KR102529300B1 - 파이프 용접 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 파이프와 스터브 또는 파이프와 파이프 사이를 용접하는 방법에 관한 것으로서, 용접 전 루트 갭에 백킹 스틸을 배치한 후 용접하는데,. 상기 파이프와 스터브 또는 파이프와 파이프는 상하로 직립 설치되되, 상기 파이프와 스터브 또는 파이프와 파이프 배치 전 상측 파이프 내부에 백킹 스틸을 삽입한 다음 파이프와 스터브 또는 파이프와 파이프를 배치하고 백킹 스틸을 루트 갭 중앙으로 이동시켜 고정 배치한 후 용접하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 파이프와 스터브 또는 파이프와 파이프 사이 용접 전 루트 갭에 백킹 스틸을 배치한 후 용접함으로써 종래 백비드를 형성하는 프로세스에 비해 불량률을 감소시킬 뿐만 아니라 파이프 설치 조건에 대한 민감도를 현저하게 감소시킬 수 있다. 또한, 숙련된 GTAW 및 SMAW 고기량 작업자에만 의존했던 구조용 파이프 용접을 일반 FCAW 용접사도 수행할 수 있다.

Description

파이프 용접 방법{Welding method for pipe}
본 발명은 파이프 용접 방법에 관한 것으로서, 특히 파이프와 스터브 또는 파이프와 파이프 사이를 용접하는 파이프 용접 방법에 관한 것이다.
상선 및 해양 구조물은 일반적으로 플레이트로 제작되나, 도 1에 도시한 바와 같이 트러스형 구조물을 가지는 Jacket, Flare tower, Jack-up rig Leg 등은 구조용 파이프를 주로 사용하여 제작된다. 이에 따라, 구조용 파이프 용접 기술이 품질 및 생산성에 큰 영향을 미친다.
한편, 구조용 파이프 맞대기 용접의 경우, 초층 백비드를 형성할 수 있는 고기량 용접사가 GTAW(가스 텅스텐 아크 용접) 또는 SMAW(쉴드메탈 아크 용접) 프로세스를 적용하여 초층 용접을 수행해야 한다.
도 2는 일반적인 구조용 파이프 맞대기 초층 용접을 보여주는 개념도이고, 도 3은 초층 용접 불량예이다. 그런데, 현실적으로 구조용 파이프 초층 용접 수행 가능한 고기량 용접사가 부족하고, 고기량 용접사의 경우에도 파이프의 설치 상태가 좋지 않을 경우(2개의 파이프(1,2) 사이 루트 갭 2~5mm 유지) 용접 불량 발생 확률이 높다. 또한, 루트 갭을 정규 갭(2~5mm) 상태로 유지하기 힘든 탑재 작업의 경우, 정규 갭을 벗어난 해당 파이프롤 교체해야 하는 등 많은 문제점이 있다.
종래 관련 분야 특허 기술로서, 서로 용접하고자 하는 용접 가공물을 취부하여 태크 용접하는 단계; 상기 용접 가공물의 용접부 이면에 백킹 박판을 다수개로 적층하여 부착하는 단계; 상기 용접 가공물을 진공챔버 내에 위치시키고, 상기 진공챔버를 진공으로 만드는 단계; 상기 용접 가공물의 용접부를 가용접하는 단계; 상기 용접 가공물의 용접부에 전자빔을 집중시켜 용융시키는 단계; 상기 진공챔버의 진공을 해제하고 진공챔버를 제거하는 단계; 및 상기 용접 가공물의 용접부 이면의 백킹 박판을 제거하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 백킹 박판을 이용한 전자빔 용접방법이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).
국내공개특허 10-2015-0028511
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 파이프와 스터브 또는 파이프와 파이프 사이를 용접하되 종래 백비드를 형성하는 프로세스에 비해 불량률을 감소시킬 뿐만 아니라 파이프 설치 조건에 대한 민감도를 현저하게 감소시킬 수 있는 파이프 용접 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 파이프 용접 방법은, 파이프와 스터브 또는 파이프와 파이프 사이를 용접하는 방법으로서, 용접 전 루트 갭에 백킹 스틸을 배치한 후 용접하는 것을 특징으로 한다.
여기에서, 상기 백킹 스틸은 링 형상으로서 파이프의 내경보다 작은 외경을 가질 수 있다.
또한, 상기 파이프와 스터브 또는 파이프와 파이프는 상하로 직립 설치되되, 상기 파이프와 스터브 또는 파이프와 파이프 배치 전 상측 파이프 내부에 백킹 스틸을 삽입한 다음 파이프와 스터브 또는 파이프와 파이프를 배치하고 백킹 스틸을 루트 갭 중앙으로 이동시켜 고정 배치한 후 용접할 수 있다.
또한, 상기 상측 파이프의 선단에는 파이프의 내부에 삽입된 백킹 스틸의 이탈을 방지하도록 백킹 스틸 고정 부재가 설치될 수 있다.
또한, 상기 스터브 또는 하측 파이프의 내부에는 루트 갭 중앙으로 이동된 백킹 스틸을 고정시키기 위한 스토퍼가 설치될 수 있다.
또한, 상기 백킹 스틸 고정 부재는 마그네틱에 의해 설치될 수 있다.
본 발명에 따르면, 파이프와 스터브 또는 파이프와 파이프 사이 용접 전 루트 갭에 백킹 스틸을 배치한 후 용접함으로써 종래 백비드를 형성하는 프로세스에 비해 불량률을 감소시킬 뿐만 아니라 파이프 설치 조건에 대한 민감도를 현저하게 감소시킬 수 있다. 또한, 숙련된 GTAW 및 SMAW 고기량 작업자에만 의존했던 구조용 파이프 용접을 일반 FCAW 용접사도 수행할 수 있다.
또한, 초층 부위를 백킹 스틸이 떠받치고 있어 초층 용접 중 용용 금속이 과도하게 형성될 위험이 없으며, 규칙적인 비드 형성이 가능해 초층 비드를 형성하는 GTAW 및 SMAW 방법에 비해 불량율을 현저히 감소시킬 수 있다. 또한 선급 및 International rule & code에 따라 백킹 스틸 적용 시 루트 갭 범위가 G≤10mm(미적용시 G≤5mm)로 증가하여 과다 갭에 따른 파이프 교체 작업을 감소시킬 수 있다.
도 1은 구조용 파이프 적용 구조물.
도 2는 일반적인 구조용 파이프 맞대기 초층 용접을 보여주는 개념도.
도 3은 초층 용접 불량예.
도 4,5는 본 발명에 따른 파이프 용접 방법을 보여주는 개념도.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 4,5는 본 발명에 따른 파이프 용접 방법을 보여주는 개념도이다.
본 발명에 따른 파이프 용접 방법은 파이프와 스터브 또는 파이프와 파이프 사이를 용접하되 종래 백비드를 형성하는 프로세스에 비해 불량률을 감소시킬 뿐만 아니라 파이프 설치 조건에 대한 민감도를 감소시킬 수 있는 것을 그 기술적 요지로 한다.
본 발명에 따른 파이프 용접 방법은 도 4에 도시한 바와 같이 파이프(10)와 스터브(20) 또는 도 5에 도시한 바와 같이 2개의 파이프(30,40) 즉, 상측 파이프(40)와 하측 파이프(40) 사이를 용접하는 방법으로서, 용접 전 루트 갭에 백킹 스틸(100)을 배치한 후 용접하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 백킹 스틸(100)은 링 형상으로서 파이프의 내경보다 작은 외경을 가질 수 있다. 예를 들면 파이프의 내경보다 2~3mm 정도 작은 외경을 가질 수 있다.
또한, 구체적으로 상기 파이프(10)와 스터브(20) 또는 2개의 파이프(30,40)는 상하로 직립 설치될 수 있는데, 상기 파이프(10)와 스터브(20) 또는 2개의 파이프(30,40) 배치 전 상측 파이프(10,30) 내부에 백킹 스틸(100)을 삽입한 다음 파이프(10)와 스터브(20) 또는 2개의 파이프(30,40)를 배치하고 백킹 스틸(100)을 루트 갭 중앙으로 이동시켜 고정 배치한 후 초층 용접을 FCAW(플럭스 코어 아크 용접) 용접할 수 있다. 즉, 루트 갭 중앙에 백킹 스틸(100)을 고정 배치함으로써 편리하게 FCAW 용접할 수 있는 것이다.
이때 파이프(10)가 상측에 배치되고 스터브(20)가 하측에 배치되는 대신에 파이프(10)가 하측에 배치되고 스터브(20)가 상측에 배치된 상태에서 직립 설치될 수도 있다.
한편, 백킹 스틸(100)이 삽입되는 상측 파이프(10,30)의 선단에는 파이프(10,30)의 내부에 삽입된 백킹 스틸(100)의 이탈을 방지하도록 L자 형상의 백킹 스틸 고정 부재(110)가 설치될 수 있다.
상기 스터브 또는 하측 파이프의 내부에는 루트 갭 중앙으로 이동된 백킹 스틸(100)을 고정시키기 위한 스토퍼(120)가 설치될 수 있다. 이리한 스토퍼(120)는 자석 또는 알루미늄 테이프로 고정되는 세라믹 백킹으로 구성될 수 있다.
상기 백킹 스틸 고정 부재(110)는 온/오프용 레버를 구비한 마그네틱(130)에 의해 설치될 수 있다.
한편, 상기 파이프(10)와 스터브(20) 또는 2개의 파이프(30,40)는 상하로 직립 설치되지 않을 수 있다. 직립 설치되지 않는 경우, 백킹 스틸(100)이 일측으로 쳐질 수 있으므로 백킹 스틸(100)이 파이프와 일정 간격으로 이격되어 배치될 수 있도록 백킹 스틸(100)을 잡아주기 위한 별도의 작업이 필요하다.
상술한 바와 같이, 본 발명을 적용하게 되면, 파이프와 스터브 또는 파이프와 파이프 사이 용접 전 루트 갭에 백킹 스틸을 배치한 후 용접함으로써 종래 백비드를 형성하는 프로세스에 비해 불량률을 감소시킬 뿐만 아니라 파이프 설치 조건에 대한 민감도를 현저하게 감소시킬 수 있게 된다.
또한, 루트 갭에 백킹 스틸을 배치함으로써 숙련된 GTAW 및 SMAW 고기량 작업자에만 의존했던 구조용 파이프 용접을 일반 FCAW 용접사도 편리하게 수행할 수 있게 된다.
또한, 초층 부위를 백킹 스틸이 떠받치고 있어 초층 용접 중 용용 금속이 과도하게 형성될 위험성이 없으며, 규칙적인 비드 형성이 가능하여 초층 비드를 형성하는 GTAW 및 SMAW 방법에 비해 불량율을 현저히 감소시킬 수 있게 된다.
또한 선급 및 International rule & code에 따라 백킹 스틸 적용 시 루트 갭 범위가 G≤10mm(미적용시 G≤5mm)로 증가하여 과다 갭에 따른 파이프 교체 작업을 감소시킬 수 있는 장점이 있다.
한편, 본 발명에 따른 파이프 용접 방법을 한정된 실시예에 따라 설명하였지만, 본 발명의 범위는 특정 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진자에게 자명한 범위내에서 여러 가지의 대안, 수정 및 변경하여 실시할 수 있다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상에 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 : 백킹 스틸 110 : 백킹 스틸 고정 부재
120 : 스토퍼 130 : 마그네틱

Claims (6)

  1. 파이프와 스터브 또는 파이프와 파이프 사이를 용접하는 방법으로서, 용접 전 루트 갭에 백킹 스틸을 배치한 후 용접하는 파이프 용접 방법에 있어서;
    상기 파이프와 스터브 또는 파이프와 파이프는 상하로 직립 설치되되, 상기 파이프와 스터브 또는 파이프와 파이프 배치 전 상측 파이프 내부에 백킹 스틸을 삽입한 다음 파이프와 스터브 또는 파이프와 파이프를 배치하고 백킹 스틸을 루트 갭 중앙으로 이동시켜 고정 배치한 후 용접하고;
    상기 상측 파이프의 선단에는 파이프의 내부에 삽입된 백킹 스틸의 이탈을 방지하도록 백킹 스틸 고정 부재가 설치되는 것을 특징으로 하는 파이프 용접 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 백킹 스틸은 링 형상으로서 파이프의 내경보다 작은 외경을 갖는 것을 특징으로 하는 파이프 용접 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 스터브 또는 하측 파이프의 내부에는 루트 갭 중앙으로 이동된 백킹 스틸을 고정시키기 위한 스토퍼가 설치되는 것을 특징으로 하는 파이프 용접 방법.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 백킹 스틸 고정 부재는 마그네틱에 의해 설치되는 것을 특징으로 하는 파이프 용접 방법.
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