KR20170042134A - 배관용 클램프 및 그 코팅방법 - Google Patents

배관용 클램프 및 그 코팅방법 Download PDF

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Abstract

배관과 접촉이 이루어지는 접촉면에 코팅층을 형성하는 배관용 클램프 및 그 코팅방법이 소개된다.
이 배관용 클램프의 코팅방법은, 배관과 접촉하지 않는 비접촉면에 보호테이프를 테이핑하고, 배관과 접촉하는 접촉면을 표면 처리하고, 코팅재료를 용융시켜 표면 처리된 접촉면에 분사 충돌시켜 코팅하며, 보호테이프를 제거할 수 있다.

Description

배관용 클램프 및 그 코팅방법{CLAMP FOR PIPE AND COATING METHOD THEREOF}
본 발명은 배관용 클램프 및 그 코팅방법에 관한 것이다.
일반적으로, 선박, 시추선, 부유식 원유생산저장하역설비(FPSO: Floating Production Storage Offloading)와 같은 부유식 구조물에는 가스나 오일 등의 작업 유체를 이송하기 위한 배관 설비가 설치될 수 있다.
예를 들어, 시추선에는 데릭과 같은 시추 장비가 탑재되고, 해저를 시추하는 시추용 드릴의 원활한 구동을 위해 윤활 오일이 배관을 통해 제공될 수 있다. 이 때, 배관은 윤활 오일의 원거리 이송을 위해, 흔들림 없이 고정되어야 하므로, 배관은 클램프에 의해 고정될 수 있다.
클램프는 선박 설계의 규정에 따라 배관의 길이 방향을 따라 일정 간격으로 설치되어 배관을 견고하게 지지하는데, 수십 내지 수백 미터 이하의 지하로 연장되는 배관의 경우, 작업자의 접근이 어려워 유지 보수가 힘들고, 부식 등으로 배관이 손상될 경우 손상된 부분으로부터 작업 유체가 누설되는 문제가 발생될 수 있기 때문에 배관 및 배관용 클램프의 부식 방지를 위한 철저한 관리가 필요하다. 이에, 작업 유체를 이송하는 배관은 스테인리스 스틸(stainless steel) 계열 또는 다양한 금속 재료로 제작되고, 배관용 클램프는 플라스틱 재질로 제작되기도 한다.
그런데, 종래 배관용 클램프의 경우, 지지력 향상을 위해, 배관의 외주면과 많은 면적을 접촉하는 구조를 갖는 바, 배관용 클램프와 접촉되는 배관 외주면에는 틈새 부식(crevice corrosion)이 발생될 수 있다. 틈새 부식은 금속 간 또는 금속과 다른 재료 간 틈새에 전해질 수용액이 들어가서 이온의 농도차로 발생하는 전기화학적 부식이다.
이와 같이, 배관용 클램프와 접촉되는 배관의 외주면에 틈새 부식이 진행될 경우, 육안으로 확인되지 않음에 따라, 틈새 부식이 그대로 방치될 수 있고, 결국, 틈새 부식으로 인해 배관에 구멍이 발생될 수 있다.
특허문헌: 국내 등록특허공보 10-1422171호 (2014. 7. 16. 등록)
본 발명의 실시예들은 배관에 부식 발생을 방지할 수 있는 배관용 클램프 및 그 코팅방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 배관용 클램프의 코팅방법은, 배관과 접촉하지 않는 비접촉면에 보호테이프를 테이핑하는 단계; 배관과 접촉하는 접촉면을 표면 처리하는 단계; 코팅재료를 용융시켜 상기 표면 처리된 접촉면에 분사 충돌시켜 코팅하는 단계; 및 상기 보호테이프를 제거하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 코팅재료는 아연 또는 아연 합금을 포함할 수 있다.
또한, 상기 코팅하는 단계는, 상기 접촉면의 표면온도가 90도 내지 150도 범위를 만족하도록 조절할 수 있다.
본 발명의 실시예들은 배관과 접촉이 이루어지는 접촉면에 아연 또는 아연합금 코팅층을 형성하고, 형성된 코팅층이 희생양극으로 작용하여 음극보호방식(Cathodic protection)에 의해 배관보다 먼저 부식됨으로써 배관에 부식 발생을 방지할 수 있고, 결국, 클램프 및 배관의 수명을 연장할 수 있다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 클램프를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 클램프를 도시한 분해 사시도이다.
도 3은 본 발명의 변형예에 따른 배관용 클램프를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 클램프의 코팅방법을 도시한 분해 블럭도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 작용에 대해 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 측면(aspects) 중 하나이며, 하기의 설명은 본 발명에 대한 상세한 기술의 일부를 이룰 수 있다. 다만, 본 발명을 설명함에 있어 공지된 구성 또는 기능에 관한 구체적인 설명은 본 발명을 명료하게 하기 위해 생략할 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예들을 포함할 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
그리고 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 해당 구성요소들은 이와 같은 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 이 용어들은 하나의 구성요소들을 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 '연결되어' 있다거나 '접속되어' 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 클램프를 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 클램프를 도시한 분해 사시도이다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 클램프(100)는, 배관(200)과 접촉이 이루어지는 접촉면(101)에 코팅층(C)이 형성되는 바디(120)를 포함할 수 있다.
여기서, 배관(200)은 오일, 가스 등을 원거리까지 이송하기 위한 파이프(또는 튜브)로, 내부식성 및 강도가 우수한 스테인레스스틸(Stainless Steel) 또는 다양한 계열의 합금으로 제작될 수 있다. 배관(200)은 유체를 이송하는 관로가 길이 방향으로 형성될 수 있고, 플레이트와 같은 설치 영역(20)에 클램프(100)를 통해 고정될 수 있다.
바디(120)는 배관(200)을 설치 영역(20)에 고정하거나, 복수 개의 배관(200)을 서로 연결하기 위한 구성으로, 육면체의 하우징 형태로 제공될 수 있고, 바디(120)의 양단부에는개구홀(121a)이 마련될 수 있다. 이때, 개구홀(121a)은 배관(200)의 외주면과 대응되는 형상의 관통홀로, 개구홀(121a)의 내경은 배관(200)의 외경과 같거나 적어도 크게 설계될 수 있다.
바디(120)는 배관(200)을 감싸는 제 1 바디(120a) 및 제 2 바디(120b)로 구성될 수 있다. 제 1 바디(120a)는 배관(200)의 상부를 감싸도록 하부가 개방되는 박스 형태일 수 있고, 제 2 바디(120b)는 배관(200)의 하부를 감싸도록 상부가 개방되는 박스 형태일 수 있다. 이들 제 1 바디(120a) 및 제 2 바디(120b)는 상하로 배치된 상태에서, 보강 플레이트(150)를 관통하는 볼트와 같은 체결부재(130)에 의해 하나의 바디(120)로 조립될 수 있다.
바디(120)는 배관(200)보다 활성이 큰 금속재질로 제작될 수 있으나, 비용적인 측면과 무게를 고려하여 비금속 재질로 제작될 수도 있다. 예를 들어, 본 실시예에서, 바디(120)는 폴리프로필렌(polypopylene)의 합성수지 재질로 제작된다.
바디(120)에는 배관(200)의 외면을 지지하는 접촉면(101)에 코팅층(C)이 형성될 수 있다. 예컨대, 접촉면(101)에는 후술하는 아연 용사 코팅에 의해 도금처리되는코팅층이 형성될 수 있는 바, 이 바디(120)의 접촉면(101)에 대한 구체적인 코팅방법에 대해서는 후술하기로 한다.
본 실시예에서, 바디(120)에는 배관(200)을 지지하기 위한 접촉면이 마련되는 구조이지만, 이에 한정되지는 아니하며, 바디(120)는 별도의 부재(예를 들어, 틈부식 방지부재)를 사이에 두고 배관(200)을 지지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 변형예에 따른 배관용 클램프를 도시한 분해 사시도이다.
예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 변형예로, 바디(120)는 틈부식 방지부재(110)를 사이에 두고 조립되는 제 1 바디(120a) 및 제 2 바디(120b)로 구성될 수 있다.
틈부식 방지부재(110)는 배관(200)의 외면에 직접적인 접촉이 이루어지는 부분으로, 제 1 틈부식 방지부재(100a) 및 제 2 틈부식 방지부재(100b)가 바디(120)와 배관(200) 사이에 배치된 상태에서, 음극보호방식(Cathodic protection)에 의해 배관(200)보다 먼저 부식됨으로써, 배관(200)의 틈새 부식을 방지할 수 있다.
이때, 틈부식 방지부재(100)는 바디(120)의 지지턱(121b)에 끼워 고정될 수 있다. 예를 들어, 제 1 틈부식 방지부재(100a)는 제 1 바디(120a)의 지지턱(121b)에 의해 끼워 고정될 수 있고, 제 2 틈부식 방지부재(100b)는 제 2 바디(120b)의 지지턱(121b)에 의해 끼워 고정될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 클램프의 코팅방법을 도시한 분해 블럭도이다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 배관용 클램프의 코팅방법은, 비접촉면에 보호테이프를 테이핑하는 단계(S100)와, 접촉면을 표면 처리하는 단계(S200)와, 접촉면을 코팅하는 단계(S300)와, 보호테이프를 제거하는 단계(400)를 포함할 수 있다.
상기 비접촉면에 보호테이프를 테이핑하는 단계(S100)는, 코팅이 이루어지는 않는 부위를 보호하기 위해, 접촉면을 제외한 클램프의 나머지 부위에 보호테이프를 테이핑한다. 이때, 보호테이프로는 테프론 테이프 또는 실리콘 테이프 등과 같은 내열 테이프가 사용될 수 있다.
상기 접촉면을 표면 처리하는 단계(S200)는, 연마재를 이용하여 클램프의 접촉면을 블라스팅하고, 블라스팅 처리된 접촉면을 세척함으로써, 접촉면에 붙어있는 먼지, 기름, 녹 등의 불순물을 제거한다.
상기 접촉면을 코팅하는 단계(S300)는, 코팅재료(아연 또는 아연 합금)를 용융시켜 클램프의 접촉면에 분사 충돌시키는 용사 코팅을 실시함으로써, 클램프의 접촉면에 아연 또는 아연합금 코팅층을 형성한다.
이때, 클램프의 접촉면에 아연 또는 아연합금 코팅층을 형성하기 위해, 화염 와이어 용사 코팅방식 또는 아크 와이어 용사 코팅방식이 사용될 수 있다. 화염 와이어 용사(Flame Wire Spay) 코팅은 일명 Metallizing 이라고 부르며, 화염 속에서 와이어 형태의 코팅 재료가 이송되어 용융된 후, 가스의 팽창속도와 압축공기의 속도에 의해 클램프의 접촉면에 충돌되어 코팅층을 형성할 수 있다. 그리고 아크와이어 용사(Arc Wire Spay) 코팅은 DC+와 DC-로 각각 통전(Charging)된 두 개의 와이어가 교차되는 지점에서, 아크열에 의해 용융된 용융입자를 압축공기로 클램프의 접촉면에 고속 분사시켜 코팅층을 형성할 수 있다.
본 실시예에서는 접촉면의 코팅을 위해, 화염 와이어 용사 코팅 또는 아크와이어 용사 코팅이 사용되지만, 이에 한정되지는 아니하며, 클램프의 접촉면에 코팅층을 형성하기 위해서, 플라즈마 용사 코팅, 고속 용사 코팅, 화염파우더 용사 코팅, 화염봉 용사 코팅 등이 클램프에 적용될 수도 있다. 또한, 본 실시예에서, 코팅재료는 아연 또는 아연합금을 사용하였지만, 이에 한정되지는 아니하며, 희생양극으로 작용이 가능한 알루미늄 합금 등의 코팅재료가 사용될 수도 있다.
상기 접촉면을 코팅하는 단계(S300)에서는, 클램프의 녹는점을 고려하여, 접촉면에 대한 용사 코팅시, 클램프의 녹는점보다 낮은 표면온도를 갖도록 접촉면을 용사 코팅한다.
예를 들어, 클램프가 폴리프로필렌(polypopylene)의 합성수지 재질로 구성된 경우, 폴리프로필렌의 녹는점이 160도 이상인 점을 고려하여, 접촉면의 표면온도를 폴리프로필렌의 녹는점보다 낮은 150도 이하, 보다 자세하게는 90도 내지 150도 범위를 만족하도록 접촉면의 표면온도를 관리한다.
상기 보호테이프를 제거하는 단계(S400)는, 클램프의 접촉면에 대한 용사 코팅이 완료되면, 접촉면을 제외한 클램프의 나머지 부위에 테이핑된 보호테이프를 제거한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 배관과 접촉이 이루어지는 접촉면에 아연 또는 아연합금 코팅층을 형성하고, 형성된 코팅층이 희생양극으로 작용하여 음극보호방식(Cathodic protection)에 의해 배관보다 먼저 부식됨으로써 배관에 부식 발생을 방지할 수 있고, 클램프 및 배관의 수명을 연장할 수 있다는등의 우수한 장점을 가질 수 있다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 당업자는 각 구성요소의 재질, 크기 등을 적용 분야에 따라 변경하거나, 실시형태들을 조합 또는 치환하여 본 발명의 실시예에 명확하게 개시되지 않은 형태로 실시할 수 있으나, 이 역시 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것으로 한정적인 것으로 이해해서는 안 되며, 이러한 변형된 실시예는 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술사상에 포함된다고 하여야 할 것이다.
100 :클램프 110 :틈부식 방지부재
120 :바디 130 :체결부재
200 :배관

Claims (3)

  1. 배관과 접촉하지 않는 비접촉면에 보호테이프를 테이핑하는 단계;
    배관과 접촉하는 접촉면을 표면 처리하는 단계;
    코팅재료를 용융시켜 상기 표면 처리된 접촉면에 분사 충돌시켜 코팅하는 단계; 및
    상기 보호테이프를 제거하는 단계를 포함하는 배관용 클램프의 코팅방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅재료는 아연 또는 아연 합금을 포함하는 배관용 클램프의 코팅방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 코팅하는 단계는,
    상기 접촉면의 표면온도가 90도 내지 150도 범위를 만족하도록 조절하는 배관용 클램프의 코팅방법.
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