KR20130112918A - 가연성 가스 - Google Patents

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KR20130112918A
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도시아키 하시모토
요시후미 요시다
가즈토 마츠모토
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이와타니 산교 가부시키가이샤
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Abstract

저장, 운반 등이 용이하고, 또한 가스 용단, 가스 용접, 브레이징 등의 가공 후의 마무리 상태의 고품질화에 기여하는 것이 가능한 가연성 가스는, 38체적％ 이상 45체적％ 이하의 에틸렌을 함유하고, 잔량부 수소 및 불가피적 불순물로 이루어진다.

Description

가연성 가스{COMBUSTIBLE GAS}
본 발명은 가연성 가스에 관한 것으로, 보다 특정적으로는, 가스 용단, 가스 용접, 브레이징 등에 적합한 가연성 가스에 관한 것이다.
아세틸렌(C2H2)은, 가스 용단, 가스 용접, 브레이징 등에 있어서 연소 가스로서 널리 사용되고 있다. 아세틸렌은, 연소 속도나 연소 강도에 있어서 우수하여, 연소 가스로서 적합하다.
그러나 아세틸렌은 압축 가스의 상태로 저장, 운반 등을 행하면 분해 폭발의 우려가 있다. 그로 인해, 아세틸렌은 아세톤, 디메틸포름아미드 등의 용매에 용해된 용해 가스의 상태로 저장, 운반된다. 그 결과, 아세틸렌은 집합 용기나 대형 용기에 의한 대량 수송에 부적합한 등의 문제점을 갖고 있다.
이에 대해, 20 내지 80체적％의 에틸렌과 80 내지 20체적％의 수소의 혼합 가스를 아세틸렌의 대체 가스로서 사용하는 것이 제안되어 있다. 이에 의해, 대기 중으로의 급속한 확산에 의한 선저 작업, 피트 내 작업에 있어서의 안전성의 향상, 아세틸렌에 가까운 연소 성능, 저가격화, 저장 및 수송의 용이화 등의 효과가 얻어진다고 되어 있다[예를 들어, 일본 특허 출원 공개 소53-118401호 공보(특허문헌 1) 참조].
일본 특허 출원 공개 소53-118401호 공보
한편, 가스 용단, 가스 용접, 브레이징 등의 분야에서는, 가공 후의 마무리 상태의 고품질화가 요구되고 있고, 최근 그 요구 품질은 점점 높아지고 있다. 구체적으로는, 예를 들어 가스 용단에 있어서는, 절단면에 있어서의 견부 처짐(절단면 외주부의 변형), 절단면 외주부로의 슬래그의 부착 등을 저감하는 동시에, 절단면의 면 거칠기를 저감하는 것이 요구되고 있다. 이러한 요구에 대응하기 위해서는, 절단 속도의 조정, 화구 높이의 조정 등이 유효한 것이 알려져 있다.
본 발명은 이러한 상황하에서 창출된 것이며, 그 목적은 저장, 운반 등이 용이하며, 또한 가스 용단, 가스 용접, 브레이징 등의 가공 후의 마무리 상태의 고품질화에 기여하는 것이 가능한 가연성 가스를 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 가연성 가스는, 38체적％ 이상 45체적％ 이하의 에틸렌을 함유하고, 잔량부 수소 및 불가피적 불순물로 이루어져 있다.
본 발명자는, 가스 용단, 가스 용접, 브레이징 등의 가공 후의 마무리 상태를 향상시키기 위해 상세한 검토를 행하였다. 그 결과, 에틸렌과 수소의 혼합 가스가, 저장, 운반 등에 있어서 아세틸렌에 비해 유리할 뿐만 아니라, 에틸렌과 수소의 혼합비를 적절하게 조정함으로써, 상기 마무리 상태의 향상에도 기여할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명에 상도하였다.
구체적으로는, 에틸렌의 함유량을 38체적％ 이상 45체적％ 이하로 함으로써, 생성하는 슬래그의 처리성이 향상되는 동시에, 예를 들어 가스 용단에 사용한 경우에 절단면의 면 거칠기의 저감이 달성된다. 또한, 본 발명의 가연성 가스는 압축 가스의 상태로 저장, 운반이 가능하므로, 저장 및 수송, 특히 집합 용기나 대형 용기를 사용한 대량 수송이 용이하다. 또한, 에틸렌의 함유량이 지나치게 낮아지면, 연소 시나 소화 시에 역화가 발생할 우려가 있지만, 에틸렌의 함유량을 38체적％ 이상으로 함으로써, 역화가 억제된다. 이와 같이, 본 발명의 연소 가스에 따르면, 저장, 운반 등이 용이하고, 또한 가스 용단, 가스 용접, 브레이징 등의 가공 후의 마무리 상태의 고품질화에 기여하는 것이 가능한 가연성 가스를 제공할 수 있다.
상기 가연성 가스에 있어서 바람직하게는, 상기 불가피적 불순물은 0.5체적％ 이하이다. 이에 의해, 가연성 가스의 특성이 안정되고, 상기 본 발명의 효과를 보다 확실하게 얻을 수 있다. 가연성 가스의 특성을 한층 더 안정시키기 위해서는, 상기 불가피적 불순물은 0.1체적％ 이하인 것이 바람직하다.
상기 가연성 가스에 있어서는, 용기 내에 봉입되고, 당해 용기 내의 압력이 35℃에 있어서 1㎫ 이상 14.7㎫ 이하여도 된다.
상기 본 발명의 가연성 가스는, 가스 용단, 가스 용접, 브레이징 등의 가공이 실시되는 장소에 있어서 에틸렌 가스와 수소 가스를 혼합하여 제조되어, 사용되어도 된다. 한편, 본 발명의 가연성 가스는, 미리 에틸렌 가스와 수소 가스를 혼합하여 제조되고, 용기 내에 봉입된 후, 당해 용기에 보유 지지된 상태로 가스 용단, 가스 용접, 브레이징 등의 가공이 실시되는 장소까지 운반되어, 사용되어도 된다. 이 경우, 효율적인 운반을 달성하기 위해서는, 용기 내의 압력을 상승시키는 것이 바람직하다. 그러나 압력을 지나치게 상승시키면 저온에 있어서 에틸렌이 액화되고, 사용 시에 에틸렌과 수소의 원하는 혼합비를 얻는 것이 어렵게 될 우려가 있다. 용기 내의 압력을 35℃에 있어서 1㎫ 이상 14.7㎫ 이하로 함으로써, 이러한 문제의 발생을 억제하는 동시에 효율적인 운반을 달성할 수 있다. 또한, 보다 효율적인 운반을 달성하기 위해서는, 용기 내의 압력을 35℃에 있어서 5㎫ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 10㎫ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
이상의 설명으로부터 명백해진 바와 같이, 본 발명의 가연성 가스에 따르면, 저장, 운반 등이 용이하고, 또한 가스 용단, 가스 용접, 브레이징 등의 가공 후의 마무리 상태의 고품질화에 기여하는 것이 가능한 가연성 가스를 제공할 수 있다.
도 1은 가연성 가스의 제조 설비의 일례를 나타내는 개략도이다.
도 2는 가연성 가스의 제조 방법의 일례를 나타내는 흐름도이다.
이하, 도면에 기초하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다. 본 발명의 가연성 가스는, 예를 들어 이하와 같이 제조할 수 있다. 우선 도 1을 참조하여, 가연성 가스의 제조 설비에 대해 설명한다.
도 1을 참조하여, 본 실시 형태에 있어서는, 가연성 가스는 에틸렌 가스 및 수소 가스가 원하는 혼합비로 용기(10)에 충전됨으로써 제조된다. 용기(10)는, 가연성 가스를 보유 지지하는 본체부(11)와, 본체부(11)에 설치된 용기 밸브(12)와, 용기 밸브(12)에 접속되고 본체부(11)의 내부에 연장되는 관(13)을 구비한 관이 장착된 충전 용기이다. 용기(10)에는, 배관계(20)를 통해 수소 가스 저장부(41), 에틸렌 가스 저장부(42), 감압 장치(44), 가스 방출부(43) 및 압력계(51)가 접속되어 있다.
구체적으로는, 용기(10)에는, 배관(21)이 접속되어 있다. 그리고 배관(21)은 수소 가스 저장부(41)에 접속된 배관(22)에 접속되어 있다. 배관(22)에는, 수소 가스 저장부(41)를 향해 가스가 흐르는 것을 방지하는 역지 밸브(31)가 설치되어 있다. 또한, 배관(22)에는, 역지 밸브(31)와 수소 가스 저장부(41) 사이에 밸브(32)가 설치되어 있다.
배관(21)은, 또한 배관(23)에 접속되어 있다. 그리고 배관(23)은, 에틸렌 가스 저장부(42)에 접속된 배관(24)에 접속되어 있다. 배관(24)에는, 에틸렌 가스 저장부(42)를 향해 가스가 흐르는 것을 방지하는 역지 밸브(31)가 설치되어 있다. 또한, 배관(24)에는, 역지 밸브(31)와 에틸렌 가스 저장부(42) 사이에 밸브(33)가 설치되어 있다.
배관(23)은, 또한 진공 펌프 등의 감압 장치(44)에 접속된 배관(25)에 접속되어 있다. 배관(25)에는, 밸브(35)가 설치되어 있다. 배관(23)은, 또한 배관(26)에 접속되어 있다. 그리고 배관(26)은 압력계(51)에 접속된 배관(28)에 접속되어 있다. 이 압력계(51)에 의해, 압력계(51)와 연통 상태에 있는 배관계(20) 내의 압력을 관리할 수 있다. 배관(26)은, 또한 배관계(20) 내의 가스를 외부에 방출하는 가스 방출부(43)에 접속된 배관(27)에 접속되어 있다. 배관(27)에는, 밸브(34)가 설치되어 있다.
다음으로, 가연성 가스의 제조 방법(충전 방법)에 대해 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 있어서의 가연성 가스의 충전 방법에 있어서는, 우선 공정 (S10)으로서 배기 공정이 실시된다. 이 공정 (S10)에서는, 도 1을 참조하여, 밸브(32, 33, 34, 35)가 폐쇄된 상태에서 용기(10)가 배관(21)에 접속되고, 용기 밸브(12)가 개방된다. 이때, 용기(10)의 본체부(11) 내에 소정 압력 이상의 가스가 잔류하고 있는 경우, 밸브(34)가 개방되어 당해 가스가 가스 방출부(43)로부터 방출된다. 본체부(11) 내의 가스의 압력은, 압력계(51)에 의해 파악할 수 있다. 다음으로, 밸브(34)가 폐쇄된 상태에서 밸브(35)가 개방되고, 감압 장치(44)가 운전됨으로써 본체부(11) 내가 감압된다. 그리고 본체부(11) 내의 압력이 원하는 압력까지 저하된 것이 압력계(51)에 의해 확인된 후, 밸브(35)가 폐쇄되고, 감압 장치(44)의 운전이 정지된다.
다음으로, 공정 (S20)으로서 에틸렌 가스 충전 공정이 실시된다. 이 공정 (S20)에서는, 공정 (S10)에 있어서 감압된 용기(10)의 본체부(11)에 에틸렌 가스가 충전된다. 구체적으로는, 도 1을 참조하여, 밸브(33)가 개방되고, 에틸렌 가스 저장부(42) 내의 에틸렌 가스가, 본체부(11) 내에 충전된다. 그리고 용기(10)의 본체부(11) 내의 압력이, 가연성 가스에 있어서의 에틸렌의 비율을 38체적％ 이상 45체적％ 이하로 하기 위해 필요한 압력으로 된 시점에서 밸브(33)를 폐쇄하고, 에틸렌 가스의 충전을 종료한다.
다음으로, 공정 (S30)으로서 수소 가스 충전 공정이 실시된다. 이 공정 (S30)에서는, 공정 (S20)에 있어서 에틸렌 가스가 충전된 용기(10)의 본체부(11)에 수소 가스가 충전된다. 구체적으로는, 도 1을 참조하여, 밸브(32)가 개방되고, 수소 가스 저장부(41) 내의 수소 가스가, 본체부(11) 내에 충전된다. 그리고 용기(10)의 본체부(11) 내의 압력이, 가연성 가스에 있어서의 에틸렌의 비율을 38체적％ 이상 45체적％ 이하로 하기 위해 필요한 압력으로 된 시점에서 밸브(32)를 폐쇄하고, 수소 가스의 충전을 종료한다.
다음으로, 공정 (S40)으로서 용기 제거 공정이 실시된다. 이 공정 (S40)에서는, 공정 (S20) 및 (S30)에 있어서 에틸렌 가스 및 수소 가스가 충전된 용기(10)의 용기 밸브(12)가 폐쇄되고, 배관계(20)로부터 용기(10)가 제거된다. 이상의 공정에 의해, 38체적％ 이상 45체적％ 이하의 에틸렌을 함유하고, 잔량부 수소 및 불가피적 불순물로 이루어지는 본 발명의 가연성 가스가 제조된다. 이 가연성 가스는, 저장, 운반 등이 용이하고, 또한 가스 용단, 가스 용접, 브레이징 등의 가공 후의 마무리 상태의 고품질화에 기여하는 것이 가능하다.
여기서, 상기 불가피적 불순물은, 0.5체적％ 이하인 것이 바람직하고, 0.1체적％ 이하인 것이 보다 바람직하다. 이에 의해, 가연성 가스의 특성이 안정된다. 또한, 용기(10) 내의 압력은 35℃에 있어서 1㎫ 이상 14.7㎫ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 에틸렌의 액화를 억제하면서 효율적인 운반이 가능해진다. 또한, 보다 효율적인 운반을 달성하기 위해서는, 용기(10) 내의 압력을 35℃에 있어서 5㎫ 이상으로 하는 것이 바람직하고, 10㎫ 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다.
또한, 용기(10) 내에 충전된 에틸렌 가스와 수소 가스는, 충전 후 소정의 시간이 경과하면 균일하게 혼합된 상태로 된다. 균일한 혼합을 달성할 때까지의 시간을 단축하기 위해서는, 예를 들어 관(13)의 내경을 조정하면 된다. 또한, 상기 실시 형태에 있어서는 가연성 가스가 용기(10)에 충전되는 경우에 대해 설명하였지만, 본 발명의 가연성 가스는 이것에 한정되지 않고, 예를 들어 가스 용단, 가스 용접, 브레이징 등의 가공이 실시되는 장소에 있어서 에틸렌 가스와 수소 가스를 혼합하여 제조되고, 용기에 충전되는 일 없이 사용되어도 된다. 또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 에틸렌 가스와 수소 가스의 혼합비가 압력에 의해 관리되는 경우에 대해 설명하였지만, 예를 들어 용기(10)가 저울에 적재되고, 혼합비가 중량에 의해 관리되어도 된다. 또한, 상기 실시 형태에 있어서는, 관(13)을 구비한 관이 장착된 충전 용기인 용기(10)가 채용되고, 에틸렌 가스, 수소 가스의 순서로 가스의 충전이 실시되는 경우에 대해 설명하였지만, 본 발명의 가연성 가스의 제조 방법은 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 관을 구비하지 않는 용기를 채용하고, 수소 가스, 에틸렌 가스의 순서로 가스의 충전을 실시함으로써, 본 발명의 가연성 가스를 제조해도 된다. 즉, 에틸렌 가스와 수소 가스의 균일한 혼합이 충분히 달성되는 한, 가스의 충전 순서나 관의 유무는 임의로 선택할 수 있다.
실시예
에틸렌과 수소의 혼합 가스를 사용하여 강재의 가스 용단을 실시하고, 절단부의 상태를 조사하는 실험을 행하였다. 실험의 수순은 이하와 같다.
우선, 강재로서 일반 구조용 압연 강재인 JIS(Japanese Industrial Standards) G3101의 SS400의 강판(두께 25㎜, 폭 300㎜)을 준비하였다. 그리고 화구:중압식 3단당 화구 2번, 화구 높이:5㎜, 절단 속도:350㎜/min의 조건에서 당해 강재를 가스 용단에 의해 절단하였다. 이때, 에틸렌 가스와 수소 가스의 혼합 가스에 있어서 에틸렌 가스의 비율을 30 내지 50체적％로 한 가연성 가스를 연소 가스로서 사용하였다. 가연성 가스는, 혼합 가스의 조성이 원하는 조성으로 되도록 결정한 유량에 있어서 에틸렌 가스 및 수소 가스를 흘려 혼합함으로써 제조하고, 사용하였다. 또한, 비교를 위해, 연소 가스로서 아세틸렌을 사용한 가스 용단도 실시하였다. 그리고 절단 후에 있어서의 절단부의 육안에 의한 외관 평가, 견부 처짐의 발생의 유무, 슬래그의 부착의 유무, 절단면의 거칠기를 조사함으로써, 절단부의 마무리 상태를 평가하였다. 또한, 절단면의 거칠기는, JIS B 0601-2001에 기초하여 측정하였다. 실험 조건 및 실험 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
표 1의 「외관 평가」에 있어서 A는 매우 양호한 것, B는 양호한 것, C는 떨어지는 것, D는 현저하게 떨어지는 것을 나타내고 있다. 또한, No.1의 조건에서는 절단부 외관이 현저하게 떨어지는 것이었으므로, 외관 평가 이외의 항목에 대해서는 평가하지 않았다.
표 1에 나타내는 바와 같이, 에틸렌 가스의 비율이 38체적％ 이상 45체적％ 이하의 범위에 있어서 외관 평가가 아세틸렌을 사용한 경우에 대하여 동등 이상으로 되어 있을 뿐만 아니라, 견부 처짐, 슬래그 부착, 절단면 거칠기의 평가를 종합적으로 판단하여, 절단 후의 마무리 상태가 양호하다고 할 수 있다. 이것으로부터, 본 발명의 가연성 가스에 따르면, 가공 후의 마무리 상태의 고품질화에 기여하는 것이 가능한 것이 확인된다.
금회 개시된 실시 형태 및 실시예는 모든 점에서 예시이며, 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 한다. 본 발명의 범위는 상기한 설명이 아니라 청구의 범위에 의해 나타내어지고, 청구의 범위와 균등한 의미 및 범위 내에서의 모든 변경이 포함되는 것이 의도된다.
본 발명의 가연성 가스는, 가스 용단, 가스 용접, 브레이징 등에, 특히 유리하게 적용될 수 있다.
10 : 용기
11 : 본체부
12 : 용기 밸브
13 : 관
20 : 배관계
21 내지 28 : 배관
31 : 역지 밸브
32 내지 35 : 밸브
41 : 수소 가스 저장부
42 : 에틸렌 가스 저장부
43 : 가스 방출부
44 : 감압 장치
51 : 압력계

Claims (3)

  1. 38체적％ 이상 45체적％ 이하의 에틸렌을 함유하고, 잔량부 수소 및 불가피적 불순물로 이루어지는, 가연성 가스.
  2. 제1항에 있어서, 상기 불가피적 불순물은 0.5체적％ 이하인, 가연성 가스.
  3. 제1항에 있어서, 용기 내에 봉입되고, 상기 용기 내의 압력이 35℃에 있어서 1㎫ 이상 14.7㎫ 이하인, 가연성 가스.
KR1020137017911A 2011-03-11 2011-03-11 가연성 가스 KR101341240B1 (ko)

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