KR20110051313A - 강관 용접 접합부 내면의 화이버 몰드 주입에 의한 부식방지라이닝 공법. - Google Patents

Abstract

본 발명은 수도용 도복장 강관을 매립 부설 용접 연결할 때, 강관의 내부와 외부를 용접한 후 관로 내부의 용접 접합 부분의 미도장 부분에 그라스 크로스, 그라스 매트 등을 무용제 에폭시 수지 2액형 프라이머(Primer) 도장시에 함침하여 용접접합부 도장면에 적층 배열 부착한 후 경화에폭시 수지도료 주입제와 접착되지 않은 스트립피블 고무판링(strippable rubber ring)(이하 "박리 고무판 링"이라 칭함)을 적층된 도막 위에 펴고, 그 위에 지지판을 펴고, 지지판 양단 가장자리에 밀착밴드를 설치하고, 굴절형 스크류 잭(Refracting screw jack)을 이용하여 밀착밴드를 팽창시켜 박리 고무판링의 양단을 조여서 밀폐공간을 형성한 후 이 공간안에 박리고무판 하부에 있는 주입밸브에 무용제 2액형 에폭시 수지도료 주입액을 주입하고 상부의 배기밸브로 공기를 배기시켜 밀폐 도장공간에 도료액을 충만시킨 상태에서 자연 경화 시킨 후 박리 고무판링을 경화도막으로부터 박리해제하여 강관 관로 부설공사현장의 용접접합부 내면에 굴곡강도, 인장강도, 충격강도가 우수한 완성된 경화도막을 시공하는 공법에 관한 것이다.

화이버, 수도용 도복장강관, 박리고무판링

Description

강관 용접 접합부 내면의 화이버 몰드 주입에 의한 부식방지라이닝 공법.{An anticorrosion lining method for the inside of the welded pipe by injection of anticorrosion fiber mold.}

본 발명은 수도용 도복장 강관을 매립 부설공사를 할때에 강관을 용접연결하는 용접접합부 내부에 있는 미도장 부분에 화이버(fiber)로 보강된 에폭시 라이닝을 하기 위한 것으로 더욱 상세하게는 강관이 연결 용접되는 부분은 용접 작업시 고열로 인하여 도막이 소손되므로 강관의 양단에 있는 미도장 부분을 1회 주입도장으로 관로 내경과 거의 동일한 평활하고, 관로 상부와 하부의 라이닝도막 두께가 균일한 경화도막을 완성하고, 화이버로 적층이 되는 구조로 관로의 외압으로 인한 변형이나 통수중에 발생하는 지속적인 진동에도 박리 또는 균열이 발생되지 않는 굴곡강도, 인장강도 및 충격강도가 우수하고 접착력이 우수한 라이닝을 제작 시공하는 방법에 관한 것이다.

강관을 부설하는 공사는 주로 지하에 매설하며, 강관의 길이는 관경별로 길이 약 6m정도이며, 관의 끝단 한 곳은 다른 연결관이 삽입이 되도록 확관하여 종(Bell)과 같이 가공하고, 강관의 외부와 내부를 부식방지 도장을 하지만, 관의 양단 일부분은 용접연결을 하기 위하여 미도장상태 또는 숍프라이머(Shop-primer)도장을 하여 관로 부설 현장에 출고된다. 강관이 용접되면 긴 관로로 되므로 관로 내부는 긴동굴과 같이 되어 다습하고, 협소하고, 어두운 상태로 부식방지 라이닝 도장 작업 조건으로는 부적절한 환경으로 변한다. 종래의 기술은 유기용제가 함유된 역청질계 에폭시 수지 페이스트(Paste)상태의 도료를 미장칼 또는 주걱등으로 수작업하여 도장하고 또는 용제가 함유된 에폭시 수지도료를 붓으로 수작업하여 수일동안 6~7회 중복도장하여 부식방지 도장을 하였다. 이와같은 수작업은 도막두께의 불균일과 다습한 환경으로 인해 표면 결로가 된 상태에서의 중복 도장은 경화도막사이에 층간 박리를 일으키므로 상시 침수되는 수도관 내부의 부식방지목적을 달성하기 어렵게 되어 관로 전체의 수명을 단축시키는 단점이 있다. 또한 이와같은 단점을 해소하는 방법으로 이형고무판링을 사용한 주입공법의 기술이 있지만, 이 방법은 주입에폭시가 이형고무판링 내부에 주입된 주입액의 하중에 의한 처짐현상으로 관 상부의 두께와 관 하부의 두께가 서로 다르게 되며, 이형고무판링이 밀착된 양단부가 공간두께틈이 확보되지 않기때문에 양끝단의 도막두께는 극히 얇고 주입 도장선이 분명치 않게되고, 접착을 보강하기 위한 프라이머 도장공정이 없으므로 직관 내부 기존 도막과 층간 접착력이 우수하지 못하여 경화도막간의 층간 박리를 일으키는 단점 때문에 통수시 수도수의 유속에 의하여 도막이 탈피가 되면 연속적으로 도막의 박리가 진행되어 라이닝 사이로 물이 스며들어 부식이 발생하게 된다.

상기 종래기술에 사용한 밀착조임밴드는 조임볼트가 상부밴드와 하부 밴드 에 용접되어 있는 구조이므로 밀착밴드를 조임볼트를 조작하여 밀착밴드를 서로 밀어 팽창시키면 상하밴드 양 끝단이 서로 간격이 벌어지면서 틈이 생기고, 조임볼트의 위치가 밀착밴드 호 즉 강관 내면에 근접되어 있지 않으므로 밀착밴드에 팽창력을 가할수록 조임볼트 용접부분 앞쪽 방향은 밀착밴드가 관내벽에 밀착되나 조임볼트 용접부분의 뒷쪽은 상부밴드와 하부밴드의 끝단 사이는 관 안쪽으로 왜곡되어 이 간격 사이의 이형고무판링에는 압력을 가할 수 없게되어 이 부분으로 에폭시수지도료 주입액이 누출되는 단점이 있다. 이러한 현상을 보완하기 위하여 별도의 나사잭으로 양쪽을 대칭으로 밀어 주어야 하는 불편함이 발생하고 이로 인하여 관로내의 작업자들의 소통에 지장을 주게 된다. 상기 종래의 기술중 역청질계 에폭시수지 페이스트를 사용하여 관로의 내부 굴곡부에 페이스트를 채운 후에 그라스 크로스 그라스 매트 등을 페이스트 표면에 적층하고 그 위에 얇은 도장으로 적층하는 방법으로 시공하였으나 상기의 적층물이 라이닝의 단면 내경 안쪽에 위치되어 있으므로 관이 외압에 의해서 변형이 될 때 그라스크로스 등의 적층 FRP가 인장력을 발휘할 수 없는 구조이므로 사용된 화이버의 물리적 강도를 발현 할 수 없는 단점이 있다.

[문헌1] 한국 특허공보 10-0005454호 1977. 06. 18

[문헌2] 한국 특허공고 10-2005-0118430 2005. 12. 19

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로 강관이 용접 연결 ㅎ 관로가 된 후에는 공기가 소통되지 않고, 협소하고, 어두워서 관로 내부의 용접접합부의 부식방지 라이닝 작업을 하기는 도장환경이 매우 부적절하므로, 휘발성 유기용제(VOC)가 없고, 도료의 경화시간이 빨라야하며 1회에 두꺼운 도막을 완성하고, 관의 상부와 하부의 도막두께가 균일하여야하고, 도장작업의 시작에서부터 경화가 되기까지 외부에 노출되지 않고, 보호된 상태에서 시공되어야 한다. 본 발명에 사용하는 무용제 2액형 에폭시수지 도료 주입액은 박리고무판링과 접착이 잘되지 않아야하므로 박리고무판 링은 에폭시수지도료와 접착이 되지 않은 실리콘고무, 우레탄고무, 테프론코팅고무 또는 이형제를 도포한 가황고무 등의 재질로 하고, 주입에폭시경화물은 강면과 접착이 잘 되도록 하기 위하여 프라이머를 도장하고 그라스크로스(11) 또는 그라스매트를 적층하여 화이버 층에 에폭시 프라이머를 충분히 함침시킨다. 지촉경화가 진행이 되면 박리고무판링을 도막위에 펴고, 박리고무판링 안쪽에 지지판을 설치한다. 지지판의 양단 가장자리에 밀착밴드를 설치하고, 밀착밴드고리에 굴절형 스크류 잭을 설치하여 스크류잭의 너트를 조작하여 밀착밴드로 지지판과 박리 고무판링을 관 내벽에 압착하여 도료를 주입할 밀폐공간을 형성시킨다.

본 발명에 사용하는 박리 고무판링(3)은 용접접합부를 충분히 덮을 수 있는 폭으로 관경의 내부와 동일하고 박리고무판링 양단에는 일정한 틈을 유지할 수 있 는 탄성이 우수한 밴드(12)가 접착되어 있는 구조로 되어있고, 지지판은 프라스틱 또는 금속판으로 관경과 같이 밴딩되어 2등분 또는 4등분으로 나누어 관로 내부에서 운반이 용이하게되어있고, 밀착밴드는 상부링(15)과 하부링(16)으로 구성하여 양단에는 요철형(17)으로 가공되어 서로 맞물리는 형태로 되어 있으며, 상단과 하단링 사이에는 굴절형 스크류 잭의 고리(14)를 연결할 수 있는 고리가 용접되어 핀(Pin)으로 연결하는 구조이다.굴절형 스크류 잭(5)은 그 일측편 끝을 서로 힌지로 연결한 구조로 하여 상하 밀착밴드의 잭의 고리용접부 사이 요철 연결부(17)를 스크류 잭의 고정판(6)이 밀착밴드를 밀어내는 힘과 동일한 힘으로 지지판과 박리고무판 링을 밀착하여 이 부분이 주입도료액이 누출이 되지 않도록 구성한 것이다. 상기의 설치가 완료되면 박리고무판링 하부에 있는 주입밸브(21)에 주입펌프를 연결하고 무용제 2액형 에폭시수지도료 주입액을 주입한다. 밀폐 공간의 공기는 박리 고무판링 상부에 있는 배기밸브를 통해 배출되며, 충만된 도료액은 배기밸브 끝에 설치된 오버플로튜브(Over flow tube)(22)를 넘어서 배기 밸브로 누출되면 주입밸브를 차단하고 배기밸브를 차단하여 그 상태로 주입액을 상온경화시킨다. 주입에폭시 수지도료는 프라이머와 습윤면 상태에서 중복도장되는(Wet-on-wet) 형식이 되므로 주입에폭시 경화물은 강면과 적층된 FRP와 주입라이닝이 강한 접착력을 발휘하지만 박리고무판링은 용이하게 박리해체되므로 시공성을 수월하게 한다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해서는 용접접합부의 미도장 부분에 대한 용접스라그, 용접스파타, 도장에 유해한 돌출부분과 표면의 녹을 전동 그라인더 등으로 제거하고, 무용제 2액형 에폭시수지 프라이머를 일차 도포한 후 그라스크로스, 그라스 메트 등을 도막면에 적층하고 프라이머 액이 충분히 함침이 되도록하여 적층된 그라스크로스, 그라스 매트등이 들뜨지 않도록한다. 도막이 지촉건조가 진행이 되면 박리고무판링을 적층된 도장부위에 펴고, 박리고무판링(13) 안쪽에 지지판을 설치하고, 지지판 양단 가장자리에 밀착밴드(4)를 설치하고 밀착밴드에 있는 스크류 잭 고리(14)에 굴절형 스크류 잭을 핀으로 연결하여 상부 하부 밀착밴드에 핀으로 고정시킨다. 상기 박리고무판링의 양단에는 탄성이 우수한 밴드가 접착되어 있는 구조로 밀폐공간의 가장자리에 일정한 두께의 틈을 형성시킬 수 있도록 구성되었고, 지지판(9)은 플라스틱이나 금속의 판재로 되어 있고, 시공하고자 하는 관경의 내경과 거의 동일하게 밴딩되어 2등분 또는 4등분으로 하여 좁은 관로에서 운반과 조립을 용이하게 되어 있다. 밀착밴드를 밀어 팽창시키는 굴절형 스크류 잭은 조임너트를 조작하여 상부밀착밴드와 하부밀착밴드를 서로 밀어내면서 밀어내는 힘과 동일하게 스크류 잭의 고리 사이의 밀착밴드도 굴절형 스크류 잭의 힌지에 연결된 고정판이 밀어 지지판과 박리고무판링을 관벽에 압착하여 주입액의 누출을 막게된다. 굴절형 스크류 잭을 사용하므로 관로 내부의 공간을 최대로 확보할 수 있으므로 작업자의 소통을 원활하게 하므로 시공성을 향상시킨다. 밀착이 완료되면 박리 고무판 링의 하부에 있는 주입밸브를 통하여 무용제 2액형 에폭시수지도료 주입액을 주입시킨다. 주입액이 충만되어 배기밸브 상부에 끼워있는 오버플로튜브(22)를 넘어서 나오면 주입밸브와 배기밸브를 닫고 그대로 상온에서 자연경화시킨다. 경화가 완료되면 굴절형 스크류잭을 풀고, 밀착밴 드 지지판, 박리고무판링 순으로 해체하면 1회도장에 두껍고 표면이 치밀한 부식방지 라이닝이 완성된다. 본 발명의 에폭시 수지도료의 주입방법은 프라이머와 그라스 크로스, 그라스 매트를 도막이 완전 경화되기 전에 습윤막 도막위에 주입도장하는 Wet-on-wet 상태로 도장을 하므로서 관로 내부의 다습한 환경에서도 층간 도막 접착을 할 수 있는 방법이다. 에폭시 수지의 경화반응의 구조는 에폭시 수지와 디아민계(Di-Amin) 경화제와 경화시 존재하는 미량의 수분은 경화를 촉진시키는 촉매역할을 하고, 경화반응에 참여하는 작용을 한다. 그러나 프라이머 도막이 완전히 경화되어 표면에 불활성화되면 표면이 습기는 도막층간의 접착을 저해시키므로 도막이 경화된 후에는 층간 박리를 일으키는 원인이 된다. 본 발명으로 시공하는 부식방지라이닝은 그라스 크로스, 그라스 매트 등의 화이버가 적층 보강되는 부분의 위치가 경화라이닝의 원형 단면의 최외각에 있게 하므로서 강관의 내면과 강하게 접착되어 강관관로의 외부의 압력에 의한 관의 변형과 통수로 인한 잦은 진동등에도 라이닝에 발생되는 균열과 박리되는 것을 방지할 수 있는 특징이 있다.

상술한 바와같이 본 발명에 의해 시공된 부식방지라이닝은 강면과의 강인한 접착력과 용접접합부의 상부라이닝 두께와 하부라이닝의 두께가 균일하게 유지되었으며 라이닝이 완전 경화될때까지 박리고무판링이 지지판에 의해 조립된 상태로 안전하게 유지시키므로 관로 내부의 도막에 유해한 요인들에 노출되지 않으므로 안전한 시공을 할 수 있다.

강관의 용접 접합부에 무용제 2액성 에폭시 수지도료의 속건성 프라이머를 붓등으로 도포하고 그라스 크로스, 그라스 매트 등의 화이버를 적층하고 그위에 프라이머액의 함침이 충분히되고, 내부에 기포가 존재하지 않도록 들뜨지 않게 한다. 적층한 도막의 도장구간에 박리고무판링을 배열하고 박리고무판링 내부에 지지판을 설치하고 지지판 양단 가장자리에 밀착밴드를 설치한다. 밀착밴드 상부링과 하부링에 있는 굴절형 스크류 잭의 고리에 핀으로 굴절형 스크류 잭을 상하로 연결하고 굴절형 스크류 잭의 힌지에 연결되어 있는 밀착판이 밀착밴드 상하 접촉부분을 밀도록 배열한다.

굴절형 스크류 잭에 있는 너트를 조작하여 상부링과 하부링을 서로 밀어내어 지지판과 박리고무판링의 가장자리를 밀어 강관의 용접접합부와 박리고무판링 사이에 밀폐공간을 형성시키고 도료의 도장공간을 만든다. 박리고무판링 하부에 있는 주입밸브를 통하여 도료주입펌프로 무용제 2액형 에폭시수지도료액을 주입하고 상부 배기밸브에 있는 오버플로튜브를 넘어서 배기밸브로 도료액이 나올때까지 충만시킨다. 주입이 완료되면 주입밸브와 배기밸브를 차단하고 상온에서 자연경화시킨다. 주입액의 경화가 완료되면 굴절형스크류 잭, 밀착밴드, 지지판, 박리고판링을 순서대로 해체하고, 완전경화된 도막을 노출시킨다.

도 1은 용접접합부에 주입도장 공간을 형성시키는 조립단면도이다.

도 2는 박리고무판링의 양가장자리에 탄성 밴드를 접착시킨 사시도이며, 주입도료의 일정 두께를 도장면 양단에 형성시키며 고탄성체로 도료의 누출을 차단하는 역할을 한다.

도 3은 밀착밴드의 양단의 요철 형상의 조립평면도와 상부 하부 밀착밴드 연결과 굴절형 스크류 잭의 조립도이다.

도 4는 완성된 경화라이닝의 단면도이며, 상부와 하부의 두께가 균일하게 형성된 것으로서 표면이 치밀하고, 그라스크로스 및 그라스 매트의 견고한 적층으로 밀착력이 강화된 라이닝을 시공할 수 있다.

도 1은 강관용접접합부 내면에 펠트링을 설치 접착시공하는 벨엔드 용접에 의한 단면도.

도 2는 강관 용접접합부의 플레인 앤드와 베벨엔드 용접에 대한 펠트링 설치 단면도.

도 3은 박리고무판링 사시도.

도 4는 밀착밴드와 굴절형 스크류잭이 설치된 시공 단면도 및 밀착밴드 연결부의 상세도.

도 5는 굴절형 스크류 잭의 구성도.

도 6은 본 발명의 완성 단면도.

<부호설명>

1. 강관 2. 용접접합부 3. 박리고무판링 4. 밀착밴드

5. 굴절형 스크류 잭 6. 스크류 잭 고정판

7. 힌지 8. 경화 무용제형 에폭시 주입액 9. 지지판

10. 기존 내부라이닝 11. 그라스 크로스 적층부

12. 탄성밴드 13. 박리고무판 14. 핀결합고리

15. 상부밀착밴드 16. 하부밀착밴드 17. 상부링과 하부링 결합부 구조

18. 스크류 잭 볼트 19. 스크류 잭 너트 20. 스크류 잭 몸통

21. 주입밸브 22. 배기밸브 및 오버플로튜브

Claims (4)

1. 수도용 도복장 강관의 용접접합부에 무용제 2액형 에폭시 수지도료 프라이머를 도장하고, 그라스크로스, 그라스 매트 등을 적층하고 프라이머 도료액이 충분히 함침되도록하고, 지촉경화가 진행되면 박리고무판링을 프라이머 도막위에 펴고, 박리고무판링의 안쪽에 지지판을 설치하고, 지지판 양단 가장자리에 하부밀착밴드와 상부 밀착밴드를 설치하고, 밀착밴드에 있는 굴절형 스크류잭의 연결고리에 굴절형 스크류 잭 핀으로 연결 고정한 후 굴절형 스크류 잭에 있는 너트를 조작하여 상부밀착밴드와 하부 밀착밴드를 서로 밀어 지지판과 박리 고무판링의 양단을 강관벽에 밀착시켜 밀폐주입도장 공간을 형성시키고, 박리고무판링 하부에 있는 주입밸브를 주입 펌프에 연결하여 무용제 2액형 에폭시 수지도료액을 주입하여 주입액이 박리고무판링 상부에 있는 배기밸브의 오버플로 튜브를 넘쳐 나올때까지 주입하고 주입밸브와 배기밸브를 닫고 상온에서 자연경화시킨 후 굴절형 스크류 잭, 밀착밴드, 지지판, 박리고무판링을 해체하여 1회에 두꺼운 평활한 라이닝을 완성하는 것을 특징으로 하는 강관 용접 접합부 내면의 화이버 몰드 주입에 의한 부식방지라이닝 공법.
2. 제 1항에 있어서 지지판을 시공하고자 한는 관의 내경과 동일하게 밴딩되어 2등분 또는 4등분으로 나누어져 있으며 플라스틱 판재 또는 금속판재로 구성된 것을 특징으로 하는 강관 용접 접합부 내면의 화이버 몰드 주입에 의한 부식방지라이 닝 공법.
3. 제 1항에 있어서 밀착밴드는 상부밴드와 하부밴드로 구성되어있고, 밴드 끝단은 요철형으로 가공되어 맞물려 있는 형태이며, 밀착밴드 가장자리에는 굴절형 스크류 잭을 조립할 수 있는 고리가 용접되어 있는 것을 특징으로 하는 강관 용접 접합부 내면의 화이버 몰드 주입에 의한 부식방지라이닝 공법.
4. 제 1항에 있어서 굴절형 스크류 잭은 2개의 일자형 스크류잭의 끝단을 힌지로 연결하고, 힌지에는 밀착밴드를 밀착하는 고정판이 구성되어 있는 것을 특징으로하는 강관 용접 접합부 내면의 화이버 몰드 주입에 의한 부식방지라이닝 공법.

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