다.
이때, 상기 용접부(120)는 용접봉인 와이어를 이용하여 상기 성형부(2)에 대한 용접을 수행할 수 있는 용접 장치로 마련될 수 있다.
상기 수평이동부(130)는 상기 용접부(120)를 상기 성형부(2)의 길이 방향을 따라 수평 방향으로 이동시키도록 마련될 수 있다.
상기 수평이동부(130)는 수평프레임(131), 수평리니어가이드(132) 및 수평모터(133)를 포함한다.
상기 수평프레임(131)은 일단에 상기 용접부(120)가 결합되며, 상기 모재(1)의 길이 방향과 평행을 이루도록 연장 형성될 수 있다.
상기 수평리니어가이드(132)는 상기 수평프레임(131)에 결합되며, 상기 수평프레임(131)의 길이를 조절하도록 마련될 수 있다.
상기 수평모터(133)는 상기 수평리니어가이드(132)에 동력을 제공하도록 연결될 수 있다.
이처럼 마련된 상기 수평이동부(130)는 상기 용접부(120)가 상기 성형부(2) 상에 위치하게 할 수 있다.
상기 수직이동부(140)는 상기 수평이동부(130)를 승강 및 하강시키도록 마련될 수 있다.
상기 수직이동부(140)는 수직프레임(141), 수직리니어가이드(142) 및 수직모터(143)를 포함할 수 있다.
상기 수직프레임(141)은 상기 수평프레임(131)과 수직을 이루도록 상하 방향으로 연장 형성될 수 있다.
상기 수직리니어가이드(142)는 상기 수평프레임(131)과 연결되어, 상기 수평프레임(131)을 상승 및 하강시키도록 마련될 수 있다.
상기 수직모터(143)는 상기 수직리니어가이드(142)에 동력을 제공하도록 마련될 수 있다.
상기 슬라이딩부(150)는 상기 수직이동부(140)의 하부에 마련되며, 상기 용접부(120)가 상기 모재(1) 성형부(2)의 최상단의 상부에 위치하도록 상기 수직이동부(140)를 이동시키도록 마련될 수 있다.
상기 슬라이딩부(150)는 상기 모재(1)와 직교하는 방향으로 연장 형성된 레일(10) 상을 슬라이딩 하도록 마련될 수 있다.
상기 제어부(160)는 저장된 용접조건에 따라 상기 롤러부(110), 상기 용접부(120), 상기 수평이동부(130), 상기 수직이동부(140) 및 상기 슬라이딩부(150)를 자동으로 제어하여 상기 성형부(2)에 대한 용접을 수행하도록 마련될 수 있다.
일 예로, 상기 제어부(160)는 정해진 용접 조건에 따라 상기 롤러부(110)가 상기 모재(1)를 회전시키는 속도를 조절하여 위치별로 상기 용접부(120)에 의해 용접되는 시간을 조절할 수 있다.
또한, 상기 제어부(160)는 상기 성형부(2)에 기설정된 용입 깊이, 미세결정립층 깊이가 형성되도록 상기 용접부(120)의 용접 온도, 용접 시간 등의 용접 조건을 제어하도록 마련될 수 있다.
그리고, 상기 제어부(160)에는 용접 관련 데이터가 자동으로 저장되도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법에 의해 제어되는 용접 장치(100)에는 상기 용입 깊이 및 미세결정립층의 깊이를 측정하도록 마련된 영상장치가 더 마련될 수 있다.
그리고, 상기 제어부(160)에는 용접 조건에 따라 형성되는 용입 깊이 및 미세결정립층의 깊이가 저장되며, 상기 제어부(160)는 미세결정립층의 두께가 상기 용입 깊이의 50%에 못 미치는 경우 불량 발생을 알리도록 마련될 수도 있다.
또한, 상기 제어부(160)는 수평이동부(130), 상기 수직이동부(140) 및 상기 슬라이딩부(150)를 제어하여 상기 용접부(120)가 성형부(2)에 상에 위치하도록 할 수 있다.
이처럼 본 발명은 성형부(2)의 용입 깊이와 미세결정립층의 두께를 제어하여 저온 충격인성 및 인장강도를 개선함으로써, 성형부(2)에서 파손이 일어나는 문제를 방지할 수 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.
1: 모재
2: 성형부
3. 모재
10: 레일
21: 용입 깊이
22: 미세결정립층
31: 용입 깊이
32: 미세결정립층
100: 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법에 의해 제어되는 용접 장치
110: 롤러부
120: 용접부
130: 수평이동부
131: 수평프레임
132: 수평리니어가이드
133: 수평모터
140: 수직이동부
141: 수직프레임
142: 수직리니어가이드
143: 수직모터
150: 슬라이딩부
160: 제어부

Claims (13)

  1. a) 모재의 두께 대비 두께 감소율이 1% 이상으로 소성 가공되도록 확관된 성형부가 형성되는 단계;
    b) 형성된 상기 성형부의 외부에 용접봉을 이용한 용접이 이루어지는 단계; 및
    c) 용접된 상기 성형부가 냉각되어 개질되는 단계; 를 포함하며,
    상기 c) 단계에서, 상기 성형부는,
    단면 미세조직 중 평균 결정립 크기가 15μm이하인 미세결정립층의 두께가 상기 성형부의 단면 깊이방향으로 1mm이상 형성되도록 개질되는 것을 특징으로 하는 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 a) 단계에서,
    상기 모재의 인장강도는 400~450MPa인 소재로 이루어진 용접 강관(welded pipe) 또는 무계목 강관(Seamless pipe)인 것을 특징으로 하는 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 a) 단계에서,
    상기 성형부는,
    확관 성형, 압출 성형, 인발 성형, 곡관 성형 중 어느 하나의 방법으로 소성 가공되어 확관된 것을 특징으로 하는 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 b) 단계에서,
    상기 용접은 GTAW, FCAW, SAW 중 어느 하나의 아크 용접법에 의해 이루어지거나, 통전을 이용한 전기저항용접 및 초음파를 이용한 초음파 용접 중 어느 하나에 의해 이루어지는 것을 특징으로 하는 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 c) 단계에서,
    상기 성형부는,
    기설정된 온도에서의 샤르피 시험편의 충격인성 값이 규격 대비 200% 이상이 되도록 개질되도록 마련된 것을 특징으로 하는 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법.
  6. 삭제
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 c) 단계에서,
    상기 미세결졍립층은,
    페라이트상으로 구성된 층인 것을 특징으로 하는 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 c) 단계에서,
    상기 성형부는,
    상기 미세결정립층의 깊이는 용입 깊이의 50% 이상이 되도록 개질되는 것을 특징으로 하는 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법.
  9. 제 1 항에 따른 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법에 의해 제어되는 용접 장치에 있어서,
    상기 모재의 하부에 마련되어 상기 모재를 회전시키도록 마련된 롤러부;
    상기 모재의 상부에 위치하며, 상기 성형부에 대한 용접을 수행하도록 마련된 용접부;
    상기 용접부를 상기 성형부의 길이 방향을 따라 이동시키도록 마련된 수평이동부;
    상기 수평이동부를 승강 및 하강시키도록 마련된 수직이동부; 및
    상기 수직이동부의 하부에 마련되며, 상기 용접부가 상기 모재의 최상단의 상부에 위치하도록 상기 수직이동부를 이동시키는 슬라이딩부를 포함하는 것을 특징으로 하는 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법에 의해 제어되는 용접 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    저장된 용접조건에 따라 상기 용접부, 상기 수평이동부, 상기 수직이동부 및 상기 슬라이딩부를 자동으로 제어하여 상기 성형부에 대한 용접을 수행하도록 마련된 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법에 의해 제어되는 용접 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 용접부의 용접 온도 및 용접 시간을 제어하도록 마련된 것을 특징으로 하는 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법에 의해 제어되는 용접 장치.
  12. 제 9 항에 있어서,
    상기 수평이동부는,
    일단에 상기 용접부가 결합되며, 상기 모재의 길이 방향과 평행을 이루도록 연장 형성된 수평프레임;
    상기 수평프레임에 연결되어 상기 용접부를 상기 모재의 길이 방향으로 이동시키도록 마련된 수평리니어가이드; 및
    상기 수평리니어가이드에 동력을 제공하도록 마련된 수평모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법에 의해 제어되는 용접 장치.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 수직이동부는,
    상기 수평이동부와 수직을 이루도록 연장 형성된 수직프레임;
    상기 수직프레임에 결합되어 상기 수평이동부를 상기 수직프레임의 길이 방향을 따라 상승 및 하강시키도록 마련된 수직리니어가이드; 및
    상기 수직리니어가이드에 동력을 제공하도록 마련된 수직모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 강관 성형부의 저온 충격 인성을 개선하기 위한 용접 제어방법에 의해 제어되는 용접 장치.
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