KR20190031623A - 티타늄 금속관의 용접 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금속관의 티그 용접 시 티그토치만으로 건전한 가접부의 형성을 손쉽게 할 수 있도록 하는 점용접과정을 포함하는 티타늄 금속관의 용접방법에 관한 것으로,
상기 금속관의 용접방법은, 용접대상 티타늄 금속관(모재)의 접합부가 용접을 위한 그루브로 형성되도록 티타늄 금속관의 접합될 단부에 대한 모따기 연삭을 수행하는 연삭과정;과, 모따기 연삭이된 단부를 서로 대향하도록 위치시킨 후 티그토치를 이용하여 일정 간격을 가지도록 점용접을 수행하여 가접부로서의 점용접부를 형성하는 점용접과정;과, 점용접의 수행이 완료된 후에 본 용접을 수행하는 본용접과정;을 포함하여 이루어져,
티타늄 금속관에 대한 용접을 위해 가접을 수행하는 경우 트레일링실드지그를 사용함이 없이 티그토치만을 이용 하여 점용접을 수행할 수 있도록 하고, 가접부를 형성하는 경우의 양끝단에 대한 연마작업을 수행하지 않도록 하여 티타늄 금속관의 용접 연결 작업을 신속하고 용이하게 수행할 수 있도록 하며, 본 용접부와 가접부의 이음매가 없는 결함없는 용접비드를 얻을 수 있는 것이 가능하여 용접 품질을 현저히 향상시키는 효과를 제공한다.

Description

티타늄 금속관의 용접 방법{WELDING METHOD FOR TITANIUM PIPE}

본 발명은 티타늄 금속관의 티그(TIG) 용접 시의 가접 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 티타늄 금속관의 티그 용접 시 티그토치만으로 건전한 가접부의 형성을 손쉽게 할 수 있도록 하는 점용접과정을 포함하는 티타늄 금속관의 용접방법에 관한 것이다.

일반적으로 금속관을 연결하기 위한 티그(TIG)용접을 수행하는 경우, 두 금속관의 갭을 일정하게 유지하고 단차가 없도록 금속관(모재)을 정렬한 후 가접을 실시하여 그 형태를 고정한다.

이때 스테인리스강, 듀플렉스 스테인리스강, 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강, 티타늄 등의 산화에 민감한 금속관의경우 건전한 용접부를 얻기 위해서는 불활성 가스에 의한 용접부의 실드(shield)가 매우 중요하다.

예를 들어 티타늄의 경우에는 용접 중 불활성 가스 실드 불량에 의하여 기공이 발생하고 비드 색깔이 변하며, 산화 및 질화에 의한 취화로 인하여 용접부에 균열이 발생하는 등의 문제가 발생하기 때문이다.

따라서, 생산공정에서는 가접에서부터 산화 및 결함 방지를 위한 철저한 실드 관리가 필요하다.

도 1은 종래기술의 트레일링실드지그를 이용한 가접과정을 나타내는 도면이고, 도 2 는 종래기술의 가접부 및측면에서 본 가접부의 그라인딩부를 나타내는 도면이며, 도 3은 종래기술의 가접방법으로 용접하여 용접부위와 가접부(900)에 생성된 전면 및 이면 용접비드의 종단면을 나타내는 도면이고, 도 4는 종래기술의 가접방법으로 용접한 가접부(900)의 이음부 이면비드를 나타내는 사진이다.

종래기술에서 스테인리스강, 듀플렉스 스테인리스강, 슈퍼 듀플렉스 스테인리스강, 티타늄 등의 산화에 민감한 금속관, 특히, 티타늄 금속관을 용접하는 경우, 도 1 및 도 2와 같이, 트레일링실드가스호스(600)가 연결된 트레일링실드지그(800)와 토치실드가스호스(200)와 파워케이블(300)과 스위치케이블(400)이 연결된 티그토치(10 0)를 이용하여 양 모재(500)의 그루브(700) 사이의 이면비드가 나온 길이 20 ~ 30mm의 가접부(900)를 형성한다.

이 후 기공 또는 산화가 발생하지 않은 건전하고 매끄러운 본용접부와의 이음을 형성하기 위해 가접부의 양끝단 (1010)을 연마하여 그리인딩부(1000)를 형성한다. 가접부 양끝단에 대한 그라인딩을 하지 않으면 본 용접 시 양끝단부가 잘 용융되지 않아 이면비드의 형성이 어렵기 때문이다.

즉, 금속관의 티그 용접을 위하여 종래기술과 같이 가접을 수행하는 경우에는 티그토치(100) 이외에 트레일링실 드지그(800)를 설치해야 하고, 실드 호스를 연결해야 하며, 가접부(900)의 양끝단에 대한 그라인딩 등의 부가적인 작업을 수행해야 하는 불편함이 있었다.

[0009] 또한, 본 용접이 수행되면 도 3 및 도 4와 같이, 용접부위의 내부와 외부면에는 전면비드(900A)와 이면비드 (900B)가 형성되는데, 이때 가접부(900)와 본 용접부의 이음부에는 매끄럽지 못한 다수의 이음매(900C)가 형성 되어 용접 품질을 저하시키는 문제점을 가진다.

따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 티타늄 금속관의 용접을 위한 가접 시다수의 점용접만을 수행하는 것으로 이면비드가 나온 20 ~ 30mm의 가접부 형성을 위한 가접과정을 대체하며,

티그토치만으로 건전한 가접부로서의 점용접부를 형성하는 것에 의해 종래기술에서와 같이 가접부에 대한 그라 인딩 작업을 수행하는 공정을 없애고,

또한, 본 용접을 수행하는 경우 가접부로서의 점용접부의 높이와 폭이 매우 작아 본 용접에 의해 생성되는 전면 비드 및 이면비드와 점용접부 사이의 이음부에서 이음매가 없거나 매우 작은 결함이 없는 하나의 이음매를 가지는 비드를 형성하여 용접 품질을 향상시킬 수 있도록 하는 티타늄 금속관의 용접방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 티타늄 금속관의 용접방법은, 용접대상 티타늄 금속관(모재)의 접합부가 용접을 위한 그루브로 형성되도록 티타늄 금속관의 접합될 단부에 대한 모따기 연삭을 수행하는 연삭과정;과, 모따기 연삭이된 단부를 서로 대향하도록 놓고 일정한 갭을 유지한 후 티그토치를 이용하여 일정 간격을 가지도록 점용접을 수행하여 가접부로서의 점용접부를 형성하는 점용접과정;과, 점용접의 수행이 완료된 후에 본 용접을 수행하는 본용접과정;을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 점용접과정은 트레일링실드를 사용함이 없이 수행되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 점용접과정에 의해 생성되는 상기 점용접부는 서로 연결되는 티타늄 금속관에 형성되는 그루브로부터 티타늄 금속관의 외부면 또는 내부면을 벗어나 돌출되지 않는 높이와 폭을 가지도록 형성된다.

특히, 상기 점용접부의 높이와 폭은 5mm이하, 바람직하게는 2mm이하일 수 있다.

상기 점용접과정은 티타늄 용가재를 이용하여 수행될 수 있다.

상기 본 용접과정은 접합될 그루브를 따라 트레일링실드지그를 이동시키면서 티타늄 용가재와 모재를 티그토치로 용융시켜 결합시키는 과정인 것을 특징으로 한다.

상술한 구성을 가지는 본 발명은, 티타늄 금속관에 대한 용접을 위해 가접을 수행하는 경우 트레일링실드지그를 사용함이 없이 티그토치만을 이용하여 점용접을 수행하게 되므로 티타늄 금속관의 연결을 위한 티그용접 작업을 현저히 용이하게 하는 효과를 제공한다.

또한 본 발명은 티타늄 금속관에 대한 용접을 위해 가접부로서의 점용접부를 형성하는 경우, 점용접부가 그루부의 내부에 위치하게 되므로, 종래기술에서와 같이 본 용접을 위해 가접부에 대한 연마작업을 수행하지 않으므로 티타늄 금속관의 용접 연결 작업을 신속하고 용이하게 수행할 수 있도록 한다.

또한 본 발명은 본 용접의 종료 후에 본 용접부와 가접부로서의 점용접부 사이의 이음매가 형성되지 않도록 용접을 수행하는 것에 의해 결함 없는 용접비드를 형성할 수 있게 되므로 용접 품질을 현저히 향상시키는 효과를 제공한다.

도 1은 종래기술의 트레일링 실드 지그를 이용한 가접과정을 나타내는 도면,
도 2 는 종래기술의 가접부 및 측면에서 본 가접부의 그라인딩부를 나타내는 도면,

이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 5는 가접과정대신 점용접과정을 포함하는 본 발명의 용접방법의 처리과정을 나타내는 순서도이고, 도 6은 본발명에 따른 점용접과정을 나타내는 도면이며, 도 7은 본 발명에 따른 본 용접과정을 나타내는 도면이고, 도 8 은 본 발명에 따라 용접된 금속관의 전면 및 이면비드의 종단면을 나타내는 도면이며, 도 9는 본 발명에 따라 용접된 금속관의 이면비드 상태를 나타내는 사진이다.

본 발명에 따라 티타늄 금속관(모재)을 서로 용접하여 연결하는 용접과정은 연삭과정(S10), 점용접과정(S20) 및본 용접과정(S30)을 포함하여 이루어진다.

상기 연삭과정(S10)은 티타늄 금속관을 서로 용접하여 연결하고자 하는 경우, 도 5와 같이 서로 연결되도록 배치된 각각의 티타늄 금속관인 모재(500)의 서로 대향하는 단면의 외주면을 일정 경사각을 가지도록 원주둘레를 따라 모따기 연삭을 수행하는 과정이다. 이러한 연삭 과정에 의해 서로 연결된 티타늄 금속관인 모재(500)가 용접을 위해 접촉하는 경우 그루브(700)를 형성한다.

연삭과정(S10)이 수행된 후에는 도 6과 같이 그루브(700)를 형성하도록 용접되어 연결될 양 모재(500)를 서로 접촉되도록 배치한다. 그루브(700)가 형성되도록 양 모재(500)를 배치한 후에는 트레일링실드지그(800, 도 1 참조)를 장착함이 없이 티그토치(100)를 이용하여 점용접을 수행하여 가접부로서의 점용접부(950, 도 6 참조)를 형성한다. 이 때 점용접은 그루브(700)의 내에서 일정 각도 간격을 가지도록 다수로 수행된다. 그리고 점용접에 의해 형성된 점용접부(950)는 그루브로부터 외부로 돌출되지 않는 높이와 폭을 가진다. 이에 의해 점용접부에 대한 그라인딩 작업을 수행하지 않도록 하며, 본 용접이 수행된 후에도 종래기술에서와 같이 불필요하게 길이가 길고 높이가 높은 가접부가 형성되지 않게 되어, 결함이 없는 비드를 얻을 수 있다. 상기 점용접부(950)의 높이와 폭은 2mm이하이면 족하나, 이에 한정되는 것은 아니고 티타늄 금속관의 두께에 따라 가변될 수 있다. 이러한 처리과정이 점용접과정(S20)이 된다.

다음으로, 점용접과정(S20)이 수행된 후에는 도 7과 같이 그루브(700)에 트레일링실드지그를 장착한 후 티그토 치(100)를 이용하여 용가재(110)와 그루브(700)의 모재 부분을 용융시키면서 본 용접을 수행하는 본용접과정 (S30)이 수행된다.

본 발명에 의한 용접 방법은 가접부로서 그루브의 외부로 돌출되지 않는 작은 크기의 점용접부(950)를 형성하게 되므로, 도 8 및 도 9와 같이, 본 용접을 수행하는 경우 전면비드(900A)와 이면비드(900B)가 점용접부(950)를 덮으면서 점용접부용접비드(900D)를 형성하도록 본 용접을 수행할 수 있어 이음매(900C)가 형성되지 않는 결함이 없는 용접비드를 얻을 수 있게 된다. 용접비드의 결함이 감소되면 이음매에서 발생하는 균열 등의 파손의 발생율을 낮추게 되므로 용접 품질 또한 더욱 향상된다.

또한, 도 8 및 도 9와 같이, 점용접부(950)가 그루브(700)의 외부로 돌출되지 않도록 형성되는 것에 의해, 종래 기술에서와 같이 본 용접이 가접부의 시작 또는 종단부에서 중단되고 새로 시작되는 것과 같은 작업의 중단이 발생하지 않게 되므로 용접속도를 향상시키게 되며, 이에 의해 작업 효율을 더욱 높일 수 있도록 한다.

100:티그토치, 110: 용가재, 500: 금속관(모재), 700: 그루브 800: 트레일링실드지그, 950: 점용접부, 900A: 전면비드, 900B: 이면비드 900C: 이음매, 900D: 점용접부용접비드

Claims (1)

1. 용접대상 티타늄 금속관(모재)의 접합부가 용접을 위한 그루브로 형성되도록 티타늄 금속관의 접합될 단부에 대한 모따기 연삭을 수행하는 연삭과정;과, 모따기 연삭이된 단부를 서로 대향하도록 위치시킨 후 티그토치를 이용하여 일정 간격을 가지도록 점용접을 수행하여 가접부로서의 점용접부를 형성하는 점용접과정;과, 점용접의 수행이 완료된 후에 본 용접을 수행하는 본용접과정; 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 티타늄 금속관의 용접방법.

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