KR20150022122A - 선박의 러더 핀틀커버 자동 용접방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 선박의 러더 핀틀커버 자동 용접방법에 관한 것으로, 선박의 러버 외판에 핀틀커버를 용접하는 방법에 있어서; 러더 외판의 용접부에 편측 개선각을 형성하는 단계; 상기 러더 외판의 용접부 안쪽면에 칠 플레이트를 용접 고정하는 단계; 상기 러더 외판에 용접될 핀틀커버의 용접부에도 상기 개선각과 동일한 편측 개선각을 형성하는 단계; 상기 편측 개선각이 형성된 핀틀커버를 상기 칠 플레이트에 용접하여 두 개의 편측 개선각이 하나의 완전한 개선각을 유지한 채 수평상으로 배치시키는 단계; EGW 용접장치를 이동시키면서 개선각이 형성된 개선면을 1패스 용접하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 선박의 러더 핀틀커버 자동 용접방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 기존 다수 용접패스를 통해 다층 용접하던 것을 1패스 용접을 마무리할 수 있어 작업공기를 단축할 수 있고, 용접시간이 줄어 들어 후공정인 도장공정을 원활하게 마무리할 수 있으며, 사상작업이 줄어들고 용접품질이 향상되며, 외풍에 의한 기공 발생이 거의 없는 장점을 얻을 수 있다.

Description

선박의 러더 핀틀커버 자동 용접방법{AUTO WELDING METHOD OF PINTEL COVER FOR RUDDER}

본 발명은 선박의 러더 핀틀커버 자동 용접방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 1패스의 용접만으로 신속하고 우수한 품질로 자동 용접토록 하여 작업공기를 단축하고 용접 결함도 최소화시킬 수 있도록 개선된 선박의 러더 핀틀커버 자동 용접방법에 관한 것이다.

일반적으로, 선박과 같은 대형 구조물의 수직용접작업에는 플럭스 코어드 아크용접(FCAW)과, 일렉트로가스용접(EGW)이 통상적으로 사용되고 있다.

보통, 일렉트로 가스용접(EGW)은 나란히 세워진 모재의 용접부를 대향하며 모재에 형성된 'Ｖ'형의 용접부를 따라 아래에서 상방으로 상진하며, 이산화탄소를 보호가스로 이용하여 아크를 발생시키고, 이 아크열로 모재를 용융시켜 각각의 모재를 접합하는 방식으로, 세워진 상태로 설치된 모재의 전면에는 표면 동담금을 설치하고, 후면에는 백킹재를 이용하여 용접시 발생되는 용접열을 냉각하여 용융금속이 아래로 흘러내리는 것을 방지하여 양호한 이면비드를 형성하도록 되어 있으며, 관련 기술로는 등록특허 제1200600호를 들 수 있다.

그리고, 플럭스 코어드 아크용접(FCAW)은 튜브 형태의 용접 와이어에 플럭스를 채워 넣고, 용접 아크열로 플럭스를 태우면서 이때 발생되는 이산화탄소가 주성분인 보호가스를 이용하여 용접부를 보호하고 안정된 용접을 실시하는 형태의 주지된 용접법이며, 관련 기술로는 공개실용 제2000-0013369호를 비롯하여 공개실용 제2013-0000247호, 공개특허 제2011-0072880호 등 다수가 개시되어 있다.

한편, 핀틀 커버(Pintel Cover)는 러더(Rudder)를 선체에 부착하기 위해 러더 외판에 사각형태로 구멍을 뚫어 임시공간을 만들고, 이 공간을 통해 선체의 축과 연결작업한 후 뚫어 놓은 구멍을 덮을 때 사용하는 부재이다.

이때, 핀틀 커버는 기밀 유지를 위해 러더 외판에 용접되는데, 주로 FCAW 용접법을 통해 수작업으로 이루어진다.

때문에, 용접패스수가 많아 작업공기가 오래 걸려 도장작업이 늦어짐으로 인해 선주 클레임이 많고, 특히 선박의 경우 철판의 두께가 두꺼워지거나 2개의 러버를 사용하는 선박의 경우에는 그러한 현상이 더욱 더 심화되게 된다.

예컨대, 핀틀 커버 용접과 관련된 종래 방식은 도 1의 예시와 같이, 러더 외판(10)의 일측에 개선각을 만들고, 러더 외판(10)에 칠 플레이트(Chill Plate)(30)를 가용접 고정한 상태에서 핀틀커버(20)를 상기 칠 플레이트(30)에 배치하되 핀틀커버(20)에도 개선각을 만들어 전체 개선각이 35~60°가 되게 한 다음 루트 패스(Root Pass)를 통해 루트 용접하고, 루트 용접이 완료되면 이산화탄소를 보호가스로 하는 FCAW 수동용접을 통해 도 2와 같이 다수의 용접비드(40)가 생성되도록 많은 용접패스를 갖고 다층용접하여 개선면을 채운 후 최종적으로 사상을 통해 표면을 매끄럽게 처리함으로써 용접작업이 완료된다.

하지만, 이러한 종래 용접법은 많은 패스수로 용접해야 하므로 작업시간이 길어져 공기단축을 달성할 수 없고, 용착량이 적어 시공시간이 더 길어지며, 용접시간이 길어지면 다음 공정인 도장공정에 차질을 야기하고, 외풍에 의해 용접결함이 쉽게 발생되는 단점이 있다.

좀 더 구체적으로, 특히 수직부위 용접시에는 좌우로 운봉하는 것이 필수적인데, 첫 패스(Root Pass) 용접에서 두 개의 부재를 완전히 녹여 붙여야 하기 때문에 토치가 운봉이 잘 될 수 있으려면 적어도 상술한 바와 같이 넓은 개선각을 가져야 한다. 만약 개선각이 좁으면 비드 표면이 양단에 말려 두번째 용접시 슬래그가 녹지 않아 용입불량이 발생된다.

특히나, 기존처럼 수동 FCAW법으로 다층 용접할 경우, 용입불량의 문제는 상존하게 된다.

더구나, 개선각을 줄이면 용접패스수를 줄일 수 있지만, 두께가 두꺼워지는 경우 토치 노즐이 개선 깊숙하게 인입이 어려워 아크가 길어지게 되고, 원만한 이면비드를 형성할 수 없어 완전 용입 용접이 어려워 다시 용접비드를 제거하고 용접해야 하는 문제가 발생하기 때문에 종래 방식에서는 개선각을 줄일 수 없기 때문에 용접불량의 문제는 항상 내포하고 있는 상태였다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술상의 제반 문제점을 감안하여 이를 해결하고자 창출된 것으로, 핀틀 커버를 러더에 용접고정할 때 1패스의 용접만으로 신속하고 우수한 품질로 자동 용접토록 하여 작업공기를 단축하고 용접 결함도 최소화시킬 수 있도록 한 선박의 러더 핀틀커버 자동 용접방법을 제공함에 그 주된 목적이 있다.

본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로, 선박의 러버 외판에 핀틀커버를 용접하는 방법에 있어서; 러더 외판의 용접부에 편측 개선각을 형성하는 단계; 상기 러더 외판의 용접부 안쪽면에 칠 플레이트를 용접 고정하는 단계; 상기 러더 외판에 용접될 핀틀커버의 용접부에도 상기 개선각과 동일한 편측 개선각을 형성하는 단계; 상기 편측 개선각이 형성된 핀틀커버를 상기 칠 플레이트에 용접하여 두 개의 편측 개선각이 하나의 완전한 개선각을 유지한 채 수평상으로 배치시키는 단계; EGW 용접장치를 이동시키면서 개선각이 형성된 개선면을 1패스 용접하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 선박의 러더 핀틀커버 자동 용접방법을 제공한다.

이때, 상기 하나의 완전한 개선각은 15~30°인 것에도 그 특징이 있다.

또한, 상기 EGW용접장치는, 상기 러더 외판에 배치되는 가이드레일; 상기 상기 가이드레일에 고정되고, 전원의 온,오프에 따라 상기 가이드레일을 고정하거나 해제하는 적어도 하나 이상의 전자석; 상기 가이드레일을 따라 움직이며, EGW토치를 구비한 EGW캐리지; 상기 EGW토치가 위치한 개선면의 개방된 상부를 커버하여 용융금속을 수용하면서 용접비드를 형성하도록 상기 EGW캐리지에 연결된 동담금;을 포함하여 구성되는 것에도 그 특징이 있다.

뿐만 아니라, 상기 동담금은, 보호가스가 토출되는 면 상에 용융금속에서 부상되는 슬래그를 유도 배출시키는 반원형상의 부상유도홈이 더 형성된 것에도 그 특징이 있다.

본 발명에 따르면, 기존 다수 용접패스를 통해 다층 용접하던 것을 1패스 용접을 마무리할 수 있어 작업공기를 단축할 수 있고, 용접시간이 줄어 들어 후공정인 도장공정을 원활하게 마무리할 수 있으며, 사상작업이 줄어들고 용접품질이 향상되며, 외풍에 의한 기공 발생이 거의 없는 장점을 얻을 수 있다.

도 1 및 도 2는 종래 기술에 따른 핀틀 커버 용접예를 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 핀틀 커버 용접예를 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 핀틀 커버 용접장치의 부분 예시도이다.
도 5는 본 발명에 따른 핀틀 커버 용접장치의 사용상태를 보인 예시도이다.

이하에서는, 첨부도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.

또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들은 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 핀틀 커버 용접방법은 오버레이 용접이 가능한 EGW(Electro Gas Welding) 기법을 이용하여 수직방향으로 1패스 용접할 수 있도록 하되, 개선각을 15-30°로 기존대비 절반 정도 작게 하여 용접패스수를 현격히 줄이면서 아크 길이를 길게하여 용접 특성도 향상시키도록 구성된다.

때문에, 본 발명에서는 용접비드(400)가 기존처럼 다층으로 형성되지 않아 용접 결함 발생율이 거의 없고, 외풍의 유입에 따른 용접 품질 저하도 방지된다.

용접구조는 기존과 같이, 상기의 개선각을 유지할 수 있도록 칠 플레이트(Chill Plate)(300) 상에 배치된 러더 외판(100)과 핀틀커버(200)의 개선면에 EGW 방식으로 용접되어 용접비드(400)가 1패스로 형성되는 형태이다.

아울러, 본 발명에서는 EGW 방식의 용접을 사용하기 때문에 대입열 용접에 따른 열분산이 필수적으로 요구되는데, 때문에 보통 EGW 방식의 용접시에는 높은 입열에도 안정된 물성치(특히, 충격 물성)를 얻기 위해 비싼 대입열 TMCP 강재를 사용하여야 한다.

하지만, 본 발명에서는 강재 가격이 비싼 TMCP 강재가 아닌 노말(Nomalizing) 강재로 설계되기 때문에 기계적 물성치를 확보할 수 있는 방안이 요구된다.

즉, 노말 강재로 결함없이 용접한다고 하더라도 EGW 방식의 용접은 대입열이기 때문에 용접부와 모재의 경계에서 선급이 규정하는 기계적 물성치를 얻을 수 없게 된다.

이에, 본 발명은 칠 플레이트(300)의 두께를 기존 대비 더 두껍게, 바람직하게는 10mm 이상 유지하고, 폭도 기존보다 넓게, 바람직하게는 100mm 이상 유지되게 하여 1400℃ 내외의 용융금속이 갖는 고열을 쉽고 빠르게 열분산시키도록 하여 입열 저하를 유도함으로써 선급이 요구하는 기계적 물성을 달성하도록 구성된다.

그리고, 용접을 위한 용접장치는 도 4의 도시와 같이, EGW토치(500), EGW토지(500)의 선단에 인출되어 개선면에서 용접아크(ARC)를 발생시켜 백킹재(미도시)를 용융시키고, 용융금속(MT)을 생성하는 용접와이어(510) 및 용융금속(MT)은 흘러내리지 않도록 하고 슬래그(SG)만 부상 분리시켜 용융금속(MT) 상부에 위치되게 하는 동담금(520)을 포함하여 구성된다.

덧붙여, 상기 EGW토치(500)는 도 5와 같이, EGW캐리지(530)에 장착되고, 상기 EGW캐리지(530)는 가이드레일(540)을 따라 수직방향으로 움직일 수 있도록 구성하면 러더 외판(100)에 핀틀커버(200)의 수직부분을 자동 용접하기 쉬워진다.

이때, 상기 가이드레일(540)에는 적어도 하나 이상의 전자석(542), 바람직하기로는 두 개의 전자석(542)을 구비함으로써 작업위치의 러더 외판(100)에 쉽고 빠르게 부착, 분리가 가능하여 작업효율을 향상시킨다.

즉, 본 발명은 EGW캐리지(530)를 안내하는 가이드레일(540)을 별도 고정설치할 필요없이 간단히 부착사용 후 걷어낼 수 있도록 하여 사용상 편리성을 증대시킴은 물론 다른 위치로 이동 후 빠른 재사용이 가능하도록 하여 주므로 효율성을 높일 수 있다.

또한, 상기 동담금(520)은 개선면의 전방에 설치되고, 개선면에 장입된 백킹재를 이용하여 용접비드를 형성할 때 용접시 발생되는 용접열을 냉각하여 용융금속이 아래로 흘러내리는 것을 방지하기 위해 구비된다.

즉, EGW 용접은 용융물의 형태를 유지하기 위해 용접비드 외관에 적절한 형태의 동담금을 사용하게 되는데, 이때 동담금은 고온의 용융물(용융지)에 의한 손상 방지를 위해 내부에 냉각수가 흐르도록 구성된다.

본 발명에 따른 동담금(520)은 보호가스 주입관(522)이 상측에 접속되고, 하측에는 냉각수공급관(524a) 및 냉각수배출관(524b)이 접속되어 냉각수를 순환시킬 수 있도록 구성되며, 보호가스 주입관(522)을 통해 공급된 보호가스는 개선면을 향해 원활히 공급되면서 외기를 차단할 수 있도록 구성된다.

특히, 본 발명에서는 보호가스가 공급되는 공급면 주변에 반원형상의 부상유도홈(526)을 개선면 반대방향으로 만곡지게 형성시켜 분리 부상되는 슬래그(SG)가 도 5의 도시와 같이 부상된 상태에서 개선면 최상부로 떠올라 수직방향으로 용접될 때 원활하게 배출됨으로써 통전불량에 따른 아크 생성을 억제하여 용접 불량이 생기지 않도록 하여 준다.

즉, 슬래그(SG)의 배출이 원활하게 유도됨으로써 비전도성 물질인 슬래그(SG)에 의한 통전 불량의 문제를 제거하여 아크 발생을 어렵게 하지 않아 용접성을 향상시킬 수 있게 된다.

이와 같이, 본 발명은 핀틀커버(200)를 러더 외판(100)에 용접 고정할 때 기존처럼 FCAW 방식으로 수동용접하지 않고, EGW 방식으로 자동용접하되, 단순히 방식만 바꾼다고 해서 적용되는 것이 아니므로 구현가능할 수 있도록 대입열량을 최소화시키는 칠 플레이트(300) 설계, 동담금(520) 설계, 개선각 조절을 병행하여 최적화함으로써 쉽고 빠른 1패스 용접이 가능하도록 한 것이다.

100: 러더 외판 200: 핀틀커버
300: 칠 플레이트 400: 용접비드
500: EGW토치

Claims (4)

1. 선박의 러버 외판에 핀틀커버를 용접하는 방법에 있어서;
   러더 외판의 용접부에 편측 개선각을 형성하는 단계;
   상기 러더 외판의 용접부 안쪽면에 칠 플레이트를 용접 고정하는 단계;
   상기 러더 외판에 용접될 핀틀커버의 용접부에도 상기 개선각과 동일한 편측 개선각을 형성하는 단계;
   상기 편측 개선각이 형성된 핀틀커버를 상기 칠 플레이트에 용접하여 두 개의 편측 개선각이 하나의 완전한 개선각을 유지한 채 수평상으로 배치시키는 단계;
   EGW 용접장치를 이동시키면서 개선각이 형성된 개선면을 1패스 용접하는 단계;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 선박의 러더 핀틀커버 자동 용접방법.
   
2. 청구항 1에 있어서;
   상기 하나의 완전한 개선각은 15~30°인 것을 특징으로 하는 선박의 러더 핀틀커버 자동 용접방법.
   
3. 청구항 1에 있어서;
   상기 EGW용접장치는,
   상기 러더 외판에 배치되는 가이드레일; 상기 상기 가이드레일에 고정되고, 전원의 온,오프에 따라 상기 가이드레일을 고정하거나 해제하는 적어도 하나 이상의 전자석; 상기 가이드레일을 따라 움직이며, EGW토치를 구비한 EGW캐리지; 상기 EGW토치가 위치한 개선면의 개방된 상부를 커버하여 용융금속을 수용하면서 용접비드를 형성하도록 상기 EGW캐리지에 연결된 동담금;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 선박의 러더 핀틀커버 자동 용접방법.
   
4. 청구항 3에 있어서;
   상기 동담금은,
   보호가스가 토출되는 면 상에 용융금속에서 부상되는 슬래그를 유도 배출시키는 반원형상의 부상유도홈이 더 형성된 것을 특징으로 하는 선박의 러더 핀틀커버 자동 용접방법.

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