KR20180062761A - 용접 결함 방지 장치 - Google Patents

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Abstract

용접 결함 방지 장치가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 결함 방지 장치는, 냉각 유체가 순환하는 플렉시블 파이프; 및 상기 플렉시블 파이프로 상기 냉각 유체를 공급하는 유체탱크를 포함하되, 상기 플렉시블 파이프 중 일부분은 용접대상물의 용접부분에 미리 지정된 간격 범위 내에 부착될 수 있다.

Description

용접 결함 방지 장치{Welding defect prevention device}
본 발명은 용접 결함 방지 장치에 관한 것이다.
선박 혹은 해양구조물과 같은 부유구조체에서는 설계 수명을 장기로 하고 내부식성을 요구하는 수요에 맞추어 현재 듀플렉스 스테인리스강(Duplex Stainless Steel, DSS) 혹은 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강(Super Duplex Stainless Steel, SDSS)이 가장 많이 사용되고 있다.
하지만, DSS 혹은 SDSS의 경우 요구되는 내부식성을 만족하기 위한 시험인 부식 시험(pitting corrosion test)에서 내부조직의 석출물로 인해 용접부의 부식 시험이 실패가 되는 경우가 많이 발생한다.
도 1은 시그마 상(sigma phase)과 2차 오스테나이트(secondary austenite) 상을 나타낸 도면이다.
DSS 혹은 SDSS의 용접 시에 도 1의 (a)와 (b)에 각각 도시된 것과 같은 시그마 상과 2차 오스테나이트 상이 석출물로 발생되며, 이들은 부식 및 인성에 악영향을 주게 된다. 따라서, 이러한 석출물의 발생을 제어할 필요성이 있다.
용접부의 결함을 자동 검측하는 방법에 대해서는 한국등록특허 제10-0615047호 등에 개시되어 있다.
한국등록특허 제10-0615047호 (2006.08.16 등록) - 용접부의 결함 자동 검측 방법
본 발명은 용접 후 긴 냉각으로 인해 발생되는 시그마 상 및 2차 오스테나이트 상을 포함하는 석출상과 같은 결함을 냉각시간 단축으로 제어하는 용접 결함 방지 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 탈부착 가능한 고정 수단을 가지고 있어 파이프의 용접 과정에서는 석출상 제어를 위해 필요 시에만 냉각수가 흐르는 플렉시블 파이프를 용접 부위에 근접하게 위치시킬 수 있는 용접 결함 방지 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 이외의 목적들은 하기의 설명을 통해 쉽게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 냉각 유체가 순환하는 플렉시블 파이프; 및 상기 플렉시블 파이프로 상기 냉각 유체를 공급하는 유체탱크를 포함하되, 상기 플렉시블 파이프 중 일부분은 용접대상물의 용접부분에 미리 지정된 간격 범위 내에 부착되는, 용접 결함 방지 장치가 제공된다.
정상 상태에서는 상기 플렉시블 파이프의 임의의 지점에 체결되고, 고정 상태에서는 상기 플렉시블 파이프가 상기 용접대상물에 밀착되도록 고정시키는 고정 장치를 더 포함할 수 있다.
상기 고정 장치는, 일단이 힌지부를 중심으로 힌지 연결되고, 정상 상태에서 상기 플렉시블 파이프의 단면에 상응하는 형상 및 단면적을 가지는 내부 공간을 가지는 폐곡선을 형성하는 제1 그립부 및 제2 그립부와; 상기 제1 그립부 및 상기 제2 그립부 각각의 타단에 결합된 제1 자석부 및 제2 자석부를 포함할 수 있다.
상기 제1 자석부 및 상기 제2 자석부는 서로 반대 극성을 가질 수 있다.
상기 고정 장치는 정상 상태에서는 상기 제1 자석부와 상기 제2 자석부가 서로 만나도록 하고, 고정 상태에서는 상기 제1 자석부와 상기 제2 자석부가 분리되어 상기 제1 그립부와 상기 제2 그립부의 사이각을 증가시킨 후 상기 용접대상물의 표면에 부착되도록 할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 용접 후 긴 냉각으로 인해 발생되는 시그마 상 및 2차 오스테나이트 상을 포함하는 석출상과 같은 결함을 냉각시간 단축으로 제어하는 효과가 있다.
또한, 탈부착 가능한 고정 수단을 가지고 있어 파이프의 용접 과정에서는 석출상 제어를 위해 필요 시에만 냉각수가 흐르는 플렉시블 파이프를 용접 부위에 근접하게 위치시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 시그마 상과 2차 오스테나이트 상을 나타낸 도면,
도 2는 용접부분에 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 결함 방지 장치가 장착된 모습을 나타낸 도면,
도 3 및 도 4는 플렉시블 파이프를 고정하기 위한 고정 장치의 정상 상태와 고정 상태를 나타낸 도면.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 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.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 그리고 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
도 2는 용접부분에 본 발명의 일 실시예에 따른 용접 결함 방지 장치가 장착된 모습을 나타낸 도면이고, 도 3 및 도 4는 플렉시블 파이프를 고정하기 위한 고정 장치의 정상 상태와 고정 상태를 나타낸 도면이다.
도 2 내지 도 4에는 용접대상물(100), 용접부분(20), 용접 결함 방지 장치(100), 유체탱크(110), 구동부(130), 제어부(140), 플렉시블 파이프(120), 고정 장치(200), 제1 및 제2 그립부(210, 215), 힌지부(220), 제1 및 제2 자석부(230, 235)가 도시되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 용접 결함 방지 장치(100)는 용접대상물(100)의 용접부분(20)에서 용접 이후 긴 냉각시간으로 인해 발생되는 시그마 상 및 2차 오스테나이트 상을 포함하는 석출상이 발생되지 않도록 냉각시간을 단축시킨 것을 특징으로 한다.
본 실시예에 따른 용접 결함 방지 장치(100)는 유체탱크(110), 구동부(130), 제어부(140), 플렉시블 파이프(120)를 포함한다.
유체탱크(110)는 내부 공간에 냉각을 위한 냉각유체가 수용된다.
유체탱크(110)의 유입구와 배출구 사이에는 미리 정해진 길이를 가지는 플렉시블 파이프(120)가 연결될 수 있다. 유체탱크(110)에 수용된 냉각유체가 배출구를 통해 배출된 후 플렉시블 파이프(120)를 따라 흐른 후 다시 유입구를 통해 유체탱크(110) 내로 유입될 수 있다.
본 실시예에서 유체탱크(110)에는 휠과 같은 이동수단이 구비되어, 유체탱크(110)를 원하는 위치로 원활히 이동시킬 수 있는 이동형 구조를 가질 수 있다.
플렉시블 파이프(120)는 형상 변화가 자유로운 유연성을 가지는 파이프이다. 예를 들어, 플렉시블 파이프(120)는 천 재질로 이루어질 수 있다.
플렉시블 파이프(120) 중 일부분은 용접대상물(10)의 용접부분(20)으로부터 미리 지정된 간격 범위 내에 놓여지도록 할 수 있다. 용접부분(20)에서 근접하여 배치됨으로써, 고온의 용접부분(20)이 플렉시블 파이프(120)를 지나는 냉각유체에 의해 빠른 시간 내에 냉각되게 할 수 있다.
유체탱크(110)에는 열교환기(미도시)가 구비되어, 유체탱크(110)에 수용된 냉각유체와 열교환하여 냉각유체가 미리 지정된 온도 이하를 유지하도록 할 수 있다. 이를 위해 열교환기에는 열교환용 유체가 외부로부터 유입될 수 있으며, 열교환 방식으로는 공냉식, 수냉식 등이 적용될 수 있다.
플렉시블 파이프(120)를 통한 냉각유체의 흐름을 만들어 내기 위해 유체탱크(110)에는 구동부(130)가 구비될 수 있다.
구동부(130)는 유입구 및 배출구 중 하나 이상에 설치될 수 있다. 구동부(130)가 유입구에 설치된 경우에는 유체탱크(110)로부터 플렉시블 파이프(120)로 냉각유체가 배출되도록 작동하며, 구동부(130)가 배출구에 설치된 경우에는 플렉시블 파이프(120)로부터 유체탱크(110)로 냉각유체가 유입되도록 작동할 수 있다. 여기서, 구동부(130)는 예를 들어 구동모터일 수 있다.
제어부(140)는 구동부(130)의 동작을 제어한다. 플렉시블 파이프(120)가 용접대상물(100)의 용접부분(20) 근처에 부착된 이후, 구동부(130)의 동작을 제어하여 유체탱크(110) 내의 냉각유체가 플렉시블 파이프(120)를 통해 순환되도록 함으로써, 용접부분(20)의 온도를 낮추어 용접이 이루어진 후 냉각시간을 단축시킬 수 있게 한다.
이러한 냉각시간의 단축 제어로 인해 용접부분(20)에 대한 조직의 형성을 미세하게 제어할 수 있게 되어 도 1에 도시된 것과 같은 석출상의 발생을 제어할 수 있어, 용접부분(20)의 강도를 향상시킬 수 있다.
본 실시예에서는 용접대상물(100)은 파이프와 같이 평평하지 않은 표면을 가질 수 있다. 이처럼 다양한 표면을 가지는 용접대상물(100)에 대해 용접부분(20)에 근접하여 냉각유체의 흐름을 만들어 낼 수 있도록 플렉시블 파이프(120)를 원하는 위치에 고정시킬 수 있는 탈부착 가능한 고정 장치(200)가 더 포함될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 탈부착 가능한 고정 장치(200)는 제1 및 제2 그립부(210, 215), 제1 및 제2 자석부(230, 235) 및 힌지부(220)를 포함할 수 있다.
제1 및 제2 그립부(210, 215) 각각은 그 일단이 힌지부(220)를 중심으로 힌지 연결된다. 그리고 정상 상태(비고정 상태)에서는 각각의 타단이 서로 만나 제1 및 제2 그립부(210, 215) 사이에 소정 단면적을 가지는 빈 공간을 만들어 내도록 외측으로 볼록하게 굽어진 형상을 가진다.
제1 및 제2 그립부(210, 215) 각각의 타단에는 제1 및 제2 자석부(230, 235)가 결합될 수 있다. 제1 및 제2 자석부(230, 235)는 서로 끌어당기는 인력이 작용하도록 서로 반대되는 극성을 가질 수 있다. 즉, 제1 자석부(230)가 N극인 경우 제2 자석부(235)는 S극이고, 제1 자석부(230)가 S극인 경우 제2 자석부(235)가 N극일 수 있다.
고정 장치(200)는 정상 상태(도 3 참조)에서는 제1 자석부(230)와 제2 자석부(235)가 서로 만나 제1 그립부(210) 및 제2 그립부(215)가 폐곡선을 형성하는 형상을 가지게 된다. 이 경우 제1 그립부(210) 및 제2 그립부(215)에 의해 만들어지는 내부 공간은 플렉시블 파이프(120)의 단면에 상응하는 형상 및/또는 단면적을 가져 플렉시블 파이프(120)를 수용할 수 있게 된다.
즉, 탈부착이 가능한 고정 장치(200)는 플렉시블 파이프(120)의 임의의 지점에서 체결되어 플렉시블 파이프(120)와 함께 보관되거나 이동될 수 있게 된다. 즉, 본 실시예에 따른 용접 결함 방지 장치(100)에서 고정 장치(200)를 별도로 보관하지 않더라도 플렉시블 파이프(120)와 함께 보관할 수 있게 되어, 고정 장치(200)를 분실하는 일이 현저히 줄어들게 된다. 따라서, 유사 시에 플렉시블 파이프(120)에 체결되어 있는 고정 장치(200)를 이용할 수 있게 되어, 용접 결함 방지 과정에서 플렉시블 파이프(120)가 용접부분(20) 주위에 원활히 고정되게 할 수 있다.
유사 시에 고정 장치(200)는 고정 상태(도 4 참조)를 가지도록 그 상태를 전환시킬 수 있다. 이 경우 제1 자석부(230)와 제2 자석부(235)를 서로 분리시킨 후 제1 그립부(210)와 제2 그립부(215)가 일정 각도 이상의 사이각을 가지도록 제1 그립부(210)와 제2 그립부(215) 중 하나 이상을 그 사이각이 커지도록 회동시킨다. 그 후 제1 그립부(210) 및 제2 그립부(215) 중 하나의 그립 공간에 플렉시블 파이프(120)가 놓이도록 하고 제1 자석부(230) 및 제2 자석부(235)를 용접대상물(100)의 표면에 부착시킨다. 이 과정에서 플렉시블 파이프(120)는 제1 그립부(210) 혹은 제2 그립부(215)의 가압에 의해 그립 공간의 크기에 맞도록 눌려져 타원 형상을 가지게 될 수도 있다.
용접대상물(100)은 예를 들어 금속 재질로 이루어진 경우, 제1 자석부(230)와 제2 자석부(235)의 자력에 의해 고정 장치(200)가 용접대상물(100)에 부착되면서 플렉시블 파이프(120)도 용접대상물(100)의 표면에 밀착되도록 가압하게 된다.
이 때 힌지부(220)가 용접부분(20)의 직상방에 놓이도록 하고, 제1 그립부(210)의 그립 공간과 제2 그립부(215)의 그립 공간에 플렉시블 파이프(120)가 놓여지도록 함으로써, 용접부분(20)에 근접하여 그 양쪽에 냉각 유체가 순환하는 플렉시블 파이프(120)가 고정되게 할 수 있다.
본 실시예에서는 자력을 이용하여 탈부착 가능한 고정 장치(200)를 이용하여 용접대상물(100)의 용접부분(20) 주위의 원하는 위치에 플렉시블 파이프(120)를 고정시킬 수 있게 된다.
또한, 고정 장치(200)는 플렉시블 파이프(120)의 고정용으로 사용되지 않을 경우에는 플렉시블 파이프(120)의 둘레에 체결되는 정상 상태가 되게 함으로써, 플렉시블 파이프(120)와 함께 이동 및 보관되게 하여 분실을 방지함으로써 필요한 경우 즉각적으로 활용이 가능하게 할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 용접대상물 20: 용접부분
100: 용접 결함 방지 장치 110: 유체탱크
120: 플렉시블 파이프 130: 구동부
140: 제어부 200: 고정 장치
210: 제1 그립부 215: 제2 그립부
220: 힌지부 230: 제1 자석부
240: 제2 자석부

Claims (5)

  1. 냉각 유체가 순환하는 플렉시블 파이프; 및
    상기 플렉시블 파이프로 상기 냉각 유체를 공급하는 유체탱크를 포함하되,
    상기 플렉시블 파이프 중 일부분은 용접대상물의 용접부분에 미리 지정된 간격 범위 내에 부착되는, 용접 결함 방지 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    정상 상태에서는 상기 플렉시블 파이프의 임의의 지점에 체결되고, 고정 상태에서는 상기 플렉시블 파이프가 상기 용접대상물에 밀착되도록 고정시키는 고정 장치를 더 포함하는, 용접 결함 방지 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 고정 장치는,
    일단이 힌지부를 중심으로 힌지 연결되고, 정상 상태에서 상기 플렉시블 파이프의 단면에 상응하는 형상 및 단면적을 가지는 내부 공간을 가지는 폐곡선을 형성하는 제1 그립부 및 제2 그립부와;
    상기 제1 그립부 및 상기 제2 그립부 각각의 타단에 결합된 제1 자석부 및 제2 자석부를 포함하는, 용접 결함 방지 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 자석부 및 상기 제2 자석부는 서로 반대 극성을 가지는, 용접 결함 방지 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 고정 장치는 정상 상태에서는 상기 제1 자석부와 상기 제2 자석부가 서로 만나도록 하고,
    고정 상태에서는 상기 제1 자석부와 상기 제2 자석부가 분리되어 상기 제1 그립부와 상기 제2 그립부의 사이각을 증가시킨 후 상기 용접대상물의 표면에 부착되도록 하는, 용접 결함 방지 장치.
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