KR20050038595A

KR20050038595A - 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브

Info

Publication number: KR20050038595A
Application number: KR1020047021510A
Authority: KR
Inventors: 에드워드 제이. 맥크링크; 데이보르 잭 라오스
Original assignee: 에드워드 제이. 맥크링크; 데이보르 잭 라오스
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2002-07-01
Publication date: 2005-04-27
Also published as: EP1551591A1; KR100821117B1; US20050257861A1; EP1551591B1; WO2004002673A1; ATE512752T1; JP2005531414A; EP1551591A4; HK1080786A1

Abstract

본 발명은 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브(12), 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브(12) 제조 방법, 상기 방법의 실시를 위한 튜브 밀, 및 본 발명에 따른 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브(12)의 이용을 위한 용도를 제공한다.

Description

시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브{SEAM-WELDED AIR HARDENABLE STEEL TUBING}

관련 출원

스킨처리된 공기경화성 스틸 구조물 및 그 제조 방법이라는 명칭의 출원(참조 번호 4800-0005)이 본 출원과 동시에 제출되었다.

본 발명은 시임-용접된 공기경화성 튜브 및 파이프, 그 튜브 및 파이프로 구성된 구조물, 및 그러한 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브의 제조 방법에 관한 것이다.

용접 영역에 균열이 실질적으로 존재하지 않는 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브는 아직까지 제시된 적이 없다. "공기경화성 스틸"은 종래의 롤러-성형 튜브 밀(mill)에서 처리될 때 균열을 일으키기에 충분한 정도의 경도 레벨(level)로 규정된다. "공기경화성"으로 종종 지칭되는 다른 스틸들은 상기에 대응하는 경도 레벨에 도달하지 못하며 그에 따라 종래의 롤러-성형 튜브 밀내에서 처리될 때 균열이 발생되지 않는다; 본 명세서에서 이러한 스틸들은 "부분적 공기경화성 또는 비-공기경화성(non-air hardenable)" 스틸로 분류한다.

시임-용접된 튜브를 제조하기 위해 현재 사용되는 비-공기경화성 스틸의 예를 들면 4130 스틸(UNS G10220)이 있다. 이러한 스틸은 종래의 롤러-성형 튜브 밀내에서 형성될 때 균열되지 않으나; 고강도를 얻기 위해서는 열처리 후에 액체-급냉을 반드시 거쳐야 하며, 불행하게도 이러한 액체-급냉은 높은 변형 레벨을 초래하는 경향이 있다. 결과적으로, 액체 급냉된 4130과 같은 물질은 직선형이어야 하고 변형이 없어야 하는 프레임-타입 구조물을 필요로 하는 용도에 사용하는데 제한이 따른다. 이론적으로, 가장 높은 강도-대-중량 비율은, 부품들이 함께 용접되고 이어서 전체적으로 열처리되고 액체 급냉되어 결과적으로 모든 영역에 걸쳐 균일한 고강도를 갖는 프레임을 얻는 경우에, 달성될 수 있을 것이다. 그러나, 한번에 전체를 액체 급냉하는 것은 허용 한계를 넘어서 프레임을 변형시킬 것이다. 그 대신에, 이러한 재료로 제조될 때, 자전거(bicycle) 프레임은 조립전에 경화된 개별적인 튜브들로 구성되고 이어서 함께 용접되거나 브레이징(brazing)되어야 한다. 용접 또는 브레이징이 국부적인 취약부를 생성하기 때문에, 그러한 강도 손실을 보상하기 위해 보다 두꺼운 튜브 벽이 사용되어야 하며, 이는 결국 프레임의 강도-대-중량 비율을 감소시키게 된다. 고성능 자전거 프레임과 같은 일부 용도에서, 용접 또는 브레이징에 의해 약화될 영역에서만 튜브 벽을 두껍게 형성하여 강도-대-중량 비율의 감소를 최소화하기도 한다. 비록 중량을 줄이기는 하지만, 그러한 방법은 튜브의 인발(drawing)과 같은 고비용의 추가적인 처리 단계들을 필요로 한다. 요약하면, 액체 급냉된 4130과 같은 스틸은 당면한 수요는 충족시키지만, 강도-대-중량 비율이 보다 높은 구조물을 제조할 수 있는 저비용 튜브를 이용할 수 있다면 전체적인 효용, 유용성 및 경제성에서 큰 개선이 실현될 수 있을 것이다.

튜브 제조에 이용되는 부분적 공기경화성 강철의 일예를 들면 미국 펜실베니아 피츠버그에 소재하는 Allegheny Ludlum 이 판매하는 410S(UNS S41008)가 있다. 410S 는 410(UNS S41000)의 저탄소 버젼이다. 410S의 낮은 탄소 레벨(0.08 % 이하)은 가열 중에 오스테나이트가 형성되는 것을 방지하며, 그에 따라 냉각중에 마르텐사이트가 형성되는 것을 방지한다. 이는, 종래의 롤러-성형 튜브 밀에서 금속에 균열이 발생하지 않는다는 것을 의미하나, 또한 높은 경도 상태로 경화되지 않는다는 것을 의미한다. 410S 로 이루어진 튜브는 높은 부하를 견뎌야 하는 용도에 요구되는 강도가 부족하다.

부분적 공기경화성 스틸 튜브의 다른 예를 들면, True Temper Sports, Inc. 에서 제조하는 True Temper OX Gold 및 플래티늄 계열 튜브가 있다. 이는 고가의 자전거 프레임에 사용하기 위한 비-스테인레스 튜브로서, 먼저 롤러-성형되고 시임-용접되며, 이어서 인발된다. 이러한 스틸이 종래의 롤러-성형 튜브 밀에서의 균열 없이 고강도를 달성할 수 있지만, 이는 고가의 합금 성분의 첨가에 의한 것이다. 회사의 웹사이트 http://www.henryjames.com/oxplat.html에서 설명된 바와 같이, 이러한 합금 스틸은 공기경화성 스틸의 용접시에 발생하는 고유의 문제점들을 완화시키도록 특별히 고안된 것이다. 균열을 억제하도록 재료를 개선하는 것은 유용성이 제한된 고가의 특정 튜브를 초래하며; 대부분의 구조물 용도에서 그 비용은 용인되지 않는다. 고가 합금을 이용하기 보다는, 일반적이고 저렴한 공기경화성 스틸을 이용할 수 있는 프로세스를 개발하여 균열이 실질적으로 없는 튜브를 제조하는 것이 바람직할 것이다. 그러한 프로세스는 가공 재료가 스테인레스 스틸의 내식성을 가질 수 있다면 보다 바람직할 것이다.

업계의 전문가와의 토론을 통해, 이제까지 극복할 수 없었던 균열 문제로 인해 공기경화성 스틸의 시임-용접된 튜브에 대한 실험이 포기 상태라는 것을 분명히 확인할 수 있었다. 종래의 롤러-성형 튜브 밀에 의한 표준 튜브 제조시에, 용접 영역내의 금속은 가열되고 이어서 자연 냉각속도로 냉각되며, 재료가 공기경화성 또는 부분적 공기경화성 타입인 경우에 그러한 냉각속도는 재료의 경화를 유발하기에 충분한 정도로 빠르다. 그에 따라, 용접 영역 수축에 의해 유발된 길이방향 응력은 사이징 및 직선화(sizing and straightening) 롤러에 의해 유발된 압축 응력과 함께 경질 상태 및 어느정도 취성(brittle)인 상태의 재료에 작용한다. 형성되는 재료가 충분히 경질 및 취성 상태라면, 용접 영역은 균열될 것이고 정상적인 튜브가 제조될 수 없다. 종래 기술에서는, 이러한 문제의 해결에 대한 노력이 없었으며, 있었더라도 그 성과가 없었다. 아마도 그러한 튜브를 넓은 범위의 구조적 목적에 적용할 가능성이 구체화되지 않았기 때문에, 문제 해결을 위한 노력이 취해지지도 않았고 또 포기되었었으며, 비-공기경화성 또는 부분적 공기경화성 스틸만이 성공적으로 롤러 성형 및 시임-용접될 수 있다는 것을 업계에서 사실로 받아들이게 되었다.

역사적으로, 공기경화성 스틸은 용접을 필요로 하지 않는 용도에 주로 사용되었다. 마르텐사이트 스테인레스와 같은 공기 경화 스틸은 최초에는 칼붙이(cutlery)로서 사용하기 위해 상업적으로 개발되었다. 공기경화성 스틸의 일반적인 용도는 칼날, 수술 도구, 샤프트, 스핀들 및 핀을 포함한다. 공기경화성 스틸은 다른 스테인레스 스틸에 비해 비교적 높은 탄소 함량 및 12 내지 18%의 크롬을 포함한다. 이러한 조성은 우수한 내식성을 가지고 열처리를 통해 높은 강도 상태로 경화될 수 있는 스틸을 초래하나, 그러한 스틸은 용접과 관련한 문제점을 가진다. 스테인레스 타입 보다 훨씬 더 고가인 비-스테인레스 공기경화성 스틸은 또한 용접과 관련한 문제점을 나타내며, 주로 절단 공구로서 이용되어 왔다.

공기경화성 스틸의 용도들 중 일부에서, 별도의 재료 조각들을 결합하는데 용접이 이용된다. 이러한 용도의 경우에, 관련 서적에는 균열 제어를 위한 "예열" 방법이 기재되어 있다. 예열 방법을 이용하여, 각각의 전체 작업편(workpiece)이 용접에 앞서서 가열된다. 작업편내의 잠열은 용접된 시임(seam)의 냉각 속도를 줄이며, 그에 따라 균열이 방지된다. 그러나, 종래 기술에서 롤러-성형된 공기경화성 스틸을 튜브로 시임-용접하는데 있어서 예열 방법을 성공적으로 적용하였는지를 확인할 수 없으며, 이는 그러한 튜브를 입수할 수 없다는 사실로부터 알 수 있다. 이는 그러한 예열 방법 고유의 한계를 나타내는 것이며, 예를 들어 그 방법은 비교적 작은 작업편을 결합하는 비교적 작은 용접부에서만 신뢰할 수 있으며, 그 경우 용접 수축에 기인한 축적된 응력이 비교적 작고 용접 비드(bead)가 일 단부로부터 타단부로 이동하기 전에 작업편의 상당한 냉각이 발생하지 않게 된다. 또는, 관련 업계의 다른 사람들이 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브의 제조에 그 방법을 적용하지 않았다는 것을 나타내며, 이는 이러한 타입의 튜브의 큰 유용성을 예상하지 못했기 때문이다.

공기경화성 스틸을 구조적 용도에 이용하는 것은 미국 특허 제 5,485,948 호에 기재되어 있으며 미국 특허 제 5,871,140 호에 추가적으로 기재되어 있다. 이러한 특허들은, 인발된 튜브로 구성된 구조물을 포함하여, 공기경화성 스테인레스 스틸이 노(furnace)를 일회 통과할 때 동시에 브레이징되고 경화될 수 있다는 이점을 가지는 브레이징된 구조물을 제공한다. 이러한 방식으로 브레이징되고 경화된 록(lock) 시임 튜브를 이용하는 것은 저렴한 비용으로 하중 지지 구조물을 제조할 수 있다는 이점을 가지는 것으로 보인다. 범용 목적의 구조물 매체로서 튜브 형태의 공기경화성 재료를 제공하는 것은 좋은 생각인데, 이는 다수의 튜브들이 트러스(truss)로 조립되었을 때 벤딩(bending), 압축 및 토르크 부하를 받는 경우의 튜브의 우수한 효과(중실 바아(solid bar) 또는 I-비임과 같은 다른 형상에 비교할 때) 때문이다. 그러나, 제시된 록 시임은 튜브의 중량을 크게하고, 응력 집중부(stress riser) 및 불균일한 외부 및/또는 내부 표면을 생성하며, 열처리되었을 때 튜브를 휘게하거나 변형되게 한다.

인발된 공기경화성 스테인레스 스틸은 종래 기술에 포함되며 구매할 수 있으나; 대부분의 구조적 용도에서 사용할 수 없을 정도로 고가이다.

록 시임 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브의 성능 신뢰성 및 인발된 공기경화성 스테인레스 스틸의 비용으로 인해, 시임-용접된 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브가 대부분의 구조적 용도에 대해 높은 전체적인 성능을 제공할 수 있다는 것을 발견하였다. 그러나, 바람직한 스테인레스 타입 또는 비-스테인레스 타입의 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브는 이용할 수 없다는 것을 발견하였다. 튜브의 가열 영역에 실질적으로 균열이 없게끔 공기경화성 스틸 스트립으로부터 시임-용접된 튜브를 제조하는 기술적 문제를 해결할 수가 없었다. 따라서, 종래 기술은 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브를 제공하지 못한다.

미국 특허 제 5,485,948 호 및 제 5,871,140 호 및 관련 국제출원 외에도, 종래 기술에서 공기경화성 스테인레스 스틸을 구조적 목적에 이용하는 것은 기재되어 있지 않으며, 이는 전술한 바와 같이 이러한 재료를 용접하는데 따른 문제점 때문이다. 오늘날 가장 일반적으로 이용되는 구조재는 보강 콘크리트, 연강(mild steel), 고강도 스틸, 알루미늄 합금, 목재, 탄소 복합체 및 티탄과 같은 기타 재료를 포함한다. 특정 용도 조건에 따라 구조재의 선택이 이루어지며, 엔지니어는 비용, 내구성, 내식성, 강도-대-중량 비율, 및 강성도(stiffness)-대-중량 비율과 같은 인자들을 기초로 선택한다. 불행하게도, 선택에 있어서 엔지니어 및 최종적으로 구조물의 사용자는 저비용, 안전성, 경량성 또는 재구성과 같은 하나 이상의 바람직한 특징들을 희생시켜야 할 필요가 있다.

현재, 넓은 범위의 강도-대-중량 비율을 가지는 구조재가 이용가능하나, 일반적으로 이러한 재료의 비용은 그들의 강도-대-중량 비율에 대해 불균형적으로 증가된다. 예를 들어, 주어진 중량에서 연강 보다 약 10배 강한 탄소 복합체 및 티타늄은 주어진 하중 지지시에 통상적으로 50 배 이상의 비용이 소요된다. 결과적으로, 그러한 고성능 재료는 통상적으로 자전거 및 테니스 라켓과 같은 한정된 물품, 또는 항공기와 같이 고비용을 수용할 수 있는 용도에서만 사용된다.

자동차와 같은 비용-민감형 용도에서, 통상적인 구조재는 비용과 효율, 안전성, 및 성능 사이에서 절충하여야 한다. 결과적으로, 통상적인 자동차는 너무 무겁고 너무 약한 프레임을 가지는 경향이 있다. 무거운 프레임은 보다 강력한 추진 시스템을 필요로 하고, 이는 보다 많은 연료 소모, 보다 많은 배출가스, 및 보다 높은 유지비용을 초래한다. 보다 강력한 추진 시스템 자체의 제조 비용이 보다 많이 들게되고, 보다 많은 재료를 이용하며, 보다 많은 에너지 발생을 필요로 하며, 그 제조와 관련하여 보다 많은 배출가스를 초래한다. 약한 프레임은 차량의 내구성 및 탑승자의 안전을 해치게된다.

경제성 있는 저배출 차량(통상적인 내연 기관 동력 시스템에 의해 추진되는 차량과 성능, 안전성, 안락함 및 비용이 비교될 수 있는 차량)의 개발에 있어서, 저렴하고 경량이면서도 강한 구조재의 부재가 가장 중요한 걸림돌이 되고 있다. 차량의 구동을 위한 대안적인 동력 시스템을 가능하게 할 수 있는 경량의 경제적인 구조재가 없이는, 큰 방출가스 감소를 실현하기가 극히 어려울 것이다. 차량 본체를 위한 일반적인 스틸에 대한 현재의 경량의 대안 재료는 알루미늄, 플라스틱, 고강도 스틸, 및 마그네슘 및 티탄과 같은 재료이다. 이러한 재료들 중 어느 것도 차량의 프레임 부재에 대해 요구되는 일련의 성능 파라미터들을 충분히 저렴하게 제공하지 못한다. 이러한 재료들 중 일부는 하나의 측면 또는 다른 측면에서 연강 보다 우수하나, 그들의 비용은 그러한 이점을 상쇄한다. 다른 측면들에서, 그들 재료들은 연강 보다 성능이 떨어진다.

성능 및 가격 측면에서 연강에 앞서는 경량의 구조재가 없는 상태에서, 보다 경량의 차량을 디자인하는 것은 가능한 한 단점들을 상쇄시키면서 상충관계들의 균형을 잡는 것이다. 예를 들어, 차량의 경량성 및 안전성을 통상적으로 서로 반대되는 관계에 있다. 차량 본체를 위한 현재 이용가능한 경량 대안재에 관해 조사한 Frank R. Field Ⅲ 및 Joel P. Clark에 의한 1997년 1월자 "A Practical Road to Lightweight Cars"라는 기사에서, 두명의 MIT 교수들은 "경량 차량은 충돌의 경우에 구조 부품들로부터 탑승자의 보호를 기대할 수 없으며, 그에 따라 중량을 추가하는 에어백과 같은 추가적인 시스템을 채용할 필요가 있다"고 기재하였다. 현재의 구조재의 선택에 있어서, 경량 차량 본체에 대한 연구 및 개발은 장기간의 고비용 프로세스가 될 것이며, 성능 및 비용적인 목적을 달성하리라는 보장도 없다.

구조재 한계에 의해 발생되는 목적들 간의 절충은 많은 다른 분야에서도 찾아볼 수 있으며 점점 더 수용하기가 곤란하다. 예를 들어, 강화 콘크리트 교각은 약하고 중량(heavy)이며, 지진에 붕괴되고 시간 경과에 따라 민감하다. 또한, 그 교각들은 정위치에서 건설되어야 하며 건설에 너무 긴 시간이 소요되며, 이는 교통 혼잡을 완화시키기 위해 착수한 교각 건설이 긴 건축 기간동안 문제를 더욱 악화시킨다는 것을 의미한다. 탄소 복합체와 같은 대안적인 교각-건축 재료는 보강 콘크리트 보다 더 견고하며, 이러한 재료로 이루어진 교각은 콘크리트 재료 보다 더 빨리 세워질 수 있으나, 이러한 재료는 실현될 수 없을 정도로 고가이다.

또한, 교통 혼잡 문제의 해결은 적절한 비용으로 필요한 성능 특성을 발휘할 수 있는 구조재의 개발에 의존한다. 많은 도시 지역에서, 고속도로 및 간선도로 확장 비용이 걸림돌이 된다. 수직 확장(높은 고도의 시내 고속 열차 및 높은 고도의 "이층-데커(double-decker)" 고속도로)이 종종 제안되나, 높은 철로 또는 도로의 구축 비용이 이러한 공간-효율적인 해결책의 넓은 적용을 막는다.

건물 건축에서, 종래 기술에 기재된 타입의 스틸 프레임에 의해 제공되는 이점은 목재 및 석재와 같은 종래의 구조재 이상으로 소요되는 비용에 의해 상쇄된다. 통상적인 스틸-프레임 건물은 동등한 크기의 목재-프레임 건물 보다 더 안전하고, 보다 내구성을 가지며, 보다 에너지 효율적이지만, 마찬가지로 더 고가이다.

비용과 성능 사이의 절충은 항공기, 선박, 자전거, 유체 및 가스 전달 배관, 및 열교환기와 같은 많은 다른 구조적 용도에서도 볼 수 있다. 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브가 개발될 수 있다면, 보다 더 고가인 재료와 유사하거나 그보다 뛰어난 구조적 특성을 제공할 수 있다는 것을 깨달았다. 그러한 튜브는 우리가 의존하고 있는 구조재의 세계에 혁명을 가져올 것이다.

도 1 은 상대적인 강도/중량/비용을 도시한 도표이다.

도 2 는 본 발명의 튜브 밀의 측면도이다.

도 3 은 본 발명의 튜브 밀의 평면도이다.

도 4 는 냉각 프로파일을 도시한 도표이다.

도 5 는 본 발명의 정적인 구조물을 도시한 측면도이다.

도 6 은 본 발명의 동적인 구조물을 도시한 측면도이다.

본 발명은 공기경화성 스틸 및 길이방향으로 용접된 시임을 포함하는 스틸 튜브를 제공하며, 상기 튜브는 실질적으로 안정하고 균열이 없는 열-영향 영역을 특징을 한다. 본 명세서에 기재한 바와 같이, 공기경화성 스틸은 종래의 롤러-성형 튜브 밀에서 용접되고 처리될 때 균열되는 경향이 있는 것이다. 공기경화성 스틸은, 경화를 부분적으로 방지하고 그에 따라 그러한 균열 경향을 방지하도록 특별히 개선된 스틸을 포함하지 않는다. 따라서, 본 명세서에 기재된 바와 같이, OX 플래티늄은 공기경화성 스틸 분류에서 제외된 스틸의 예이다.

본 발명의 바람직한 실시예는 공기경화성 스테인레스 스틸로 이루어진 시임-용접된 튜브이다. 이러한 실시예는 새로운 기술을 가능하게 하고 차량, 항공기, 교각, 건물, 유체 및 가스 이송 배관, 고가 철로 및 도로, 열교환기, 및 선박을 포함하는 많은 용도에 널리 이용될 수 있는 혁신적인 스틸 튜브를 제공한다. 이러한 신규 배관의 주요 이점은 높은 강도-대-중량 비율 및 강성도-대-중량 비율, 경량성, 낮은 제조 비용, 내식성, 및 모듈형 구성 및 예비-제조 가능성이다. 이러한 이점을 가지는 구조재는, 환경오염, 교통혼잡, 차량 안전성, 오래된 운송 기반시설, 및 구조적 손상, 지진 및 기후 관련 재난으로부터의 인명 및 경제적 손실 감소를 포함하는 기업, 사회, 및 국가가 현재 안고 있는 많은 주요 문제점들을 해결할 수 있다.

많은 용도에서, 시임-용접된 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브는 동일한 비용으로 오늘날 이용가능한 다른 구조재 보다 더 우수한 성능을 제공한다. 구조적 용도의 경우에, 주어진 재료의 강도-대-중량 비율과 주어진 단위 강도당 비용이 주요 고려사항이다. 도 1 은 이와 관련하여 본 발명(다이아몬드형으로 표시)과 종래 기술을 비교한 것이다. 도표는 통상적인 구조재의 비용과 강도-대-중량 비율 사이의 반비례 관계를 보여준다: 즉, 강도-대-중량 비율이 양호하면 비용이 높아진다. 동일한 도표상에 표시될 때, 본 발명은 통상적인 재료의 선형 관계를 완전히 벗어난다. 이는 본 발명에 의해 달성되는 단위 비용당 성능의 커다란 개선을 도식적으로 보여준다.

또한, 본 발명의 튜브는 현재 이용가능한 구조재 보다 주어진 중량 및 비용에 대해 높은 강성도를 나타낸다. 이러한 인자(factor)는 많은 이동형 및 고정형 구조물의 성능 및 안전성을 개선할 수 있게 한다.

본 발명의 시임-용접된 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브는 합금 성분(철, 탄소 및 크롬)이 저렴하고 흔하기 때문에 가격-경쟁력을 가지며, 본 발명의 제조 방법이 자동화에 적합하기 때문에 고비용의 노동자 없이도 높은 품질의 제품을 생산할 수 있다. 이는 인발된 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브의 제조에 요구되는 높은 노동비와 대조된다.

종종, 본 발명의 고유한 내식성은 도색이나 아연도금이 필요 없고, 또는 부식이 예상되는 벽 부분을 두껍게 할 필요가 없기 때문에, 추가적인 중량 감소를 가능하게 한다. 도포시에 환경을 해치게 되는 미려하지 못한 아연도금 마감을 생략할 수 있다. 본 발명의 배관은, 재료가 제어된 분위기에서 대기로 이송되는 열처리 프로세스내의 온도를 변화시킴으로써, 추가적인 프로세스 없이도 다양한 색채(은색, 흑색, 그리고 옅은 색조의 빨간색, 파란색, 녹색 및 금색을 포함)로 제조될 수 있다. 이러한 마무리 작업은 많은 제품의 외관을 개선할 수 있다.

많은 제품의 외관은 배관의 높은 강도-대-중량 비율 및 강성도-대-중량 비율로 인해 추가적으로 개선될 수 있으며, 이는 구조물이 보다 가늘고 소형인 프로파일(profile)로 디자인될 수 있게 한다. 예를 들어, 통상적으로 크고(blocky), 아연도금되며, 외관이 미려하지 못한 현수식 고속도로 신호등 구조물은 보다 심미적으로 제조될 수 있다.

본 발명은 열-영향-영역의 냉각 속도를 제어하는 단계를 포함하는 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브 제조 방법을 제공한다. 냉각 속도는 시임 용접에 따른 열 영향-영역의 경화를 상당히 감소시키는데 필요한 지점까지 감소된다. 취성, 및 그에 따른 균열은 본 발명에 의해 효과적으로 제거된다.

또한, 본 명세서에 기재된 튜브-제조 방법이 비-스테인레스 공기경화성 스틸로 이루어진 양질의 튜브를 제조하는데 이용될 수 있지만, 비용 또는 성능면에서 공기경화성 스테인레스 스틸과 비교될 수 있는 비-스테인레스 공기경화성 재료는 현재까지 없으며, 그에 따라 그러한 튜브는 구조적 용도에 사용하기에 바람직하지 않을 것이다. 그러나, 본 명세서에 기재된 신규한 튜브 제조 방법의 유용성에 따라 비-스테인레스 및 새로운 스테인레스 타입의 여러가지 새로운 공기경화성 스틸이 개발될 수 있다는 것을 예상할 수 있다. 이러한 새로운 고안이 몇몇 구조적 용도에서 현재 이용가능한 공기경화성 스테인레스 스틸과 유사하거나 또는 더 우수하기 때문에, 공기경화성 비-스테인레스 및 스테인레스 스틸 모두를 시임-용접하기 위해 본 명세서에 기재된 방법을 이용하는 것은 본 발명의 목적에 포함된다.

예를 들어, 400-계열 타입의 스테인레스 스틸의 탄소 함량은 현재의 400 계열 간격 사이의 퍼센티지로 특정될 것이고, 엄격한 공차가 유지될 것이다. 예를 들어, 410은 0.12% 탄소를 약 ±0.02 퍼센트의 공차로 포함하고, 420은 0.25% 탄소를 약 ±0.04 퍼센트의 공차로 포함한다. 0.19% 탄소를 약 ±0.01 퍼센트의 공차로 포함하는 415P 라고 명명될 수 있는 신규한 계열이 생성될 것이다.

또한, 여러 특정 용도에 맞춰 스틸의 여러 특성을 개선하기 위해, 탄소 이외에, 크롬 및 철의 구성요소를 포함하는 신규한 공기경화성 스틸이 개발될 수도 있을 것이다. 이제까지, 이러한 신규 스틸은 본 명세서에 기재된 제조 방법 없이 튜브로 시임-용접될 수 없었으며, 이러한 스틸의 시임-용접된 튜브는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 간주될 것이다.

본 발명은 스테인레스 스틸을 포함하는 공기경화성 스틸로부터 튜브 및 튜브-기초형 구조물을 제조하는 방법을 포함한다. 본 명세서에 기재된 재료 및 단계들의 특정 조합은 이제까지 확인된 적이 없었으며, 그러한 조합은 튜브 및 튜브-기초형 구조물의 강도/중량/비용을 상당량 개선한다.

시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브의 시장에서의 부재로 인해 그리고 구조재 세상에서 큰 공백을 채우는 그러한 튜브의 실현을 위해, 본 명세서에 기재된 본 발명의 튜브 제조 방법이 요구되었다. 시임-용접된 공기경화성 스틸을 위한 업계의 다른 실패한 노력에 대해 조사한 후에, 공기경화 능력은 의도하는 전체적인 성능을 가지는 스틸 튜브를 제조하는데 있어서 가장 필요한 특성이자 그러한 제조에 있어서 가장 큰 장애물이라는 것을 깨달았다.

공기경화 특성은 튜브-기초형 프레임 또는 기타 구조물이, 액체 냉각의 경우와 같은 수용할 수 없을 정도의 변형량을 동시에 유발하지 않으면서도, 고강도 상태로 경화될 수 있게 한다. 그러나, 스틸의 공기경화 특성은 또한 종래의 롤러-성형 튜브 밀에서의 용접 후에 균열을 유발하며, 그러한 균열은 업계에서 그러한 재료가 튜브로 시임-용접될 수 없다는 결론을 내리게 만들었다.

본 발명은 공기경화성 스틸로 시임-용접된 튜브를 제조하는 것을 최초로 가능하게 만든 방법을 포함한다. 본 발명의 바람직한 방법은, 용접 영역이 완전히 경화되지 않도록, 밀에서의 용접 직후에 용접 영역의 냉각 속도를 확실하게 제어하는 것을 포함한다. 이러한 냉각 속도 제어는 급속한 열 손실을 방지하기 위해 용접 박스(box) 하류의 시임에 열을 가하는 것을 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시예는 다음과 같은 단계를 포함한다:

공기경화성 스틸 스트립을 튜브로 롤러-성형하고(단계 1) 연속 공정에서 시임-용접한다(단계 2). 용접 직후에, 그리고 사이징에 앞서서, 용접 영역-냉각 속도를 확실하게 제어한다(단계 3). 용접-유도된 응력과 사이징 및 직선화 경로 압력이 용접 영역에 균열을 생성하지 않도록, 냉각 영역이 완전 경화 및 취성화되지 않게 하는 프로파일로 냉각 속도를 유지한다.

바람직하게, 용접 공정은 이전에는 텅스텐 불활성 가스 공정(TIG)으로 공지되었던 가스 텅스텐 아아크 용접 공정이다.

바람직하게, 용접 영역 냉각 속도는 용접 박스 하류의 튜브에 적용된 유도 코일 또는 토치 조립체의 이용을 통해 확실하게 제어된다.

특정 상황하에서, 용접에 앞서서 스틸 스트립을 예열함으로써 튜브 제조 공정에서 냉각 속도 제어 및 그에 따른 균열 방지가 이루어진다. 공기경화성 스틸의 용접시에 균열을 제어하기 위한 방법으로서 예열하는 것이 공지되어 있지만, 그 공지 방법은 튜브 제조와 달리 분리된 재료 조각을 결합하는 것에만 초점을 맞추고 있다. 예열 방법은 비교적 부정확하고 신뢰할 수 없는 냉각 속도 제어 방식이며, 기술에 관한 매뉴얼에 주로 기재된 그러한 예열 방식은 본 명세서에 기재된 바람직한 방법과 같은 보다 확실한 냉각 속도 제어 방법과 같은 다른 방법의 개발을 방해하고 있다. 그럼에도 불구하고, 따뜻한 대기 온도일 때 또는 롤링되는 스트립이 충분한 두께 일 때와 같은 특정 조건하에서, 스트립의 예열은 실질적으로 균열이 없는 시임-용접된 공기경화성 스틸을 제조하기에 충분하다. 이제까지, 이러한 방법은 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브 제조 방법으로 제시되지 않았으며, 이러한 방법의 이러한 특정 용도가 효용이 높은 신규한 구조재를 제조할 수 있다는 것을 예상하지 못하였으며, 본 발명의 목적은 유일한 냉각 속도 제어 수단으로서 예열 방법을 이용하여 시임-용접된 공기경화성 스틸을 제조하는 것이다. 주변 공기로의 열 손실을 최소화하기 위한 용접 박스 하류에서의 튜브의 단열은 예열 시스템 이용시에 유일한 냉각 속도 제어 수단으로서의 성공 가능성을 최대화할 것이다. 또한, 특정 상황하에서, 동일한 공정에서 예열 및 사후-가열 방법을 냉각 속도 제어에 적용함으로써, 최적의 결과를 달성할 수 있을 것이다.

본 발명에서 튜브 성능의 손실에 대해 종래 기술에서와 같이 재료를 종래 튜브 밀에 맞춰 개량하기 보다 튜브 밀을 최적 재료에 맞춰 개량한 것임을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명은 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브의 제조를 위한 새로운 타입의 튜브 밀을 포함한다.

매우 가볍고 강한 프레임 구조물을 제조하기 위해, 전술한 방법들 중 하나에 의해 제조된 각각의 튜브 섹션(section)을 용접하여 원하는 형상의 프레임을 형성하고(단계 4), 이어서 전체 프레임 구조물을 열처리하여 균일하게 경화된 고강도 상태로 만든다(단계 5). 프레임 용접물은 필요한 경우에 플레이트 및 플랜지와 같은 기타 부품들을 포함할 수 있으며, 그러한 플레이트 및 플랜지는 공기경화성 스틸로 제조되거나 그렇지 않을 수 있다. 열처리 후에, 결과적인 구조물의 모든 공기경화성 부분들은 동일한 높은 강도 상태에 있게 된다. 따라서, 구조물은 약한 지점(spot)이 없이 제조될 수 있어, 많은 자전거 프레임에 통상적으로 이용되는 것과 같은 튜브 단부의 두꺼운(접합된; butted) 튜브 벽을 필요로 하지 않게 된다.

튜브가 프레임 구조물에 후속하여 용접되지 않는 다른 용도의 경우에, 연속적인 공정에서 튜브는 튜브 밀을 빠져나올 때 경화된 고강도 상태로 열처리될 수 있다. 그 대신에, 그러한 개별적으로 열처리된 튜브 섹션들을 프레임 구조물로 조립하고 이어서 전체 구조물을 열처리할 수도 있다.

복잡한 튜브 형상이 요구되는 용도의 경우에, 튜브는 유압성형되고, 이어서 필요한 경우에 열처리된다.

외장(facing) 층

튜브 제조를 위한 편평한 공기경화성 스틸 스트립의 한 측면 또는 양 측면이, 롤러-성형 밀내로 들어가기에 앞서서, 상이한 타입의 금속으로 이루어진 얇은 층과 마주할 수 있다. 그 대신에, 마주하는(외장) 층(들)은 튜브가 성형된 후에 도포될 수도 있다. 이러한 기술은, 예를 들어, 기본(base) 튜브만 있는 경우 보다 더 양호한 내식성을 제공하기 위해, 채용될 수 있다. 높은 부식 환경에서 사용하기 위한 통상적인 외장 재료는 316 스테인레스 스틸일 수 있다. 전기 전도도, 표면 조도(roughness), 표면 마찰계수, 색채 및 외관과 같은 다른 기준을 이용하여 외장 재료를 선택할 수도 있다.

외장 층들은 적층, 플라즈마 분사(spraying), 또는 다른 공지된 방법에 의해 스트립 스톡(stock) 또는 기본 튜브에 도포될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 외장 및 스트립이 두개의 롤러 사이를 통과함에 따라 기판 스트립에 외장이 용접되도록, 외장 층들은 핀치(pinch) 롤링에 의해 스테인레스 재료에 도포될 수 있다.

일측면상의 외장 층은 다른 측면상의 외장 층 보다 두꺼운 금속 또는 상이한 타입의 금속으로 구성될 수 있다. 예를 들어, 열교환기에서와 같이 튜브 내측의 부식 조건이 튜브 외부와 다른 용도에서, 외장 층들 각각을 그에 맞추는 것이 바람직할 것이다.

이하에서 설명하는 바와 같이, 시임-용접된 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브는 많은 용도에서 이상적으로 작용하며, 오늘날 용인될 수 있는 성능, 환경적 안전성, 및 일측면에서의 사용자 안전성, 그리고 다른 측면에서의 비용 사이의 절충에 의한 손실을 방지할 수 있는 가능성을 제공한다.

이동 차량

본 발명은 시임-용접된 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브로 구성된 이동 차량 프레임을 제공한다. 도 6 은 본 발명의 차량 프레임을 도시한다. 이러한 재료로 이루어진 차량 프레임은 통상적인 차량 프레임 보다 상당히 가벼워서, 보다 소형의 추진 시스템이 가능하게 하며 그에 따라 연료 효율을 증대시키고 차량 비용을 감소시키게 된다. 높은 강도-대-중량 비율 및 강성도-대-중량 비율로 인해, 본 발명은 전기, 하이브리드-전기, 또는 연료전지 동력식 차량과 같은 대안저긴 동력 모터 차량 기술을 구현할 수 있게 한다. 현재의 복합 재료 또는 일반적인 스틸 보다 더 저렴하고 보다 가볍게 차량 프레임을 제조할 수 있다. 보다 경량의 차량 프레임을 이용할 수 있다는 것은 현재까지 개발된 대안적인 동력원이 내연기관과 경제적인 측면에서 경쟁할 수 있다는 것을 의미한다. 배출가스의 현저한 감소를 포함하여, 보다 청정하고 효율적인 동력 차량의 대중화에 기인한 많은 사회적 이점들이 얻어질 수 있을 것이다. 그에 따라, 본 발명의 튜브는 차량 배출가스에 의한 지구 온난화의 감소에 기여할 수 있다.

차량 중량의 감소에 더하여, 본 발명은 또한 차량 안전성을 크게 개선한다. 고성능 경주용차량과 같이, 그러나 그보다는 저렴한, 상기 높은 강도-대-중량 비율 및 강성도-대-중량 비율을 가지는 튜브로 이루어진 프레임으로 구성된 차량은 유사한 크기의 통상적인 차량 보다 탑승자를 사망 및 부상으로부터 보다 더 잘 보호할 수 있을 것이다. 미국 연방철도청 및 다른 국가의 유사 기관의 주요 관심사인 철도 차량의 충격력 평가(crashworthiness) 역시 이러한 신규 구조재의 이용을 통해 상당히 개선될 수 있을 것이다.

시임-용접된 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브를 구조적 매체로 사용함으로써 차량 내구성을 현저히 개선할 수 있다. 재료 자체의 내식성은 도색, 아연도금, 또는 부식 예상 부위의 벽 두께를 두껍게 하는 것을 불필요하게 한다. 기타 차량 부품이 마모되고 차량이 폐기되는 경우에도; 스테인레스 스틸 튜브는 사실상 영구적으로 지속될 수 있으며, 그 튜브 프레임 또는 부품들은 재사용 및 재활용될 수 있다.

시임-용접된 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브의 구조적 프레임은 경직된 툴링(hard tooling)를 최소한으로 이용하면서 로보트에 의해 대부분 제조될 수 있다. 특정 차량 모델을 위한 툴링은, 예를 들어, 주로 소프트웨어 프로그램으로 구성될 수 있다. 이에 따라 각각의 신규 모델에 대해 보다 신속하고, 용이하며, 저렴하게 제조 설정(setup)을 할 수 있으며, 또한 서로 상이한 모델들 사이에서 제조 라인을 신속하게 전환할 수 있게 된다.

본 발명은 평대형(flatbed) 트레일러를 구비한 트럭과 같은 상용 목적에 사용되는 이동 차량에 대해서도 추가적인 이점을 제공한다. 강도나 내구성의 손상 없이, 본 발명은 상기 차량의 중량을 줄일 수 있으며, 그에 따라 차량 운전자는 보다 많은 화물을 적재할 수 있고 이익을 높일 수 있다. 또한, 부수적으로 환경 문제를 감소시키면서도 전체적인 화물 수송 효율을 증가시킨다.

본 발명은 오늘날 시장에서 구입할 수 있는 유사한 가격의 카트 보다 상당히 가벼운 고성능 골프 카트가 가능하게 한다. 이러한 용도에서는 골프 코스의 손상을 최소화하기 위해 차량 경량화가 중요한 문제이다. 근거리용 전기자동차(NEV)를 포함한 다른 타입의 차량 역시 시임-용접된 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브의 이용을 통해 고성능을 가지면서도 저렴하게 제조될 수 있다.

시임-용접된 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브의 이점을 취할 수 있는 다른 이동 차량 용도는 다용도 트레일러, 보트 트레일러, 버스, 스노우모빌과 같은 레저용 차량, 및 모든 험로(險路) 차량(ATV), 호텔이나 항공기에서 사용되는 것과 같은 서비스 카트 및 바퀴가 하나인 손수레를 포함한 여러 종류의 손수레를 포함한다.

교량

본 명세서에 기재된 튜브의 훌륭한 용도는 교량이다. 세계의 많은 교량들은 교통체증을 악화시키는 "병목현상"을 일으키거나 현재의 교통량을 따르지 못하거나 노화로 인해 교체될 필요가 있다. 국립 교량 협회(NBRO)에 따르면, 미국에서만 30.45%의 교량이 교체 대상이 된다. 이러한 규모의 프로젝트 실시에 따라 정부 기관이 직면하는 두개의 문제는 비용 및 교통 문제이다; 이러한 두가지 문제는 본 명세서에 기재된 새로운 구조재에 의해 해결될 수 있다.

이러한 튜브 시스템을 이용하면, 총 교량 건설 비용은 보강 콘크리트, 고강도 스틸, 및 복합재를 포함하는 종래의 구조재를 이용함으로써 발생되는 비용의 일부에 불과할 것이다. 이러한 비용 절감의 한 이유는 전체 교량 또는 교량의 일부를 교량 위치로부터 벗어난 곳에서 미리-제조할 수 있기 때문이며, 그에 따라 오랜 기간이 소요되는 교량 위치에서의 건축에 의해 유발되는 교통 문제 및 부수적인 경제적 손실을 최소화할 수 있다.

본 발명에 의해 외부에서 교량을 미리-제조할 수 있다는 특성은 저렴한 모듈형의 영구적인 구조물 및 임시 교각을 건설할 수 있게 한다. 정부 및 구호단체는 홍수 발생시에 경제적 손실 및 고통을 줄이기 위해 신속한 설치를 위한 모듈형 교량을 비축해 놓을 수 있다. 또한, 군대는 이동/휴대(경량)가능하고, 저비용으로 제조할 수 있으며, 충격에 견딜 수 있는 임시 교량을 필요로 한다. 현재의 구조재는 이러한 요건을 모두 만족시킬 수 없으며; 군사적 용도를 위한 현재의 해결책은 복합재이며, 그러한 복합재는 경량이나 고가이며 인접한 폭발의 충격에 의해 손상될 수 있다. 또한, 복합체는 열에 약하다. 이와 대조적으로, 본 발명은 충격 및 열을 견딜 수 있는 저렴한 경량 교량을 가능하게 한다.

또한, 시임-용접된 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브는 업계의 주요 관심사인 지진에 대한 안정성도 우수하다. 시임-용접된 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브로 이루어진 교량은 지진에 의한 진동중에도 종래 스틸 교량 또는 보강 콘크리트 교량 보다 더 양호한 기능을 한다. 실질적으로, 콘크리트 필라(pillar)를 스틸 자켓(jacket)으로 보강하려는 교통부(transportation department)의 현재의 노력으로부터, 콘크리트 필라의 취약성을 확인할 수 잇다. 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브 교량의 지지 필라는 콘크리트 필라 보다 하중이 훨씬 더 가볍다.

이러한 신규 구조재의 내식성으로 인해, 미래의 교량은 노화되지 않을 것이다. 이는 종래 교량의 유지를 위해 세계적으로 소비되는 막대한 양의 자원과 관련하여 희소식이 될 것이다.

마지막으로, 종래 교량과 달리, 시임-용접된 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브로 이루어진 교량은, 임시 또는 이동형 교량으로서 특정하여 디자인되지 않은 경우라도, 저렴한 비용으로 해체, 이동, 및 새로운 위치에서의 신속한 건설을 가능하게 할 것이다.

고가 철로 및 고가 도로

본 발명은 또한 매우 긴 "교량"(즉, 고가 철로 및 고가 도로)을 구축할 수 있다. 도 5 는 본 발명의 실시예를 도시한다.

인구 증가 및 계속적인 교통혼잡 증가로 인해, 세계적으로 도시 고속 열차와 같은 대안적인 운송 해결책에 대한 필요성에 초점을 맞추고 있으나, 많은 경우에 이러한 제안들의 비용이 너무 높아 장애물이 되고 있다. 항공기나 자동차와 경쟁할 수 있는 고속을 유지하면서 도시 교통을 해결하기 위해, 전체 철로 또는 그 중 일부가 고가(elevated) 상태일 필요가 있다. 그러한 고가 트랙을 위한 현재 이용가능한 구조재는 가격이 높고 짧은 간격의 지지 필라들을 필요로 한다. 본 발명은, 지지 필라들 사이의 간격이 넓은, 상당히 저렴한 고가 철로를 가능하게 한다. 사실상, 구가 구조물의 비용 감소는 자기부상(Maglev)열차의 비용을 상쇄시킬 수 있을 것이며, 상기 자기부상열차는 저소음 작동, 뛰어난 가속력, 경사도 주행능력, 및 적은 유지보수 필요성으로 인해 종래의 스틸 트랙상의 스틸 바퀴형 열차 보다 우수한 것으로 일반적으로 인정하고 있다.

또한, 본 발명은 시내 또는 공항 모노레일, 경량 레일 시스템, 및 고속 여객 운송 시스템을 포함하는 다른 타입의 열차들을 위한 고가 구조물에 대한 저렴한 고성능 해결책을 제공한다.

철도 용지 구입과 관련한 비용 및 기타 인자들은 고속도로 및 간선도로의 확장에 걸림돌이 된다. 종래 수단을 이용하여 기존 고속도로 위에 "이층-데크" 또는 고가교(viaduct)를 건설하는 것 역시 비용이 문제가 된다. 고속도로 및 간선도로를 수평으로 또는 수직으로 확장할 수 없기 때문에, 교통부는 교통문제 해결에 관한 난관에 부딪치고 있다. 본 발명은 고가도로가 실현될 수 있게 할 것이다. 종래의 구조재 대신에 시임-용접된 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브를 이용하여, 상당히 저렴한 비용으로 고가 도로를 건설할 수 있는데, 이는 저렴한 재료비 및 원격지에서 구조물을 미리-제작할 수 있어 교통 혼잡을 최소화할 수 있다는 특성에 기인한 것이다. 현존하는 고속도로 및 간선도로 위쪽의 공간을 이용함으로써, 교통부는 높은 부동산 비용의 지출 없이 도로 용량을 크게할 수 있다.

모터 차량 및 열차에 대해 동일한 고가 플랫폼이 이용될 수 있으며, 이는 비용을 절감할 수 있게 한다. 시임-용접된 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브로 이루어진 고가 플랫폼은 지진 안전성, 유지보수 필요성, 건설 속도 및 외관과 관련하여 보강된 콘크리트 대응 구조물 보다 우수할 것이다.

건물

가정집, 공공 건물 및 공장 건물을 포함하는 정적인 구조물내의 구조적 매체로서 시임-용접된 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브를 이용함으로써 많은 이점이 얻어질 수 있다.

볼트에 의해 또는 다른 방법으로 정위치에 결합된 미리제조된 트러스 조립체로 이루어진 모듈형 건물 구축 시스템이 가능하다. 이러한 시스템은, "충진(fill-in)재" 및 피복(covering)재로서 가장 효과적으로 사용되고 또 기본 건물 강도에 의존하지 않는 목재, 석고판, 여러가지 측판 및 패널링 복합체 등과 같은 종래의 재료와 함께 사용될 수 있다.

시임-용접된 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브의 고유 품질은 건물 건축시 전체적인 비용을 절감할 수 있다. 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브로 이루어진 트러스 및 기둥으로 구성된 기본적인 하중-지지 구조물은 경량이고 운송비가 저렴하며, 그에 따라 원격지의 공장에서 제조될 수 있다. 자동화 설비를 통한 공장 제조는 현장의 숙련공에 의해 제조되는 것 보다 저렴하며, 결과적으로 보다 표준화된 제조가 가능하게 된다. 튜브-기초형 트러스 고유의 직선형 특성 및 적은 변형 특성, 경량성, 및 표준화된 부품의 이용가능성으로 인해, 신속하고, 용이하며, 정밀한 현장 조립이 가능하다. 튜브의 높은 강도-대-중량 비율 및 강성도-대-중량 비율은 종래의 스틸 및 목재의 경우 보다 수직 지지부의 개체수가 적은 보다 긴 간격이 가능하게 한다.

높은 비용 절감 효과에 더하여, 시임-용접된 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브를 건물내의 구조적 매체로 이용하는 것은 화재시의 붕괴가능성을 줄이고, 화재시에 연소될 수 있는 연소재를 줄이며, 지진, 강한 폭풍 및 바람에 대한 우수한 성능을 나타내며, 내구성 및 에너지 효율을 높이고, 홍수 및 흰개미에 의해 손상을 받을 염려를 줄인다. 화재 또는 자연 재해에 의한 손상 위험의 감소는 보험료의 절감을 가져오며, 이는 가정집, 병원, 학교, 호텔, 공장, 쇼핑센터 및 쇼핑몰, 산업 설비, 비행기 격납고, 및 기타 공공 건물의 경우에 중요한 문제이다. 또한, 성능 및 가격 측면에서 목재와 경쟁할 수 있는 새로운 구조재로서, 건물 건축시에 시임-용접된 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브를 이용하는 것은 숲을 파괴시키는 속도를 늦출 수 있다.

시임-용접된 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브는 건축 디자인에 있어서 새로운 가능성을 제공한다. 예를 들어, 공항 터미널, 쇼핑몰, 기차역, 및 컨벤션 홀과 같은 많은 대형 공공 건물의 내부는 지지 기둥이 없는 크고 개방된 공간으로 디자인하는 것이 바람직하다. 현재 튜브 재료를 이용하면, 폭이 매우 넓은 트러스 없이도 넓은 간격(span)을 적용할 수 있다. 또한, 트러스의 전체 자중(自重)이 상당히 감소되어, 예를 들어 보다 작은 지지 컬럼 및 기반(foundation) 만을 필요로 하게되는 부수적인 이점이 발생하게 된다. 주거용 건축에서, 이러한 시스템에 의해 제조된 지붕 트러스는 목재 트러스의 일부인 수직 부재 장애물이 없는 다락 공간이 가능하게 한다.

또한, 본 발명은 헛간(shed), 임시 건물 및 이동주택과 같은 저렴한 이동형 및 모듈형 건물을 구축할 수 있게 한다.

유체 및 가스 이송 배관

원유, 정재유, 및 천연 가스와 같은 에너지 산업 제품, 오수, 및 물의 이송을 포함하는 유체 및 가스 이송 분야에서, 본 발명에 따른 튜브 시스템은 상당한 경제적 이득을 가능하게 한다. 예를 들어, 긴 수평방향 연장부가 지면으로부터 들어 올려졌을 때 또는 내부 압력이 높은 경우에, 파이프의 강도-대-중량 비율 및 강성도-대-중량 비율이 중요한 경우가 많다. 이러한 경우에, 시임-용접된 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브의 높은 강도-대-중량 비율 및 강성도-대-중량 비율은 지지부들 사이의 수평방향 간격을 길게 할 수 있고 또 얇은 벽이 가능하게 하여, 파이프의 이송 및 배치와 관련하여 이점을 제공한다. 또한, 본 발명의 파이프는 예를 들어 트럭 트레일러나 선박에 장착된 이동형 튜브 밀을 이용함으로써 현장에서 매우 긴 연속적인 길이로 제조될 수 있을 것이다. 그에 따라, 하나의 연속적인 길이로 제조된 파이프는 해당 용도에서 훨씬 적은 접합부가 가능하게 하며, 이는 비용을 줄이고 파이프의 강도-대-중량 비율을 최대화할 수 있다.

유류 업계는 오일 및 가스를 끌어 올리고 이송하며 정재하기 위해 튜브형 재료를 많이 사용한다. 전술한 시임-용접된 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브의 이점은 이러한 분야에도 적용된다. 또한, 본 발명의 튜브 시스템은 왕복식 인공 채유(lift) 시스템에 사용하기 위한 고성능의 저렴한 채유 로드(rod)를 제조하는데 사용될 수 있다. 그와 같이, 종래의 재료로 제조된 "흡입 로드"는 본 발명의 튜브로 제조된 흡입 로드로 대체될 수 있으며, 그 경우 튜브의 내부가 유정 컨디셔닝(well conditioning) 유체 또는 화학물질 분사를 위해 이용될 수 있다는 이점 또는 표면으로 유정 제품을 유동시키기 위한 추가적인 공간으로 이용될 수 있다는 이점을 가진다. 또한, 이러한 용도에서는, 튜브가 하나의 연속적인 길이로 현장에서 제조될 수 있고, 전술한 바와 같은 이점을 가진다.

항공기

가볍고, 저렴하고, 높은 강도 및 강성도를 가지는 시임-용접된 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브는 항공기 구조물로서 이상적인 재료가 된다. 상기 튜브로 제조된 시임-용접된 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브 또는 트러스 구조물은 주 프레임, 날개보, 좌석 프레임과 같은 내부 악세서리 등과 같은 항공기 구조물의 많은 부분에 사용될 수 있다. 통상적인 항공기 재료가 고가인 경향이 있기 때문에, 본 발명은 성능 차이가 없이 항공기 구성 비용을 절감할 수 있다.

엔진 부품

바람직하게, 시임-용접된 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브는 피스톤 엔진용 커넥팅 로드 및 터보-팬 엔진용 팬 블레이드 제조에 사용될 수 있다.

선박

시임-용접된 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브로 제조된 프레임 부재는 선박의 구축에 사용될 수 있으며, 그 결과 종래 스틸을 사용하는 경우에 비해 중량을 크게 줄일 수 있고 내식성을 개선할 수 있다.

열교환기

본 발명의 튜브의 강도가 매우 높기 때문에, 열교환기에 유용하게 사용될 수 있는데, 이는 튜브 벽을 얇게 만들 수 있고 그에 따라 튜브 벽의 단위 면적당 열전달을 개선할 수 있기 때문이다. 내마모성 개선을 위해, 열교환기내의 튜브의 일측면 또는 양측면을 특정 물질의 얇은 층으로 도포하여 원하는 특성을 부여할 수 있다.

자전거

자전거에서 프레임 중량은 매우 중요하며, 이러한 용도에서 탄소 및 티탄과 같은 이질적인(exotic) 경량 재료가 고가임에도 불구하고 상당히 사용되고 있다. 본 발명은 고가의 이질적인 로 제조된 것과 실질적으로 동일한 중량, 강도 및 강성도를 가지는 자전거 프레임을 합리적인 가격으로 제조할 수 있게 한다. 예를 들어, 인발 티탄은 재료의 직선 길이부에서는 큰 강도-대-중량 비율을 나타내다. 그러나, 그러한 금속은 열-영향 영역에서 강도가 손상되기 때문에, 용접 영역에 인접한 곳에서는 상당한 벽 두께를 필요로 한다. 특정 강도의 자전거 제조에 필요한 총 금속 중량은 본 발명의 4100 튜브의 경우와 티탄의 경우에 서로 유사할 것이다. 비용 차이는 본 발명에 따라 제조된 프레임이 40배 정도 저렴한 것으로 평가된다.

중공(中空) 스프링

공기경화성 스테인레스 스틸은 본질적으로 매우 우수한 스프링 특성을 가지고 있다. 그에 따라, 본 명세서에 기재된 튜브는 나선형 튜브 및 토르크(torque) 튜브와 같은 형상의 스프링 매체로서 사용될 수 있다. 통상적인 스프링과 비교할 때, 시임-용접된 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브로 이루어진 스프링이 보다 가벼운데, 이는 스프링 매체의 응력을 받지 않는 중심 영역이 없기 때문이며, 본 발명에 따른 스프링은 보다 양호한 내식성을 가질 것이다. 시임-용접된 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브로 이루어진 중공 스프링은 전체 차량 중량의 감소가 중요한 문제가 되는 이동 차량 용도에 특히 적합할 것이다.

개인용 이동 수단

본 발명은 휠체어 프레임, 클러치 등을 포함하는 장애인의 보조를 위한 저렴하고 가벼우며 고성능인 장치를 제조할 수 있게 한다.

미사일 케이싱 및 로켓 케이싱

바람직하게, 본 발명의 튜브는 미사일 및 로켓의 구성품으로 이용될 수 있는데, 이는 동일한 강도의 통상적인 재료 보다 얇고 저렴하게 미사일 및 로켓 벽을 제조할 수 있기 때문이다. 얇아진 벽 두께는 주어진 내부 공간에 대한 항력(drag)을 줄인다.

우주 및 외계 구조물

본 발명은, 저렴한 비용 및 우수한 성능으로 인해, 우주정거장과 같은 대형의 우주 또는 외계 구조물의 구축에 이용될 수 있다.

시임-용접된 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브의 다른 용도들의 예를 들면 다음과 같다:

크레인 및 기중기; 항공기 등의 제조용 구조물; 콘크리트 형상을 위한 지지물 및 프레임; 작업통로(catwalk) 및 접근로; 펜스 기둥 및 난간; 보트 마스트 및 난간; 유압 및 공압 실린더; 공구 및 도구; 현수식 고속도로 표지판을 포함한 도로표지; 가로등; 신호등; 노(oar) 및 패들(짧은 노; paddle) 샤프트; 라켓 프레임, 스키 폴 및 등반 장비; 엘리베이터 본체 및 샤프트; 고속도로 가드레일; 참호, 광산 등의 구축을 위한 낙반(cave-in) 장치; 댐의 프레임; 외야석 및 임시 좌석; 플랫폼 및 무대; 건물 및 선박의 샌드-블래스팅을 위한 임시 차단물용 프레임 및 비계(scaffolding) 프레임; 자동차 지붕 선반; 광학 및 무선 망원경; 톱질 모탕(saw horses) 및 휴대용 작업 벤치; 카메라 삼각대를 포함한 삼각대; 전신주, 무선 송신 타워, 전력 송신 타워, 스키 리프트 타워 및 궤도(tramway) 타워를 포함한 수직 타워; 전기 및 광섬유 케이블 관로; 굴뚝; 가구; 및 저장 및 압력 탱크.

튜브 시스템이 저렴하고, 가벼우며, 강하고, 내식성이 우수하기 때문에 상기 각각의 용도에 적합할 것이다. 사실상, 본 명세서에 기재된 튜브는 가볍고, 강하며, 및/또는 내식성이 우수한 구조물을 필요로 하는 모든 용도에 대한 우수한 선택안이 될 것이다.

예 1: 튜브

벽두께가 0.020"(인치)이고 외경(OD)이 1.125"인 100-피트 길이의 튜브가 제조되었다. 상기 튜브는 미국 캘리포니아 프레스노에 소재하는 Ulbrich Steel 이 제조한 3.555" 폭의 410 스테인레스 스틸 스트립을 본 명세서에 기재된 방식에 따라 본 발명의 밀에서 제조되었다.

밀에 사용된 용접 장치는 미국 오하이오 클리브랜드에 소재하는 Lincoln Electric Company가 제조한 Lincoln??Squarewave TIG 255 였으며, 아르곤 분위기내에서 약 35 암페어로 설정되었다. 충진제(filler)는 부가되지 않았다. 스테인레스 스틸 스트립의 용접 박스내로의 공급 속도는 초당 2인치였다. 용접된 튜브는 용접 박스의 하류에 위치한 아세틸렌 토치를 이용하여 확실하게 냉각제어 되었다. 상기 토치의 불꽃은 열-영향 영역이 상한 온도로부터 하한 온도로 서서히 냉각되도록 조절되며, 자연적인 냉각 속도와 제어된 냉각 속도의 차이를 도 4 에 도시하였다. 제어된 냉각 속도가 자연적인 냉각 속도의 약 6배인 것으로 측정되었다. 410 스테인레스에 대한 상한 온도 및 하한 온도는 각각 1850°및 1450°이다.

예 2: 자전거 프레임

상기 길이로부터 튜브 섹션을 절단하여 다른 인발 튜브를 포함하는 자전거 프레임에 조립하였다. 조립된 프레임에 포함된 인발 튜브는 후방 삼각형에 대해 0.020" 의 벽두께를 가지는 0.5" 및 0.625" 외경의 410 스테인레스 스틸 인발 튜브 섹션을 포함한다. 시임-용접되고 인발된 튜브 섹션은 미국 캘리포니아 샌디에고에 소재하는 San Diego Welding Supply 가 공급하는 표준 410 스테인레스 충진제 로드를 이용하고 미국 오하이오 클리브랜드에 소재하는 Lincoln Electric Company가 제조한 Lincoln??Squarewave TIG 255 를 이용함과 동시에 용접기의 암페어를 약 8 내지 10 암페어로 조정하여 단접(鍛接)함으로써 수동으로 조립되었다. 이어서, 조립된 프레임을 배치형(batch-type) 진공로내에서 1900 내지 2000℉로 열처리하였다. 열처리에는 미국 캘리포니아 엘 케이전에 소재하는 Certified Metalcraft 가 제공하는 노가 이용되었다.

이러한 프레임을 이용하는 자전거는 원거리의 험로에서 가혹하게 실제로 실험되었으며, 가볍고 응답성이 뛰어나며 적절한 강성도를 가지는 것으로 판명되었다. 프레임은 파손되지 않았다. 프레임의 인발된 부분과 시임-용접된 부분 사이의 성능 차이는 발견되지 않았다.

예 3: 상온에서의 인장 피로

상온에서 피로 실험을 실시하여 자전거 프레임의 경우와 유사한 방식으로 경화된 본 발명의 경화되고, 시임-용접된 스테인레스 스틸 튜브의 강도에 관한 데이터를 획득하였다.

종래 기술의 최종 튜브의 열-영역 영역에서 통상적으로 발견되는 균열이 발견되지 않을 것이라고 믿었다.

경화된 후의 실험 튜브는 예 1 에 설명된 튜브 길이의 일부 였다. 시편은 MIL-STD-1312-11A 에 따라 실험되었다. 축방향을 따라 500 파운드(7,000psi)의 낮은 로드(load) 및 5,000 파운드(70,000psi)의 높은 로드를 130,000 사이클 만큼 시편에 가하였다. 이러한 시편은 파괴되지 않았다.

이러한 실험은 본 발명의 적어도 하나의 방법은 가시적인 균열 및 육안으로 식별할 수 없는 균열을 가지는 종래 기술에 따른 튜브를 생성하지 않는다는 것을 입증하였다.

예 4: 축방향 인장 실험

ASTM F 606-00에 따라 샘플을 실험하여 본 발명에 따른 튜브의 인장 강도를 측정하였다. 결과적으로, 시편에는 14,453lbs(206,000psi)가 인가되었다. 경화된 410의 서적에 기재된 값은 200,000 내지 210,000psi 이다. 이러한 데이터는 용접 영역이 전체 구조물에 어떠한 취약부도 발생시키기 않는다는 것을 증명하며, 그에 따라 이러한 재료는 유사한 직경, 벽두께 및 재료로 이루어진 인발 튜브와 동등하다는 것을 증명한다.

예 5: 튜브 밀

도 2 및 도 3 은 본 발명의 튜브 밀의 측면도 및 평면도를 도시한다. 스트립(10)은 사이징 및 성형 롤러(16)를 통해 공급되고, 이어서 용접 박스(20)내로 공급된다. 용접 박스(20)의 하류에는 용접된 조각의 냉각 속도를 제어하기 위해 사용되는 토치 조립체(18)가 위치된다. 용접된 조각은 사이징 롤러(14)내에서 크기가 조절되어 본 발명의 시임-용접된 공기경화성 튜브(12)가 제조된다.

Claims

공기경화성 스틸 및 길이방향으로 용접된 시임을 포함하는 스틸 튜브.
제 1 항에 있어서, 상기 공기경화성 스틸은 스테인레스인 스틸 튜브.
제 2 항에 있어서, 상기 공기경화성 스테인레스 스틸은 마르텐사이트 스테인레스 스틸인 스틸 튜브.
제 3 항에 있어서, 상기 마르텐사이트 스테인레스 스틸은 400계열 스테인레스 스틸인 스틸 튜브.
제 4 항에 있어서, 상기 400 계열 스테인레스 스틸은 410인 스틸 튜브.
공기경화성 스틸 튜브 제조 방법으로서:

공기경화성 스틸의 스트립을 선택하는 단계;

상기 스트립을 인접 엣지들을 가지는 튜브로 롤러 성형하는 단계;

상기 인접 엣지들을 용접하여 시임을 형성하는 단계; 및

상기 용접된 시임의 냉각 속도를 제어하는 단계를 포함하는 공기경화성 스틸 튜브 제조 방법.
제 6 항에 있어서, 상기 공기경화성 스틸 스트립은 스테인레스 스틸인 공기경화성 스틸 튜브 제조 방법.
제 7 항에 있어서, 상기 스테인레스 스틸은 마르텐사이트 스테인레스 스틸인 공기경화성 스틸 튜브 제조 방법.
제 7 항에 있어서, 상기 스테인레스 스틸은 400계열 스테인레스 스틸인 공기경화성 스틸 튜브 제조 방법.
제 7 항에 있어서, 상기 스테인레스 스틸은 410인 공기경화성 스틸 튜브 제조 방법.
제 6 항에 있어서, 상기 공기경화성 스틸 스트립은 롤러-성형에 앞서서 어닐링된 상태인 공기경화성 스틸 튜브 제조 방법.
제 6 항에 있어서, 상기 용접된 시임의 냉각 속도를 제어하는 단계 후에 상기 튜브를 사이징하고 직선화하는 단계를 더 포함하는 공기경화성 스틸 튜브 제조 방법.
제 6 항에 있어서, 상기 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브를 고강도 상태로 열처리하는 단계를 더 포함하는 공기경화성 스틸 튜브 제조 방법.
제 6 항에 있어서, 상기 용접 공정은 가스 텅스텐 아아크 용접인 공기경화성 스틸 튜브 제조 방법.
제 6 항에 있어서, 상기 롤러 성형 단계에 앞서서 상기 스트립상에 외장 층을 적층하는 단계를 더 포함하며, 그에 따라 다수의 층을 가지는 튜브가 제조되는 공기경화성 스틸 튜브 제조 방법.
튜브들을 구조물로 조립하는 방법으로서,

하나 이상의 시임-용접된 공기경화성 튜브를 포함하는 둘 이상의 부분들을 조립체로 결합시키는 단계를 포함하는 튜브들을 구조물로 조립하는 방법.
제 16 항에 있어서, 결합후에 전체 조립체를 열처리하여 상기 조립체의 공기경화성 부분에서 고강도 상태를 유도하는 단계를 더 포함하는 튜브들을 구조물로 조립하는 방법.
제 16 항에 있어서, 상기 조립체로의 결합 단계에 앞서서 상기 하나 이상의 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브를 고강도 상태로 열처리하는 단계를 더 포함하는 튜브들을 구조물로 조립하는 방법.
제 16 항에 있어서, 상기 조립체는 하중-지지 구조물인 튜브들을 구조물로 조립하는 방법.
제 16 항에 있어서, 상기 조립체는 오일 생산을 위한 튜브인 튜브들을 구조물로 조립하는 방법.
제 16 항에 있어서, 상기 조립체는 열교환기의 일부인 튜브들을 구조물로 조립하는 방법.
제 16 항에 있어서, 상기 스틸 튜브들 중 하나 이상의 외측면 및/또는 내측면상에 내식성 외장 층을 도포하는 단계를 더 포함하는 튜브들을 구조물로 조립하는 방법.
하중-지지 구조물로서, 상기 구조물은 하나 이상의 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브를 포함하는 하중-지지 구조물.
제 23 항에 있어서, 상기 구조물은 하나 이상의 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브를 포함하는 둘 이상의 부분들로 이루어진 조립체를 포함하며, 상기 조립체의 공기경화성 부분들내에 고강도 상태를 유도하기 위해 상기 전체 구조물은 조립후에 열처리되는 하중-지지 구조물.
제 23 항에 있어서, 상기 하나 이상의 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브는 조립체의 결합에 앞서서 고강도 상태로 열처리되는 하중-지지 구조물.
제 23 항에 있어서, 상기 하나 이상의 시임-용접된 스틸 튜브는 스테인레스 스틸로 이루어진 하중-지지 구조물.
제 26 항에 있어서, 상기 하나 이상의 시임-용접된 스테인레스 스틸 튜브는 마르텐사이트 스테인레스 스틸로 이루어진 하중-지지 구조물.
제 27 항에 있어서, 상기 마르텐사이트 스테인레스 스틸은 400계열 스테인레스 스틸로 이루어진 하중-지지 구조물.
제 28 항에 있어서, 상기 400계열 스테인레스 스틸은 410인 하중-지지 구조물.
제 16 항에 있어서, 상기 구조물내의 하나 이상의 스틸 튜브는 외측면 및/또는 내측면상에 내식성 외장 층을 포함하는 하중-지지 구조물.
제 23 항에 있어서, 상기 구조물은 고정형인 하중-지지 구조물.
제 31 항에 있어서, 상기 구조물은 하중 지지 비임 또는 트러스인 하중-지지 구조물.
제 31 항에 있어서, 상기 구조물은 교량인 하중-지지 구조물.
제 31 항에 있어서, 상기 구조물은 고가도로 또는 고가철로인 하중-지지 구조물.
제 31 항에 있어서, 상기 구조물은 건물인 하중-지지 구조물.
제 31 항에 있어서, 상기 구조물은 해양 유전 장비인 하중-지지 구조물.
제 31 항에 있어서, 상기 구조물은 의자, 테이블, 또는 기타 가구 물품인 하중-지지 구조물.
제 23 항에 있어서, 상기 구조물은 이동 차량인 하중-지지 구조물.
제 38 항에 있어서, 상기 구조물은 모터 차량인 하중-지지 구조물.
제 38 항에 있어서, 상기 구조물은 항공기인 하중-지지 구조물.
제 38 항에 있어서, 상기 구조물은 자전거인 하중-지지 구조물.
제 1 항에 따른 튜브로서, 상기 튜브는 유체 취급 장치이며, 상기 장치는 하나 이상의 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브를 포함하는 튜브.
제 42 항에 따른 유체 취급 장치로서, 상기 장치는 하나 이상의 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브를 포함하는 둘 이상의 부분들로 이루어진 조립체를 포함하며, 상기 조립체의 공기경화성 부분들내에 고강도 상태를 유도하기 위해 상기 전체 조립체는 조립후에 열처리되는 유체 취급 장치.
제 42 항에 있어서, 상기 하나 이상의 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브는 상기 장치로의 결합에 앞서서 고강도 상태로 열처리되는 유체 취급 장치.
제 42 항에 있어서, 상기 하나 이상의 시임-용접된 스틸 튜브는 스테인레스 스틸인 유체 취급 장치.
제 45 항에 있어서, 상기 하나 이상의 시임-용접된 스테인레스 스틸 튜브는 마르텐사이트 스테인레스 스틸인 유체 취급 장치.
제 46 항에 있어서, 상기 마르텐사이트 스테인레스 스틸은 400계열 스테인레스 스틸인 유체 취급 장치.
제 47 항에 있어서, 상기 400계열 스테인레스 스틸은 410인 유체 취급 장치.
제 42 항에 있어서, 상기 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브들 중 하나 이상은 부식 환경에 접촉하는 재료를 포함하는 유체 취급 장치.
제 49 항에 있어서, 상기 접촉 재료는 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브의 외측면 및/또는 내측면상의 층인 유체 취급 장치.
제 49 항에 있어서, 상기 접촉 재료는 상기 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브에 적층되는 유체 취급 장치.
제 49 항에 있어서, 상기 접촉 재료는 튜브로의 롤링에 앞서서 스트립의 일측면 또는 양측면에 도포되는 유체 취급 장치.
제 49 항에 있어서, 상기 접촉 재료는 높은 내식성 등급의 스테인레스 스틸을 포함하는 유체 취급 장치.
제 49 항에 있어서, 상기 접촉 재료는 니켈 및 몰리브덴을 포함하는 특정 마르텐사이트 스테인레스 스틸 합금인 유체 취급 장치.
제 42 항에 있어서, 상기 장치는 심해 오일 채유기인 유체 취급 장치.
제 42 항에 있어서, 상기 장치는 유정 케이싱 또는 튜브인 유체 취급 장치.
제 42 항에 있어서, 상기 장치는 유정용 흡입 로드인 유체 취급 장치.
제 42 항에 있어서, 상기 장치는 유체 이송 파이프인 유체 취급 장치.
제 42 항에 있어서, 상기 장치는 가스 파이프라인인 유체 취급 장치.
제 42 항에 있어서, 상기 장치는 열교환기인 유체 취급 장치.
제 1 항에 따른 공기경화성 스틸 튜브로서, 부식 환경에 접촉하는 재료를 더 포함하는 공기경화성 스틸 튜브.
제 61 항에 있어서, 상기 접촉 재료는 튜브의 일측면 또는 양측면상의 층인 공기경화성 스틸 튜브.
제 61 항에 있어서, 상기 접촉 재료는 상기 튜브에 적층되는 공기경화성 스틸 튜브.
제 61 항에 있어서, 상기 접촉 재료는 튜브로의 롤링에 앞서서 스트립의 일측면 또는 양측면상에 도포되는 공기경화성 스틸 튜브.
제 61 항에 있어서, 상기 접촉 재료는 높은 내식성 등급의 스테인레스 스틸을 포함하는 공기경화성 스틸 튜브.
제 61 항에 있어서, 상기 접촉 재료는 니켈 및 몰리브덴을 포함하는 특정 마르텐사이트 스테인레스 스틸 합금인 공기경화성 스틸 튜브.
제 1 항에 따른 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브로서, 상기 튜브는 유압성형되는 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브.
제 67 항에 있어서, 상기 공기경화성 스틸 튜브는 스테인레스 스틸로 이루어진 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브.
제 68 항에 있어서, 상기 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브는 마르텐사이트 스테인레스 스틸인 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브.
제 69 항에 있어서, 상기 마르텐사이트 스테인레스 스틸은 400계열 스테인레스 스틸로 이루어진 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브.
제 70 항에 있어서, 상기 400계열 스테인레스 스틸은 410 스테인레스 스틸인 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브.
제 67 항에 있어서, 상기 튜브의 일측면 및/또는 양측면상의 내식성 외장 층을 더 포함하는 시임-용접된 공기경화성 스틸 튜브.
공기경화성 스틸 튜브를 제조하기 위한 튜브 밀로서:

성형 롤러들;

시임 용접기;

냉각속도 제어기; 및

사이징 및 직선화 롤러들을 포함하는 튜브 밀.
제 73 항에 있어서, 상기 튜브 밀은 공기경화성 스테인레스 스틸 튜브를 제조하는 튜브 밀.
제 73 항에 있어서, 상기 냉각 속도 제어기는 상기 시임 용접기 하류에 위치된 가열 장치인 튜브 밀.