KR20120121540A

KR20120121540A - 이중관 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20120121540A
Application number: KR1020110039403A
Authority: KR
Inventors: 황병원
Original assignee: 현대제철 주식회사
Priority date: 2011-04-27
Filing date: 2011-04-27
Publication date: 2012-11-06
Also published as: KR101298702B1

Abstract

본 발명의 이중관 스테인레스관; 및 스테인레스관보다 큰 직경을 가지며 스테인레스관의 외주면을 둘러싸는 외관을 포함한다.
본 발명에 따르면 내부식성이 우수한 스테인레스관을 내관으로 사용함으로써 물, 습기, 오일 등에 의한 관의 부식을 방지할 수 있고, 관의 강도를 향상시킬 수 있다.

Description

이중관 및 그 제조방법{Dual pipe and method for forming the same}

본 발명은 이중관 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 스테인레스관과 그 외주면을 감싸는 외관을 포함하는 이중관 및 그 제조방법에 관한 것이다.

물, 오일, 천연가스 등의 유체를 운반 또는 수송하기 위한 각종 관이 사용되고 있다. 예를 들어, 먹는 물 또는 오폐수를 운송하기 위한 상, 하수도관이 사용되고 있으나 상, 하수도관의 부식에 의해 먹는 물의 오염이 발생하거나 상수 또는 하수의 누수 현상이 발생하고 있다. 이를 방지하기 위해서는 상, 하수도관의 주기적인 교체가 필요해 많은 비용이 소요된다. 또한, 송유관, 가스관, 공업용수관, 각종 플랜트 배관 등에서도 관의 부식을 방지하기 위한 노력이 계속되고 있다.

상기한 기술구성은 본 발명의 이해를 돕기 위한 배경기술로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 널리 알려진 종래기술을 의미하는 것은 아니다.

본 발명은 관의 부식을 방지하고 강도를 향상시킬 수 있는 이중관 및 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 하나의 관점은 이중관에 관한 것이다. 상기 이중관은 스테인레스관; 및 상기 스테인레스관보다 큰 직경을 가지며 상기 스테인레스관의 외주면을 둘러싸는 외관을 포함한다.

상기 외관의 내주면에 요철부가 존재하며, 상기 스테인레스관은 상기 요철부를 따라 성형될 수 있다.

상기 이중관은 상기 스테인레스관의 외주면과 상기 외관의 내주면에 형성된 접착층을 포함할 수 있다.

구체적으로, 상기 접착층은 열경화성 접착제, 열가소성 접착제 또는 경화된 페이스트를 포함할 수 있다.

상기 이중관은 상기 스테인레스관과 상기 외관의 양단부에는 상기 스테인레스관과 상기 외관의 경계부를 따라 형성된 용접부를 포함할 수 있다.

상기 외관은 금속, 합성수지, 고무 또는 세라믹 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.

상기 스테인레스관의 두께는 0.1 내지 1.0mm일 수 있다.

본 발명의 다른 관점은 이중관 제조방법에 관한 것이다. 상기 이중관 제조방법은 내주면에 요철부가 존재하는 외관을 준비하는 단계; 상기 외관의 중공부로 상기 외관의 직경보다 작은 직경을 갖는 스테인레스관을 삽입하는 단계; 및 상기 스테인레스관의 중공부의 압력을 높여 상기 스테인레스관을 상기 요철부 형상에 따라 성형하는 단계를 포함한다.

상기 내주면에 요철부가 존재하는 외관을 준비하는 단계는 단면이 원형인 외관을 준비하는 단계와 상기 외관의 내주면을 기계적으로 가공하여 요철부를 형성하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 외관의 중공부로 상기 외관의 직경보다 작은 직경을 갖는 스테인레스관을 삽입하는 단계 이전에 상기 스테인레스관의 외주면에 접착제 또는 페이스트를 도포하는 단계를 포함하거나, 상기 외관의 중공부로 상기 외관의 직경보다 작은 직경을 갖는 스테인레스관을 삽입하는 단계 이후에 상기 스테인레스관의 외주면과 상기 외관의 내주면 사이에 접착제를 주입하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 관점에 따른 이중관 제조방법은 스테인레스관을 준비하는 단계; 상기 스테인레스관의 외주면에 접착제 또는 페이스트를 도포하는 단계; 상기 스테인레스관을 외관의 중공부에 삽입하는 단계; 및 상기 접착제 또는 페이스트를 경화하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면 내부식성이 우수한 스테인레스관을 내관으로 사용함으로써 물, 습기, 오일 등에 의한 관의 부식을 방지할 수 있고, 관의 강도를 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중관의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중관의 단면도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이중관의 단면도이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중관 제조공정을 나타낸 단면도이다.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 이중관 및 그 제조방법의 일 실시예를 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중관의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중관의 단면도이며, 도 3 내지 도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이중관의 단면도이다. 도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중관 제조공정을 나타낸 단면도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중관은 내관인 스테인레스관(100)과 외관(200)을 포함한다.

스테인레스관(100)은 물, 오일, 화학약품 등에 강한 내부식성을 나타내 녹슬지 않는 장점을 가지고 있다. 이러한 장점을 지닌 스테인레스관(100)을 내관으로 사용함으로써 그 중공부(H)를 지나는 물, 오일 등의 유체에 의해 관이 녹슬거나 손상되는 것을 방지할 수 있다. 스테인레스관(100)을 구성하는 스테인레스강에 제한이 있는 것은 아니며 용도에 따라 선택적으로 사용할 수 있다. 예를 들어 철에 합금원소로 크롬을 주로 첨가한 크롬계 스테인레스강(SUS410, SUS420 등), 크롬 외에 니켈도 첨가한 크롬-니켈계 스테인레스강(SUS304, SUS310, SUS316, SUS317 등) 등을 사용할 수 있다.

외관(200)은 하나의 관일 수도 있으며, 2개 이상의 관이 적층된 다중관일 수도 있다. 또한, 외관(200)은 그 내주면 내지 외주면에 폴리에틸렌(PE: Polyethylene), 고무, 폴리아미드(Polyamide), 페인트 등이 코팅되거나 도금된 관일 수 있다.

외관(200)의 재질에 제한이 있는 것은 아니다. 예를 들어, 금속, 합성수지, 고무 또는 세라믹 중 어느 하나 이상을 포함하는 관일 수 있다. 구체적 예를 들면, 강관, 구리관, 황동관, 주철관, 알루미늄관, 납관 등의 금속관일 수도 있고, 폴리비닐알콜(PVC: Polyvinyl Alcohol)관, 폴리에틸렌관, 폴리프로필렌(PP: Polypropylene)관 등의 합성수지관일 수도 있다.

외관(200)의 두께(T₂)는 본 실시예의 이중관의 재질 및 사용 용도에 따라 적정한 범위에서 선택될 수 있으며, 스테인레스관(100)의 두께(T₁) 또한 사용 용도, 가격 등에 따라 적정한 범위에서 선택될 수 있다. 예를 들어, 수도관의 경우 스테인레스관(100)의 두께(T₁)는 0.1 내지 1.0mm일 수 있다. 스테인레스관의 두께(T₁)를 너무 크게 하면 가격, 성형성 등의 면에서 불리할 수 있으므로 상기 상한 이하로 하는 것이 바람직하며, 스테인레스관의 두께(T₁)를 너무 작게 하면 강도, 내부식성 등에서 소정의 효과를 거두지 못할 수 있고, 성형 과정 등에서 손상될 수 있으므로 상기 하한 이상으로 하는 것이 바람직하다. 구체적 예로, 탄소강을 사용하는 수도관의 경우 외관(200)의 두께는 1.0 내지 20.0mm일 수 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 이중관은 스테인레스관(100)의 외주면과 외관(200)의 내주면 사이에 접착층(300)이 존재할 수 있다. 접착층(300)은 스테인레스관(100)과 외관(200)을 강하게 결합시켜 내부의 중공부(H)를 흐르는 액체, 기체 등의 유체에 의해 스테인레스관(100)과 외관(200)이 분리되는 현상을 방지할 수 있고, 외관(200)의 강도를 향상시킬 수 있다.

접착층(300)은 상용의 접착제를 사용하여 형성할 수 있다. 상기 접착제의 재질 및 형태에 제한이 있는 것은 아니다. 예를 들어, 에폭시수지계, 페놀수지계, 요소수지계 등의 열경화성 접착제를 사용할 수도 있고, 폴리아마이드계, 아크릴계, 초산비닐계 등의 열가소성 접착제를 사용할 수도 있다. 접착제를 이용하여 접착층(300) 형성시 그 형성방법에 제한이 있는 것은 아니다. 예를 들어, 접착제를 스테인레스관(100)의 외주면에 도포하고, 외관(200)에 삽입한 후 경화 과정을 거쳐 접착층(300)을 형성할 수도 있고, 액상 접착제인 경우 외관(200)에 삽입시 접착제가 흘러내릴 수 있으므로 스테인레스관(100)을 외관(200)에 삽입한 후 디스펜서(Dispenser)를 이용하여 스테인레스관(100)의 외주면과 외관(200)의 내주면 사이에 접착제를 주입한 후 경화 과정을 거쳐 접착층(300)을 형성할 수도 있다.

외관(200)이 열에 강한 금속, 세라믹 등으로 이루어진 경우, 접착층(300)은 경화된(소성된) 페이스트일 수 있다. 즉, 금속 페이스트 내지 유전체 페이스트를 스테인레스관(100)의 외주면에 도포하고, 외관(200)에 삽입한 후 건조, 소성하여 접착층(300)을 형성할 수 있다. 외관(200)에 삽입시 페이스트가 흘러내릴 수 있으므로 외관(200)에 삽입하기 전에 건조하는 공정을 거칠 수도 있다. 또는, 스테인레스관(100)을 외관(200)에 삽입한 후 디스펜서를 이용하여 스테인레스관(100)의 외주면과 외관(200)의 내주면 사이에 페이스트를 주입한 후 건조, 소성 공정을 거쳐 접착층(300)을 형성할 수도 있다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 이중관은 외관(200)의 내주면에 요철부(202)가 존재하며 스테인레스관(100)은 요철부(202)를 따라 성형될 수 있다. 요철부(202)의 형태에 제한이 있는 것은 아니다. 예를 들어, 주기적인 파형의 요철, 불규칙적인 요부와 철부가 반복되는 형태 등이 가능하다. 이와 같이, 요철부(202)를 통해 스테인레스관(100)과 외관(200)을 결합함으로써 스테인레스관(100) 내부의 중공부(H)를 흐르는 액체, 기체 등의 유체에 의해 스테인레스관(100)과 외관(200)이 분리되는 현상을 방지할 수 있고, 외관(200)의 강도를 향상시킬 수 있다.

스테인레스관(100)의 외주면과 외관(200)의 내주면 사이에는 접착층(300)이 추가적으로 존재할 수 있다. 본 실시예에서 접착층(300)은 보조적인 역할을 수행하는 것이므로 존재하지 않을 수도 있다. 접착층(300)의 재질, 종류 및 형성방법은 전술하였으므로 그 자세한 설명을 생략하도록 한다.

도 5를 참조하면, 본 실시예의 이중관은 스테인레스관(100)과 외관(200)의 양단부 또는 적어도 일측단부에 존재하는 용접부(150)를 포함할 수 있다.

용접부(150)에 의한 스테인레스관(100)과 외관(200)의 접합은 외관(200)이 금속관인 경우에 유효할 수 있다. 용접부(150)의 형태에 제한이 있는 것은 아니나, 스테인레스관(100)과 외관(200)의 양단부에 존재하는 경계부를 따라 원형으로 존재하는 것이 바람직하며, 양단부의 내부로 함몰된, 즉 스테인레스관(100)과 외관(200)의 양단부 외측으로 돌출되지 않은 형태가 바람직하다. 용접부(150)를 스테인레스관(100)과 외관(200)의 양단부 외측으로 돌출되지 않도록 함으로써 향후 본 실시예의 이중관과 이중관끼리의 연결(접속)을 용이하게 할 수 있으며, 연결 부위의 밀폐를 용이하게 할 수 있다.

용접부(150) 형성을 위한 용접 방법에 제한이 있는 것은 아니다. 예를 들어, 가연성 가스를 이용한 산소 용접, 고진공에서 고속의 전자빔을 주사하여 용접하는 전자빔 용접, 아크 용접, 고출력 단색광을 이용한 레이저빔 용접, 초음파 용접 등을 선택적으로 사용할 수 있다.

이하에서는, 도 3, 도 4, 도 6a 내지 도 6c를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 이중관 제조방법을 설명하도록 한다.

먼저, 도 6a에 도시된 것과 같이, 외관(200)을 준비하고 그 내주면에 요철부(202)를 형성한다. 요철부(202)의 형성방법에 제한이 있는 것은 아니다. 예를 들어, 가공장치(400)를 이용하여 원형 단면을 갖는 외관(200)의 내주면을 기계적으로 가공하는 방법을 사용할 수 있다. 기계적 가공방법은 외관(200)이 금속관인 경우에 유효할 수 있다. 상기 '원형' 단면은 수학적 의미의 원형일 필요는 없는 실질적으로 원형인 경우를 포함한다. 외관(200)이 합성수지관인 경우에는 합성수지관을 성형(제조)할 때 그 내주면에 요철부(202)가 존재하도록 할 수 있다. 즉, 외관(200)의 형성과 동시에 요철부(202)를 형성할 수도 있다.

다음, 도 6b에 도시된 것과 같이, 외관(200)의 직경보다 작은 직경을 갖는 스테인레스관(100)을 외관(200)의 중공부로 삽입한다. 전술한 것과 같이, 스테인레스관(100)의 외주면과 외관(200)의 내주면에 접착층(300)을 형성하고자 하는 경우에는 스테인레스관(100)의 외주면에 접착제 또는 페이스트를 도포한 후 삽입하거나 스테인레스관(100)을 삽입한 후 스테인레스관(100)의 외주면과 외관(200)의 내주면 사이에 디스펜서를 이용하여 접착제 또는 페이스트를 주입할 수 있다.

다음, 도 6c에 도시된 것과 같이, 스테인레스관(100)과 외관(200)을 하부금형(420) 상에 로딩한 후 상부금형(410)이 하강한 상태에서 가압실린더(430, 440)에 의해 고정될 수 있다. 이후 가압실린더(430, 440)의 축압과 함께 스테인레스관(100) 내부의 중공부(H)로 실링펀치(도시하지 않음)를 통해 가압 유체를 공급하여 스테인레스관(100)을 요철부(202) 형상에 따라 성형한다. 가압 유체는 액체 또는 기체일 수 있으며 그 구체적 재질에 제한이 있는 것은 아니나, 액체를 이용한 유압 방식이 바람직하다. 가압 유체는 탱크에 저장된 상태에서 제어부(도시하지 않음)의 제어신호에 따라 펌프(도시하지 않음)를 가동하여 가압 유체 공급관(도시하지 않음)을 통해 스테인레스관(100) 내부의 중공부(H)로 공급될 수 있다.

한편, 스테인레스관(100)의 외주면과 외관(200)의 내주면 사이에 접착제 또는 페이스트가 존재하는 경우에는 스테인레스관(100) 성형 후에 상기 접착제 또는 페이스트의 경화 공정을 거쳐 접착층(300)을 형성할 수 있다.

이후, 상부금형(410)과 하부금형(420)을 분리하면 도 3 또는 도 4에 도시된 것과 같은 이중관을 얻을 수 있다. 스테인레스관(100)의 외주면과 외관(200)의 내주면 사이에 접착제 또는 페이스트가 존재하는 경우 상부금형(410)과 하부금형(420)을 분리한 이후에 상기 접착제 또는 페이스트의 경화 공정을 거쳐 접착층(300)을 완성할 수도 있다.

본 실시예에 따른 이중관은 다양한 분야에 사용되어 강도, 내식성이 향상된 이중관을 제공할 수 있다. 예를 들어, 상하수도관, 송유관, 가스관, 공업용수관, 각종 플랜트 배관 등에 사용될 수 있다.

상하수도관에 사용되는 아연도금 강관, 주철관, 폴리염화비닐관 등을 외관으로, 스테인레스관을 내관으로 사용함으로써 상하수도관의 부식을 방지하고 강도 향상을 꾀할 수 있다.

석유산업에 관련된 소재의 여러가지 규격은 API(미국 석유 연구소) 규격집에서 규정하는데, API 규격집에 정의된 송유관용 철강소재를 API 강재라고도 일컫는다. 대부분의 API 강재는 원유 수송 효율을 높이기 위해 고압의 송유관에 적합한 후물, 고강도의 철강재로 이루어진다. 송유관의 부식은 지각 속에서 원유와 함께 추출되는 형성수(Formation water), 송유관 내의 온도, 압력이 감소함에 따라 발생하는 응결수(Condense water) 등에 의해 발생한다. 이러한 API 강재를 포함한 송유관에도 스테인레스관을 내관으로 사용한 본 발명의 이중관을 사용함으로써 송유관의 부식을 방지할 수 있다.

본 발명은 도면에 도시되는 일 실시예를 참고로 하여 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 또한 도시된 이중관은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.

100 : 스테인레스관 150 : 용접부
200 : 외관 202 : 요철부
300 : 접착층

Claims

스테인레스관; 및
상기 스테인레스관보다 큰 직경을 가지며 상기 스테인레스관의 외주면을 둘러싸는 외관;
을 포함하는 이중관.
제1항에 있어서,
상기 외관의 내주면에 요철부가 존재하며, 상기 스테인레스관은 상기 요철부를 따라 성형된 이중관.
제1항에 있어서,
상기 스테인레스관의 외주면과 상기 외관의 내주면에 형성된 접착층을 포함하는 이중관.
제3항에 있어서,
상기 접착층은 열경화성 접착제, 열가소성 접착제 또는 경화된 페이스트를 포함하는 이중관.
제1항에 있어서,
상기 스테인레스관과 상기 외관의 양단부에는 상기 스테인레스관과 상기 외관의 경계부를 따라 형성된 용접부를 포함하는 이중관.
제1항에 있어서,
상기 외관은 금속, 합성수지, 고무 또는 세라믹 중 어느 하나 이상을 포함하는 이중관.
제1항에 있어서,
상기 스테인레스관의 두께는 0.1 내지 1.0mm인 이중관.
내주면에 요철부가 존재하는 외관을 준비하는 단계;
상기 외관의 중공부로 상기 외관의 직경보다 작은 직경을 갖는 스테인레스관을 삽입하는 단계; 및
상기 스테인레스관의 중공부의 압력을 높여 상기 스테인레스관을 상기 요철부 형상에 따라 성형하는 단계;
를 포함하는 이중관 제조방법.
제8항에 있어서,
상기 내주면에 요철부가 존재하는 외관을 준비하는 단계는 단면이 원형인 외관을 준비하는 단계와 상기 외관의 내주면을 기계적으로 가공하여 요철부를 형성하는 단계를 포함하는 이중관 제조방법.
제8항에 있어서,
상기 외관의 중공부로 상기 외관의 직경보다 작은 직경을 갖는 스테인레스관을 삽입하는 단계 이전에 상기 스테인레스관의 외주면에 접착제 또는 페이스트를 도포하는 단계를 포함하거나, 상기 외관의 중공부로 상기 외관의 직경보다 작은 직경을 갖는 스테인레스관을 삽입하는 단계 이후에 상기 스테인레스관의 외주면과 상기 외관의 내주면 사이에 접착제를 주입하는 단계를 포함하는 이중관 제조방법.
스테인레스관을 준비하는 단계;
상기 스테인레스관의 외주면에 접착제 또는 페이스트를 도포하는 단계;
상기 스테인레스관을 외관의 중공부에 삽입하는 단계; 및
상기 접착제 또는 페이스트를 경화하는 단계;
를 포함하는 이중관 제조방법.