KR20100071577A - 배관 용접 장치 및 이를 사용한 배관 용접 방법 - Google Patents
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Abstract
배관 용접 장치는 서로 마주하는 제1 및 2 용접면들을 각각 갖는 제1 및 2 배관들 사이에 원주 방향으로 형성된 홈을 따라 이동하여 상기 홈에 용융 금속을 형성하는 용접 토치 및 상기 용접 토치의 후방에 위치하여 상기 용접 토치를 따라 이동하면서 상기 용융 금속을 냉각시키는 냉각 가스를 제공하는 가스 공급관을 포함한다. 따라서, 본 발명에 따르면, 용접 금속이 배관의 안쪽으로 흘러 내리지 않고 냉각이 되어 배관의 안쪽까지 완전히 용접이 됨으로서 용접부 건정성을 확보할 수 있으며 산화도 방지할 수 있다.
배관, 용접, 백킹, 토치, 가스, 공급관
Description
본 발명은 배관 용접 장치 및 이를 이용한 배관 용접 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게 본 발명은 대구경 배관의 초층 용접 장치 및 이를 사용하는 배관 용접 방법에 관한 것이다.
건축물이나 토목 구조물에서 배관을 이용하여 구조물 제작시 배관과 배관을 연결하기 위한 배관 용접이 필요하다. 일반적으로 배관 용접은 두 개의 배관을 맞대어 놓고 배관 원주 방향에 가이드 레일을 설치하여 용접 토치를 이 가이드 레일에 장착하여 원주 방향을 따라 용접이 이루어지게 된다.
도 1은 종래의 배관 용접 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 1을 참조하면, 배관(1)의 원주 방향을 따라 설치된 가드 레일(5)을 따라 용접 토치(2)가 이동하여 용접이 된다. 이러한 종래의 방식으로 용접을 실시할 경우 배관(1)의 안쪽까지 용접이 안되는 경우 용접 입열량을 크게하여 용접을 실시할 수 있으나 용융된 금속들이 배관의 안쪽으로 흘러 내려 용접이 안되는 경우가 많다. 배관 안쪽에 백킹(backing)을 할 수 있는 소재를 기구를 설치하여 용접을 실시 하기도 하나 용접이 끝난 후에는 다시 제거하여야 하는 단점이 있다.
본 발명의 제1 목적은 배관의 초층 용접시 배관의 안쪽까지 백킹(backing) 없이 완전하게 용접을 할 수 있는 배관 용접 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 제2 목적은 상술한 배관 용접 장치를 사용하는 배관 용접 방법을 제공하는 것이다.
상술한 제1 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따르면, 배관 용접 장치는 서로 마주하는 제1 및 2 용접면들을 각각 갖는 제1 및 2 배관들 사이에 원주 방향으로 형성된 홈을 따라 이동하여 상기 홈에 용융 금속을 형성하는 용접 토치 및 상기 용접 토치의 후방에 위치하여 상기 용접 토치를 따라 이동하면서 상기 용융 금속을 냉각시키는 냉각 가스를 제공하는 가스 공급관을 포함한다.
상기 제1 및 2 배관들의 상기 제1 및 2 용접면들은 상기 제1 및 2 배관들의 외부에서 내부를 향하는 방향으로 폭이 점차 작아지다가 일정하게 유지될 수 있다. 구체적으로 상기 제1 및 2 배관들의 상기 제1 및 2 용접면들은 상기 제1 및 2 배관들의 외부에서 내부를 향하는 방향으로 폭이 선형적으로 작아지다가 일정하게 유지될 수 있다. 이와 다르게, 상기 제1 및 2 배관들의 상기 제1 및 2 용접면들은 상기 제1 및 2 배관들의 외부에서 내부를 향하는 방향으로 폭이 점차 작아질 수 있다. 구체적으로 상기 제1 및 2 배관들의 상기 제1 및 2 용접면들은 상기 제1 및 2 배관들의 외부에서 내부를 향하는 방향으로 폭이 선형적으로 작아질 수 있다. 상기 냉 각 가스는 냉각의 역활 및 산화 방지의 역활을 수행할 수 있다. 상기 냉각 가스는 이산화탄소 가스 또는 아르곤 가스일 수 있다. 상기 냉각 가스는 약 0℃일 수 있다. 배관 용접 장치는 상기 냉각 가스의 온도를 조절하는 보텍스 튜브를 더 포함할 수 있다.
상술한 제2 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 배관 용접 방법은 서로 마주하는 제1 및 2 용접면들을 각각 갖는 제1 및 2 배관들 사이에 원주 방향으로 형성된 홈을 따라 용접 토치를 이동시켜 상기 홈에 용융 금속을 형성하는 단계 및 상기 용접 토치의 후방에 냉각 가스를 제공하는 가스 공급관을 상기 용접 토치를 따라 이동시켜 상기 용융 금속을 상기 냉각 가스로 냉각시키는 단계를 포함한다.
상기 제1 및 2 배관들의 상기 제1 및 2 용접면들은 상기 제1 및 2 배관들의 외부에서 내부를 향하는 방향으로 폭이 점차 작아지다가 일정하게 유지될 수 있다. 구체적으로 상기 제1 및 2 배관들의 상기 제1 및 2 용접면들은 상기 제1 및 2 배관들의 외부에서 내부를 향하는 방향으로 폭이 선형적으로 작아지다가 일정하게 유지될 수 있다. 이와 다르게, 상기 제1 및 2 배관들의 상기 제1 및 2 용접면들은 상기 제1 및 2 배관들의 외부에서 내부를 향하는 방향으로 폭이 점차 작아질 수 있다. 구체적으로 상기 제1 및 2 배관들의 상기 제1 및 2 용접면들은 상기 제1 및 2 배관들의 외부에서 내부를 향하는 방향으로 폭이 선형적으로 작아질 수 있다. 상기 냉각 가스는 냉각의 역활 및 산화 방지의 역활을 수행할 수 있다. 상기 냉각 가스는 이산화탄소 가스 또는 아르곤 가스일 수 있다. 상기 냉각 가스는 약 0℃일 수 있 다. 배관 용접 방법은 상기 냉각 가스의 온도를 보텍스 튜브를 사용하여 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 용접 금속이 배관의 안쪽으로 흘러 내리지 않고 냉각이 되어 배관의 안쪽가지 완전히 용접이 됨으로서 용접부 건정성을 확보할 수 있으며 산화도 방지할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 배관 용접 방법 실시예들을 설명한다. 여기서 i) 첨부된 도면들에 도시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수, 동작 등은 개략적인 것으로 다소 변경될 수 있다. ii) 도면은 관찰자의 시선으로 도시되기 때문에 도면을 설명하는 방향이나 위치는 관찰자의 위치에 따라 다양하게 변경될 수 있다. iii) 도면 번호가 다르더라도 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호가 사용될 수 있다. iv) '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. v) 단수로 설명되는 경우 다수로도 해석될 수 있다. vi) 수치, 형상, 크기의 비교, 위치 관계 등이 '약', '실질적' 등으로 설명되지 않아도 통상의 오차 범위가 포함되도록 해석된다. vii) '~후', '~전', '이어서', '그리고', '여기서', '후속하여' 등의 용어가 사용되더라도 시간적 위치를 한정하는 의미로 사용되지는 않는다. viii) '제1', '제2' 등의 용어는 단순히 구분의 편의를 위해 선택적, 교환적 또는 반복적으로 사용되며 한정적 의미로 해석되지 않는다. ix) '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우 '바로'가 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 개재될 수도 있다. x) 부분들이 '~또는'으로 연결되는 경우 부분들 단독 뿐만 아니라 조합도 포함되게 해석되나 '~또는 ~중 하나'로 연결되는 경우 부분들 단독으로만 해석된다.
배관 용접 장치
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 용접 장치 및 배관 용접 방법을 설명하기 위한 개략적인 모식도이다.
도 2를 참조하면, 배관 용접 장치는 용접 토치(20) 및 가스 공급관(30)을 포함한다. 서로 마주하는 제1 및 2 용접면(1a, 1b)들을 각각 갖는 제1 및 2 배관(10a, 10b)들 사이에 홈이 제1 및 2 배관(10a, 10b)들의 원주 방향을 따라 형성된다.
그리고 제1 및 2 배관(10a, 10b)들의 사이를 따라 용접 토치(20)이 이동하면서 제1 및 2 배관(10a, 10b)들의 사이에 용접 금속을 형성한다. 그리고 용접 토치(20)의 후방에는 가스 공급관(30)이 용접 토치(20)를 따라 이동하면서 용접 금속을 냉각시켜 용접부를 형성한다.
도 3은 도 2의 "A" 부분의 확대도이다.
도 3을 참조하면, 제1 및 2 배관(10a, 10b)들의 제1 및 2 용접면(1a, 1b)들은 제1 및 2 배관(10a, 10b)들의 외부에서 내부를 향하는 방향으로 폭이 점차 작아지다가 일정하게 유지된다. 보다 구체적으로 폭이 선형으로 작아지다 일정하게 유 지된다. 이렇듯, 좁아지는 형상을 갖기 때문에 용접 금속이 제1 및 2 배관(10a, 10b)의 내부로 유입되는 것을 용이하게 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 2의 "A" 부분의 확대도이다.
도 4를 참조하면, 제1 및 2 배관(10a, 10b)들의 제1 및 2 용접면(1a, 1b)들은 제1 및 2 배관(10a, 10b)들의 외부에서 내부를 향하는 방향으로 폭이 점차 작아진다. 보다 구체적으로 폭이 선형으로 작아진다. 이렇듯, 좁아지는 형상을 갖기 때문에 용접 금속이 제1 및 2 배관(10a, 10b)의 내부로 유입되는 것을 용이하게 방지할 수 있다.
용접 토치(20)에 용융된 용융 금속은 제1 및 2 배관(10a, 10b)들의 제1 및 2 용접면(1a, 1b)들이 폭이 외부에서 내부로 작아지므로 제1 및 2 배관(10a, 10b)들로 침투하는데 상대적으로 오랜 시간이 걸리며 이 시간 동안 가스 공급관(30)으로부터 제공되는 냉각 가스는 용융 금속을 충분하게 냉각시킨다. 따라서 용융 금속이 제1 및 2 배관(10a, 10b)들의 내부로 거의 침투되지 못한다.
가스 공급관(30)으로부터 공급되는 냉각 가스는 냉각의 역활과 동시에 산화 방지의 역활을 수행할 수 있다. 이 경우, 냉각 가스는 이산화탄소 가스 또는 아르곤 가스일 수 있다.
냉각 가스의 온도는 약 0℃인 것이 냉각 효율을 증가시키기 위해 바람직하며, 냉각 가스는 배관 용접 장치에 포함되는 보텍스 튜브(vortex tube)를 통해서 냉각되는 것이 바람직하다.
배관 용접 방법
이하, 도 2 내지 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 용접 방법을 설명한다.
우선, 서로 마주하는 제1 및 2 용접면(1a, 1b)들을 각각 갖는 제1 및 2 배관(10a, 10b)들 준비한다. 제1 및 2 배관(10a, 10b)들 사이에는 홈이 제1 및 2 배관(10a, 10b)들의 원주 방향을 따라 형성된다.
용접 토치(20)를 제1 및 2 배관(10a, 10b)들 사이를 따라 원주 방향으로 이동시켜 제1 및 2 배관(10a, 10b)들 사이에 용접 금속을 형성한다. 이어서 용접 토치(20)의 후방에 용접 토치(20)를 따라 가스 공급관(30)을 제공함으로서 용접 금속을 냉각시켜 용접부를 형성한다.
제1 및 2 배관(10a, 10b)들의 제1 및 2 용접면(1a, 1b)들은 제1 및 2 배관(10a, 10b)들의 외부에서 내부를 향하는 방향으로 폭이 점차 작아지다가 일정하게 유지될 수 있다. 보다 구체적으로 폭이 선형으로 작아지다 일정하게 유지된다. 이렇듯, 좁아지는 형상을 갖기 때문에 용접 금속이 제1 및 2 배관(10a, 10b)의 내부로 유입되는 것을 용이하게 방지할 수 있다.
이와 다르게, 제1 및 2 배관(10a, 10b)들의 제1 및 2 용접면(1a, 1b)들은 제1 및 2 배관(10a, 10b)들의 외부에서 내부를 향하는 방향으로 폭이 점차 작아진다. 보다 구체적으로 폭이 선형으로 작아진다. 이렇듯, 좁아지는 형상을 갖기 때문에 용접 금속이 제1 및 2 배관(10a, 10b)의 내부로 유입되는 것을 용이하게 방지할 수 있다.
용접 토치(20)에 용융된 용융 금속은 제1 및 2 배관(10a, 10b)들의 제1 및 2 용접면(1a, 1b)들이 폭이 외부에서 내부로 작아지므로 제1 및 2 배관(10a, 10b)들로 침투하는데 상대적으로 오랜 시간이 걸리며 이 시간 동안 가스 공급관(30)으로부터 제공되는 냉각 가스는 용융 금속을 충분하게 냉각시킨다. 따라서 용융 금속이 제1 및 2 배관(10a, 10b)들의 내부로 거의 침투되지 못한다.
가스 공급관(30)으로부터 공급되는 냉각 가스는 냉각의 역활과 동시에 산화 방지의 역활을 수행할 수 있다. 이 경우, 냉각 가스는 이산화탄소 가스 또는 아르곤 가스일 수 있다.
냉각 가스의 온도는 약 0℃인 것이 냉각 효율을 증가시키기 위해 바람직하며, 냉각 가스는 배관 용접 장치에 포함되는 보텍스 튜브(vortex tube)를 통해서 냉각되는 것이 바람직하다.
이상, 본 발명의 실시예들을 설명하였지만 실시예들은 단지 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 보호범위를 설명하기 위한 '예'들이며 본 발명의 보호범위를 한정하지 않는다. 또한, 본 발명의 보호범위는 특허청구범위와 기술적으로 균등한 범위까지 확대될 수 있다.
도 1은 종래의 배관 용접 방법을 설명하기 위한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관 용접 장치 및 배관 용접 방법을 설명하기 위한 개략적인 모식도이다.
도 3은 도 2의 "A" 부분의 확대도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 도 2의 "A" 부분의 확대도이다.
Claims (18)
- 서로 마주하는 제1 및 2 용접면들을 각각 갖는 제1 및 2 배관들 사이에 원주 방향으로 형성된 홈을 따라 이동하여 상기 홈에 용융 금속을 형성하는 용접 토치; 및상기 용접 토치의 후방에 위치하여 상기 용접 토치를 따라 이동하면서 상기 용융 금속을 냉각시키는 냉각 가스를 제공하는 가스 공급관을 포함하는 배관 용접 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제1 및 2 배관들의 상기 제1 및 2 용접면들은 상기 제1 및 2 배관들의 외부에서 내부를 향하는 방향으로 폭이 점차 작아지다가 일정하게 유지되는 배관 용접 장치.
- 제 2 항에 있어서, 상기 제1 및 2 배관들의 상기 제1 및 2 용접면들은 상기 제1 및 2 배관들의 외부에서 내부를 향하는 방향으로 폭이 선형적으로 작아지다가 일정하게 유지되는 배관 용접 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 제1 및 2 배관들의 상기 제1 및 2 용접면들은 상기 제1 및 2 배관들의 외부에서 내부를 향하는 방향으로 폭이 점차 작아지는 배관 용접 장치.
- 제 4 항에 있어서, 상기 제1 및 2 배관들의 상기 제1 및 2 용접면들은 상기 제1 및 2 배관들의 외부에서 내부를 향하는 방향으로 폭이 선형적으로 작아지는 배관 용접 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 가스는 냉각의 역활 및 산화 방지의 역활을 수행하는 배관 용접 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 가스는 이산화탄소 가스 또는 아르곤 가스인 배관 용접 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 가스는 0℃인 배관 용접 장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 냉각 가스의 온도를 조절하는 보텍스 튜브를 더 포함하는 배관 용접 장치.
- 서로 마주하는 제1 및 2 용접면들을 각각 갖는 제1 및 2 배관들 사이에 원주 방향으로 형성된 홈을 따라 용접 토치를 이동시켜 상기 홈에 용융 금속을 형성하는 단계; 및상기 용접 토치의 후방에 냉각 가스를 제공하는 가스 공급관을 상기 용접 토 치를 따라 이동시켜 상기 용융 금속을 상기 냉각 가스로 냉각시키는 단계를 포함하는 배관 용접 방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 제1 및 2 배관들의 상기 제1 및 2 용접면들은 상기 제1 및 2 배관들의 외부에서 내부를 향하는 방향으로 폭이 점차 작아지다가 일정하게 유지되는 배관 용접 방법.
- 제 11 항에 있어서, 상기 제1 및 2 배관들의 상기 제1 및 2 용접면들은 상기 제1 및 2 배관들의 외부에서 내부를 향하는 방향으로 폭이 선형적으로 작아지다가 일정하게 유지되는 배관 용접 방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 제1 및 2 배관들의 상기 제1 및 2 용접면들은 상기 제1 및 2 배관들의 외부에서 내부를 향하는 방향으로 폭이 점차 작아지는 배관 용접 방법.
- 제 13 항에 있어서, 상기 제1 및 2 배관들의 상기 제1 및 2 용접면들은 상기 제1 및 2 배관들의 외부에서 내부를 향하는 방향으로 폭이 선형적으로 작아지는 배관 용접 방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 냉각 가스는 냉각의 역활 및 산화 방지의 역활을 수행하는 배관 용접 방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 냉각 가스는 이산화탄소 가스 또는 아르곤 가스인 배관 용접 방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 냉각 가스는 0℃인 배관 용접 방법.
- 제 10 항에 있어서, 상기 냉각 가스의 온도를 보텍스 튜브를 사용하여 조절하는 단계를 더 포함하는 배관 용접 방법.
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