KR102454119B1

KR102454119B1 - 현장 시험이 용이한 고압 유체 수송용 플랜지관

Info

Publication number: KR102454119B1
Application number: KR1020200155009A
Authority: KR
Inventors: 문재화; 장원진
Original assignee: (주)브이월드코리아; 문재화; 장원진
Priority date: 2020-11-18
Filing date: 2020-11-18
Publication date: 2022-10-14
Also published as: KR20220068074A

Abstract

현장 시험이 용이한 고압 유체 수송용 플랜지관을 개시한다. 본 발명에 따른 현장 시험이 용이한 고압 유체 수송용 플랜지관은 관체의 선단에 플랜지가 부착된 플랜지관에 있어서, 상기 플랜지와 관체을 용접으로 접합하되, 상기 플랜지와 관체의 접합면에는 플랜지 내경을 따라 일주하는 제1시험유체홈과 상기 제1시험유체홈을 중심으로 양측에 일정한 간격을 두고 실링재홈을 형성하고, 상기 제1시험유체홈에는 플랜지 외면을 향하여 관통된 제1시험유체투입구를 형성하여, 상기 실링재홈에는 열을 가할 때 용융팽창하여 플랜지 및 관체의 표면에 융착하는 핫멜트링(hot-melt ring)을 플랜지와 관체를 용접하기 전에 삽입하고, 플랜지와 관체를 용접할 때 용접열에 의하여 상기 핫멜트링이 용융팽창되어 플랜지 및 관체의 표면에 융착되게 하고, 상기 제1시험유체투입구에 고압 시험 유체를 투입하여 상기 핫멜트링에 의한 실링을 시험할 수 있게 한 데 특징이 있다.

Description

현장 시험이 용이한 고압 유체 수송용 플랜지관{FLANGE PIPE FOR FLUID OF HIGH PRESSURE OF WHICH LEAKING TEST IS EASY AT SITE}

본 발명은 현장 시험이 용이한 고압 유체 수송용 플랜지관에 관한 것으로, 더 상세하게는 일반 관(pipe)보다 상대적으로 두께가 두꺼운 고압 유체(기체, 액체) 수송용 플랜지관의 관체와 플랜지간의 이음부 및 플랜지의 접합면을 개선하여 7kgf/㎠ 내지 120kgf/㎠의 고압 유체를 누설 없이 수송할 수 있을 뿐만 아니라 시공 직후 신속하고 용이하게 현장에서 내압 시험 및 누설 시험을 할 수 있는 고압 유체 수송용 플랜지관에 관한 것이다.

원유(액체) 수송관, 고압 천연가스(기체) 수송관, 상수도(액체) 송수관 등 7kgf/㎠ 내지 120kgf/㎠에 이르는 유체(천연가스, 가스, 액체 등)를 수송하는 수송관은 강철재로 만들어진 강관이며, 통상 두께가 10mm 이상이다.

일반적인 관이음에는 관체 끝에 플랜지를 부착한 플랜지관을 많이 이용하지만, 고압 유체 수송용 플랜지관의 관이음은 주로 용접에 의하여 한다. 특히, 원유 수송관이나 고압가스 수송관의 관이음 용접은 수송관 설치 현장에서 이루어진다. 직관 형상 또는 곡관 형상의 강관을 설치 현장에 운반한 후, 설치 현장에서 관체를 유체 수송 경로에 맞게 절단하고 작업자가 절단된 관체를 맞댄 용접(butt welding)에 의하여 연결한 후 용접부 외주면을 방청처리(내식처리)한다. 이 후, 관 내부에 고압을 가하여 용접 부위의 내압 및 누설 시험을 진행한다. 이러한 용접에 의한 관 이음의 예가 독일특허 DE 10358758A1, 한국 공개 특허 제10-2006-0034344에 개시되어 있다.

그러나, 두께가 10mm 이상인 고압 유체 수송용 플랜지관을 설치 현장에서 용접에 의하여 관 이음할 경우, 시공 현장에서 관 이음하는 데 소요되는 작업 인력과 작업시간이 지나치게 많이 소요 된다. 또한, 직경 1500-2000mm 대형 수송관의 경우 관 내부에 들어가서 내부 용접도 할 수 있으나, 그 작업이 매우 까다롭고, 직경이 이보다 적을 경우에는 관내부에 들어가 용접하는 것이 곤란하여 일반적으로 관 외부만 용접하게 되는 데, 그 결과 유체의 누설 위험이 상존한다. 뿐만 아니라, 용접부의 내압 및 누설 시험을 위하여 관 내부에 고압 가스를 충전하기 전에 관의 양단을 밀폐하고 대량의 고압가스나 고압액체를 투입해야 하기 때문에 작업이 어렵고 시간이 많이 걸린다.

일반적으로 플랜지관을 관이음 함에 있어서는 플랜지 접속면 사이에 가스켓을 개입시킨다. 그 예가 공개특허공보 제10-2003-0060562호, 공개실용신안공보 제20-2008-0003852호, 또는 등록특허공보 제10-1805117호에 개시되어 있다. 제10-2003-0060562호 발명은, 몸체 일측 외주면에 다수의 볼트공이 형성되고, 타측 몸체에는 관의 일측단과 일체로 플랜지를 형성하고 플랜지 입구 외주면에 홈을 형성하여 다수의 돌기를 갖는 수밀 패킹을 끼운 일체형 플랜지관이 개시되어 있고, 공개실용신안공보 제20-2008-0003852호에는 플랜지가 형성된 한쪽의 관체와 역시 플랜지가 형성된 다른 쪽의 관체를 연결하되 양측 플랜지 사이에 가스켓을 개재시켜 연결하기 위한 가스켓 설치구조에 있어서, 한쪽 관체의 플랜지에 요홈이나 환형홈을 형성하고 가스켓에는 돌기나 환형돌출테를 형성한 도관연결부의 가스켓 설치구조가 개시되어 있다. 등록특허공보 제10-1805117호는 플랜지관을 이용한 고압 천연가스 수송용 관로 시공 방법에 관한 것으로, 관체와 관체 양단에 플랜지가 용접된 플랜지관에서, 플랜지관의 접속면에는 가스켓 홈을 형성하되, 가스켓 홈의 단면폭은 접속면으로부터 내측으로 갈수록 확장되게 형성한다.

그러나, 이러한 수밀패킹이나 가스켓은 고무나 실리콘고무 등에 의하여 미리 성형된 고형(固形) 상태로 플랜지관을 연결할 때 연결되는 플랜지 사이에 삽입되는 것으로, 수밀패킹이나 가스켓이 연결되는 플랜지 사이에 압착이 되어 누설을 유지하지만, 수밀패킹이나 가스켓이 플랜지 면에 융착되거나 접착되지는 않는다. 따라서, 이러한 수밀패킹이나 가스켓은 고압 유체 수송용 플랜지관에는 부적합하다. 고압 유체(특히 고압 가스)는 가스켓과 플랜지간의 압착면 사이를 통해서 누설될 수 있기 때문이다. 특히, 등록특허공보 제10-1805117호에 개시된 플랜지관은 플랜지와 관체를 용접하는 데, 플랜지와 관체의 접합면을 통해서도 고압 유체가 누설될 수 있다.

현장 내압 및 누설시험 단계에서는, 플랜지관의 이음부에 대한 내압 및 누설시험을 수행한다. 내압 시험에서는 최고 사용 압력의 15배 상당하는 시험압력〔P70 : 103MPa(105㎏/㎠), P30 : 45MPa(45㎏/㎠) P09:15MPa(15㎏/㎠)〕으로 5~20분 이상 누설이나 기타 다른 이상이 없는가를 확인한다. 누설 시험에서는 최고 사용압력의 11배 상당하는 시험압력〔P70 : 76MPa(77/㎠), P30 : 33MPa(33㎏/㎠), P09 : 099MPa(99㎏/㎠)로 시험하며, 일정 시간(12시간 - 24시간)을 유지하면서 누설여부를 확인한다.

등록특허공보 제10-1805117호와 공개특허공보 제10-2014-0015935호에는 플랜지관 이음부분 주위에 환형 관체를 조립하여 밀폐 공간을 형성한 후, 밀폐 공간에 10kgf/㎠ 내지 105kgf/㎠의 고압 가스를 충전한 후 압력계의 압력 변화로 내압 및 누설을 확인하고 있다. 등록특허공보 제10-1805117호의 도 17에서 볼트를 분리하고 압력계를 체결하고, 볼트을 분리하고 압력공급장치를 연결한다. 환형 관체를 형성함에 있어서는 2분할, 3분할 또는 4분할 된 부분곡관을 플랜지관의 이음부분 주위에 볼트 체결하여 원형으로 조립할 수 있다. 이때 플랜지관과 환형 관체 사이에는 패킹 등 누설 부재를 개입시킨다. 그러나 이러한 시험 방법은 환형 관체를 별도로 준비하여 조립하여야 하고, 환형 관체 자체에서 누설이 발생하기 쉽다는 단점이 있다. 특히, 관체의 지름이 클 경우 환형 관체를 기밀을 유지할 수 있게 제작하여, 이음부 주위체 누설 없이 체결하는 것이 매우 어렵다.

공개특허공보 제10-2003-0060562호(공개일자 : 2003. 07. 16) 공개실용신안공보 제20-2008-0003852호(공개일자 : 2008. 09. 11) 공개특허공보 제10-2014-0015935호(공개일자 : 2014. 02. 07) 등록특허공보 제10-1805117호(등록일자 : 2017.11.29)

본 발명은 상술한 고압 유체 수송용 플랜지관의 누설 문제 및 현장 시험의 어려움을 해결하기 위해 이루어진 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 제1과제는, 용접에 의하여 접합되는 관체와 플랜지간의 접합면에서 발생할 수 있는 고압 유체의 누설을 효과적으로 차단할 뿐만 아니라 접합되는 관체와 플랜지간의 접합면 면에 대한 내압 시험 및 누설 시험을 설치 현장에서 용이하게 수행할 수 있는 고압 유체 수송용 플랜지관을 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 제2과제는 플랜지관과 인접한 다른 플랜지관간의 플랜지 접합면에서 발생할 수 있는 고압 유체의 누설을 효과적으로 차단할 뿐만 아니라 접합되는 플랜지관과 인접한 다른 플랜지관간의 접합면에 대한 내압 시험 및 누설 시험을 설치 현장에서 용이하게 수행할 수 있는 고압 유체 수송용 플랜지관을 제공하는 데 있다.

상술한 본 발명의 과제들은, 관체의 선단에 플랜지가 부착된 플랜지관에 있어서, 상기 플랜지와 관체을 용접으로 접합하되, 상기 플랜지와 관체의 접합면에는 플랜지 내경을 따라 일주하는 제1시험유체홈과 상기 제1시험유체홈을 중심으로 양측에 일정한 간격을 두고 실링재홈을 형성하고, 상기 제1시험유체홈에는 플랜지 외면을 향하여 관통된 제1시험유체투입구를 형성하여, 상기 실링재홈에는 열을 가할 때 용융팽창하여 플랜지 및 관체의 표면에 융착하는 핫멜트링(hot-melt ring)을 플랜지와 관체를 용접하기 전에 삽입하고, 플랜지와 관체를 용접할 때 용접열에 의하여 상기 핫멜트링이 용융팽창되어 플랜지 및 관체의 표면에 융착되게 하고, 상기 제1시험유체투입구에 고압 시험 유체를 투입하여 상기 핫멜트링에 의한 실링을 시험할 수 있게 함으로써 해결할 수 있다.

상기 관체의 양단에는 제1플랜지와 제2플랜지를 결합하고, 상기 관체의 일단에 결합된 제1플랜지의 접합면에는 접합면을 따라 일주하는 가스켓홈을 일정한 간격으로 이격하여 2개 형성하고, 상기 관체의 타측에 결합된 제2플랜지의 접합면에는 상기 제1플랜지에 형성된 가스켓홈에 삽입되어 가스켓의 형상을 만들 수 있는 돌출부를 2개 형성하고, 상기 제2플랜지의 2개의 돌출부 사이에는 접합면을 따라 일주하는 제2시험유체홈을 형성하고, 상기 제2플랜지에는 상기 제2시험유체홈과 상기 제1시험유체투입구를 연결하는 제2시험유체투입구를 형성하여, 제1플랜지관을 인접한 제2플랜지관과 결합할 때, 제1플랜지관의 제1플랜지를 제2플랜지관의 제2플랜지와 마주보게 배치하고, 상기 제1플랜지의 가스켓홈에 액상접착제를 충진한 상태에서, 제1플랜지관의 제1플랜지와 제2플랜지관의 제2플랜지를 상기 가스켓홈와 돌출부가 서로 합치되도록 볼트 조립하여 가스켓홈와 돌출부 사이에서 액상접착제가 고상의 가스켓으로 압축성형되게 하고, 이렇게 압축성형된 가스켓의 실링을 상기 제1시험유체투입구에 고압 시험 유체를 투입할 때 동시에 시험할 수 있게 할 수 있다.

상기 제1시험유체홈과 제2시험유체홈에는 여러 가닥의 실로 편조하여 내부 기공이 많은 로프링을 삽입할 수 있다.

상술한 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 관체와 플랜지간의 용접시 플랜지 내경과 관체 외면 사이에 핫멜트링이 용융팽창하여 플랜지 내경과 관체 외면에 융착됨으로써 관체와 플랜지 내경간의 실링을 확보한다. 따라서, 용접불량으로 인하여 용접비드와 관체표면 사이 또는 용접비드와 플랜지 내경 사이에서 발생할 수 있는 고압 유체의 누설가능성을 관체와 플랜지 내경에 융착된 핫멜트링에 의하여 완벽하게 차단한다. 또한, 시험유체투입구가 시험유체홈과 연결되어 있고, 시험유체홈은 2개의 핫멜트링 사이에서 플랜지 내경을 따라 형성되어 있으므로, 시험유체투입구에 시험 압력의 유체(기체 또는 액체)를 투입하여 관체와 플랜지간의 내압 및 누설 시험을 설치 현장에서 용이하게 할 수 있다.

뿐만 아니라, 플랜지관을 인접 플랜지관과 이음시 액상접착제가 양측 플랜지 접합면 사이에 충전되고 융착된 상태로 고화되어 고상가스켓으로 된다. 따라서, 플랜지 이음 후 플랜지 접합면에서의 고압 유체의 누설 가능성을 근본적으로 차단한다. 또한, 접합되는 일측 플랜지 접합면에 2개의 고상가스켓 사이를 일주하는 시험유체홈이 형성되고, 이 시험유체홈이 시험유체투입구와 연결되어 있으므로, 시험유체투입구에 시험 압력의 유체(기체 또는 액체)를 투입하여 2개의 플랜지 이음시 접합면에서의 내압 및 누설 시험을 설치 현장에서 용이하게 할 수 있다.

또한, 상기 시험유체홈에 실로 편조하여 내부 기공이 많은 로프링을 삽입할 경우, 관체와 플랜지의 용접시 핫멜트링이 녹아 시험유체홈을 막는 것을 예방할 수 있고, 시험유체홈 전 영역에 시험 압력의 유체가 막힘 없이 도달하게 할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 플랜지를 관체에 용접으로 부착하여 완성한 2개의 플랜지관을 볼트와 너트로 결합하기 전에 연속하여 배치한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 2개의 플랜지관을 볼트와 너트로 결합한 상태를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 플랜지관 2개의 접합되는 부분을 분리하여 플랜지 결합면이 서로 마주보게 도시한 것이다.
도 4는 도 3에서 플랜지에 핫멜트링과 로프링을 삽입한 상태에서 관체와 용접한 상태를 2개의 플랜지 결합면이 마주보게 도시한 것이다.
도 5은 도 4에서 양측 플랜지관을 플랜지 이음하기 전에 일측 플랜지관의 가스켓홈에 액상접착제를 충전한 상태를 도시한 것이다.
도 6은 도 5에서 일측 플랜지 접합면의 돌출부 사이 시험유체홈에 로프링을 삽입하고 양측 플랜지관의 플랜지 접합면을 맞대 볼트와 너트로 플랜지 이음한 상태를, 시험유체투입구의 탭에 결합하는 콕볼트과 함께 도시한 것이다.
도 7은 도 6에서 양측 플랜지와 관체 사이에 융착된 핫멜트링과 양측 플랜지 사이에서 성형된 고형가스켓과, 시험유체홈에 삽입한 로프링을 분리하여 도시한 것이다.
도 8은 도 6에서 시험유체투입구에 고압 시험 유체 공급 호스를 연결하고, 내압 및 누설 시험을 하는 방법을 도시한 것이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 현장 시험이 용이한 고압 유체 수송용 플랜지관의 구체적인 실시 예를 상세히 설명한다.

도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고압 유체 수송용 플랜지관(100a, 100b)은 볼트(b),와셔(y) 및 너트(n)를 이용하여 플랜지 이음한다. 관체(1a,1b)의 일단에는 제1플랜지(3a)가 용접되고, 관체(1a,1b)의 타단에는 제2플랜지(3b)가 용접된다. 각 플랜지관(100a)의 제1플랜지(3a)는 인접한 플랜지관(100b)의 제2플랜지(3b)에 볼트 체결 된다. 이와 같이, 본 발명에 따른 고압 유체 수송용 플랜지관(100a,100b)은 관체(1a,1b)의 양측 선단에 플랜지(3a,3b)가 부착된 플랜지관이다. 상기 관체(1a,1b)와 플랜지(3a,3b)를 접합함에 있어서는 용접을 사용한다.

본 발명의 특징은 상기 플랜지(3a,3b)와 관체(1a,1b)의 접합면에 있다.

도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명은, 상기 플랜지(3a,3b)와 관체(1a,1b)의 접합면에 플랜지(3a,3b) 내경을 따라 일주하는 실링재홈(7a,7b)을 형성한다. 실링재홈(7a,7b)은 요형단면(凹形斷面)을 가질 수 있다. 상기 실링재홈(7a,7b)에는 열을 가할 때 용융팽창하여 플랜지(3a,3b) 및 관체(1a,1b)의 표면에 융착하는 핫멜트링(hot-melt ring)(15a,15b)을 플랜지(3a,3b)와 관체(1a,1b)를 용접하기 전에 삽입하고, 플랜지(3a,3b)와 관체(1a,1b)를 용접할 때 용접열에 의하여 상기 핫멜트링(15a,15b)이 용융팽창되어 플랜지(3a,3b) 및 관체(1a,1b)의 표면에 융착되게 한 다. 이와 같이, 본 발명은 관체(1a,1b)의 선단에 플랜지(3a,3b)가 부착된 플랜지관에 있어서, 상기 플랜지(3a,3b)와 관체(1a,1b)를 용접으로 접합할 발생하는 열을 이용하여 핫멜트링(15a,15b)을 플랜지(3a,3b)와 관체(1a,1b) 사이에서 용융 팽창시킴으로써 플랜지(3a,3b)와 관체(1a,1b) 사이의 기밀성 또는 수밀성을 확보하는 것이다.

상기 플랜지(3a,3b)와 관체(1a,1b)의 접합면에, 플랜지 내경을 따라 일주하는 제1시험유체홈(29a)과 상기 제1시험유체홈(29a)을 중심으로 양측에 일정한 간격을 두고 상기 실링재홈(7a,7b)을 2개 형성한다. 필요에 따라 제1시험유체홈(29a)을 중심으로 양측에 상기 실링재홈(7a,7b)을 2개씩 모두 4개를 형성할 수도 있다.

상기 제1시험유체홈(29a)에는 플랜지(3a,3b)의 슬리브 외면을 향하여 관통된 제1시험유체투입구(31a)를 형성하여 고압의 시험 유체를 제1시험유체홈(29a)에 투입할 수 있게 한다. 제1시험유체홈(29a)의 제1시험유체투입구(31a) 반대편에는 제1시험유체배출구(35)를 더 형성할 수 있다. 제1시험유체배출구(35)는 내압 및 누설 시험 직전에 제1시험유체투입구(31a)에 고압 시험 유체가 투입될 때 제1시험유체홈(29a)의 전둘레에 고압유체가 도달하는 지 확인하기 위하여 필요하다. 제1시험유체배출구(35)의 입구에 탭(33)을 형성하고, 내압 및 누설 시험을 실시 할 때는 탭(33)에 콕볼트(cb)를 체결하여 밀폐한다.

본 발명은, 열을 가할 때 용융팽창하여 플랜지(3a,3b) 및 관체(1a,1b)의 표면에 융착하는 핫멜트링(hot-melt ring)(15a,15b)을 플랜지(3a,3b)와 관체(1a,1b)를 용접하기 전에 상기 실링재홈(7a,7b)에 삽입하기 때문에, 플랜지(3a,3b)와 관체(1a,1b)를 용접할 때 용접열에 의하여 상기 핫멜트링(15a,15b)이 용융팽창되어 플랜지(3a,3b) 내경 및 관체(1a,1b)의 표면에 융착된다. 또한, 상기 제1시험유체홈(29a)은 플랜지(3a,3b) 내경을 따라 원형으로 연장되어 있기 때문에, 상기 제1시험유체투입구(31a)에 고압 시험 유체를 투입하여 상기 핫멜트링에 의한 실링을 시험할 수 있다.

상기 핫멜트링(15a,15b)의 형상은 상기 실홈 삽입되는 단일 두께의 링 형상으로 형성할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 핫멜트링(15a,15b)이 플랜지(3a,3b) 내경과 관체(1a,1b) 외경 사이에서 용융팽창한 후 냉각된 상태에서 분리하면, 상기 플랜지(3a,3b)의 내경에 접하는 얇은 원통부(19)와 상기 플랜지(3a,3b) 내경의 홈에 삽입되는 홈삽입부(17)를 갖는다. 이는 플랜지(3a,3b)와 관체(1a,1b)의 넓은 면적에서 핫멜트링(15a,15b)의 융착이 일어나고, 플랜지(3a,3b)와 관체(1a,1b)간의 실링(sealing)이 그만큼 확실함을 이루어짐을 의미한다.

상기 핫멜트링은, 에틸렌-초산비닐계 핫멜트수지, 폴리올레핀계 핫멜트수지, 스티렌블록공중합체계 핫멜트수지, 폴리아미드계 핫멜트수지, 폴리에스테르계, 또는 우레탄계 핫멜트수지 가운데 하나의 핫멜트수지를 사용하여 성형할 수 있다.

이들 핫멜트수지는 에틸렌-초산비닐 수지, 폴리올레핀 수지, 스티렌블록공중합체 수지, 폴리아미드수지, 폴리에스테르 수지, 또는 폴리우레탄 수지 등의 기본 중합체(base polymer)에, 점착제용 수지(Tackifying resins), 왁스(Wax), 가소제, 항산화제 및 안정 화제, 자외선 안정제 등을 혼합하여 만든다.

기본 중합체(base polymer)는 접착제에 강성을 부여해 기본 뼈대를 이루는 중요한 원료이고, 점착제용 수지(Tackifying resins)가 낮은 분자량을 가지고 있기 때문에 상대적으로 높은 분자량을 가지고 있는 기본 중합체(base polymer)가 제품의 물성과 점도를 조절하는 역할을 하고, 왁스(Wax)는 점착제용 수지(Tackifying resins)의 물성을 조절하여 각 사용조건에 맞는 최적의 접착력을 발휘할 수 있게 한다.

점착제용 수지로는 로진 및 이들의 유도체, 테르펜 및 개질 테르펜, 지방족, 지환 족 및 방향족 수지 (C5 지방족 수지, C9 방향족 수지 및 C5 / C9 지방족 / 방향족 수지), 수소화된 탄화수소 수지 및 이들의 혼합물, 테르펜- 페놀 수지 등을 사용할 수 있다.

왁스로는 미세결정질 왁스, 지방 아미드 왁스 또는 산화 피셔-트 롭쉬 왁스(oxidized Fischer-Tropsch waxes) 등을 사용할 수 있다.

가소제로는 1,4-시클로헥산디메탄올디벤조에이트(1,4-cyclohexane dimethanol dibenzoate), 글리세릴트리벤조에이트(glyceryl tribenzoate) 또는 펜타에리트리톨테트라벤조에이트(pentaerythritol tetrabenzoate)와 같은 벤조 에이트, 프탈레이트, 파라핀 오일, 폴리이소부틸렌, 염소화 파라핀 등을 사용할 수 있다.

항산화제 및 안정화제로는 힌더드 페놀(hindered phenols), BHT, 포스 파이트(phosphites), 포스페이트(phosphates), 힌더드 방향족 아민(hindered aromatic amines) 등을 1질량% 미만의 양으로 첨가한다. 이들은 사용 수명 동안, 배합 동안 및 적용 동안 용융 상태에서 물질이 분해되는 것을 방지한다.

자외선 안정제는 자외선에 의한 열화로부터 물질을 보호하기 위하여 미량 첨가한다.

핫멜트수지는 "Hot Melt Adhesives｜Technical Issues". pprc.org. Pacific Northwest Pollution Prevention Resource Ctr. Archived from the original on 4 May 2010. Retrieved 4 June 2020" 등의 간행물에 기재된 것을 그대로 사용할 수 있고, 시중에 판매되고 있는 핫멜트 수지(오공 핫멜트 등)를 사용하여 성형할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 핫멜트링(15a,15b)을 플랜지(3a,3b)의 내경과 관체(1a,1b) 표면 사이에 개입시켜 플랜지(3a,3b)와 관체(1a,1b)의 접합면 가장자리를 용접할 경우, 용접열에 의하여 핫멜트링(15a,15b)이 용융팽창하여 플랜지 내경(9)과 관체(1a,1b) 표면에 융착한다. 이를 통해 관체와 플랜지 내경간의 실링(sealing)을 확보한다. 따라서, 용접불량으로 인하여 용접비드와 관체표면 사이 또는 용접비드와 플랜지 내경 사이에서 발생할 수 있는 고압 유체의 누설가능성을 관체와 플랜지 내경에 융착된 핫멜트링(15a,15b)에 의하여 완벽하게 차단할 수 있다.

상기 제1시험유체홈(29a)에는 여러 가닥의 실로 편조하여 내부 기공이 많은 로프링(27a)을 삽입할 수 있다. 제1시험유체홈(29a)에 로프링(27a)을 삽입할 경우, 핫멜트링(15a,15b)이 용융팽창하는 과정에서 제1시험유체홈(29a)에 유입되어 제1시험유체홈(29a)을 폐색하는 것을 막을 수 있다. 또한, 제1시험유체홈(27a) 전 영역에 시험 압력의 유체가 막힘 없이 도달하게 할 수 있게 해 준다. 상기 로프링(27a)은 세라믹사를 꽈서 만든 불연성 세라믹 로프링인 것이 바람직하다. 세라믹 로프링은 내열 온도가 800℃ - 1,200℃에 이르기 때문에 용접열에 의하여도 손상되지 않는 장점이 있다. 세라믹 로프링을 사용할 경우 용접과정에서 용접열에 의해 핫멜트링(15a,15b)가 녹아 고압 시험 유체 통로를 막는 것을 완벽하게 차단할 수 있다.

본 발명의 다른 특징은 플랜지(3a,3b)간의 접합면에 있다.

도 3과 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 관체(1a,1b)의 양단에는 각각 1개씩 제1플랜지(3a)와 제2플랜지(3b)를 용접으로 결합한다. 본 발명에 의하면 하나의 관체(1a,1b)에 결합되는 양측 플랜지(3a,3b)의 접합면이 서로 다른 구조를 갖는다. 즉, 상기 관체(1a,1b)의 일단에 결합된 제1플랜지(3a)에는 가스켓의 일부를 성형할 수 있는 가스켓홈(11a,11b)을 형성하고, 상기 관체(1a,1b)의 타측에 결합된 제2플랜지(3b)에는 가스켓을 타부를 성형할 수 있는 돌출부(13a,13b)을 형성한다. 상기 가스켓홈(11a,11b)는 가스켓의 성형에 사용하는 캐비티 금형에 해당하고, 상기 돌출부(13a,13b)는 가스켓의 성형에 사용하는 코아 금형에 해당한다.

고압 유체 수송용 플랜지관(100a, 100b)을 연결함에 있어서는 플랜지 이음을 하게 되는 데, 상기 제1플랜지관(100a)을 인접한 제2플랜지관(100b)과 결합할 때, 제1플랜지관(100a)의 제1플랜지(3a)를 제2플랜지관(100b)의 제2플랜지(3b)와 마주보게 배치하고, 상기 제1플랜지(3a)의 암금형(11)에 액상접착제(23a,23b)를 충진한 상태에서, 제1플랜지관(100a)의 제1플랜지(3a)와 제2플랜지관(100b)의 제2플랜지(3b)를 상기 가스켓홈(11a,11b)와 돌출부(13a,13b)가 서로 합치되도록 볼트 조립하여 가스켓홈(11a,11b)와 돌출부(13a,13b) 사이에서 액상접착제(23a,23b)가 고형가스켓(25a,25b_으로 압축성형되게 한다. 이렇게 할 경우, 고형가스켓(25a,25b)은 가스켓홈(11a,11b)와 돌출부(13a,13b)의 표면에 융착한 상태로 성형된다. 따라서, 플랜지 접합면에서 큰 기밀성 또는 수밀성을 확보할 수 있게 된다.

상기 관체(1a,1b)의 일단에 결합된 제1플랜지(3a)의 접합면에는 접합면을 따라 일주하는 가스켓홈(11a,11b)을 일정한 간격으로 이격하여 2개 형성하고, 상기 관체(1a,1b)의 타측에 결합된 제2플랜지(3b)의 접합면에는 상기 제1플랜지(3a)에 형성된 가스켓홈(11a,11b)에 삽입되어 가스켓(25a,25b)의 형상을 만들 수 있는 돌출부(13a,13b)를 2개 형성하고, 상기 제2플랜지(3b)의 2개의 돌출부(13a,13b) 사이에는 접합면을 따라 일주하는 제2시험유체홈(29b)을 형성한다.

상기 제2플랜지(3b)에는 상기 제2시험유체홈(29b)과 상기 제1시험유체투입구(31a)를 연결하는 제2시험유체투입구(31b)를 형성한다. 제2시험유체투입구(31b) 반대편에는 제2시험유체배출구(37)를 더 형성할 수 있다. 제2시험유체배출구(37)는 상기 제1시험유체배출구(35)에 연결된다. 제2시험유체배출구(37)는 내압 및 누설 시험 직전에 제2시험유체투입구(31b)에 고압 시험 유체가 투입될 때 제2시험유체홈(29b)의 전둘레에 고압유체가 도달하는 지 확인하기 위하여 필요하다. 제1시험유체배출구(35)의 입구에 탭(33)을 형성하고, 내압 및 누설 시험을 실시 할 때는 탭(33)에 콕볼트(cb)를 체결하여 밀폐하면, 제2시험유체배출구(37)도 밀폐된다.

도 5와 도 6에 도시된 바와 같이, 제1플랜지관(100a)을 인접한 제2플랜지관(100b)과 결합할 때, 제1플랜지관(100a)의 제1플랜지(3a)를 제2플랜지관(100b)의 제2플랜지(3b)와 마주보게 배치하고, 상기 제1플랜지(3a)의 가스켓홈(11a,11b)에 액상접착제(23a,23b)를 충진한 상태에서, 제1플랜지관(100a)의 제1플랜지(3a)와 제2플랜지관(100b)의 제2플랜지(3b)를 상기 가스켓홈(11a,11b)와 돌출부(13a,13b)가 서로 합치되도록 볼트 조립하여 가스켓홈(11a,11b)와 돌출부(13a,13b) 사이에서 액상접착제(23a,23b)가 고형가스켓(25a,25b)으로 압축성형되게 한다.

상기 액상접착제(23a,23b)는 부타디엔 실란트(butadiene rubber sealant)인 것이 바람직하다. 이와 같이 플랜지(3a,3b) 이음시 고형가스켓을 삽입하는 대신 부타디엔 실란트를 사용하여 양측 플랜지면 사이에서 고형가스켓(25a,25b)이 성형되게 하면, 플랜지(3a,3b) 이음 연결시 플랜지면에 접착된 가스켓의 기능을 하게 된다. 도 7에 도시된 바와 같이, 가스켓의 형상이 정형적인 형상이 아닌 연결되는 플랜지(3a,3b)면의 틈을 메우는 형상으로 형성되고 플랜지(3a,3b) 표면에 융착되어 플랜지 접합면에서의 유체 누설 위험을 완벽하게 차단한다.

이렇게 압축성형된 고형가스켓(25a,25b)의 실링은 상기 제1시험유체투입구(31a)에 고압 시험 유체를 투입할 때, 제2시험유체투입구(31b)를 통해 제2시험유체홈(29b)에 도달하기 때문에 상기 핫멜트링(15a,15b)의 실링과 동시에 시험할 수 있다.

상기 제2시험유체홈(29b)에도 제1시험유체홈(29a)에서와 같이, 로프링(27b)을 삽입할 수 있다. 제2시험유체홈(29b)에 로프링(27b)을 삽입할 경우, 액상접착제(23a,23b)가 제2시험유체홈(29b)을 폐색하는 것을 막을 수 있다. 또한, 제2시험유체홈(27b) 전 둘레에 시험 압력의 유체가 막힘 없이 도달하게 할 수 있게 해 준다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 플랜지관(100a,100b)은 천연가스 등의 기체, 석유나 수돗물 등의 액체의 수송관으로 시공시 별도의 내압시험이나 누설시험용 장치가 필요 없으며, 플랜지관(100a,100b) 자체에서 현장 시험이 가능하다.

도 8을 참조하여, 시험 방법을 설명하면, 다음과 같다. 시험은 부타디엔(butadiene rubber) 실란트의 양생 후(약1일)에 실시 한다.

1) 하단부 제1시험유체배출구(35)에서 콕볼트(cb)를 분리하여 제1시험유체배출구(35)를 개방한다.

2) 메인호스(H)에 고압 유체(기체, 액체) 펌프를 연결하고, 분지호스(h1,h2)를 접합된 양측 플랜지(3a,3b)의 제1시험유체투입구(31a)에 연결한 후 제1시험유체배출구(35)에서 시험 유체(기체, 액체)가 배출이 되는지 확인한다.

3) 제1시험유체배출구(35) 콕볼트(cb)를 체결하고 내압 시험 및 누설 시험을 진행한다. 압력에 의해 누설이 안되도록 제1시험유체배출구(35)에 체결되는 콕볼트(cb)에는 테프론실링 테이프를 감아 체결한다.

4) 이때, 플랜지(3a)와 플랜지(3b)간의 부타디엔 실란트의 내압 시험 및 누설 시험도 병행한다.

5) 시험 압력은 최대150kgf/㎠이다.

6) 유체(기체, 액체)의 내압 시험 및 누설 시험 완료후 하단부 제1시험유체배출구(35)에서 콕볼트(cb)를 제거하고, 유체(기체, 액체)를 모두 제거한 후 제1시험유체배출구(35) 밀봉체를 주입하여 폐색한다. 호스를 제거한 후 제1시험유체배출구(35)에 콕볼트(cb)를 체결하여 시험을 완성한다. 이때도 유체 누설 방지를 위해 콕볼트(cb)에는 테프론실링 테이프를 감아 체결한다.

1a, 1b : 관체
3a, 3b : 플랜지
5 : 볼트공
7a,7b : 실링재홈
9 : 플랜지 내경
11a, 11b : 가스켓홈
13a,13b : 돌출부
15a,15b : 핫멜트링
17 : 홈삽입부
19 : 원통부
21a,21b : 용접비드
23a,23b : 액상접착제
25a,25b : 고형가스켓
27a, 27b : 로프링
29a, 29b : 시험유체홈
31a, 31b : 시험유체투입구
33 : 탭
35 : 제1시험유체배출구
37 : 제2시험유체배출구

Claims

관체의 선단에 플랜지가 부착된 플랜지관에 있어서,
상기 플랜지와 관체을 용접으로 접합하고,
상기 플랜지와 관체의 접합면에는 플랜지 내경을 따라 일주하는 제1시험유체홈과 상기 제1시험유체홈을 중심으로 양측에 일정한 간격을 두고 실링재홈을 형성하고, 상기 제1시험유체홈에는 플랜지 외면을 향하여 관통된 제1시험유체투입구를 형성하여, 상기 실링재홈에는 열을 가할 때 용융팽창하여 플랜지 및 관체의 표면에 융착하는 핫멜트링(hot-melt ring)을 플랜지와 관체를 용접하기 전에 삽입하고, 플랜지와 관체를 용접할 때 용접열에 의하여 상기 핫멜트링이 용융팽창되어 플랜지 및 관체의 표면에 융착되게 하고, 상기 제1시험유체투입구에 고압 시험 유체를 투입하여 상기 핫멜트링에 의한 실링을 시험할 수 있게 하며,
상기 관체의 양단에는 제1플랜지와 제2플랜지를 결합하고,
상기 관체의 일단에 결합된 제1플랜지의 접합면에는 접합면을 따라 일주하는 가스켓홈을 일정한 간격으로 이격하여 2개 형성하고, 상기 관체의 타측에 결합된 제2플랜지의 접합면에는 상기 제1플랜지에 형성된 가스켓홈에 삽입되어 가스켓의 형상을 만들 수 있는 돌출부를 2개 형성하고, 상기 제2플랜지의 2개의 돌출부 사이에는 접합면을 따라 일주하는 제2시험유체홈을 형성하고, 상기 제2플랜지에는 상기 제2시험유체홈과 상기 제1시험유체투입구를 연결하는 제2시험유체투입구를 형성하여,
제1플랜지관을 인접한 제2플랜지관과 결합할 때, 제1플랜지관의 제1플랜지를 제2플랜지관의 제2플랜지와 마주보게 배치하고, 상기 제1플랜지의 가스켓홈에 액상접착제를 충진한 상태에서, 제1플랜지관의 제1플랜지와 제2플랜지관의 제2플랜지를 상기 가스켓홈와 돌출부가 서로 합치되도록 볼트 조립하여 가스켓홈와 돌출부 사이에서 액상접착제가 고상의 가스켓으로 압축성형되게 하고, 이렇게 압축성형된 가스켓의 실링을 상기 제1시험유체투입구에 고압 시험 유체를 투입할 때 동시에 시험할 수 있게 한 것을 특징으로 하는 현장 시험이 용이한 고압 유체 수송용 플랜지관.
제1항에 있어서,
상기 제1시험유체홈의 제1시험유체투입구 반대편에는 제1시험유체배출구를 더 형성하고 상기 제1시험유체배출구에는 입구에 탭을 형성하여, 내압 및 누설 시험 직전에 제1시험유체투입구에 고압 시험 유체가 투입될 때 제1시험유체홈의 전둘레에 고압유체가 도달하는 지 확인하고, 내압 및 누설 시험을 실시 할 때는 탭에 콕볼트를 체결하여 밀폐하는 것을 특징으로 하는 현장 시험이 용이한 고압 유체 수송용 플랜지관.
제1항에 있어서,
상기 제1시험유체홈과 제2시험유체홈에는 여러 가닥의 실로 편조하여 내부 기공이 많은 로프링을 삽입한 것을 특징으로 하는 현장 시험이 용이한 고압 유체 수송용 플랜지관.