KR20170050142A - Apparatus for post heat-treating pipe member - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 배관부재의 후열처리 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 강관을 용접하여 배관을 구성하는 과정에서 소요되는 배관부재의 후열처리 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a post-heat treatment apparatus for a piping member, and more particularly, to a post-heat treatment apparatus for piping members required for welding a steel pipe to construct a pipe.
두께 20 mm 이상의 강관은 용접부 잔류응력 이완을 위하여 용접 후열처리(이하, PWHT)를 수행하도록 국제 규격, 선급 규정 및 주문주 제조 사양에서 강제하고 있다. 탑재 공정 이후에 강관 용접 후 PWHT를 수행하게 되면, 그 열에 의해 강관의 선행 도장 영역이 화염손상(Burn damage)을 입게 된다. 도장부의 화염손상을 예방하기 위해 종래에 미도장 영역 증가, PWHT 인근 영역에 동관을 이용한 강제 수냉, 물수건을 이용한 강제 수냉 방법 등이 적용되었으나 각기 사용상의 어려움이 있다.Steel pipes with a thickness of 20 mm or more are enforced in the International Standard, Rules for Classification and Order Manufacturing Specification to carry out Post-Weld Heat Treatment (hereinafter referred to as PWHT) for relaxation of weld residual stress. If the PWHT is performed after welding the steel pipe after the mounting process, the heat applied region of the steel pipe causes burn damage. In order to prevent the flame damage of the coating part, conventionally, an increase in the uncoated area, forced water cooling using a copper tube in the vicinity of the PWHT, and forced water cooling using a water towel have been applied, but each has difficulties in use.
즉, 미 도장 구간을 증가시키는 경우 PWHT 후 미 도장 구간에 대한 도장 공정을 수행해야 하므로 생산 시수가 늘어난다. 동관 또는 물수건을 이용한 강제 수냉의 경우 물을 사용하기 때문에 작업환경이 나빠지고 부수 기재(펌프, 워터라인 등) 등이 추가로 설치되어야 하며 또한 시공 방법이 용이치 않다.That is, if the non-coating area is increased, the coating process for the non-coating area after PWHT must be performed, so that the production time is increased. In the case of forced water cooling using copper pipe or water towel, the working environment is deteriorated due to the use of water, and an additional substrate (pump, water line, etc.) must be additionally installed.
이와 관련되는 선행기술 문헌으로서 한국 공개특허공보 제2014-0072447호(선행문헌 1), 한국 등록특허공보 제0562381호(선행문헌 2) 등이 알려져 있다.As related prior art documents, Korean Patent Laid-Open Publication No. 2014-0072447 (Prior Art 1) and Korean Patent Registration No. 0562381 (Prior Art 2) are known.
선행문헌 1은 고압의 스팀 배관을 예열하는 단계, 상기 예열된 고압의 스팀 배관을 용접하는 단계, 상기 용접된 고압의 스팀 배관의 금속조직을 안정화시키는 단계, 및 상기 안정화된 고압의 스팀 배관을 후열 처리하는 단계를 포함한다. 이에, 용접부위의 질을 향상시킬 수 있으며, 스팀 배관의 수명을 증가시켜 자재비와 공수를 절감하는 효과를 기대한다.The prior art document 1 includes a step of preheating high pressure steam piping, welding the preheated high pressure steam piping, stabilizing the metal structure of the welded high pressure steam piping, and stabilizing the stabilized high pressure steam piping, . Therefore, it is possible to improve the quality of the welded part, increase the service life of the steam pipe, and reduce the cost of materials and air.
이는 배관의 후열처리부에서 온도센서와 메모리부를 연계하는 제어 방법을 제시하고 있으나 후열 처리 열원으로 일반적인 히터를 사용하는 것으로 추정되므로 품질과 생산성 향상에 한계를 보인다.This suggests a control method connecting the temperature sensor and the memory part in the post heat treatment part of the piping, but it is estimated that the general heater is used as the post heat treatment heat source, and thus the quality and productivity are limited.
선행문헌 2는 처리 용기와, 피처리체를 재치하기 위해서 상기 처리 용기에 설치한 재치대와, 상기 재치대에 설치되는 피처리체 가열 수단과, 상기 처리 용기에 설치되어 가열과 냉각을 선택적으로 실행하는 열전 변환 소자 수단과, 상기 처리 용기에 설치된 저항 가열 히터 수단과, 상기 열전 변환 소자 수단과 상기 저항 가열 히터 수단의 동작을 제어하는 온도 제어부를 구비한다. 이에, 용기의 적절한 온도 제어를 실행하고, 공간 절약, 에너지 절약 등을 도모한다.The prior art document 2 includes a processing container, a mounting table provided on the processing container to mount the article to be processed, an object heating means provided on the mounting table, and a heating means provided in the processing container for selectively performing heating and cooling Resistance heating means provided in the processing container, and a temperature control portion for controlling operations of the thermoelectric conversion element means and the resistance heating means. Therefore, proper temperature control of the container is performed, thereby saving space and energy.
이는 반도체와 같은 소형의 정형화된 제품에 적용하는 것으로서 선박 등의 배관 용접과 관련된 열처리 용도로 활용하기에 적합하지 않다.This is applied to small-sized shaped products such as semiconductors and is not suitable for heat treatment applications related to piping welding of ships and the like.
상기와 같은 종래의 문제점들을 개선하기 위한 본 발명의 목적은, 강관 등의 배관부재를 용접하여 배관을 구성하는 과정에서 용접된 영역의 후열처리와 동시에 이외의 영역에서 도장의 화염손상을 방지하는 배관부재의 후열처리 장치를 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to solve the above-mentioned problems in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a piping system for a pipe, And to provide a post heat treatment apparatus for the member.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 배관 작업에 소요되는 부재에 대한 후열처리 장치에 있어서: 열전도성과 유연성을 지닌 기재; 상기 기재에 접합되어 설정된 온도로 유지시키는 가열패드; 상기 기재에 접합되어 설정된 온도로 하강시키는 냉각패드; 및 상기 가열패드와 냉각패드의 온도를 설정된 범위로 유지하는 제어수단;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a post-heat treatment apparatus for a member required for piping work, comprising: a substrate having thermal conductivity and flexibility; A heating pad bonded to the substrate and maintained at a set temperature; A cooling pad bonded to the substrate and lowered to a set temperature; And control means for maintaining the temperature of the heating pad and the cooling pad in a predetermined range.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 기재는 배관에 밀착되어 전열하는 망체로 형성되고, 배관을 감싸며 결합되도록 단부에 결속재를 구비하는 것을 특징으로 한다.As a detailed construction of the present invention, the base material is formed of a mesh body which is brought into close contact with a piping and which is heated, and is provided with a binding material at an end portion so as to be wrapped around the piping.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 가열패드는 기재의 중앙부에서 외피재와의 사이에 펠티어소자를 수용하는 것을 특징으로 한다.As a detailed configuration of the present invention, the heating pad is characterized in that a Peltier element is accommodated between the heating pad and a shell material at a central portion of the substrate.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 냉각패드는 기재의 양단부에서 외피재와의 사이에 펠티어소자를 수용하는 것을 특징으로 한다.As a detailed configuration of the present invention, the cooling pad is characterized in that Peltier elements are accommodated between both ends of the substrate and the shell material.
본 발명의 변형예로서, 상기 가열패드 및 냉각패드는 기능의 급격한 소멸을 방지하도록 다수의 펠티어소자를 직병렬 회로로 연결하는 것을 특징으로 한다.As a modification of the present invention, the heating pad and the cooling pad are characterized by connecting a plurality of Peltier elements by a serial-parallel circuit so as to prevent a sudden destruction of functions.
본 발명의 또 다른 변형예로서, 상기 가열패드 및 냉각패드는 배관을 감싸는 영역의 증감이 가능하도록 각각의 연결체를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.According to another modification of the present invention, the heating pad and the cooling pad further include respective connectors so as to increase or decrease the area surrounding the pipe.
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단은 설정된 제어 알고리즘을 수행하는 제어기, 가열패드와 냉각패드의 온도를 검출하는 온도센서, 가열패드와 냉각패드의 전원을 단속하는 전원모듈을 구비하는 것을 특징으로 한다.The control means includes a controller for performing a set control algorithm, a temperature sensor for detecting the temperature of the cooling pad, a power module for interrupting the power supply of the heating pad and the cooling pad, do.
이상과 같이 본 발명에 의하면, 강관 등의 배관부재를 용접하여 배관을 구성하는 과정에서 용접된 영역의 후열처리와 동시에 그와 인접한 영역에서 도장의 화염손상을 방지하여 품질과 생산성 향상을 도모하는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, it is possible to improve the quality and productivity by preventing post-heat treatment of the welded area in the process of welding the pipe member such as a steel pipe, .
도 1은 본 발명에 따른 장치를 설치된 상태로 나타내는 구성도
도 2는 도 1의 장치가 설치된 상태로 종단하여 나타내는 구성도
본 발명에 따른 장치의 세부적 구성을 개략적으로 나타내는 구성도Brief Description of the Drawings Fig.
Fig. 2 is a configuration diagram showing the apparatus shown in Fig. 1,
A schematic diagram showing a detailed configuration of an apparatus according to the present invention
이하, 첨부된 도면에 의거하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 배관(10) 작업에 소요되는 부재에 대한 후열처리 장치에 관하여 제안한다. 통상 배관(10)을 구성하는 부재로서 강관을 대상으로 하지만 반드시 이에 국한되지 않는다. 강관부재의 용접부에서 발생되는 열은 후열처리를 통하여 통제되지만 용접부에 인접한 영역에서 도막손상을 유발한다.The present invention proposes a post heat treatment apparatus for a member required for the operation of the pipe (10). The present invention is not limited to the steel pipe as a member constituting the
한편, 강관부재에 도포되는 도막은 유기화합물로서 그 손상 온도가 명확하지는 않으나 도료 제조사 자료에 의하면 100 ℃ 미만으로 제시된다. 도막 손상을 예방하기 위해서는 도장 보류 구간을 충분히 선정하여야 하는데, 강관 두께에 따라 200 ~ 1250 mm 까지 보류해야 하기 때문에 전체 공정에 영향을 끼친다.On the other hand, the coating film applied to the steel pipe member is an organic compound and its damage temperature is not clear, but it is shown to be less than 100 ° C according to the paint manufacturer data. In order to prevent damage to the coating film, it is necessary to select the coating retention interval sufficiently, which affects the entire process because it must be retained at 200 to 1250 mm depending on the thickness of the steel pipe.
본 발명에 따르면 열전도성과 유연성을 지닌 기재(20)를 사용한다. 기재(20)는 배관(10)에 직접 접촉되는 부분으로서 후술하는 가열 또는 냉각을 원활하게 수행하면서 표면에 유연하게 밀착되어야 한다. 이외에 기재(20)에 요구되는 물성으로 기계적 강도, 내마모성, 내열성, 내한성 등이 있다.According to the present invention, a
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 기재(20)는 배관(10)에 밀착되어 전열하는 망체로 형성되고, 배관(10)을 감싸며 결합되도록 단부에 결속재(25)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 기재(20)로서 열전도율이 높은 Cu 재질의 그물망 구조를 택하면 후술하는 펠티어소자의 온도를 균일하게 배관(10)의 표면으로 전달할 수 있다. 결속재(25)는 기재(20)를 배관(10)에 결속하기 용이하도록 부가되는 것으로 케이블 타이, 벨크로 테이프, 호스 클램프 등의 공지물을 사용할 수 있다.The
또, 본 발명에 따르면 가열패드(30)가 상기 기재(20)에 접합되어 설정된 온도로 유지시키는 구조이다. 가열패드(30)는 설계된 후열처리 기준에 따라 가열 온도를 설정된 패턴으로 유지하도록 제어된다. 일예로, 배관(10)의 축방향으로 300 mm 길이를 지닌 가열패드(30)를 기준으로 할 때 가열 온도 593 ~ 650 ℃에서 가열 시간은 강관 두께 1inch당 1 Hr로 설정한다.Further, according to the present invention, the
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 가열패드(30)는 기재(20)의 중앙부에서 외피재(35)와의 사이에 펠티어소자(31)를 수용하는 것을 특징으로 한다. 펠티어소자(31)는 두 금속 사이에 전류를 투과하면 전류에 비례하여 흡열/발열되는 현상을 이용한 반도체의 일종이다. 펠티어소자(31)를 이용하는 경우 전기 구동식으로 작업 환경에 영향을 거의 받지 않으며 정밀한 온도 제어가 가능하다. 외피재(35)는 펠티어소자(31)의 적정 효율을 유지하면서 작업자의 상해를 방지하는 것으로 펠티어소자(31)의 외측으로 적층되도록 형성한다.The
또, 본 발명에 따르면 냉각패드(40)가 상기 기재(20)에 접합되어 설정된 온도로 하강시키는 구조이다. 냉각패드(40)는 가열패드(30)에 의한 온도 이하이면서 도장손상을 방지하는 온도로 낮추도록 제어된다. 즉, 배관(10)의 후열처리되는 영역에서 발생되는 열을 차단함을 주요 기능으로 한다.According to the present invention, the
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 냉각패드(40)는 기재(20)의 양단부에서 외피재(45)와의 사이에 펠티어소자(41)를 수용하는 것을 특징으로 한다. 가열패드(30)의 펠티어소자(31)는 가열 기능을 주된 설계요소로 하고, 냉각패드(40)의 펠티어소자(41)는 냉각 기능을 주된 설계요소로 한다. 냉각패드(40)의 외피재(45)는 전술한 가열패드(30)의 외피재(35)와 반드시 구분되지 않고 통합적으로 구성될 수 있다. 도시에는 생략되나 외피재(35)(45)는 가열패드(30) 및 냉각패드(40)를 합친 길이보다 긴 영역으로 배치할 수도 있다.The
본 발명의 변형예로서, 상기 가열패드(30) 및 냉각패드(40)는 기능의 급격한 소멸을 방지하도록 다수의 펠티어소자를 직병렬 회로로 연결하는 것을 특징으로 한다. 도 3에 예시하듯이 가열패드(30) 및 냉각패드(40)의 펠티어소자는 종횡의 격자 형상으로 배치되며, 종방향과 횡방향 중 적어도 하나의 방향으로 직렬회로를 나머지 방향으로 병렬회로를 부가한다. 이에 특정 펠티어소자가 고장나는 경우에도 해당 열을 제외한 나머지 열을 이용하여 가열 또는 냉각 기능을 지속할 수 있으므로 다소 작업시간이 늘어나지만 열처리 불량을 방지하는데 유리하다.As a modification of the present invention, the
본 발명의 또 다른 변형예로서, 상기 가열패드(30) 및 냉각패드(40)는 배관(10)을 감싸는 영역의 증감이 가능하도록 각각의 연결체(37)(47)를 더 구비하는 것을 특징으로 한다. 배관(10)의 규격에 따라 가열패드(30) 및 냉각패드(40)의 소요 길이가 변동되므로 연결체(37)(47)를 이용하여 길이를 증감하는 구조가 바람직하다. 연결체(37)(47)는 지퍼가 선호되지만 벨크로 테이프 등의 여타 공지물을 적용할 수도 있다. 어느 경우에나 연결체(37)(47)는 기재(20), 펠티어소자 영역, 외피재 영역을 모두 분할하도록 설치된다. 이 경우 전기적 결선을 위해 펠티어 소자 영역은 커넥터(33)(43)를 구비하는 것이 좋다.The
또, 본 발명에 따르면 제어수단(50)이 상기 가열패드(30)와 냉각패드(40)의 온도를 설정된 범위로 유지하는 구조이다. 제어수단(50)은 크게 가열패드(30)에 의한 후열처리 알고리즘과, 냉각패드(40)에 의한 도막손상 알고리즘을 수행한다. 작업자는 배관(10)에 대응한 가열패드(30)와 냉각패드(40)의 설치 규격을 결정하고 알고리즘 수행을 위한 제어 프로그램을 제어수단(50)에 저장한다.According to the present invention, the control means (50) maintains the temperature of the heating pad (30) and the cooling pad (40) in a predetermined range. The control means 50 largely performs a post-heat treatment algorithm by the
본 발명의 세부 구성으로서, 상기 제어수단(50)은 설정된 제어 알고리즘을 수행하는 제어기(52), 가열패드(30)와 냉각패드(40)의 온도를 검출하는 온도센서(54), 가열패드(30)와 냉각패드(40)의 전원을 단속하는 전원모듈(56)을 구비하는 것을 특징으로 한다. 제어기(52)는 마이컴 회로로 구성되고 입력단에 연결된 온도센서(54)의 신호에 대응하여 출력단에 연결된 패드(30)(40)의 전원을 변동한다. 온도센서(54)는 가열패드(30) 및 제어수단(50)의 내부에 설치되고 커넥터(33)(43)를 통하여 신호를 전달하도록 결선된다. 가열패드(30)와 냉각패드(40)의 전원도 커넥터(33)(43)를 통하여 전원을 받도록 결선된다.The control means 50 includes a
작동에 있어서, 기재(20), 가열패드(30), 냉각패드(40)를 일체의 장치로 구성하고 제어수단(50)을 전기적으로 연결한 상태에서, 배관(10)의 용접부에 가열패드(30)가 위치하도록 한 다음 결속재(25)를 이용하여 긴밀하게 고정하고, 제어기(52)를 작동하면 가열패드(30)에서 후열처리를 위한 가열 제어가 수행되는 동시에 냉각패드(40)에서 도막손상을 방지하는 냉각 제어가 수행된다.The
한편, 도막 손상은 가열패드(30)의 인근 및 외피재(35) 하부에서 발생하여 전파되나, 실험에 의하면 외피재(35)가 후열처리 효율에 큰 영향은 미치지 않는 것으로 나타난다.On the other hand, the coating film damage is generated and propagated in the vicinity of the
본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 변형예 또는 수정예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 해야 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It is therefore intended that such variations and modifications fall within the scope of the appended claims.
10: 배관
20: 기재
25: 결속재
30: 가열패드
31: 펠티어소자
33, 43: 커넥터
35, 45: 외피재
37, 47: 연결체
40: 냉각패드
41: 펠티어소자
50: 제어수단
52: 제어기
54: 온도센서
56: 전원모듈10: piping 20: substrate
25: binding material 30: heating pad
31:
35, 45: jacket material 37, 47:
40: cooling pad 41: Peltier element
50: control means 52:
54: temperature sensor 56: power module
Claims (7)
열전도성과 유연성을 지닌 기재(20);
상기 기재(20)에 접합되어 설정된 온도로 유지시키는 가열패드(30);
상기 기재(20)에 접합되어 설정된 온도로 하강시키는 냉각패드(40); 및
상기 가열패드(30)와 냉각패드(40)의 온도를 설정된 범위로 유지하는 제어수단(50);을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 배관부재의 후열처리 장치.A post heat treatment apparatus for a member required for the operation of a pipe (10), comprising:
A substrate 20 having thermal conductivity and flexibility;
A heating pad (30) bonded to the substrate (20) and maintained at a set temperature;
A cooling pad (40) bonded to the substrate (20) and lowered to a set temperature; And
And a controller (50) for maintaining the temperature of the heating pad (30) and the cooling pad (40) within a predetermined range.
상기 기재(20)는 배관(10)에 밀착되어 전열하는 망체로 형성되고, 배관(10)을 감싸며 결합되도록 단부에 결속재(25)를 구비하는 것을 특징으로 하는 배관부재의 후열처리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the base material (20) is formed of a mesh body which is in close contact with the piping (10) and is wrapped around the piping (10) and has a binding material (25) at its end.
상기 가열패드(30)는 기재(20)의 중앙부에서 외피재(35)와의 사이에 펠티어소자(31)를 수용하는 것을 특징으로 하는 배관부재의 후열처리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the heating pad (30) accommodates the Peltier element (31) between the central portion of the base material (20) and the outer covering material (35).
상기 냉각패드(40)는 기재(20)의 양단부에서 외피재(45)와의 사이에 펠티어소자(41)를 수용하는 것을 특징으로 하는 배관부재의 후열처리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the cooling pad (40) accommodates a Peltier element (41) between both ends of the base material (20) and the outer covering material (45).
상기 가열패드(30) 및 냉각패드(40)는 기능의 급격한 소멸을 방지하도록 다수의 펠티어소자를 직병렬 회로로 연결하는 것을 특징으로 하는 배관부재의 후열처리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the heating pad (30) and the cooling pad (40) connect a plurality of Peltier elements by a serial-parallel circuit so as to prevent sudden extinction of the function.
상기 가열패드(30) 및 냉각패드(40)는 배관(10)을 감싸는 영역의 증감이 가능하도록 각각의 연결체(37)(47)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 배관부재의 후열처리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the heating pad (30) and the cooling pad (40) further include respective connectors (37) (47) so as to increase or decrease the area surrounding the pipe (10).
상기 제어수단(50)은 설정된 제어 알고리즘을 수행하는 제어기(52), 가열패드(30)와 냉각패드(40)의 온도를 검출하는 온도센서(54), 가열패드(30)와 냉각패드(40)의 전원을 단속하는 전원모듈(56)을 구비하는 것을 특징으로 하는 배관부재의 후열처리 장치.The method according to claim 1,
The control means 50 includes a controller 52 for performing a set control algorithm, a temperature sensor 54 for detecting the temperature of the heating pad 30 and the cooling pad 40, a heating pad 30 and a cooling pad 40 And a power module (56) for interrupting the power supply of the piping member.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020150151294A KR20170050142A (en) | 2015-10-29 | 2015-10-29 | Apparatus for post heat-treating pipe member |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020150151294A KR20170050142A (en) | 2015-10-29 | 2015-10-29 | Apparatus for post heat-treating pipe member |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20170050142A true KR20170050142A (en) | 2017-05-11 |
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ID=58741759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020150151294A KR20170050142A (en) | 2015-10-29 | 2015-10-29 | Apparatus for post heat-treating pipe member |
Country Status (1)
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|---|---|
| KR (1) | KR20170050142A (en) |
-
2015
- 2015-10-29 KR KR1020150151294A patent/KR20170050142A/en not_active Application Discontinuation
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