KR20140026689A - 플랜지 연결 구조체 - Google Patents

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KR20140026689A
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신학수
조동필
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삼성중공업 주식회사
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Abstract

플랜지 연결 구조체가 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 플랜지 연결 구조체는 내식성 재질로 이루어진 제1 내측부와, 상기 제1 내측부를 둘러싸며 상기 제1 내측부보다 낮은 내식성을 지닌 제1 외측부를 포함하는 플랜지 및 상기 제1 내측부와 동일한 재질로 이루어져 상기 제1 내측부의 일측과 접촉하도록 연결된 제2 내측부와, 상기 제2 내측부를 둘러싸며 상기 제1 외측부와 동일한 재질로 이루어져 상기 제1 외측부의 일측과 접촉하도록 연결된 제2 외측부를 포함하는 파이프를 포함한다.

Description

플랜지 연결 구조체{FLANGE CONNECTION STRUCTURE}
본 발명은 플랜지 연결 구조체에 관한 것이다.
해수나 원유와 같이 부식성 유체의 이송을 위한 배관재는 사용 중 부식문제 방지를 위해 내식성 재질로 이루어지거나, 비용절감을 위하여 유체가 직접 접촉하는 배관재 내부에 국한하여 내식성 재질을 일정 두께로 육성용접(Overlay welding)하거나, 클래딩(Cladding) 또는 라이닝(Lining)한 판재를 파이프 형태로 성형하여 사용하고 있다. 한국특허출원 10-2001-0014596은 이러한 배관재에 대한 기술을 기재하고 있다.
배관재를 연결하여 필요한 형상을 만들기 위해서는 엘보우(Elbow), 티(Tee), 플랜지(Flange) 등 피팅(Fitting)이 필요하다. 엘보우나 티와 같이 배관재 중간에 들어가는 피팅의 경우 클래딩 또는 라이닝한 파이프를 가공하여 제작하거나 내경면을 육성용접하여 생산이 가능하나 파이프 끝단부에 들어가는 플랜지의 경우 단조공정으로 생산하기 때문에 내부에 클래딩 또는 라이닝이 불가하다.
따라서 플랜지 내부의 내식성 확보를 위해 플랜지 전체를 내식성 재질로 제작해야 하나 플랜지 전체가 내식성 재질로 제작될 경우 육성용접, 클래딩, 라이닝한 파이프와 용접할 경우 파이프 외경면의 저합금강과 플랜지의 내식성 재질 사이의 이종접합에 의하여 갈바닉 부식(Galvanic corrosion) 문제가 발생될 수 있다.
한국특허출원 10-2001-0014596
본 발명의 실시예에 따른 플랜지 연결 구조체는 플랜지와 파이프의 연결을 통하여 갈바닉 부식을 방지하기 위함이다.
본 발명의 일측면에 따르면, 내식성 재질로 이루어진 제1 내측부와, 상기 제1 내측부를 둘러싸며 상기 제1 내측부보다 낮은 내식성을 지닌 제1 외측부를 포함하는 플랜지 및 상기 제1 내측부와 동일한 재질로 이루어져 상기 제1 내측부의 일측과 접촉하도록 연결된 제2 내측부와, 상기 제2 내측부를 둘러싸며 상기 제1 외측부와 동일한 재질로 이루어져 상기 제1 외측부의 일측과 접촉하도록 연결된 제2 외측부를 포함하는 파이프를 포함하는 플랜지 연결 구조체가 제공될 수 있다.
상기 일측 맞은 편의 상기 제1 내측부의 타측에 상기 제1 외측부를 향하여 돌출된 돌출부가 형성되며, 상기 돌출부에 대응하는 단차가 상기 제1 외측부의 내경면에 형성될 수 있다.
상기 제1 내측부의 외경면과 상기 제1 외측부의 내경면에 서로 대응하는 나사산이 형성될 수 있다.
상기 제1 내측부의 외경면의 제1 내측 영역과 상기 제1 내측 영역에 대응하는 상기 제1 외측부의 내경면의 제1 외측 영역에 나사산이 형성되고, 상기 제1 내측부의 외경면은 제1 내측 영역과, 내측부 단차에 의하여 구분되는 제2 내측 영역을 포함하고 상기 제2 내측 영역에서의 외경은 일정하며, 상기 제1 외측부의 내경면은 상기 제1 외측 영역과, 상기 내측부 단차에 대응하는 외측부 단차에 의하여 상기 제1 외측 영역과 구분되는 제2 외측 영역을 포함하고 상기 제2 외측 영역에서의 내경은 일정할 수 있다.
서로 대응되는 상기 제1 내측 영역 및 상기 제1 외측 영역이 서로 대응하는 상기 제2 내측 영역 및 상기 제2 외측 영역보다 상기 파이프에 멀 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 플랜지 연결 구조체는 내식성 재질로 이루어진 파이프와 플랜지의 내측부들을 서로 접촉하도록 함으로써 갈바닉 부식을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플랜지 연결 구조체의 플랜지를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플랜지 연결 구조체를 나타낸다.
도 3은 플랜지의 제1 내측면 및 제1 외측면에 형성된 돌출부 및 단차를 나타낸다.
도 4는 2 개의 프랜지에 포함된 제1 내측부들의 연결 상태를 나타낸다.
도 5, 도 6 및 도 8은 플랜지의 제1 내측부의 외경면과 제1 외측부의 내경면을 나타낸다.
도 7은 플랜지의 제1 내측부 및 제1 외측부에 내측부 단차와 외측부가 단차가 형성되지 않은 것을 나타낸다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예를 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 플랜지 연결 구조체를 나타내고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 플랜지 연결 구조체를 나타낸다. 이 때 도 1에는 플랜지의 사시도와 단면도가 도시되어 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 플랜지 연결 구조체는 플랜지(100)와 파이프(200)를 포함한다.
플랜지(100)는 내식성 재질로 이루어진 제1 내측부(110)와, 제1 내측부(110)를 둘러싸며 제1 내측부(110)보다 낮은 내식성을 지닌 제1 외측부(130)를 포함한다.
파이프(200)는 제1 내측부(110)와 동일한 재질로 이루어져 제1 내측부(110)의 일측과 접촉하도록 연결된 제2 내측부(210)와, 제2 내측부(210)를 둘러싸며 제1 외측부(130)와 동일한 재질로 이루어져 제1 외측부(130)의 일측과 접촉하도록 연결된 제2 외측부(230)를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 플랜지 연결 구조체는 플랜지(100)와 파이프(200) 사이에서 일어날 수 있는 갈바닉 부식(Galvanic corrosion)을 방지할 수 있다. 플랜지(100)의 제1 내측부(110)와 파이프(200)의 제2 내측부(210)는 부식성 유체와 직접 접촉하므로 내식성을 지니는 스테인리스, 티타늄 합금, 동합금 또는 인코넬 합금 중 적어도 하나로 이루어질 수 있다. 또한 플랜지(100)의 제1 외측부(130)와 파이프(200)의 제2 외측부(230)는 강도를 향상시키기 위하여 저합금강 등으로 이루어질 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 플랜지 연결 구조체와 다르게 내식성 물질로 이루어진 플랜지(100)의 제1 내측부(110)와, 제1 내측부(110)와 다른 물질로 이루어진 파이프(200)의 제2 외측부(230)가 접촉될 경우 제1 내측부(110)와 제2 외측부(230)의 연결 부위에서 갈바닉 부식이 일어날 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 플랜지 연결 구조체의 경우, 서로 접촉하는 플랜지(100)의 제1 내측부(110)와 파이프(200)의 제2 외측부(230)가 동일한 내식성 재질로 이루어지고 플랜지(100)의 제1 외측부(130)와 파이프(200)의 제2 외측부(230) 역시 동일한 재질로 이루어지므로 갈바닉 부식을 방지할 수 있다.
이 때 제1 외측부(130)와 제2 외측부(230)는 내합금강과 같이 제1 내측부(110) 및 제2 내측부(210)에 비하여 내식성이 낮고 강도가 높은 재질로 이루어질 수 있다.
도 3은 플랜지의 제1 내측면 및 제1 외측면에 형성된 돌출부 및 단차를 나타낸다. 도 3에 도시된 바와 같이, 일측 맞은 편의 제1 내측부(110)의 타측에 상기 제1 외측부(130)를 향하여 돌출된 돌출부(111)가 형성되며, 돌출부(111)에 대응하는 단차(131)가 제1 외측부(130)의 내경면에 형성될 수 있다.
이와 같은 돌출부(111)는 접촉 영역을 넓혀 내식성을 보강할 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 바와 같이, 돌출부(111)가 형성된 제1 내측부(110)를 각각 포함하는 2개의 플랜지(100)가 용접 등에 의하여 서로 연결될 경우 돌출부(111)는 제1 내측부들(110) 사이의 접촉 영역을 넓힘으로써 제1 내측부들(110) 사이의 틈새에서 일어날 수 있는 부식을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 5는 플랜지의 제1 내측부의 외경면과 제1 외측부(130)의 내경면을 나타낸다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 내측부(110)의 외경면과 제1 외측부(130)의 내경면에 서로 대응하는 나사산이 형성될 수 있다. 이와 같이 제1 내측부(110) 및 제1 외측부(130)가 나사 체결됨으로써 제1 내측부(110)와 제1 외측부(130)가 쉽게 체결될 수 있다.
나사 체결 이외에 여러 가지 방법으로 플랜지(100)의 제1 내측부(110)와 제1 외측부(130)가 체결될 수 있다. 예를 들어, 열박음 방법에 의하여 제1 내측부(110)와 제1 외측부(130)가 체결될 수 있다. 즉, 저합금강으로 이루어진 제1 외측부(130)를 일정 온도까지 가열하여 팽창시킨 후 내식성 재질로 이루어진 제1 내측부(110)를 제1 외측부(130)에 삽입하여 제1 내측부(110)와 제1 외측부(130)를 체결할 수 있다. 또는 제1 내측부(110)를 액체질소 등을 이용하여 수축시킨 후 제1 외측부(130)에 삽입하여 제1 내측부(110)와 제1 외측부(130)를 체결할 수 있다.
나사 체결이나 열박음 체결 이외에 가압성형 방법에 의하여 제1 내측부(110)와 제1 외측부(130)를 체결할 수 있다. 즉, 제1 내측부(110)를 제1 외측부(130)에 조립한 후 제1 내측부(110) 내부에 액압(Hydraulic pressure) 또는 공압(Pneumatic pressure)을 가하여 제1 내측부(110)를 제1 외측부(130)의 내경면에 밀착시킬 수 있다.
도 6은 도 5와는 다른 플랜지의 제1 내측부(110)의 외경면과 제1 외측부(130)의 내경면을 나타낸다. 도 6에 도시된 바와 같이, 제1 내측부(110)의 외경면의 제1 내측 영역(115)과 제1 내측 영역(115)에 대응하는 제1 외측부(130)의 내경면의 제1 외측 영역(135)에 나사산이 형성될 수 있다.
이 때 제1 내측부(110)의 외경면은 제1 내측 영역(115)과, 내측부 단차(117)에 의하여 구분되는 제2 내측 영역(119)을 포함하고 제2 내측 영역(119)에서의 외경은 일정할 수 있다. 또한 제1 외측부(130)의 내경면은 제1 외측 영역(135)과, 내측부 단차(117)에 대응하는 외측부 단차(137)에 의하여 제1 외측 영역(135)과 구분되는 제2 외측 영역(139)을 포함하고 제2 외측 영역(139)에서의 내경은 일정할 수 있다.
이와 같이 제1 내측 영역(115)과 제1 외측 영역(135)에 나사산이 형성되고, 제2 내측 영역(119)과 제2 외측 영역(139)에는 나사산이 형성되지 않으므로 나사산 가공을 위한 시간이 줄어들 수 있다. 나사산이 형성되지 않은 제2 내측 영역(119)의 외경과 제2 외측 영역(139)의 내경은 나사산에 의한 요철이 발생하지 않으므로 일정할 수 있다.
서로 대응하는 내측부 단차(117)와 외측부 단차(137)는 제1 내측부(110)와 제2 내측부(210) 사이의 밀착 정도를 향상시킬 수 있다. 즉, 도 7에 도시된 바와 같이, 내측부 단차(117)와 외측부 단차(137) 없이 제1 내측 영역(115)과 제1 외측 영역(135)에 나사산이 형성되고 제2 내측 영역(119)과 제2 외측 영역(139)에 나사산이 형성되지 않으면, 나사산에 의하여 제2 내측 영역(119)과 제2 외측 영역(139) 사이에 갭(300)이 형성되어 제2 내측 영역(119)과 제2 외측 영역(139)의 밀착 정도가 떨어질 수 있다.
도 6에는 나사산이 형성된 서로 대응되는 제1 내측 영역(115) 및 제1 외측 영역(135)이 나사산이 형성되지 않은 서로 대응하는 제2 내측 영역(119) 및 제2 외측 영역(139)보다 파이프(200)에 가까운 것으로 도시되어 있으나, 이와 반대로 도 8과 같이, 나사산이 형성된 서로 대응되는 제1 내측 영역(115) 및 제1 외측 영역(135)이 나사산이 형성되지 않은 서로 대응하는 제2 내측 영역(119) 및 제2 외측 영역(139)보다 파이프(200)로부터 멀 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 따른 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화 될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다. 그러므로, 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
100 : 플랜지 110 : 제1 내측부
111 : 돌출부 115 : 제1 내측 영역
117 : 내측부 단차 119 : 제2 내측 영역
130 : 제1 외측부 131 : 단차
135: 제1 외측 영역 137 : 외측부 단차
139 : 제2 외측 영역 200 : 파이프
210 : 제2 내측부 230 : 제2 외측부
300 : 갭

Claims (5)

  1. 내식성 재질로 이루어진 제1 내측부와, 상기 제1 내측부를 둘러싸며 상기 제1 내측부보다 낮은 내식성을 지닌 제1 외측부를 포함하는 플랜지; 및
    상기 제1 내측부와 동일한 재질로 이루어져 상기 제1 내측부의 일측과 접촉하도록 연결된 제2 내측부와, 상기 제2 내측부를 둘러싸며 상기 제1 외측부와 동일한 재질로 이루어져 상기 제1 외측부의 일측과 접촉하도록 연결된 제2 외측부를 포함하는 파이프
    를 포함하는 플랜지 연결 구조체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 일측 맞은 편의 상기 제1 내측부의 타측에 상기 제1 외측부를 향하여 돌출된 돌출부가 형성되며,
    상기 돌출부에 대응하는 단차가 상기 제1 외측부의 내경면에 형성되는 플랜지 연결 구조체.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 내측부의 외경면과 상기 제1 외측부의 내경면에 서로 대응하는 나사산이 형성되는 플랜지 연결 구조체.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1 내측부의 외경면의 제1 내측 영역과 상기 제1 내측 영역에 대응하는 상기 제1 외측부의 내경면의 제1 외측 영역에 나사산이 형성되고,
    상기 제1 내측부의 외경면은 제1 내측 영역과, 내측부 단차에 의하여 구분되는 제2 내측 영역을 포함하고 상기 제2 내측 영역에서의 외경은 일정하며,
    상기 제1 외측부의 내경면은 상기 제1 외측 영역과, 상기 내측부 단차에 대응하는 외측부 단차에 의하여 상기 제1 외측 영역과 구분되는 제2 외측 영역을 포함하고 상기 제2 외측 영역에서의 내경은 일정한 플랜지 연결 구조체.
  5. 제4항에 있어서,
    서로 대응되는 상기 제1 내측 영역 및 상기 제1 외측 영역이 서로 대응하는 상기 제2 내측 영역 및 상기 제2 외측 영역보다 상기 파이프에 먼 플랜지 연결 구조체.
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