KR20200082045A - 클래드 파이프의 연결을 위한 용접 방법 - Google Patents

클래드 파이프의 연결을 위한 용접 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 내벽의 두께가 서로 다른 클래드 파이프를 연결하는 용접 방법에 관한 것으로, 재질이 서로 다른 내벽과 외벽으로 구성된 클래드 파이프를 준비하는 준비 단계; 클래프 파이프를 연결하기 위한 단부의 내주면을 따라서 소정의 폭과 두께의 밴드부를 형성하는 밴드부 형성 단계; 연결 대상이 되는 클래드 파이프들 각각의 접합 단부 내경을 일치시키는 내경 일치 단계; 연결 대상이 되는 클래드 파이프들 각각의 접합 단부에 용접홈을 형성하는 용접홈 형성 단계; 및 연결 대상이 되는 클래드 파이프의 단부를 접촉시킨 상태에서 상기 용접홈에 용접을 수행하는 용접 단계를 포함하며, 상기 내경 일치 단계가, 내경이 상대적으로 작은 클래드 파이프의 밴드부를 깍아서 내경이 상대적으로 큰 클래드 파이프에 일치시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명은, 클래프 파이프의 단부 내주면을 따라서 소정의 두께와 폭으로 밴드부를 추가로 형성하고, 밴드부를 깎아서 내경의 오차를 제거하기 때문에 내벽을 깎아내면서 발생하는 문제점을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

클래드 파이프의 연결을 위한 용접 방법{WELDING METHOD FOR CONNECTION OF CLAD PIPE}
본 발명은 클래드 파이프를 용접하는 방법에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 클래드 파이프와 클래드 파이프를 연결하기 위하여 클래드 파이프와 클래드 파이프가 접촉하는 단부에 용접을 수행하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 원유 등의 부식성이 강한 물질을 수송하기 위해서는 부식에 강한 특수 합금강인 CRA(corrosion resistant alloy) 재질의 파이프를 사용해야 하지만, 파이프 전체를 CRA 재질로 제작하는 경우, CRA의 가격이 높아서 제조비용이 높아지고, 조성이 민감한 CRA의 특성항 파이프 형상으로 형성하는 것에도 어려움이 따른다.
이에, 파이프의 내벽에만 내부식성의 CRA 재질을 적용하고 외벽은 일반 재질을 적용한 2종재질의 클래드 파이프(clad pipe)를 제작하여 석유화학 설비, 해수 양식장, 도금 공장, 제약공장, 발전소 등의 유체 이송관으로 널리 사용되고 있다.
이러한 클래드 파이프를 제조하는 방법은, 외벽을 이루는 재료와 내벽을 이루는 재료를 각각 준비하여 기계적인 방법이나 용접 등의 방법으로 접합하는 방법과 외벽의 내츠에 오버레이 용접을 수행하는 등의 방법으로 내벽층을 형성하는 방법 등이 적용된다. 이때, 오버레이 용접 등으로 내벽층을 형성하는 과정에서 내벽층의 두께가 일정하지 않을 수 있고, 내벽을 이루는 재료를 별도로 준비하여 외벽에 접합하는 경우에도 내벽 재료에 소성변형을 가하는 경우에는 내벽의 두께가 달라질 수 있다.
한편, 클래드 파이프를 실제로 적용하기 위해서는, 1차로 제조된 클래드 파이프들을 서로 연결하여 길이를 연장하여야 하며, 이때 기계적인 결합 방법보다는 용접을 통하여 연결하는 것이 일반적이다.
도 9는 일반적인 클래드 파이프 연결을 위한 용접 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도시된 것과 같이, 클래드 파이프 간(pipe to pipe)의 용접에는, 용접면을 늘리기 위한 용접홈인 V홈을 클래드 파이프의 접합 단부에 외벽(110, 210)과 내벽(120, 220)에 걸쳐 형성하고, 클래드 파이프의 단부를 접촉시킨 상태에서 용접홈에 용접을 수행하여 용접부(300)를 형성하고 있다.
대한민국 등록특허 10-1483646
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서 내벽의 두께가 서로 다른 클래드 파이프를 연결하는 용접 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 용접 방법은,
재질이 서로 다른 내벽과 외벽으로 구성된 클래드 파이프를 준비하는 준비 단계;
클래프 파이프를 연결하기 위한 단부의 내주면을 따라서 소정의 폭과 두께의 밴드부를 형성하는 밴드부 형성 단계;
연결 대상이 되는 클래드 파이프들 각각의 접합 단부 내경을 일치시키는 내경 일치 단계;
연결 대상이 되는 클래드 파이프들 각각의 접합 단부에 용접홈을 형성하는 용접홈 형성 단계; 및
연결 대상이 되는 클래드 파이프의 단부를 접촉시킨 상태에서 상기 용접홈에 용접을 수행하는 용접 단계를 포함하며,
상기 내경 일치 단계가, 내경이 상대적으로 작은 클래드 파이프의 밴드부를 깍아서 내경이 상대적으로 큰 클래드 파이프에 일치시키는 것을 특징으로 한다.
연결을 위한 용접의 대상이 되는 클래드 파이프는, 일반적으로 외벽의 두께와 지름은 동일하지만 내벽의 두께와 내경에서 오차가 발생하며, 이러한 내경의 차이는 연결을 위한 용접과정에서 문제가 된다. 용접 대상인 클래드 파이프 간의 내경 오차를 수정하기 위해서는, 두께가 두꺼운 측의 내벽을 깎아서 두께가 얇은 내벽에 일치시켜야 한다. 하지만, 이는 내식성과 내마모성이 중요한 내벽을 얇은 두께에 일치시키는 단점이 있고, 화학성분의 스펙을 만족시키지 못하여 용접부의 건전성이 낮아지는 원인이 되고 있다.
본 발명은 클래프 파이프의 단부 내주면을 따라서 소정의 두께와 폭으로 밴드부를 추가로 형성하고, 밴드부를 깎아서 내경의 오차를 제거하기 때문에 내벽을 깎아내면서 발생하는 문제점을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 다른 형태에 의한 용접 방법은,
재질이 서로 다른 내벽과 외벽으로 구성된 클래드 파이프를 준비하는 준비 단계;
클래프 파이프를 연결하기 위한 단부의 내주면을 따라서 소정의 폭과 두께의 밴드부를 형성하는 밴드부 형성 단계;
연결 대상이 되는 클래드 파이프들 각각의 접합 단부에 용접홈을 형성하는 용접홈 형성 단계;
연결 대상이 되는 클래드 파이프들 각각의 접합 단부 내경을 일치시키는 내경 일치 단계; 및
연결 대상이 되는 클래드 파이프의 단부를 접촉시킨 상태에서 상기 용접홈에 용접을 수행하는 용접 단계를 포함하며,
상기 내경 일치 단계가, 내경이 상대적으로 작은 클래드 파이프의 밴드부를 깍아서 내경이 상대적으로 큰 클래드 파이프에 일치시키는 것을 특징으로
본 발명의 또 다른 형태에 의한 용접 방법은,
재질이 서로 다른 내벽과 외벽으로 구성된 클래드 파이프를 준비하는 준비 단계;
연결 대상이 되는 클래드 파이프들 각각의 접합 단부에 용접홈을 형성하는 용접홈 형성 단계;
클래프 파이프를 연결하기 위한 단부의 내주면을 따라서 소정의 폭과 두께의 밴드부를 형성하는 밴드부 형성 단계;
연결 대상이 되는 클래드 파이프들 각각의 접합 단부 내경을 일치시키는 내경 일치 단계; 및
연결 대상이 되는 클래드 파이프의 단부를 접촉시킨 상태에서 상기 용접홈에 용접을 수행하는 용접 단계를 포함하며,
상기 내경 일치 단계가, 내경이 상대적으로 작은 클래드 파이프의 밴드부를 깍아서 내경이 상대적으로 큰 클래드 파이프에 일치시키는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 구성된 본 발명은, 클래프 파이프의 단부 내주면을 따라서 소정의 두께와 폭으로 밴드부를 추가로 형성하고, 밴드부를 깎아서 내경의 오차를 제거하기 때문에 내벽을 깎아내면서 발생하는 문제점을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 용접 방법을 나타내는 순서도이다.
도 2 내지 도 6은 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 용접 방법을 도시한 모식도이다.
도 7은 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 용접 방법을 나타내는 순서도이다.
도 8은 본 발명의 세 번째 실시예에 따른 용접 방법을 나타내는 순서도이다.
도 9는 일반적인 클래드 파이프 연결을 위한 용접 방법을 설명하기 위한 도면이다.
첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
그러나 본 발명의 실시형태는 여러 가지의 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명하는 실시형태로만 한정되는 것은 아니다. 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있으며, 도면상의 동일한 부호로 표시되는 요소는 동일한 요소이다.
그리고 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 또는 "구비"한다고 할 때, 이는 특별이 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함하거나 구비할 수 있는 것을 의미 한다.
또한, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
도 1은 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 용접 방법을 나타내는 순서도이고, 도 2 내지 도 6은 본 발명의 첫 번째 실시예에 따른 용접 방법을 도시한 모식도이다.
도 2 내지 도 6은 2개의 클래드 파이프에서 용접이 수행되는 부분에 대한 단면도이다.
먼저, 연결을 위한 용접의 대상이 되는 클래드 파이프를 준비한다.
2개의 클래드 파이프 각각은 재질이 서로 다른 외벽(110, 210)과 내벽(120, 220)으로 구성되며, 일반적인 클래드 파이프 제조방법에 따르면 외벽(110, 210)의 두께는 동일하지만 내벽(120, 220)의 두께가 서로 다르게 제작된다.
도 2에서는 오른쪽에 위치하는 클래프 파이프의 내벽(120)이 왼쪽에 위치하는 클래드 파이프의 내벽(220)에 비하여 두꺼운 것을 확인할 수 있다. 이러한 2개의 클래드 파이프를 연장 연결하기 위한 용접을 수행할 때에는, 각 클래드 파이프의 내경을 일치시켜야 하고, 종래는 상대적으로 두꺼운 내벽(120)을 깍아서 내경을 일치시킨 뒤에 용접을 수행하였다.
이에 비하여 본 실시예의 용접 방법에서는, 도 3에 도시된 것과 같이 2개의 클래드 파이프 각각의 단부 내주면에 밴드부(130, 230)를 각각 형성한다.
밴드부(130, 230)의 재질은 내벽(120)과 동일한 재질이며, 내벽(120)을 형성하는 방법과 동일한 방법을 적용하여, 소정의 두께와 폭으로 추가 형성된다. 밴드부(130, 230)의 폭은 내경을 일치시킨 뒤에 용접을 수행할 때에 용접부의 영향이 미치는 범위를 고려하여 결정된다. 용접과정에서 용접이 수행되어 영향을 받는 범위는 25mm 정도가 되므로 25mm 이상이 되도록 구성하는 것이 바람직하며, 용접부의 영향이 미치지 않는 범위를 고려하여 본 실시예에서는 25~50mm의 폭으로 밴드부(130, 230)를 형성하였다. 밴드부(130, 230)의 두께는 내경을 일치시키기 위하여 깎아내는 두께를 고려하여 결정되며, 클래드 파이프를 제작하는 과정에서 일반적으로 발생되는 내경의 오차를 기준으로 적절한 두께를 선정할 수 있다. 이때, 클래드 파이프를 제조하는 방법에 따라서 내경 오차의 수준에 차이가 있으므로 클래드 파이프 제조방법을 고려한다. 양쪽 클래드 파이프에 형성된 밴드부(130, 230)의 폭과 두께는 서로 다를 수 있다. 내경을 일치시키기 위한 가공 공정에서 소요되는 오차를 고려할 때에 적어도 2.5mm 이상의 두께가 필요하며, 밴드부(130, 230)를 클래드 용접으로 추가 형성하는 과정에서 발생하는 고저 차이가 2.0mm 이하인 것을 고려하여, 본 실시예에서는 4.5mm의 두께로 밴드부(130, 230)를 형성하였다.
이와 같이, 밴드부(130, 230)를 추가로 형성하는 경우에는, 일반적인 구조의 클래드 파이프에 모두 적용할 수 있다. 반면, 제조 과정에서 미리 밴드부(130, 230)를 형성한 상태로 클래드 파이프를 제조할 수도 있으며, 이때에는 클래드 파이프의 제조과정에 밴드부를 형성하는 과정이 포함된 것으로 볼 수 있다.
다음으로 도 4에 도시된 것과 같이, 한쪽의 밴드부를 깎아서 양 클래드 파이의 단부 내경을 일치시킨다.
도시된 도면에서는, 오른쪽에 위치하는 클래드 파이프의 내벽(120)이 더 두꺼워서, 도 3과 같이 밴드부(130)가 형성된 이후에도, 왼쪽에 위치하는 클래드 파이프의 내주면에 형성된 밴드부(230)에 의한 내경보다 밴드부(130)에 의한 내경이 상대적으로 더 작다. 이러한 상태에서 오른쪽 클래드 파이프에 형성된 밴드부(130)을 깎아내면, 왼쪽 클래드 파이프에 형성된 밴드부(230)에 의한 내경과 동일하게 일치시킬 수 있다.
이때, 밴드부(130)만을 깎아내고, 내벽(120)은 전혀 깎아내지 않았기 때문에 내벽을 깎아낼 때에 발생하는 문제들이 전혀 일어나지 않는다.
그리고 도 5에 도시된 것과 같이, 내경이 일치된 클래드 파이프의 양쪽 단부를 가공하여 용접홈을 형성한다.
도시된 경우는, 각 클래드 파이프의 접합단부 외측면을 깎아서 V홈을 형성한 경우이며, 왼쪽 밴드부(130)를 깎아서 내경이 일치되어 있기 때문에 정확한 V홈이 형성된 것을 확인할 수 있다. 한편 용접홈의 형태는 V홈에 한정되는 것은 아니고, 외측면과 내측면을 함께 깎아내는 것도 가능하고, 내경이 일치되어 있기 때문에 내측면에 용접홈을 형성하기에도 유리하다.
마지막으로 도 6에 도시된 것과 같이, 용접홈에 용접을 수행하여 2개의 클래드 파이프를 연결한다.
이때, 용접 방법은 종래에 사용되던 방법이 제한 없이 적용되며, 용접에 의해서 용접홈에 채워진 용접부(300)와 클래드 파이프 사이의 접촉 면적이 밴드부(130, 230)에 의해서 더 늘어났기 때문에 용접 강도가 더 향상된다.
도 7은 본 발명의 두 번째 실시예에 따른 용접 방법을 나타내는 순서도이다.
두 번째 실시예는, 용접홈을 먼저 형성한 뒤에 밴드부를 깎아서 내경을 일치시키는 점만 첫 번째 실시예와 차이가 있고 나머지 내용은 모두 동일하다.
밴드부가 부착되고 내경이 일치되지 않은 상태에서도 용접홈을 형성하는 것에 문제가 없고, 용접홈이 형성된 상태에서 한쪽 밴드부를 깎아서 내경을 일치시키는 것에도 어려움이 없으므로, 순서의 변경이 가능하다.
순서가 변경된 것을 제외하고는 첫 번째 실시예의 기술적 사항이 그대로 적용될 수 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.
도 8은 본 발명의 세 번째 실시예에 따른 용접 방법을 나타내는 순서도이다.
세 번째 실시예는, 용접홈을 먼저 형성한 뒤에 밴드부를 부착하여 내경을 일치시키는 점에서, 첫 번째 및 두 번째 실시예와 차이가 있고 나머지 내용은 모두 동일하다.
밴드부를 형성하지 상태에서도 용접홈을 형성하는 것에 문제가 없고, 용접홈이 형성된 상태에서 밴드부를 부착하는 것과 한쪽 밴드부를 깎아서 내경을 일치시키는 것에도 어려움이 없으므로, 순서의 변경이 가능하다.
이때, 밴드부에는 용접홈이 형성되지 않기 때문에, 첫 번째 실시예에 비해서는 용접홈이 작지만, 내벽을 깎지는 않았기 때문에 종래의 방법에 비교할 때에는 용접홈이 최소한 같거나 더 크다.
순서가 변경된 것을 제외하고는 첫 번째 실시예의 기술적 사항이 그대로 적용될 수 있으므로 구체적인 설명은 생략한다.
이상 본 발명을 바람직한 실시예를 통하여 설명하였는데, 상술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화가 가능함은 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특정 실시예가 아니라 특허청구범위에 기재된 사항에 의해 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상도 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110, 210: 외벽
120, 220: 내벽
130, 230: 밴드부
300: 용접부

Claims (3)

  1. 재질이 서로 다른 내벽과 외벽으로 구성된 클래드 파이프를 준비하는 준비 단계;
    클래프 파이프를 연결하기 위한 단부의 내주면을 따라서 소정의 폭과 두께의 밴드부를 형성하는 밴드부 형성 단계;
    연결 대상이 되는 클래드 파이프들 각각의 접합 단부 내경을 일치시키는 내경 일치 단계;
    연결 대상이 되는 클래드 파이프들 각각의 접합 단부에 용접홈을 형성하는 용접홈 형성 단계; 및
    연결 대상이 되는 클래드 파이프의 단부를 접촉시킨 상태에서 상기 용접홈에 용접을 수행하는 용접 단계를 포함하며,
    상기 내경 일치 단계가, 내경이 상대적으로 작은 클래드 파이프의 밴드부를 깍아서 내경이 상대적으로 큰 클래드 파이프에 일치시키는 것을 특징으로 하는 용접 방법.
  2. 재질이 서로 다른 내벽과 외벽으로 구성된 클래드 파이프를 준비하는 준비 단계;
    클래프 파이프를 연결하기 위한 단부의 내주면을 따라서 소정의 폭과 두께의 밴드부를 형성하는 밴드부 형성 단계;
    연결 대상이 되는 클래드 파이프들 각각의 접합 단부에 용접홈을 형성하는 용접홈 형성 단계;
    연결 대상이 되는 클래드 파이프들 각각의 접합 단부 내경을 일치시키는 내경 일치 단계; 및
    연결 대상이 되는 클래드 파이프의 단부를 접촉시킨 상태에서 상기 용접홈에 용접을 수행하는 용접 단계를 포함하며,
    상기 내경 일치 단계가, 내경이 상대적으로 작은 클래드 파이프의 밴드부를 깍아서 내경이 상대적으로 큰 클래드 파이프에 일치시키는 것을 특징으로 하는 용접 방법.
  3. 재질이 서로 다른 내벽과 외벽으로 구성된 클래드 파이프를 준비하는 준비 단계;
    연결 대상이 되는 클래드 파이프들 각각의 접합 단부에 용접홈을 형성하는 용접홈 형성 단계;
    클래프 파이프를 연결하기 위한 단부의 내주면을 따라서 소정의 폭과 두께의 밴드부를 형성하는 밴드부 형성 단계;
    연결 대상이 되는 클래드 파이프들 각각의 접합 단부 내경을 일치시키는 내경 일치 단계; 및
    연결 대상이 되는 클래드 파이프의 단부를 접촉시킨 상태에서 상기 용접홈에 용접을 수행하는 용접 단계를 포함하며,
    상기 내경 일치 단계가, 내경이 상대적으로 작은 클래드 파이프의 밴드부를 깍아서 내경이 상대적으로 큰 클래드 파이프에 일치시키는 것을 특징으로 하는 용접 방법.
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