KR20080013994A - 산소 함량을 조절하기 위한 가스 유속 조절 수단을구비하는, 관형 부재의 센터링 및 클램핑을 위한 장치 - Google Patents

산소 함량을 조절하기 위한 가스 유속 조절 수단을구비하는, 관형 부재의 센터링 및 클램핑을 위한 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 바람직하게는 합금 강철로 제조되며 용접되어 파이프라인을 형성하도록 엔드투엔드로 배치되는 도관의 센터링 및 클램핑을 위한 장치에 관한 것이다. 본 발명은 용접시킬 두 도관의 센터링 및 클램핑 수단, 임의로 접합면에서 비활성 챔버를 규정하는 밀폐 구획 수단, 및 접합면에서 보호 대기를 생성시키기 위한 비활성 가스 분배 수단을 포함한다. 본 발명 장치는 또한 적어도 상기 보호 대기에서 측정된 O2 함량 및/또는 상기 대기 내에서 측정된 압력의 함수로서 비활성 가스의 유속 및/또는 상기 비활성 가스의 공급압을 조절하여 상기 대기 중의 O2 함량을 소정 경보 경계값 미만으로 유지하고 및/또는 상기 대기의 압력을 소정 경보 경계값 미만으로 유지하기 위한 수단을 포함한다.

Description

산소 함량을 조절하기 위한 가스 유속 조절 수단을 구비하는, 관형 부재의 센터링 및 클램핑을 위한 장치{DEVICE FOR CENTRING AND CLAMPING TUBULAR PARTS, COMPRISING MEANS FOR REGULATING THE GAS FLOW RATE IN ORDER TO CONTROL THE OXYGEN CONTENT}
본 발명은, 용접되어 가스, 석유 또는 물의 수송을 위한 내부식 파이프라인(pipeline)을 형성하도록 엔드-투-엔드(end to end)로 배치되는 합금 강철 도관과 같은 관형 부재의 센터링(centring) 및 클램핑(clamping)을 위한 장치에 관한 것이다.
파이프라인의 제조시, 하나의 도관의 단부(端部)를 제조 중인 파이프라인의 단부에 배치하고 함께 용접한다. 따라서, 간단히 도관을 부가함으로써 원하는 길이의 파이프라인을 구현할 수 있다. 외부 용접 장치는 일반적으로 이렇게 제조되는 파이프라인을 따라 이동하고 필요에 따라 용접을 실시하도록 배치되나 파이프라인의 내부 장치도 파이프라인의 내부에서 이동할 수 있다.
이러한 내부 장치는 용접시킬 새로운 도관의 배치시 이 도관의 축이 제조중인 파이프라인의 축과 완벽히 일치하도록 하므로 도관과 파이프라인의 각각의 단부를 용접을 위해 정확하게 정렬시키고 용접 조작 동안 이들을 이러한 정렬로 유지시 킬 수 있다. 이러한 유형의 센터링 및 클램핑 장치는 통상 "클램프"라 불리며 특히 EP 0 249 079호, EP 1 123 774호 또는 EP 0 767 719호에 개시되어 있다.
따라서, 비산화성 강철 또는 합금 강철 도관의 외부에 배치되는 용접 장치는 외부에 용접 통로 또는 통로들을 둔다. 침투 통로라 불리는 제1 통로에서는, 용접 조가 공기 또는 산소와 같은 활성의, 즉 비활성이 아닌 가스와 접촉하지 않음으로써 용접 온도로 가열될 때 산화가 수반되는 것을 회피하는 것이 중요하다. 실제로, 산소를 포함하는 대기 중에서 용접을 실시할 경우, 구현되는 파이프라인은 훨씬 더 신속히 부식될 수 있다. 또한, 융합조를 보호하기 위하여, 외부 용접 장치는 용접시 상기 융합조의 보호를 위한 비활성 가스를 공급함으로써 가스상 보호를 제공할 수 있는 수단을 구비한다.
그러나, 이러한 외부 보호가 충분하지 않음을 깨닫을 수 있었다. 실제로, 침투 통로에서, 융합조는 용접의 이면에서 산소를 포함하는 대기(atmosphere)와 접촉한다. 따라서, EP 0 193 812호에서는 두 도관의 접합부에 밀폐 챔버(chamber)를 형성하고 여기에 아르곤과 같은 비활성 가스를 도입함으로써 상기 챔버에 포함된 산소를 퍼징하여 용접시 비활성 대기를 형성하는 수단이 마련되어 있는 내부 센터링 및 클램핑 장치가 제안되었다. 용접 조작 내내 이러한 보호 대기(保護大氣, protective atmosphere)를 유지하기 위하여, 아르곤의 유량은 상기 밀폐 공간에서 연속적으로 유지된다. 따라서, 이러한 장치는 용접의 이면에서 산소를 포함하지 않는 대기를 생성시킬 수 있다. 또한, EP 1 207 003호에 의해서도 동일한 유형의 장치가 공지되었다.
또한, 산소 함량 측정 수단이 마련되어 용접 사이클의 개시를 허용하기에 충분한 보호 대기의 존재를 측정할 수 있는 장치도 공지이다.
또, GB 2 355 425호에서는 산소 퍼지 가스(purge gas)가 통과되는 가요성 도관 및 연결 커넥션이 제공될 수 있고 가스 공급원이 퍼지 가스의 유속을 조절하기 위한 밸브를 구비하는 센터링 및 클램핑 장치가 제안되었다. 가스/산소 비율을 측정하기에 적절한 센서가 산소/가스 배출 오리피스(orifice)에서 외부에 또는 클램프 상에 채택된다. 이 센서는 상기 비율을 연속적으로 제어하고 데이터를 적절한 제어 스테이션(control station)에 송신할 수 있으며, 상기 비율의 값이 적절할 경우 용접이 개시될 수 있다. 용접 동안 가스/산소 비율의 측정에 따라 가스의 유속을 조절하는 일 없이 용접 내내 상기 비율이 적절한 값을 나타내도록 가스/산소 비율의 측정은 연속적으로 수행한다.
WO 96/111765호에서는, 베리어(barrier)를 형성하여 도관의 내부 공간의 일부를 형성하는 수단 및 용접면울 통과하는 가스를 층상 또는 유사 층상 형태로 분배하는 방사상 버스로 구성된 보호 가스 방출 수단을 구비하는, 도관의 단부간 용접을 위해 사용되는 장치가 제안된다. 가스의 산소 함량을 측정하는 수단은 스위치의 형태로 배치되며, 그 위치는, 용접면에서 유동하는 가스가 항상 상기 위치에서 흡인되는 가스의 산소 함량보다 낮은 산소 함량을 가지도록 용접면의 하류에 배치된다. 상기 실시되는 측정은 용접의 개시만을 측정하는 역할을 한다.
US 4 541 055호에서는, 기계 가공할 부재 및 유속이 제어되고 일정하게 유지되는 비반응성 가스를 수용하는 기계 가공 챔버를 구비하는, 레이저를 이용한 부재 의 기계 가공 장치 및 특히 상기 기계 가공의 정보 명령 장치가 제안되었다. 상기 제어는 챔버내 산소 및 물의 함량의 측정으로 실시된다. 그러나, 이러한 측정은 퍼지 가스의 유속 및 압력의 조절을 유도하지는 않지만 그 함량에 따라 용접을 개시하거나 정지하는 역할을 한다. 따라서, 진행중인 용접 단계에 따라 퍼지 가스의 유속이 제어되고 용접 동안 자동적으로 산소의 시료 채취가 중단된다.
그러나, 이러한 유형의 장치는 다음과 같은 점에서 적어도 2가지의 중요한 단점이 있다:
- 보호 대기를 보장하기 위하여 용접 조작 동안 내내 비활성 가스의 흐름이 연속되어야 하므로 비활성 가스의 소모가 매우 증가되어야 한다. 이러한 소모는 비용을 증가시킬 뿐만 아니라 충분한 비활성 가스의 비축도 요하므로 장치의 설비 및 장애 문제가 발생할 수 있다. 그리고
- 침투 통로가 용접됨에 따라, 비활성 챔버는 점점 더 밀폐되며 비활성 가스의 연속 흐름으로 상기 챔버에서 과압이 형성되고 이 과압은 침투 통로의 측면에 함몰된 측면과 같은 불완전 부분(상기 함몰된 측면의 길이 및 깊이에 따라 탈락될 수 있음)을 발생시킬 수 있다.
비활성 대기하에서 실시되는 용접 조작 동안 용접시킬 두 도관을 함께 유지할 수 있는 유형의 센터링 및 클램핑 장치도 US-A-5 435 479호에 의하여 공지이다. 비활성 가스는 각 클램핑 수단에서 동일한 방식으로 매니폴드(manifold)를 통해 분배되며, 상기 가스의 압력은 최상 품질의 용접을 보장하기 위하여 정확하게 제어되고, 상기 압력은 대기의 산소(용접 산소)에 의한 오염을 회피하기에 충분히 높고 용융되는 용접 금속의 이동을 회피하기에 충분히 낮도록 유지되어야 한다. 이러한 압력은 압력 센서에 의하여 매니폴드에서 측정되며, 유속 제어기는 상기 측정을 읽고 이에 따라 매니폴드에서 압력이 일정하게 유지되도록 유속을 조절한다. 그러나, 압력은 매니폴드에서 측정되며, 접합면에서 비활성 가스의 압력을 직접 측정하는 것은 아니므로, 측정되어 가스 유속 조절의 기준이 되는 것은 매니폴드 내 압력이고 접합면에서 다시 과압이 될 위험이 있다.
US 5 425 492호에서는, 용접시 규정되는 내부 공간에서 특히 반응성 가스를 배출하기 위하여 구현되는, 용접시 퍼지 가스를 도입하는 퍼지 장치가 제안된다. 퍼지 가스의 흐름을 효과적으로 유지하기 위하여, 내부 공간에서 압력을 측정하고 측정된 값을 제어기로 송신하며, 제어기는 내부 공간에서 가스의 제거를 점증적으로 조절한다. 그러나, 접합면에서 내부 공간은 매우 광대하며 퍼지 가스의 방출은 접합면이 아니라 내부 공간의 단부에 개입하여 퍼지 가스의 흐름은 층상이 되어 용접까지 내부 공간의 벽을 따라 연장된다. 따라서, 제안된 조절에도 불구하고 퍼지 가스의 소모는 보호 대기를 효율적으로 유지할 수 있기 위하여 매우 크게 유지된다. 한편, 압력 측정은 이렇게 규정된 공간의 단부 및 퍼지 가스의 방출 수단 근처에서 실시되며, 역시 접합면에서의 압력을 반영할 수 없어 실시간으로 효율적인 조절을 실시할 수 없다.
이들 단점을 해결하기 위하여, 본 발명은, 용접시킬 도관의 내부에 용접 보호 대기를 발생시킬 수 있으나 상기 보호 대기를 제어 및 조절할 수도 있는 센터링 및 클램핑 장치를 제안한다.
따라서, 본 발명은, 특히 용접시킬 두 도관의 센터링 및 클램핑 수단, 임의로 접합면에서 비활성 챔버를 규정하는 밀폐 구획 수단, 및 접합면에서 보호 대기를 생성시키기 위한 비활성 가스 분배 수단을 구비하는, 바람직하게는 합금 강철로 제조되며 용접되어 파이프라인을 형성하도록 엔드-투-엔드 방식으로 배치되는 도관의 센터링 및 클램핑을 위한 장치를 목적으로 하며, 이 장치는 적어도 상기 보호 대기에서 측정된 O2 함량 및/또는 상기 대기 내에서 측정된 압력의 함수로서 비활성 가스의 유속 및/또는 상기 비활성 가스의 공급압을 조절하여 상기 대기 중의 O2 함량을 소정 경보 경계값 미만으로 유지하고 및/또는 상기 대기의 압력을 소정 경보 경계값 미만으로 유지하기 위한 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 유리하게는, 본 장치는 보호 대기의 O2의 함량 및 접합면에서 비활성 챔버내 상기 보호 대기의 압력을 기준으로 분배되는 비활성 가스의 유속 및/또는 압력을 조절하거나 또는 이 둘을 조합함으로써 최적의 용접 조건 (O2가 배제된 대기)을 규정하고 유지할 수 있다.
이러한 이면의 가스상 보호에 의하면 최적 침투 통로의 품질을 얻을 수 있고 가용성 전극 MIG/MAG를 사용하는 아크, 내화성 전극을 사용하는 아크 등과 같이 사용되는 용접 방법이 무엇이든지 상기 보호 대기의 O2 함량 및/또는 압력이 소정 경보 경계값 미만으로 유지되도록 (아르곤과 같은) 비활성 가스의 유속 및/또는 비활성 가스의 공급압을 조절함으로써 비활성 가스의 연속적인 분배 없이도 양호한 용접 조건을 보장할 수 있다. 따라서, 본 장치는 침투 통로의 프로필 개선에 공헌하여 경제적으로 유리하다.
바람직하게는, O2 함량 경보 경계값을 5000 ppm으로, 압력 경보 경계값을 12 mbar로 선택한다.
본 장치는 유리하게는 예컨대 비활성 챔버 내부에 밀폐된 보호 대기 내부에서의 O2 함량을 실시간으로 측정하는 수단 및 O2 함량의 측정을 바람직하게는 실시간으로 처리하는 수단을 구비하며, 상기 정보 (측정) 처리는 비활성 가스의 유속 및/또는 공급압을 조절하는 수단의 제어 명령을 실시간으로 결정하여 O2 함량을 필요할 경우 소정 경보 경계값 미만으로 유지할 수 있다.
본 장치는 또한 비활성 챔버 또는 보호 대기의 내부에서 압력을 측정할 수 있는 압력 센서와 같은 실시간 압력 측정 수단 및 압력 측정을 바람직하게는 실시간으로 처리하는 수단을 구비할 수 있으며, 상기 정보 (측정) 처리는 비활성 가스의 유속 및/또는 공급압을 조절하는 수단의 제어 명령을 실시간으로 결정하여 압력을 필요에 따라 소정 경보 경계값 미만으로 유지할 수 있다.
따라서, 압력 및/또는 O2 함량의 측정 데이터는 유리하게도 실시간으로 입력 및 처리되어 용접 사이클 동안 비활성 가스의 유속 및/또는 공급압을 실시간으로 조절하여 용접을 위한 최적 조건을 유지할 수 있다. 데이터는 유선 전송, 적외선 전송, 무선 전송 또는 다른 모든 적절한 수단(들)과 같은 전송 수단에 의하여 제작중인 파이프라인의 외부에 있는 명령 및 제어 유닛으로 전송될 수 있다.
소정 경보 경계값(O2 함량 및/또는 압력은 상기 값 미만이여야 함)에, 사이클 개시 경계값 미만의 압력 및/또는 O2 함량에 대해서만 용접 사이클이 개시되도록 경보 경계값 미만의 사이클 개시 경계값을 부가할 수 있다. 마찬가지로, 용접 사이클의 전체 정지를 목적으로, 도달될 경우 용접의 자동 정지 수단을 명령하는 경보 경계값 초과의 안전 경계값을 제공할 수 있다.
따라서, 바람직하게는, 압력 및/또는 O2 함량의 측정 수단이 소정 경보 경계값 미만 및 바람직하게는 사이클의 개시 경계값 미만의 압력 및/또는 O2 함량 값을 검출할 경우, 외부 용접 제어 수단이 활성화되어 용접 사이클이 개시된다. 이러한 용접 사이클은 측정된 압력 및/또는 O2 함량 값이 경보 경계값 미만으로 유지되는 한 계속 진행된다.
용접 동안 비활성 가스의 유속 및/또는 공급압의 조절 수단이 압력 및/또는 O2 함량 값을 경보 경계값 미만으로 유지할 수 없을 경우, 그리고 경보 경계값의 초과 지속 시간이 소정 시간 미만일 경우, 외부 용접 스테이션의 명령 및 제어 유닛으로 비정상 메세지를 송신하는 수단을 마련할 수 있다. 경보 경계값의 초과 지속 시간이 소정 시간을 초과할 경우, 용접 자동 정지 수단이 활성화되고 용접 사이클이 자동적으로 정지될 수 있다.
조절 수단으로의 명령 송신은 유선 전송 커넥션, 무선 전송, 적외선 전송 또는 다른 모든 적절한 전송 수단에 의하여 실시될 수 있다.
바람직하게는 처리 수단은 적어도 경보 경계값, 사이클의 개시 경계값 및 안전 경계값의 입력 수단과 상기 입력값으로 실행되는 측정의 비교 수단을 구비한다. 따라서, 경계값은 사용자에 의하여 선택되고 조작 환경 및 조건에 따라 프로그래밍될 수 있다.
비활성 챔버를 규정하는 밀폐 구획 수단은 바람직하게는 팽창성 조인트(joint), 립씰(lip seal) 등, 또는 팽창성 부표와 같은 조인트로 구성된다. 이러한 비활성 챔버는 유리하게는 한편으로 의도하는 가스상 보호를 얻기 위하여 확산시키는 비활성 가스의 부피를 감소시키고 다른 한편으로 비활성 지속 시간이라고도 불리는 소정 압력 및/또는 함량에 도달하기 위한 지속 시간을 감소시킬 수 있다.
특히 압력 및 O2 함량 센서가 작동하는 주위 온도를 측정하고 이 온도가 이들 센서의 사용 범위와 양립할 수 있음을 확인하기 위하여 비활성 챔버에 온도 조절 수단을 마련할 수 있다.
본 발명에 따른 장치의 바람직한 형태에 따르면, 비활성 가스 분배 수단은 이러한 분배가 접합면의 이면에서 직접 개입되도록 용접 단부의 내피를 기준으로 방사상으로 최대 30 mm의 거리로 장치 상에 배치되며, 접합면의 방향으로 균질하게 비활성 가스를 확산시킬 수 있는 다공성 금속 (다공성 합금) 플레이크(flake)형 또는 복수개의 배출 오리피스 또는 천공이 마련된 파이프형/서펜타인(serpentine)형이다.
본 발명에 따른 장치의 사용시, O2 함량의 측정 수단에 의하여 분석된 가스는 비활성 챔버에 함유된 가스를 나타내도록 하여야 한다. 이를 위하여, 장치는 O2 함량의 측정 수단의 하류에 제어된 진공을 발생시킬 수 있는 보조 펌프와 같은 수단을 구비하여, 비활성 챔버내에 함유된 가스의 최소 유속, 미리 규정되고 프로그래밍될 수 있는 유속이 측정 수단을 통과하는 것을 보장할 수 있다.
바람직하게는, 비활성 챔버내에 함유된 가스의 차단 시스템이 더 제공되며, 이 시스템은 O2 함량 및/또는 압력의 측정에 의하여 자동적으로 제어되어 O2 함량 및/또는 압력을 필요한 경보 경계값 또는 안전 경계값 미만으로 유지하여야 하며, 제어 및 조종되는 이러한 차단 시스템은 체크 밸브, 솔레노이드 밸브를 구비하거나 또는 보조 펌프의 유속 증가에 의하여 확보될 수 있다. 따라서, 비활성 챔버 내에서 O2 함량 또는 압력을 신속하게 회복하여 이상적인 용접 조건으로 회귀할 수 있다.
바람직하게는, 비활성 가스는 압력 및 O2 함량의 소정 최대값에 도달할 때까지 계속적으로 비활성 챔버내에서 확산되지 않지만, 비활성 가스의 유속은 제1 시기에 소정 최대값으로 조절된 다음 챔버내에서 측정된 O2 함량이 수 리터/분 정도의 작은 값으로 강하됨에 따라 소정 O2 함량 및/또는 압력 수준에 도달할 때까지 낮추어져서 용접 사이클을 개시한다.
본 발명에 따른 장치의 변형예에서는, 추가의 비활성 가스 공급을 포함하는 O2 함량 측정 수단의 눈금 확인 수단이 장착되며, 이 2차로 공급되는 비활성 가스는 산소가 예컨대 5000 ppm으로 조정되고 바람직하게는 장치의 외부에 있는 병에 채워지며 O2 함량 측정 수단에 직접 연결된 도관에 의하여 이송되고, 상기 확인 수단은 O2가 조정된 비활성 가스가 매우 짧은 시간 동안 측정 수단을 통과할 때 측정 수단의 눈금을 확인할 수 있도록 하나의 공급에서 다른 공급으로 변환할 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 용접시킬 도관(육지에서의 용접 또는 수심이 낮은 해양에서의 용접의 경우 수평 도관 또는 수심이 깊은 해양에서의 용접시 수직 도관)의 어떤 위치에서도 이용될 수 있다.
본 발명에 따른 장치는 또한 침투 단계의 실시 동안 융합조를 유지하는 슬랫 이면 지지체를 구비할 수 있으며, 이러한 슬랫은 세라믹, 구리 또는 구리 합금과 같은 금속 재료로 구현될 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명에 따른 장치의 사용 방법에 관한 것인데, 이 방법에서는 용접시킬 두 도관의 내부에 도입된 상기 장치가 상기 도관을 센터링 및 클램핑하는 동시에 상기 도관들 간의 접합면에 비활성 가스가 분배되어 상기 접합면의 이면에서 보호 대기를 발생시키며, 보호 대기 내부에서 O2 함량 및/또는 압력을 실시간으로 측정하고 상기 실시한 측정을 O2 함량 및/또는 압력의 소정 경계값에 비교한 다음 이송시킬 비활성 가스의 유속 및/또는 공급압을 실시간으로 조절하여 O2 함량 및/또는 압력을 소정 경보 경계값 미만으로 유지하는 것을 특징으로 한다.
이제 도면을 참조하여 본 발명을 더 상세히 개시하기로 하겠다.
도 1은 용접 사이클 동안의 O2 함량 및 비활성 가스의 유속 변화를 나타내는 다이어그램이다.
도 2는 본 발명에 따른 장치의 개략적인 작용도이다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 소정 경보 경계값(O2 함량은 이 값 미만이어야 함)에, 용접 사이클이 사이클 개시 경계값 미만인 O2 함량에 대해서만 시작되도록 사이클 개시 경계값을 부가한다.
따라서, 용접 사이클 개시에 앞선 시간 간격(A) 동안, 접합면에서 아르곤과 같은 비활성 가스를 분배하여 O2 함량을 아르곤 유속에 작용하는 사이클 개시 경계값 아래로 빠르게 낮춘다.
이러한 방식으로, 접합면이 용접 최적 조건을 보장하기에 충분한 보호 대기 중에 있을 때 용접이 개시되는 것이 보장된다.
용접은 이렇게 개시된다. 시간 간격(B) 동안, 아르곤의 유속은 일정하게 유지되며 O2 함량은 소정 순간에 경보 경계값을 초과한다. 아르곤 유속 조절 수단은 실시간으로 제어되어, 간격(C) 동안 상기 유속을 증가시킴으로서 O2 함량은 경보 경계값 미만으로 복귀된다.
경보 경계값을 초과하는 안전 경계값을 제공할 수 있으며, 이 값이 초과될 경우 이상적인 용접 조건의 복귀까지 용접 사이클이 전체적으로 정지하게 된다.
도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 본 장치는 비활성 가스 저장기(1) 및 표준 가스 저장기(2)를 구비하는 비활성 가스 분배 수단을 구비한다. 제1 솔레노이드 밸브(E0)는 상기 저장기들 중 하나 또는 다른 하나를 선택할 수 있다. 도 2에서는, 접합면에 보호 대기를 생성시키기 위하여 비활성 가스의 분배가 선택되어 있다.
다음으로 압력 조절 수단(3)이 마련된다. 도시된 개략도에서 제2 솔레노이드 밸브(E1)는 비활성 가스를 제3 솔레노이드 밸브(E2)로 직접 안내하며 상기 제3 솔레노이드 밸브(E2)는 상기 가스를 접합면에 생성되는 비활성 챔버(4)로 이송시킨다. 온도 센서(5)는 이 챔버(4)에 마련된다.
상기 가스는 또한 상기 챔버(4) 내 지배적인 압력을 측정할 수 있는 압력 센서(6)로 안내되며, 이 센서(6)는 솔레노이드 밸브(E2)의 하류에 위치한 압력 조절기(7)에 결합된다. 따라서, 경보 경계값을 초과하는 압력 측정이 검출되면 압력 조절(7)이 명령된다. 솔레노이드 밸브(E3)는 압력 센서(6)를 사용하거나 사용하지 않을 수 있다.
솔레노이드 밸브(E4)를 매개로 하여, 상기 가스는 O2 함량 측정 셀(cell)(8)로 안내된다. 상기 셀(8) 앞에는 필터(9)가 위치될 수 있다. 셀(8)이 소정 경보 경계값을 초과하는 O2 함량을 검출할 경우, 다시 압력 조절기가 명령된다.
셀(8)은 또한 솔레노이드 밸브(E5)를 통하여 보조 펌프(9)에 연결된다.
이 보조 펌프(9)는 셀(8)에 의하여 분석되는 가스가 챔버(4)에 함유된 가스를 잘 나타내는지를 확인할 수 있으며, 셀(8)의 하류에 제어된 진공을 발생시켜 최소 유속을 보장할 수 있다.
본 발명은 상기 개시된 소정 구체예로 한정되는 것으로 이해되어서는 안되며 반대로 특히 용접이 후속되는 환경 및 용접 조건에 따라 결정되는 경보 경계값의 선택에 있어서 모든 변형예를 포괄하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (15)

  1. 특히 용접시킬 두 도관의 센터링(centering) 및 클램핑(clamping) 수단, 임의로 접합면에서 비활성 챔버(chamber)를 규정하는 밀폐 구획 수단, 및 접합면에서 보호 대기(protective atmosphere)를 생성시키기 위한 비활성 가스 분배 수단을 구비하는, 바람직하게는 합금 강철로 제조되며 용접되어 파이프라인을 형성하도록 엔드-투-엔드(end to end) 방식으로 배치되는 도관의 센터링 및 클램핑을 위한 장치로서, 적어도 상기 보호 대기에서 측정된 O2 함량 및/또는 상기 대기 내에서 측정된 압력의 함수로서 비활성 가스의 유속 및/또는 상기 비활성 가스의 공급압을 조절하여 상기 대기 중의 O2 함량을 소정 경보 경계값 미만으로 유지하고 및/또는 상기 대기의 압력을 소정 경보 경계값 미만으로 유지하기 위한 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제1항에 있어서, 보호 대기 내부에서의 O2 함량을 실시간으로 측정하는 수단 및 O2 함량의 측정을 실시간으로 처리하는 수단을 구비하며, 상기 정보 (측정) 처리는 비활성 가스의 유속 및/또는 공급압을 조절하는 수단의 제어 명령을 실시간으로 결정하여 O2 함량을 필요할 경우 소정 경보 경계값 미만으로 유지할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 제1항 또는 제2항 중 어느 한 항에 있어서, O2 함량의 경보 경계값은 바람직하게는 5000 ppm인 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 보호 대기의 내부에서 압력을 측정할 수 있는 압력 센서와 같은 실시간 압력 측정 수단 및 압력 측정을 실시간으로 처리하는 수단을 구비하며, 상기 정보 (측정) 처리는 비활성 가스의 유속 및/또는 공급압을 조절하는 수단의 제어 명령을 실시간으로 결정하여 압력을 소정 경보 경계값 미만으로 유지하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 압력의 경보 경계값은 바람직하게는 12 mbar인 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, O2 함량 및/또는 압력이 소정 사이클 개시 경계값 미만일 경우 활성화되는 용접 명령 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, O2 함량 및/또는 압력이 소정 경보 경계값을 초과하는 경우 및 경보 경계값의 초과 지속 시간이 소정 시간 미만일 경우, 외부 용접 스테이션(station)의 명령 및 제어 유닛으로 비정상 메세지를 송신하는 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제7항에 있어서, 경보 경계값의 초과 지속 시간이 소정 시간을 초과할 경우 활성화되는 용접 자동 정지 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, O2 함량 및/또는 압력이 경보 경계값을 초과하는 소정 안전 경계값을 초과하는 경우 활성화되는 용접 자동 정지 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 온도 측정 수단이 비활성 챔버내에 제공되는 것을 특징으로 하는 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 비활성 가스 분배 수단은 이러한 분배가 접합면의 이면에서 직접 개입되도록 용접 단부의 내피를 기준으로 방사상으로 최대 30 mm의 거리로 장치 상에 배치되며, 접합면의 방향으로 균질하게 비활성 가스를 확산시킬 수 있는 복수개의 배출 오리피스(orifice) 또는 천공이 마련된 파이프형/서펜타인(serpentine)형인 것을 특징으로 하는 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, O2 함량의 측정 수단의 하류에 제어된 진공을 발생시킬 수 있는 펌프와 같은 수단을 구비하여, 비활성 챔버내에 함유된 가스의 최소 유속, 미리 정해지고 프로그래밍될 수 있는 유속이 상기 측정 수단을 통과하도록 보장할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 추가의 비활성 가스 공급을 포함하는 O2 함량 측정 수단의 눈금 확인 수단이 장착되며, 이 2차로 공급되는 비활성 가스는 산소가 예컨대 5000 ppm으로 조정되고 바람직하게는 장치의 외부에 있는 병에 채워지며 O2 함량 측정 수단에 직접 연결된 도관에 의하여 이송되고, 상기 확인 수단은 O2가 조정된 비활성 가스가 매우 짧은 시간 동안 측정 수단을 통과할 때 측정 수단의 눈금을 확인할 수 있도록 하나의 공급에서 다른 공급으로 변환할 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 비활성 챔버내에 함유된 가스의 차단 시스템을 추가로 구비하고, 이 시스템은 O2 함량 및/또는 압력의 측정에 의하여 자동적으로 제어되어 O2 함량 및/또는 압력을 필요한 경계값 미만으로 유지하며, 제어 및 조종되는 이 차단 시스템은 체크 밸브, 솔레노이드 밸브를 구비하거나 또는 보조 펌프의 유속 증가에 의하여 확보될 수 있는 것을 특징으로 하는 장치.
  15. 용접시킬 두 도관의 내부에 도입된 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 장치가 상기 도관을 센터링 및 클램핑하는 동시에 상기 도관들의 접합면에 비활성 가스가 분배되어 상기 접합면의 이면에서 보호 대기를 발생시키는 것인 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 장치의 사용 방법으로서, 보호 대기 내부에서 O2 함량 및/또는 압력을 실시간으로 측정하고 상기 실시한 측정을 O2 함량 및/또는 압력의 소정 경계값에 비교한 다음 이송시킬 비활성 가스의 유속 및/또는 공급압을 실시간으로 조절하여 O2 함량 및/또는 압력을 소정 경보 경계값 미만으로 유지하는 것을 특징으로 하는 방법.
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