KR20120075252A - Pipe making method and pipe making device - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 라인 파이프 등의 용도로 사용되는 강관을 조관하는 방법 혹은 조관하는 장치에 대한 것으로, 보다 구체적으로는, 고강도 강판을 활용하여 대구경 강관을 제조할 수 있는 조관 방법 및 조관 장치에 대한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a method for manufacturing a steel pipe for use in a line pipe or the like, or a device for piping a pipe, and more particularly, to a pipe manufacturing method and a pipe forming device capable of manufacturing a large diameter steel pipe using a high strength steel sheet.
보다 상세하게는 항복강도 830 MPa 이상의 고강도 강판으로 강관을 조관하는 장치 및 방법에 관한 것이다.More specifically, the present invention relates to an apparatus and a method for piping a steel pipe with a high strength steel sheet having a yield strength of 830 MPa or more.
전세계적인 에너지 수요의 증가와 함께 장거리 원유나 가스의 수송을 위해서는 라인파이프를 사용한 수송방법이 가장 효율적이다. 이와 같은 라인파이프는 파이프내의 유체 즉, 원유나 가스의 수송압력을 증가시킴으로써 그 효율을 극대화시킬 수 있다. 하지만, 유체의 수송압력의 증가를 위해서는 반드시 파이프 모재의 강도향상이 필요로 하게 된다. With the increase in global energy demand, the transportation method using line pipe is the most efficient method for long-distance oil or gas transportation. Such a line pipe can maximize its efficiency by increasing the transport pressure of the fluid, ie, crude oil or gas, in the pipe. However, in order to increase the transport pressure of the fluid, it is necessary to increase the strength of the pipe base material.
현재는 통상 X70급 이하의 라인파이프용 강재가 주로 사용되고 있으나, 수송압력의 증가에 따른 수송 효율의 향상뿐만 아니라, 라인파이프의 직경 및 두께 감소를 통하여 사용되는 강재의 중량을 감소시킴으로써 라인파이프 건설비용을 절감시킬 수 있으며 파이프의 두께 감소에 의해 라인파이프 시공비용 중 큰 부분을 차지하고 있는 원주용접(파이프-파이프간 용접)시공시간을 감소시켜 시공비 절감에도 큰 효과를 얻을 수 있다. Currently, line pipes of X70 grade or less are mainly used, but line pipe construction cost is reduced by reducing the weight of steel used by reducing the diameter and thickness of the line pipe, as well as improving the transportation efficiency due to the increase in the transportation pressure. By reducing the thickness of the pipe, it is possible to reduce the construction time of the circumferential welding (pipe-pipe welding), which takes up a large part of the cost of the line pipe.
종래의 UOE 조관 방법의 순서를 도 1에 나타내었다. 먼저, 판재(P)의 양 끝단을 굽히는 C-성형기의 상부 성형기(11)와 하부 성형기(12)로 가압하여 C-성형(C-crimping)을 한다. 그 후, 알파벳 U-성형기의 주성형부(21)와 치구(22)를 통하여 U자형상으로 판재(P)를 변형시키는 U-성형(U-press)을 한다. The procedure of the conventional UOE tubing method is shown in FIG. First, C-forming is performed by pressing both ends of the plate P to the
U 성형까지 마친 U자 형상의 판재는 반원형 면을 각각 가지는 O 성형기의 상부 성형기(31)와 하부 성형기(32) 사이에서 눌려져 알파벳 O자형상으로 변형되는 O-성형된다. 이렇게 O 형으로 성형된 강관은 파이프 용접을 위해 스프링백(Spring back)현상에 의해 벌어지는 파이프를 고정시키기 위한 가접용접(Tack welding)을 실시한 후, 서브머지드 아크 용접(Submerged Arc Welding)방법으로 파이프를 용접하고, 진원도 향상 및 성형시 잔류응력 저감을 목적으로 확관을 실시하여 파이프 제조를 완료하게 된다. The U-shaped plate which has been finished to U molding is O-shaped which is pressed between the
이와 같은 UOE 조관 방법은 단시간의 성형에 의해 길이가 12m인 파이프를 대량 생산가능하고, 확관 과정을 포함하고 있어서 조관된 파이프의 품질이 우수하기 때문에 대부분의 파이프라인 시공에 사용되고 있다.The UOE pipe making method is used in most pipeline construction because it is possible to mass-produce a pipe having a length of 12m by forming in a short time, and includes a pipe expansion process so that the quality of the pipe being piped is excellent.
현재 고강도 라인파이프 강재로는 항복강도가 830MPa이상까지 개발되었다. 하지만, 이러한 고강도 강재의 조관시에는 다음과 같은 문제점이 있다.At present, the yield strength of high-strength line pipe steel is developed to over 830MPa. However, when the tube of such a high strength steel, there are the following problems.
먼저, 강재의 항복강도가 높아짐에 따라 요구되는 파이프 직경은 감소하며, 강도증가 및 파이프 직경감소에 따라 조관시 판재의 균일한 성형이 곤란하게 되어 파이프의 진원도를 확보하는 것이 곤란하게 된다. 여기서 진원도는 파이프 세로길이에 대한 가로길이의 비를 의미한다. First, as the yield strength of the steel increases, the required pipe diameter decreases, and as the strength increases and the pipe diameter decreases, it becomes difficult to uniformly form the plate during the pipe making, thus making it difficult to secure the roundness of the pipe. Here, roundness means the ratio of the width to the length of the pipe.
또한, 강재의 강도가 증가함에 따라서 파이프 조관후 스프링백(Spring back)현상이 심화되어 용접부에 작용하는 잔류응력이 증가하게 되고 이에 따라서 용접시 균열이 발생할 수 있는 가능성이 높아지게 된다. 이와 관련하여, 종래의 C-성형기가 도 2 에 도시되어 있다. 도 2 에서 보이듯이, 종래의 C-성형기는 목표하는 반경에 해당하는 곡률로 판재의 끝을 미리 성형하는 것이며, 그에 따라서 반경(a)는 목표 반경에 따라서 하나의 반경으로 정해진다. 즉, 각 구경에 맞는 곡률을 가지기 때문에 소구경의 경우 성형되는 구간(a)이 짧고, 대구경의 경우 성형되는 구간(a)이 길다.In addition, as the strength of the steel increases, the spring back phenomenon is increased after the pipe is piped, and the residual stress acting on the weld portion increases, thereby increasing the possibility of cracking during welding. In this regard, a conventional C-molding machine is shown in FIG. 2. As shown in Fig. 2, the conventional C-molding machine is to pre-form the end of the plate with a curvature corresponding to the target radius, so that the radius a is set to one radius according to the target radius. That is, because of having a curvature for each aperture, the section (a) to be molded for the small diameter is short, and the section (a) to be molded for the large diameter is long.
종래의 C-성형기로 목표 반경에 따라 판재의 끝을 미리 성형하더라도, 강재의 강도가 증가함에 따른 파이프 조관 후 스프링백(Spring back)으로 형상이 복귀되며, 이렇게 스프링백이 발생한 상태에서 용접을 하는 경우에 도 3 에 도시된 바와 같이 용접된다. Even if the end of the plate is formed in advance according to the target radius with a conventional C-molding machine, the shape is returned to the spring back after the pipe is piped as the strength of the steel increases, and when welding in the state that the spring back occurs Is welded as shown in FIG. 3.
고강도 강관의 용접을 위해서 강관 모재보다 높은 강도의 용접금속부(40)를 제공하는데, 이와 같은 용접과정에서 용접부 주변에서는 용접 입열로 인하여 변성부가 생성된다. 용접 열영향부(41)의 경우 도 3 (b)에서 보이 듯이, 주변에 비하여 강도가 낮아서, 강관에 잔류 응력이 많은 경우에는 용접 열영향부(41)에서 균열이 발생되며 이와 같은 용접부 결함은 파이프 확관시 파이프 파단에 이르게 될 수 있다.In order to weld high strength steel pipes, a
또한, U 성형 이후에 스프링백이 심한 경우 도 4 에서 보이듯이 O 성형기에 투입이 불가능하여, 강관 성형 자체가 어려워지는 문제가 있다. In addition, if the spring back is severe after the U molding, as shown in Figure 4 it is impossible to put into the O molding machine, there is a problem that the steel pipe forming itself becomes difficult.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로, 본 발명은 항복강도 830MPa이상의 고강도 강판을 이용하여 UOE 강관을 제조하는 것을 목적으로 한다. The present invention has been invented to solve the above problems, the present invention is an object of manufacturing a UOE steel pipe using a high strength steel sheet with a yield strength of 830MPa or more.
또한, 본 발명은 고강도 강재의 높은 스프링백에도 불구하고 진원도가 1 에 가까우며, 피킹각이 큰 강관을 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, an object of the present invention is to provide a steel pipe having a roundness close to 1 and having a large picking angle despite high springback of a high strength steel.
또한, 본 발명은 안정적으로 강관을 조관할 수 있는 UOE 조관 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a UOE tubing method that can be stably steel pipes.
본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여, 판재를 하나 이상이 성형기로 조관하는 조관 장치로서, 상기 성형기는 곡률 반경이 연속적으로 변화하는 곡면이 형성된 가압면을 포함하는 조관 장치를 제공한다. The present invention, in order to achieve the above object, as one or more piping device for pipe joints to the molding machine, the molding machine provides a piping device including a pressing surface formed with a curved surface of which the radius of curvature continuously changes.
또한, 본 발명의 조관 장치는 C-성형기 및 U-성형기를 포함하며, 상기 C-성형기는 상부 성형기와 하부 성형기를 포함하며, 상기 하부 성형기에 놓인 판재를 상기 상부 성형기로 가압하여 판재를 성형하며, 상기 상부 성형기는 곡률 반경이 판재의 폭방향 내측으로 갈수록 연속적으로 증가하도록 구성될 수 있다. In addition, the tube manufacturing apparatus of the present invention includes a C-forming machine and a U-forming machine, wherein the C-forming machine includes an upper molding machine and a lower molding machine, and presses the plate placed on the lower molding machine to the upper molding machine to form a plate. The upper molding machine may be configured to continuously increase the radius of curvature toward the width direction of the plate.
또, 상기 C-성형기의 상부 성형기를 복수의 곡부(111, 112, 113, 114)로 구분하였을 때, 각 곡부에서의 곡률 반경의 증가의 폭은 안쪽으로 갈수록 커질 수 있다. In addition, when the upper molding machine of the C-molding machine is divided into a plurality of
상기 U-성형기는 주성형부, 주성형부에 의해서 판재가 가압될 때 주성형부 하부에서 판재의 위치를 고정하는 고정부 및 주성형부가 강판을 가압할 때 양측 판재를 밀어주는 치구를 포함하며, 상기 주성형부는 곡률 반경(Ru)을 가지는 중앙부와, 상기 중앙부에 연결되며, 상기 중앙부보다 작은 곡률 반경(ru)을 가지는 측부를 포함하며, 상기 중앙부의 상기 곡률 반경(Ru)은 0.65R < Ru < 0.82R (여기서, R 은 목표하는 관의 반경)범위 내가 되도록 구성될 수 있다. The U-molding machine includes a main molding part, a fixing part for fixing the position of the plate at the lower part of the main molding part when the plate is pressed by the main molding part, and a jig for pushing both side plates when the main molding part presses the steel sheet. The forming portion includes a central portion having a radius of curvature R u and a side portion connected to the central portion and having a radius of curvature r u smaller than the central portion, wherein the radius of curvature R u of the central portion is 0.65R < It can be configured such that R u <0.82 R, where R is the radius of the target tube.
또, 상기 측부의 상기 곡률 반경(ru)은 0.04R < ru < 0.2R 범위 내가 되도록 구성될 수 있다.Further, the curvature radius r u of the side part may be configured to be in a range of 0.04R <r u <0.2R.
한편, 본 발명은 판재를 하나 이상의 성형 단계로 조관하는 단계를 포함하되, 상기 성형 단계는 판재의 일부를 곡률 반경이 연속적으로 변화하는 곡면으로 성형하는 C 성형 단계를 포함하는 조관 방법을 제공할 수 있다. On the other hand, the present invention includes the step of manifolding the plate into one or more forming step, the forming step may provide a tube forming method comprising a C forming step of forming a part of the plate into a curved surface in which the radius of curvature continuously changes have.
또, 상기 C 성형 단계는 판재의 폭방향 양 단부를 C 성형부로 성형하며, 상기 C 성형부를 복수의 곡부(111, 112, 113, 114)로 구분하였을 때, 각 곡부의 곡률 반경이 판재의 폭방향 내측으로 갈수록 커질 수 있다.In addition, in the forming step C, both ends of the width direction of the plate are formed into the C forming part, and when the C forming part is divided into a plurality of
나아가, 상기 곡부 중 판재의 가장자리측 곡부의 곡률 반경(Rc1)은 0.7R < Rc1 < 1.2R (여기서, R은 목표 반경)일 수 있다. Further, the radius of curvature R c1 of the edge-side curved portion of the sheet of the curved portion may be 0.7R <R c1 <1.2R (where R is the target radius).
또한, 상기 성형 단계는 C 성형 단계 이후에 수행되는 U 성형 단계를 포함하며, 상기 U 성형 단계는 판재 중앙을 포함한 일부를 U 성형부로 성형하며, 상기 U 성형부의 중앙부의 곡률 반경(Ru)이 0.65R < Ru < 0.82R (여기서, R은 목표 반경)범위 내가 되도록 성형할 수 있다. In addition, the molding step includes a U molding step performed after the C molding step, wherein the U molding step forms a part including the center of the plate into a U molding part, and a radius of curvature R u of the central part of the U molding part is It can be molded so as to be in the range of 0.65R <R u <0.82R, where R is the target radius.
상기 U 성형 단계에서 U 성형부의 양 측부의 곡률 반경(ru)은 0.04R < ru < 0.2R 범위 내가 되도록 성형할 수도 있다. In the U molding step, the radius of curvature r u of both sides of the U-shaped part may be molded to be within a range of 0.04R <r u <0.2R.
본 발명의 제조 방법 및 제조 장치에서 상기 판재는 항복 강도가 830MPa 이상인 고강도 강판에 적용할 수 있으며, 상기 판재는 두께가 16mm 이상의 강판일 수 있다. 본 발명의 제조 방법 및 제조 장치는 스프링백의 효과가 큰 두께 16mm 이상, 항복 강도 830MPa 이상의 고강도 강판에 적용되는 것이 바람직하다.In the manufacturing method and manufacturing apparatus of the present invention, the plate may be applied to a high strength steel sheet having a yield strength of 830 MPa or more, and the plate may be a steel plate having a thickness of 16 mm or more. It is preferable that the manufacturing method and manufacturing apparatus of the present invention be applied to a high strength steel sheet having a springback effect of 16 mm or more and a yield strength of 830 MPa or more.
또, 본 발명은 반경이 18 인치 이상인 강관을 제조하는 것일 수도 있다.In addition, the present invention may be to produce a steel pipe having a radius of 18 inches or more.
본 발명은 위와 같은 구성을 통하여, 항복강도 830MPa이상의 고강도 강판을 이용하여 강관을 조관 및 조관하는 장치를 제공하는 것이 가능하다.The present invention, through the above configuration, it is possible to provide a device for pipe and tube steel pipe using a high strength steel sheet with a yield strength of 830MPa or more.
또한, 본 발명은 고강도 강재의 높은 스프링백에도 불구하고 진원도가 1 에 가까우며, 피킹각이 큰 강관을 제공하는 것이 가능하다. In addition, the present invention is capable of providing a steel pipe having a roundness close to 1 and having a large picking angle in spite of the high springback of the high strength steel.
또한, 본 발명은 안정적으로 강관을 조관할 수 있는 조관 방법을 제공하는 것이 가능하다.In addition, the present invention can provide a piping method that can be stably welded steel pipe.
도 1 은 종래의 UOE 조관 방법 및 조관 장치의 개략도이다.
도 2 는 종래의 UOE 조관 장치 중 C-성형기의 부분 단면도이다.
도 3(a) 는 종래의 UOE 조관 방법에 의해서 성형된 UOE 강관의 용접부의 단면이며, 도 3(b) 는 도 3(a) 의 일부면에서의 강도를 도시한 그래프이다.
도 4 는 종래의 UOE 조관 방법에 의해 고강도강을 O 성형기로 조관할 때의 상태도이다.
도 5 는 본 발명의 UOE 조관 장치의 C-성형기의 부분 단면도이다.
도 6 은 본 발명의 UOE 조관 장치의 U-성형기의 정면도이다.
도 7 은 종래의 UOE 조관 장치에 의해 성형된 UOE 강관과 본 발명에 의해 성형된 UOE 강관의 대비 단면도이다.1 is a schematic diagram of a conventional UOE piping method and a tube apparatus.
2 is a partial cross-sectional view of a C-molding machine of the conventional UOE tube manufacturing apparatus.
Fig. 3 (a) is a cross section of a welded portion of a UOE steel pipe formed by a conventional UOE pipe making method, and Fig. 3 (b) is a graph showing the strength at some surface of Fig. 3 (a).
4 is a state diagram when the high-strength steel is piped with an O molding machine by a conventional UOE pipe forming method.
5 is a partial cross-sectional view of the C-molding machine of the UOE piping system of the present invention.
Fig. 6 is a front view of the U-molding machine of the UOE tubular apparatus of the present invention.
7 is a cross sectional view of a UOE steel pipe molded by a conventional UOE pipe forming apparatus and a UOE steel pipe molded by the present invention.
이하에서는 본 발명을 첨부한 도면을 참고로 하여 구제적으로 설명하도록 한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the present invention will be described in detail.
본 발명의 실시예에서 가공하는 강관의 재질은 특허출원 제2006-107917호의 재질을 사용하며, 용접재로는 특허출원 제2007-81137호의 용접재를 사용한다. 본 발명은 상기 두 문헌의 내용을 포함한다.The material of the steel pipe processed in the embodiment of the present invention uses the material of Patent Application No. 2006-107917, and the welding material of Patent Application No. 2007-81137 is used as the welding material. The present invention includes the contents of both documents.
또한, 본 발명에서는 C-성형기(100), U-성형기(200)를 제외한 O 성형기, 용접 및 확관 방법은 종래의 UOE 방법과 동일하므로, 그에 대한 설명은 생략하도록 한다. Also, in the present invention, since the C-
도 5 에는 본 발명의 C-성형기(100)의 부분 단면도가 도시되어 있다. 도 5 에 도시되어 있듯이, C-성형기(100)는 상부 성형기(110)와 하부 성형기(120) 사이에 판재(P)가 가압되어 상부 성형기(110)의 곡부(111, 112, 113, 114)를 따라서 판재의 단부가 변형된다. 도 5 에는 일부만 도시되어 있으나, 이에 대칭되는 구성이 판재의 폭방향에서 다른 단부에도 동일하게 배치된다. 5 is a partial cross-sectional view of the C-
본 발명의 C-성형기(100)의 상부 성형기(110)는 판재(P)를 변형시키는 곡면은 곡률 반경이 연속적으로 증가하는 곡부(111, 112, 113, 114)를 포함하며, 이하에서는 곡부(111, 112, 113, 114)에서의 곡률 반경을 Rc1, Rc2, Rc3, Rc4라고 한다.The
본 발명에서 곡부(111, 112, 113, 114)는 가장자리로부터 안쪽으로 곡률반경이 연속적으로 증가한다. 즉, 곡부(111)의 곡률 반경(Rc1)은 곡부(112)의 곡률 반경(Rc2)보다 작으며, 곡부(112)의 곡률 반경(Rc2)은 곡부(113)의 곡률 반경(Rc3)보다 작으며, 곡부(113)의 곡륙 반경(Rc3)은 곡부(114)의 곡률 반경(Rc4)보다 작게 형성된다. In the present invention, the
또한, 곡부(111, 112, 113, 114)의 곡률 반경 폭은 안쪽으로 갈수록 증가폭이 크도록 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 곡부(111)에서 곡부(114)로 갈수록 곡률 반경의 증가가 빠르다. 초기의 곡부(111)에서의 곡률 반경(Rc1)은 0.7R < Rc1 < 1.2R(R은 목표로하는 강관의 반경) 범위인 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that the radius of curvature of the
0.7R 보다 초기 곡부(111)의 곡률 반경(Rc1)이 작으면, 스프링백이 일어나더라도, 판재의 끝은 과도하게 굴곡지게 되어 진원도 및 피킹각에 악영향을 줄 수 있으며, 1.2 R보다 초기 곡부(111)의 곡률 반경(Rc1)이 크면, 성형하더라도 스프링백이 발생함으로 인하여 판재 끝부분 성형이 풀려 후에 진원도 및 피킹각에 악영향을 줄 수 있다. If the radius of curvature Rc1 of the initial curvature 111 is smaller than 0.7R, even if springback occurs, the end of the sheet is excessively bent, which may adversely affect roundness and picking angle, and the initial curvature 111 than 1.2R. If the radius of curvature Rc1) is large, spring back occurs even when molding, so that the end of the sheet is unmolded, which may adversely affect the roundness and the picking angle.
본 발명에서는 이와 같이 곡부(111, 112, 113, 114)의 곡률 반경이 연속적으로 증가됨으로써, 초기에는 목표 반경보다 작은 곡률 반경을 가지나 안쪽에서는 초기 목표 반경보다 큰 곡률 반경을 가질 수 있다. In the present invention, the radius of curvature of the
따라서, 본 발명의 C-성형기는 판재의 끝은 목표 반경(R)보다 작은 반경으로 성형하면서, 넓은 폭을 성형하게 된다. 그에 따라서, 고강도 강판의 강성으로 인한 스프링백 효과에도 판재의 끝부분이 목표 반경 수준으로 성형될 수 있다. Therefore, the C-molding machine of the present invention will form a wide width while the end of the plate is molded to a radius smaller than the target radius (R). Accordingly, even in the springback effect due to the rigidity of the high strength steel sheet, the end portion of the plate can be molded to the target radius level.
고강도 강재의 성형시에는 강재 자체의 스프링백 현상이 심해 변형을 받는 구간이 짧을 경우 C-성형후에도 변형이 되지 않고 직선구간으로 존재하게 된다. 도 7에서와 같이 고강도 강재의 소구경 파이프 조관 시에는 전체적인 변형이 되는 구간(a)은 대구경의 경우와 같이 길게 하며 변형이 잘 일어나도록 유도하고, 판재의 끝단은 원하는 파이프의 직경에 맞게 설계함으로써 조관 완료 후 판재 끝단의 곡률이 이전대비 향상되게 된다.When forming high strength steel, the springback phenomenon of the steel itself is so severe that if the section subjected to deformation is short, it is present as a straight section without deformation after C-forming. As shown in Figure 7 when the small diameter pipe of the high-strength steel pipe (a) is the overall deformation lengthened as in the case of large diameter and guide the deformation to occur well, by designing the end of the plate to the desired pipe diameter After completion of the tubing, the curvature of the plate end will be improved compared to before.
한편, 도 6 에는 본 발명의 U-성형기가 개략적으로 도시되어 있다. 본 발명의 U-성형기는 주성형부(210)의 형상을 제외하고는 종래의 U-성형기와 동일하다. On the other hand, Figure 6 schematically shows the U-forming machine of the present invention. The U-forming machine of the present invention is the same as the conventional U-forming machine except for the shape of the
도 6 에서 보이듯이, U-성형기(210)는 C 성형이 끝난 판재(P)가 고정부(230)와 주성형부(210) 사이에서 하방으로 눌리면서, 측면의 치구(220)로 판재(P)의 측면이 밀리게 된다. 그에 따라서, 판재는 U-성형기(210)의 곡면 형상에 따라서 성형되게 되며, 양측은 U-성형기 (210)의 측부를 따라서 눌리게 되며, 이후 연속적으로 진행되는 O-성형기에 투입이 용이하게 만든다.As shown in FIG. 6, the
U-성형기(210)의 형상은 중앙부(211)에서는 곡률 반경(Ru)을 가지는 곡면으로 형성되다가 측부(212)에서는 중앙부(211)의 곡률 반경(Ru)보다 작은 곡률 반경(ru)을 가지는 곡면으로 형성되어 있다.U- shape of the
중앙부(211)의 곡률 반경(Ru)은 0.65R < Ru < 0.82R 범위 내가 되도록 구성되며, 상기 측부의 곡률 반경(ru)은 0.04R < ru < 0.2R 범위 내가 되도록 구성된다. The radius of curvature R u of the
중앙부(211)의 곡률 반경(Ru)가 0.65R 보다 커야, 조관 후 진원도 및 피킹각이 확보되어 확관 시 파단이 발생하지 않는다. 예를 들어, 목표 반경이 18인치인 경우 적어도 곡률 반경(Ru)가 297mm 는 되어야 조관 후 진원도 및 피킹각의 확보가 가능하다. The radius of curvature R u of the
또한, 중앙부(211)의 곡률 반경(Ru)은 0.82보다 작아야 U 성형 후 O 성형이 가능하다. 예를 들어, 목표 반경이 18인치인 경우, 중앙부(211)의 곡률 반경(Ru)가 374mm를 넘어서는 380mm 로 형성되는 경우, 중앙부(211)에 의한 성형 폭이 커서 O 성형이 불가능하다. In addition, the radius of curvature R u of the
본 발명에 의해 설계된 U-성형기(200)로 성형한 경우, 중앙부(211)의 곡률 반경(Ru)가 커서 변형된 구간으로 변형된 부분이 넓으며, 전체적으로 수직의 U자 형상을 띄게 된다. 또한, U-성형기(200) 양 측부의 작은 곡률 반경(ru)을 0.04R < ru < 0.2R 범위, 예를 들면 직경이 36인치인 경우 25mm로 적용함으로써, 사실상 수직에 가까운 U자 형상을 가지게 되어 다음 공정인 O-성형기의 투입이 양호하게 된다. When molded with the
이와 같이 U-성형기(200) 양 옆의 작은 곡률(ru)을 0.04R보다 작게 할 경우 변형을 더 많이 받게 할 수 있으나, 너무 작은 곡률 반경에 의해 파이프가 국부적으로 구부러져 파이프 표면에 흠이 생길 수 있고, 곡률 반경이 0.2R보다 클 경우에는 변형이 어렵게 되어 벌어지는 U-자형상을 가지게 되어 이후 공정인 O-성형기의 투입이 불가능하거나 투입되더라도 안정적인 O-성형이 불가능하게 된다.As such, when the small curvature r u on both sides of the
도 7 에는 종래의 C-성형기, U-성형기에 의해 조관된 강관과 본 발명에 의해 개발된 C-성형기(100), U-성형기(200)에 의해 조관 후의 강관 형상을 나타내었다.Figure 7 shows the shape of the steel pipe after the tubing by the conventional C-forming machine, U-forming machine, and the C-forming
기존의 성형기를 적용한 경우 사진내의 점선부분에서와 같이 U-성형시 변형받은 길이가 짧아 O-성형후에도 변형이 제대로 되지 않고 전체적으로 타원형 형상의 파이프를 나타내며 용접이 실시되는 판재 끝단이 거의 직선임을 알 수 있다.In case of applying the existing molding machine, as shown in the dotted line in the photo, the deformed length during U-molding is short, so it is not deformed even after O-molding, and it shows the oval-shaped pipe as a whole, and the end of the plate where welding is applied is almost straight. have.
반면, 본 발명에 의해 설계된 C-성형기(100), U-성형기(200)로 조관한 파이프의 경우, 전체적으로 양호한 원형을 나타내고 있으며, U-성형시 변형된 면적이 길어, O-성형시에 완벽하게 성형기에 접촉하여 변형되어 있음을 알 수 있다.
On the other hand, the pipe formed by the C-molding
본 발명 전후의 피킹각 및 진원도의 변화를 [표 1]에 나타내었다. 발명예 1~6까지는 C-성형기(100)의 곡률 반경을 연속적으로 커지는 곡률반경을 가지고, U-성형기(200)의 주성형부(210)의 양 측부의 곡률반경(ru)를 25mm로 고정시키고 U-성형기(200)의 주성형부(210)의 중앙부 반경(Ru)만 변화시켰을 경우 진원도와 피킹각의 변화를 나타낸 것이다. The change of picking angle and roundness before and after this invention is shown in [Table 1]. Inventive Examples 1 to 6 have a radius of curvature that continuously increases the radius of curvature of the C-molding
U-성형기(200)의 중앙부 반경(Ru)이 증가할수록 진원도는 증가하다가 320mm의 경우에는 진원도가 1보다 큰 즉 옆으로 다소 찌그러진 형상을 가지게 된다. 즉, 반경 320mm 이상의 경우에는 목표로 하는 파이프의 직경보다 오히려 과도한 변형에 의해 파이프가 옆으로 눌려진 형상을 나타내므로 피킹각은 양호하나 진원도는 감소하는 경향을 나타낸다. 하지만, 확관기 투입은 가능하고 확관이 가능하였다. As the central radius R u of the
하지만, 비교예 9에서와 같이 380mm(약 0.83R)의 경우에는 파이프가 과도하게 옆으로 눌려져 U-성형 후 O-성형기 투입이 불가능하여 조관이 불가능하였다.However, in the case of 380 mm (approximately 0.83 R) as in Comparative Example 9, the pipe was pressed excessively to the side, and after the U-molding, it was impossible to insert the O-molding machine so that the pipe was impossible.
발명예 7~8번은 U-성형기(200)의 큰 반경을 320mm로 고정하고 U-성형기(200)의 측부의 반경(ru)만 변화시킨 경우로써, 반경(ru)의 변화에 크게 관계없이 진원도와 피킹각은 일정한 것을 알 수 있다. As a case where the fixing to a large radius of fame 7-8 times U-
하지만, 반경(ru)가 100mm(약 0.21R)로 0.2R보다 클 경우에는 비교예 11과 같이 U-성형 후 판재가 벌어짐으로 인하여 O-성형이 불가능하며, 비교예 10과 같이 반경(ru)이 18mm (약0.39R)로 0.04R보다 작은 경우에는 과도한 변형에 의해 국부적인 변형이 일어나 판재에 흠이 생기는 현상이 발생하였다. However, when the radius (r u ) is larger than 0.2R at 100mm (about 0.21R), O-forming is impossible due to the plate unfolding after U-forming as in Comparative Example 11, and the radius (r as in Comparative Example 10). When u ) is 18 mm (about 0.39 R), which is smaller than 0.04 R, local deformation occurs due to excessive deformation, and a flaw occurs in the plate.
비교예 12~13번은 종래의 C-성형 방법인 파이프 직경별 고정된 곡률반경의 C-성형기로 C-성형하고, U-성형기 또한 기존의 직경 36인치 이상을 위하여 이보다 다소 작은 곡률반경(Ru)인 186mm를 적용하였을 경우를 나타낸 것이다. 이 때, U-성형기의 주성형부 양 측부 곡률반경(ru)은 일반적으로 적용되는 U-성형기의 중앙부 곡률 반경(Ru)의 1/2을 적용시켰다. Comparative Examples 12 to 13 are C-molded with a C-molding machine having a fixed curvature radius for each pipe diameter, which is a conventional C-molding method, and a U-molding machine also has a smaller radius of curvature (R u for more than 36 inches in diameter). It shows the case where 186mm is applied. At this time, the radius of curvature r u of both sides of the main molding part of the U-molding machine was applied to 1/2 of the radius of curvature R u of the central part of the U-molding machine.
그 결과, 진원도가 떨어지고, 고정된 C-성형기의 곡률 반경에 의해 변형을 받는 구간이 좁아지거나, 큰 곡률반경의 적용에 의해 피킹각이 작아 확관 시 용접부에서 파단이 발생하였다. As a result, the roundness was decreased, the section deformed by the radius of curvature of the fixed C-molding machine, or the peaking angle was small due to the application of a large radius of curvature, resulting in fracture at the weld.
마지막으로 비교예 14의 경우에는 발명된 C-성형기(100)를 적용시키고, 기존의 U-성형기를 적용시켰을 경우를 나타낸 것으로 피킹각은 양호하나 진원도가 떨어져 확관시 용접부 파단이 발생하였다.Finally, in the case of Comparative Example 14, the invention was applied to the C-molding
이 결과로써 고강도 파이프의 확관까지 성공시키기 위해서는 피킹각 뿐만 아니라 진원도도 함께 향상되어야 함을 알 수 있다. 구체적으로, 피킹각은 80°를 초과하며, 진원도는 1±0.5 범위내에는 들어와야 할 것이다. As a result, it can be seen that not only the picking angle but also the roundness must be improved to achieve the expansion of the high strength pipe. Specifically, the picking angle is greater than 80 ° and the roundness should be within the range of 1 ± 0.5.
100: C-성형기 110: 상부 성형기
120: 하부 성형기 111, 112, 113, 114: 곡부
200: U-성형기 210: 주성형부
220: 치구 230: 고정부100: C-molding machine 110: upper molding machine
120:
200: U-forming machine 210: main molding part
220: jig 230: fixed part
Claims (13)
상기 성형기는 곡률 반경이 연속적으로 변화하는 곡면이 형성된 가압면을 포함하는 조관 장치.An apparatus for piping a sheet of material into one or more molding machines,
The molding machine includes a pressing surface formed with a curved surface of which the radius of curvature continuously changes.
C-성형기, U-성형기를 포함하며,
상기 C-성형기는 상부 성형기와 하부 성형기를 포함하며, 상기 하부 성형기에 놓인 판재를 상기 상부 성형기로 가압하여 판재를 성형하며,
상기 상부 성형기는 곡률 반경이 판재의 폭방향 내측으로 갈수록 연속적으로 증가하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 조관 장치.The method of claim 1,
C-forming machine, U-forming machine,
The C-molding machine includes an upper molding machine and a lower molding machine, and presses the plate placed on the lower molding machine to the upper molding machine to form a plate,
And the upper molding machine is configured to continuously increase the radius of curvature toward the width direction of the plate.
상기 C-성형기의 상부 성형기를 복수의 곡부(111, 112, 113, 114)구분하였을 때, 각 곡부에서의 곡률 반경의 증가의 폭은 안쪽으로 갈수록 커지는 것을 특징으로 하는 조관 장치.The method of claim 2,
When the upper molding machine of the C-molding machine is divided into a plurality of curved portions (111, 112, 113, 114), the width of the increase in the radius of curvature at each curved portion becomes larger toward the inside.
상기 U-성형기는 주성형부, 주성형부에 의해서 판재가 가압될 때 주성형부 하부에서 판재의 위치를 고정하는 고정부 및 주성형부가 강판을 가압할 때 양측 판재를 밀어주는 치구를 포함하며,
상기 주성형부는 곡률 반경(Ru)을 가지는 중앙부와, 상기 중앙부에 연결되며, 상기 중앙부보다 작은 곡률 반경(ru)을 가지는 측부를 포함하며,
상기 중앙부의 상기 곡률 반경(Ru)은 0.65R < Ru < 0.82R (여기서, R 은 목표하는 관의 반경)범위 내가 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 조관 장치.The method of claim 2,
The U-molding machine includes a main molding part, a fixing part for fixing the position of the plate at the lower part of the main molding part when the plate is pressed by the main molding part, and a jig for pushing both side plates when the main molding part presses the steel sheet,
The main molding part includes a center part having a radius of curvature R u , and a side part connected to the center part and having a radius of curvature r u smaller than the center part.
And said radius of curvature (R u ) of said central portion is configured to be within the range of 0.65R < R u < 0.82R (where R is the radius of the target tube).
상기 측부의 상기 곡률 반경(ru)은 0.04R < ru < 0.2R 범위 내가 되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 조관 장치.The method of claim 4, wherein
The curvature radius (r u ) of the side portion is configured to be in the range 0.04R <r u <0.2R.
상기 성형 단계는 판재의 일부를 곡률 반경이 연속적으로 변화하는 곡면으로 성형하는 C 성형 단계를 포함하는 조관 방법.Comprising the step of aligning the plate into one or more molding steps,
The forming step comprises a C-forming step of forming a portion of the sheet material to the curved surface of the curvature radius continuously changes.
상기 C 성형 단계는 판재의 폭방향 양 단부를 C 성형부로 성형하며,
상기 C 성형부를 복수의 곡부(111, 112, 113, 114)구분하였을 때, 각 곡부의 곡률 반경이 판재의 폭방향 내측으로 갈수록 커지는 것을 특징으로 하는 조관 방법.The method according to claim 6,
In the forming C step, the widthwise both ends of the sheet are molded into the forming part C,
When the C-shaped portion is divided into a plurality of curved portions (111, 112, 113, 114), the curvature radius of each curved portion becomes larger toward the inner side in the width direction of the plate.
상기 곡부 중 판재의 가장자리 곡부의 곡률 반경(Rc1)은 0.7R < Rc1 < 1.2R (여기서, R은 목표 반경)인 것을 특징으로 하는 조관 방법.The method of claim 7, wherein
The radius of curvature (R c1 ) of the edge curved portion of the plate of the curved portion is 0.7R <R c1 <1.2R (where R is the target radius).
상기 성형 단계는 C 성형 단계 이후에 수행되는 U 성형 단계를 포함하며,
상기 U 성형 단계는 판재 중앙을 포함한 일부를 U 성형부로 성형하며, 상기 U 성형부의 중앙부 곡률 반경(Ru)이 0.65R < Ru < 0.82R (여기서, R은 목표 반경)범위 내가 되도록 성형하는 것을 특징으로 하는 조관 방법.The method of claim 7, wherein
The forming step includes a U forming step performed after the C forming step,
The U molding step forms a portion including the center of the sheet into a U molding portion, and forms a center curvature radius R u of the U molding portion to be within a range of 0.65R <R u <0.82R (where R is a target radius). An article method characterized in that the.
상기 U 성형 단계에서 U 성형부의 양 측부의 곡률 반경(ru)은 0.04R < ru < 0.2R 범위 내가 되도록 성형하는 것을 특징으로 하는 조관 방법.The method of claim 9,
In the U-forming step, the radius of curvature (r u ) of the both sides of the U-shaped portion is molded, characterized in that formed in the range 0.04R <r u <0.2R.
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