WO2014171630A1 - 이중관형 엘보의 성형방법 - Google Patents

이중관형 엘보의 성형방법 Download PDF

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WO2014171630A1
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heat treatment
double
pipe
forming
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송인도
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Song In Do
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    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES OR PROFILES, OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/15—Making tubes of special shape; Making tube fittings
    • B21C37/28—Making tube fittings for connecting pipes, e.g. U-pieces
    • B21C37/283—Making U-pieces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B21C37/00—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape
    • B21C37/06—Manufacture of metal sheets, bars, wire, tubes or like semi-manufactured products, not otherwise provided for; Manufacture of tubes of special shape of tubes or metal hoses; Combined procedures for making tubes, e.g. for making multi-wall tubes
    • B21C37/30—Finishing tubes, e.g. sizing, burnishing

Definitions

  • the present invention relates to a method of forming an elbow by bending a double pipe-shaped steel having different materials to form an elbow, and forming a double pipe by forming an inner pipe by welding a metal material having a material different from the external appearance on the inner surface of the external pipe.
  • a double tube forming step a first heat treatment step of securing post-weld heat treatment applied to the inner tube material to ensure stability of the inner tube property, an elbow forming step of bending an elbow formed by the first heat treatment step, and forming an elbow;
  • a method of forming a double-tubular elbow which sequentially performs the elbow formed by the elbow forming process and performs a second heat treatment process to secure the appearance and the stability of the appearance properties and a cold process to cool the elbow processed by the second heat treatment process.
  • the general elbow forming method depends on the shape of the elbow, but the elbow made of a single steel is made of elbows that are bent by bending straight pipes to a certain length and then bending the straight pipes.
  • Double steel elbow made by forming another inner pipe on the inner surface of single steel to improve the characteristics such as corrosion resistance, abrasion resistance or chemical resistance to the fluid transferred to the single steel It was made by welding the metal material constituting the inner tube to form the inside.
  • Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2001-0016787 relates to a method of continuously manufacturing a welding elbow (the same concept as 'elbow'), and a guide process in which the first pipe member is sequentially guided from the outside, A high frequency heating step of heating at a high frequency to the outer surface of the first pipe member, and an external force acting process for exerting a force such that an external force acting member around the one end of the guide moves the first pipe member to the left to increase the diameter. And a first diameter increasing step of gradually increasing the diameter of the first pipe member in the second pipe member outside the first guide increasing portion, and moving along the outer surface of the second guide increasing portion.
  • the second diameter increasing process of gradually increasing the diameter of the guide increasing portion, and the third pipe member is guided to the third pipe guide portion of the roller member in a circular shape It consisted of a roller machining process to produce an elbow.
  • the prior art is guided to the first guide increasing portion and the second guide increasing portion gradually increasing the diameter of the first pipe member sufficiently heated by the high-frequency heating coil portion without a separate pressing process, wherein the second It is disposed on the outside of the guide increaser to guide the third pipe member on the outside of the second guide increaser to naturally maintain the circular shape, and does not require a separate press process, thereby reducing the manufacturing process and improving productivity. Exerted an effect.
  • the molding method of the conventional elbow is another metal material by the force of the inside of the elbow made by bending a straight tube having a single material Since the inner pipe is configured to form the inner tube by welding, the problem of low productivity of the elbow occurs;
  • the main purpose is to provide.
  • the present invention is to realize the desired object as described above,
  • Forming method of the double-tubular elbow according to the present invention as described above is to weld the inner tube by welding another metal material to improve the characteristics such as corrosion resistance, abrasion resistance or chemical resistance to the fluid to the inner surface of the straight shape in the longitudinal direction To form a double tube, so that the inner tube can be easily welded to the inside of the exterior;
  • the inner tube is welded to the inside of the exterior, and the double tube formed by the heat treatment conditions after welding is a condition that can stabilize the physical properties of the metal material forming the inner tube to stabilize the metal material of the inner tube, and is bent in a pressurized manner using a mold.
  • FIG. 1 is a process block diagram showing a process sequence of a method for forming a double tube elbow according to a preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a perspective view showing the elbow manufactured by the method of forming a double-tubular elbow according to a preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 3 is a partial cross-sectional view showing the elbow produced by the method of forming a double-tubular elbow according to a preferred embodiment of the present invention.
  • 4 to 5 is a partial process perspective view showing the elbow forming process of the molding method of the double-tubular elbow according to a preferred embodiment of the present invention.
  • 6 to 7 is another process block diagram showing the process sequence of the method for forming a double-tubular elbow according to a preferred embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a perspective view showing an elbow manufactured by the method for forming a double tube elbow according to a preferred embodiment of the present invention.
  • Figure 9 is a partial cross-sectional view showing the coupling state of the elbow and the pipe manufactured by the method of forming a double-tubular elbow according to a preferred embodiment of the present invention.
  • 10 to 12 is a perspective view showing a metal ball pressing process of the method of forming a double tube elbow using a metal ball according to a preferred embodiment of the present invention.
  • 13 to 14 is a perspective view showing the appearance restoration process of the method of forming a double-tubular elbow using a metal ball according to a preferred embodiment of the present invention.
  • the present invention relates to a method of forming an elbow by bending a double tube-shaped steel material having different materials, the outer surface 11 and the inner surface of the metallic outer appearance 11 having a straight shape in the longitudinal direction and hollow
  • PWHT post-weld heat treatment
  • a second heat treatment process (S400) for heat treatment It relates to a molding method of a double-tubular elbow comprising a; cold process (S500) for cold cooling the elbow (10b) treated the second heat treatment step (S400).
  • FIGS. 1 to 14 showing embodiments of the present invention.
  • the double tube forming process (S100) is to form an inner tube 12 by welding the metal of the outer material 11 and the other material on the inner surface of the metal material appearance 11 having a straight shape in the longitudinal direction and having a hollow
  • the inner tube 12 is formed in a straight exterior 11 by welding to form a double tube 10a.
  • the exterior 11 is configured to provide a resistance to the pressure of the fluid transported into the elbow (10b), it is possible to use any one of the rolled steel pipe or forged steel pipe made of a general metal material, desalination facilities, Various types of elbows 10b, such as petrochemical facilities, power generation facilities, gas facilities, or recycling facilities, may be used.
  • the size or shape of the appearance 11 such as the diameter, length or thickness of the appearance 11 may also be used in various kinds depending on the purpose of the elbow 10b.
  • the material of the metal forming the inner tube 12 may be of a type that can provide characteristics such as corrosion resistance, abrasion resistance or chemical resistance to a fluid such as stainless steel, nickel alloy, Hastelloy or aluminum alloy Do. That is, when the entire elbow 10b is made of a special material such as stainless steel, nickel alloy, hastelloy, or aluminum alloy, the elbow 10b itself may have characteristics such as corrosion resistance, abrasion resistance, or chemical resistance to a fluid. However, if the entire elbow 10b is made of the special material, since the economical efficiency is reduced due to the expensive special material, the inner tube 12 is formed inside the exterior 11.
  • the welding method can be welded to the inner surface of the exterior 11 of the metal material forming the inner tube 12 using a variety of welding methods according to the judgment of those skilled in the art, it is divided into arc welding, gas welding or special welding It is preferable that the metal forming the inner tube 12 is melted and welded to the inner surface of the outer surface 11 by heat energy by electricity or spark in a fusion welding method.
  • the metal forming the inner tube 12 is made of a welded object (eg, a welding rod 13), and the welded object is melted by applying heat energy in a state of being brought into the hollow of the outer surface 11 and in contact with the inner surface thereof.
  • the molten to-be-welded object is joined and welded to the inner surface of the exterior 11, and the inner pipe 12 is formed.
  • the melting temperature of the metal forming the inner tube 12 may vary depending on the material of the metal used, and the forming thickness of the inner tube 12 is suitable for use of the manufactured elbow 10b according to the present invention. Although it may vary, the bending of the straight double pipe (10a) by the bending force applied in the elbow forming process (S300) at the same time to ensure the durability of the fluid flowing in contact with the inner tube 12 having a thickness of 2 ⁇ 7mm. Even if a certain portion of the inner tube 12 that is stretched by is thinned by stretching, an effect of maintaining a constant thickness can be realized.
  • the double tube forming step (S100) may be formed by welding the inner tube 12 to the inner surface of the outer surface 11, but may be used in any manner, the metal forming the inner tube 12 is a welding rod (13) It is manufactured in the form, one side of the welding rod 13 is maintained in a fixed state, the other side is located on the inner surface of the exterior 11 in a state drawn into the hollow of the exterior 11, the fixed welding rod 13 The exterior 11 is rotated to the center and the welding rod 13 is welded to the inner surface can be configured to form the inner tube (12).
  • the elbow of the conventional release steel is constructed in such a manner that the inner tube 12 is formed by welding a metal forming the inner tube 12 on the inner surface of the outer surface 11 bent at a predetermined bending angle, thereby forming an inner tube 12.
  • the bend angle of the elbow 10b is large or the hollow diameter of the elbow 10b is small, the thickness or uniformity of the inner tube 12 formed by welding is reduced.
  • the rotation or welding of the exterior 11 may be processed using a manpower, but a rotating apparatus capable of rotating the exterior 11 about the center point of the exterior 11 hollow in the state in which the exterior 11 is held.
  • Rotating the exterior 11 by using a power supply or a gas supply device is provided with a power supply or a gas supply device to provide a thermal energy to the other side of the electrode 13 in the state of fixing the one side of the electrode 13
  • the inner tube 12 may be formed on the inner surface of the ().
  • the present invention may be configured to further include a cooling device on the outside of the appearance 11 in order to prevent the exterior 11 is excessively heated due to the welding heat generated during the double pipe forming process (S100).
  • a cooling device on the outside of the appearance 11 in order to prevent the exterior 11 is excessively heated due to the welding heat generated during the double pipe forming process (S100).
  • Specific configuration of the can be a general configuration using a refrigerant, such as water, synthetic refrigerant or air.
  • the first heat treatment step (S200) is a process of determining the heating temperature of the double pipe (10a) treated with the double pipe forming step (S100) according to the material of the inner pipe 12, and post-weld heat treatment (PWHT).
  • PWHT post-weld heat treatment
  • the inner tube 12 stabilized by the heat energy applied during welding, and in particular, the inner tube 12 in the elbow forming process S300. This is a process for preventing cracks from occurring.
  • the inner tube 12 formed by welding the entire inner surface of the exterior 11 in the double tube forming process (S100) is suddenly maintained since it is constantly heated due to the heat of welding even after the double tube forming process (S100).
  • physical properties of the inner tube 12 may be damaged or cracks may occur, such that fluid flowing into the inner tube 12 may penetrate between the cracks and damage the exterior 11, and due to the heat of welding,
  • the portion (HAZ, heat affected zone) of the outer appearance 11 may also be damaged, the first heat treatment step (S200) of the present invention realizes the effect of solving the above problems.
  • the first heat treatment step (S200) allows the inner tube 12 to be easily stretched by the heat treatment applied in the first heat treatment process, so that the double pipe (10a) is bent in the elbow forming step (S300) below. At this time, the inner tube 12 is bent to realize the effect of preventing cracks from occurring.
  • the post-weld heat treatment determines the heating temperature according to the material of the inner tube 12, the heating temperature for the post-weld heat treatment is a regulation on the post-weld heat treatment of the American Society of Mechanical Engneers (ASME) It is preferable to apply.
  • the American Society of Mechanical Engineers' post-weld heat treatment defines heating or cooling conditions, a holding temperature and a holding time for stabilizing a welded seat around structurally weakened by welding heat generated during welding.
  • the first heat treatment step (S200) is applied to the rules of post-weld heat treatment of the American Society of Mechanical Engineers as described above according to the type of material of the inner tube 12 to remove residual stress, stress of the outer tube 11 welded inner tube 12 Physical property stabilization such as concentration relaxation or tissue stabilization can be realized, and the double pipe 10a heated to a constant temperature can be treated with an elbow forming step S300 to prevent cracks in the inner pipe 12.
  • the first heat treatment step (S200) may be performed by applying heat treatment after welding only to the inner tube 12 of the double pipe 10a, but in order to smoothly perform the process, the double pipe in a heating furnace capable of maintaining the heating temperature of the heat treatment after welding ( It is preferable to receive and heat-treat 10a).
  • the present invention is the appearance 11 is composed of any one of a rolled steel pipe or forged steel pipe
  • the inner pipe 12 is any one or more of stainless steel, nickel alloy, Hastelloy-based or aluminum alloy-based is made of a metallic material
  • the first heat treatment process (S200) is processed by a heating temperature of 250 ⁇ 800 °C, and the holding time of the heating temperature is composed of 25 to 35 minutes per 1 inch thickness of the entire double pipe (10a)
  • the first heat treatment step S200 may be performed.
  • the heating temperature is less than 250 °C causes a problem of insufficient heating to improve the elongation of the inner tube 12, and if the heating temperature is higher than 800 °C causes a problem that the inner tube 12 is excessively receded. It is preferable to maintain the heating temperature within the above range, and if the heating temperature holding time is less than 25 minutes per inch of thickness of the double pipe 10a, the holding time is short, causing the problem that the double pipe 10a is not sufficiently heated. When exceeding, since the problem of inferior economy arises, it is preferable to have heating temperature holding time in the said range.
  • the elbow forming step (S300) is in the inlet hole 21 of the mold 20 having the inlet hole 21 in the form of an elbow (10b) that can be inserted into the double pipe (10a) treated the first heat treatment step (S200).
  • Pressing the double pipe (10a) by pressing, the process to make the double pipe (10a) to the curved elbow (10b), the first heat treatment step (S200) is a double pipe (10a) is heated to a predetermined temperature mold 20 It is a step of forcibly drawing the double pipe 10a at a predetermined angle by forcibly drawing it into the inlet hole 21 of the bottom side.
  • the mold 20 has an inlet hole 21 through which the double tube 10a is in contact with the inside of the mold 20, and the inlet hole 21 has a bend angle corresponding to the bend angle of the elbow 10b.
  • the mold 20 is configured to be separated or combined in the form of being divided in half on the basis of the longitudinal center of the inlet hole 21, both molds 20 are combined and integrated at the time of the introduction of the double pipe (10a).
  • the double pipe 10a is drawn into the drawn hole 21
  • the double pipe 10a is drawn into the drawn hole 21 and bends and the elbow 10b made by bending is removed from the mold 20.
  • the inlet hole 21 is configured to have an open state.
  • the mold 20 prevents the double tube 10a from being easily cooled and bent when the double tube 10a treated with the first heat treatment process S200 introduced into the inlet hole 21 is in contact with the mold 20.
  • it may be configured to be preheated within a temperature range similar to that of the double pipe 10a treated with the first heat treatment process (S200).
  • the method and pressing force of the double pipe 10a by pressing the inlet hole 21 of the mold 20 can be configured in various ways according to the judgment of those skilled in the art, but the double pipe 10a fitted to the inlet of the inlet hole 21 is provided.
  • the pressing force of the press 30 applied to the double pipe 10a can be variously adjusted in consideration of the physical strength according to the material of the double pipe 10a, and in particular, the main physical rigidity of the elbow 10b (in the fluid) It is more preferable to consider according to the material of the appearance 11 to maintain the resistance to).
  • the inner tube 12 of the elbow 10b which is made by bending the double tube 10a in the elbow forming process S300, is heat-treated after welding through the first heat treatment process S200, it melts.
  • the elbow forming process (S300) has a certain angle due to bending when bent (parts corresponding to the inside of the bent portion) or elongated portion (bend) A portion of the inner tube 12 corresponding to the outer portion of the portion is damaged and cracks may occur or physical properties may be weakened.
  • the second heat treatment step (S400) demolds the elbow (10b) subjected to the elbow forming step (S300) from the mold 20, and determines the heating temperature of the elbow (10b) according to the inner tube 12 material.
  • PWHT post-weld heat treatment
  • the elbow 10b processed in the elbow forming process (S300) is bent while being forced into the inlet hole 21 of the mold 20, a state in which a stress on a molecular bond is applied (non-heat treated double pipe 10a) Since it is smaller than forced bending), if the cold is suddenly cold may be damaged, in particular cracks may occur in the inner tube 12, the second heat treatment step (S400) and the first heat treatment step (S200) and Similarly, the elbow 10b may maintain a constant heating state, thereby obtaining an effect of relieving stress received by the metal.
  • the second heat treatment step S400 also realizes stabilization of the metal constituting the outer shell 11 constituting the elbow 10b, but further realizes stabilization of the metal constituting the inner tube 12. It is a process to prevent cracks or peeling from the inner surface of the outer tube 11 is welded to the inner surface of the inner tube 12 having a predetermined bending angle and bent.
  • the elbow 10b processed by the elbow forming process (S300) is immediately cold, the hardness of the exterior 11 or the inner tube 12 itself may be strengthened, but the fluid transferred into the elbow 10b may be degraded.
  • the elbow 10b may be easily broken, and the inner tube 12 may have an appearance 11 due to a difference in thermal conductivity between the outer 11 and the inner tube 12 having different materials. The effect of solving the concern of peeling off the inner surface of the material is realized.
  • the treatment condition of the second heat treatment step (S400) is configured in the same manner as the treatment condition of the first heat treatment step (S200), the appearance 11 is to stabilize the physical properties such as residual stress removal, stress concentration relaxation or structure stabilization
  • the inner tube 12 can realize the effect of solving the problem of cracking and peeling.
  • a detailed description of the second heat treatment step S400 will be replaced with a detailed description of the first heat treatment step S200.
  • the cold step (S500) is a process of coldening the elbow (10b) treated the second heat treatment step (S400), by adjusting the cold temperature or cold time according to the use of the manufactured elbow (10b) elbow (10b) It is a process for adjusting the physical properties of the.
  • the general cold of the metal is a treatment method for controlling the density between the metal particles by placing the metal in a state lower than the recrystallization temperature of the metal, as a result of controlling the physical properties of the finished metal, according to the second embodiment of the present invention
  • the elbow 10b after the heat treatment process (S400) is cold-treated under general cold conditions so that the physical properties (particularly, tensile strength) of the manufactured elbow 10b can be appropriately adjusted according to the use of the elbow 10b. .
  • the tensile strength of the elbow 10b is stronger than the state where the cold time is long or the cold temperature is high, but the ductility is inferior.
  • those skilled in the art can perform the cold step (S500) appropriately according to the use of the elbow (10b).
  • the elbow 10b having the cold step (S500) completed as described above is further processed to form a predetermined thread on the inner circumference or the outer circumference of both sides of the elbow 10b in order to facilitate connection with the straight tube.
  • a nut and a nut may be fastened, or the taper-shaped inclined surface may be further processed on the outer periphery of both elbows 10b to be welded with a straight pipe.
  • the metal ball pressing step (S410) and the third heat treatment step (S420) are sequentially processed before the cold working step (S500) of the elbow (10b) made by the second heat treatment step (S400) process. Thereafter, the cold process (S500) is processed to a predetermined portion of the inner tube 12 corresponding to the inside of the bent portion of the elbow during the protrusion 60 or the elbow forming process (S300) by the welding line formed during the double pipe forming step (S100). The protrusion 60 formed in the can be removed.
  • the metal ball pressing step (S410) is mounted on the support 50, the elbow (10b) the second heat treatment step (S400), the elbow (10b) hollow in the hole inlet on one side of the elbow (10b) Pressing and pulling the metal ball 40 having an outer diameter greater than the inner diameter of, through the metal ball 40 through the hole outlet on the other side of the elbow (10b), the metal ball (hollow hole in the elbow 10b) It is a process of removing the corrugated protruding part (protrusion part 60) formed in the inner surface of a hole by pressing through 40.
  • the elbow 10b formed by bending is welded as shown in FIG. 8. Due to the welding line is formed, not only the protruding portion 60 may be formed, but also a portion of the inner tube 12 corresponding to the inside of the bent portion is formed in a curved shape in a straight line, and the protrusion is further corrugated and protruded. 60 is formed.
  • the protrusion 60 formed on the inner surface of the inner tube 12 forms a vortex when the fluid flows inside the elbow 10b as shown in FIG. 9, and the formed vortex is connected to the elbow 10b by a pipe 70. It may cause a malfunction of the pressure sensor to check the fluid pressure of the, may cause noise, and may cause a problem of breaking the pipe 70 by causing the shaking or crack of the pipe 70 by the vortex.
  • the metal ball 40 having an outer diameter larger than the inner diameter of the hollow (hole) of the elbow 10b is positioned at one side hole inlet of the elbow 10b, and then the metal ball. Pressing the 40 with a pressurizing device such as a press 30 to forcibly pull in the hole, and remove the protrusion 60 formed on the inner surface of the inner tube 12 by the metal ball 40 having a round and smooth surface. to be.
  • a pressurizing device such as a press 30 to forcibly pull in the hole, and remove the protrusion 60 formed on the inner surface of the inner tube 12 by the metal ball 40 having a round and smooth surface.
  • the elbow 10b treated with the second heat treatment step (S400) is fixed so as not to move by the pressing force generated when the predetermined portion is supported by the support 50 as shown in FIG. 10 to press the metal ball 40.
  • the metal ball 40 is preferably configured to be gripped by the support 50 so as not to be caught by the support 50 when passing through the hole of the elbow 10b.
  • the metal ball 40 is preferably made of a material having a stronger strength than the material constituting the inner tube 12, the outer diameter equal to or greater than the inner diameter of the elbow 10b except for the protrusion 60 (hereinafter, 'The outer diameter larger than the inner diameter of the elbow (10b)') to press the protrusions 60 so that the protrusions 60 are crushed and filled in the groove formed by the adjacent portion of the protrusions 60, the inner tube ( By pressing the entire portion of 12) exerts an effect of densifying the tissue of the inner tube (12).
  • the metal ball 40 is preheated to a temperature similar to that of the elbow 10b subjected to the second heat treatment step S400, and the metal ball 40 penetrates the inner tube 12 to the metal ball 40. This may solve the problem that the inner tube 12 cools rapidly.
  • those skilled in the art can reduce the friction between the metal ball 40 and the inner surface of the inner tube 12 by applying a lubricating oil to the hole inlet before or by pressing the metal ball 40 to the hole inlet of the elbow 10. have.
  • the metal ball pressing process (S410) may be configured to be penetrated from the hole inlet of the elbow (10b) to the hole outlet by pressing a single metal ball 40, a plurality of metal balls 40 as shown in FIG. Presses sequentially into the hole inlet on one side of the elbow 10b to allow the metal ball 40 to penetrate through the hole outlet on the other side of the elbow 10b.
  • the worker is one metal ball at one side hole inlet (a horizontal state with the ground.)
  • the elbow 10b Fixed to the other end portion and the side portion fixed to the support 50 as shown in Figure 11 to 12
  • the second metal ball 40 is located in the hole inlet
  • the second metal ball 40 and the first metal ball 40 to be moved to the other side of the elbow (10b) hole to press the metal ball (S410) can be performed.
  • the worker may repeat the above process with a plurality of metal balls 40 in consideration of the length of the elbow (10b) and the size of the metal ball (40).
  • the plurality of metal balls 40 when using a plurality of metal balls 40 in the metal ball pressing process (S410), the plurality of metal balls 40 have a different outer diameter size, the larger the outer diameter elbow later (10b) After the metal ball 40 having the largest outer diameter is inserted after being pressed into the hole inlet on one side, the metal ball 40 having the outer diameter smaller than the metal ball 40 having the largest outer diameter It can be comprised so that it may be pressurized by this hole entrance and drawn in.
  • the first has an outer diameter larger than the inner diameter of the hole of the elbow (10b).
  • the metal ball 40 having the smallest outer diameter is pressurized into the hole inlet to remove a part of the protruding portion 60 protruding highly, and the second metal ball 40 having the largest outer diameter is located at the hole inlet.
  • the third metal by inserting the metal ball 40 having an outer diameter smaller than the second metal ball 40 drawn in the second by the press 30
  • the pressing force of the ball 40 is configured to be sequentially transmitted along the second metal ball 40 and the first metal ball 40.
  • the first metal ball 40 and the second metal ball 40 exerts an effect of sequentially pressing the protrusion 60 of the inner tube 12 to remove the protrusion 60, the third metal ball 40 ) Transfers the pressing force by the press 30 to the first metal ball 40 and the second metal ball 40 located in the hole of the elbow 10b having a constant curved shape, and the first metal ball 40 ) And the second metal ball 40 provides a moving force to penetrate the hole.
  • the elbow (10b) after the third heat treatment step (S420) separates the elbow (10b) subjected to the metal ball pressurization step (S410) from the support 50, the elbow (10b) by determining the heating temperature according to the inner tube 12 material.
  • PWHT post-weld heat treatment
  • the inner tube 12 of the elbow 10b that has been plastically changed due to the pressing force by the metal ball 40 applied during the metal ball pressurizing process (S410), It is a process of stabilizing the boundary part of the exterior 11, the inner tube 12, and the exterior 11.
  • the elbow 10b treated with the metal ball pressing process is a state in which the metal ball 40 penetrates the hole and forcibly presses and protrudes the protrusion 60, the elbow 10b is suddenly stressed due to molecular bonding. If it is coldly cold, physical properties may be impaired, and in particular, the boundary between the inner tube 12 and the outer 11 may be hardened by welding, and cracks may be generated through a large plastic deformation state by the metal ball pressing process (S410).
  • the elbow 10b may maintain a constant heating state, thereby relieving stress received by the metal.
  • the third heat treatment step S420 also realizes stabilization of the metal constituting the outer appearance 11 constituting the elbow 10b, but the boundary between the inner tube 12 and the inner tube 12 and the outer shell 11. Stabilization of the metal constituting the more realization is welded to the inner surface of the exterior 11 to have a predetermined bending angle and to prevent cracking or peeling from the inner surface of the bent inner tube 12, It is a process of providing ductility to the boundary between the cured inner tube 12 and the outer 11.
  • the elbow (10b) is processed immediately to the metal ball pressing process (S410), the hardness of the outer 11 or the inner tube 12 itself can be strengthened, but the ductility is lowered fluid transferred into the elbow (10b) Is a high temperature or a low temperature, the elbow (10b) is a problem that can be easily broken, due to the difference in the thermal conductivity of the outer material 11 and the inner tube 12 of different materials, the inner tube 12 is the outer appearance (11) Although there is a risk of peeling off the inner surface of the), the third heat treatment step (S420) realizes the effect of solving the above problems.
  • the treatment condition of the third heat treatment step (S420) is configured in the same manner as the treatment condition of the second heat treatment step (S400), the outer appearance 11 is to stabilize the physical properties such as residual stress removal, stress concentration relaxation or structure stabilization
  • the inner tube 12 can realize the effect of solving the problem of cracking and peeling.
  • a detailed description of the third heat treatment step S420 will be replaced with a detailed description of the second heat treatment step S400.
  • the present invention has a bending form corresponding to the bending form of the elbow (10b) of the elbow (10b) subjected to the third heat treatment step (S420) before the cold process (S500), the outer diameter of the appearance 11
  • the contour restoring process (S430) for pressing the elbow (10b) After the corresponding position is placed in the inlet hole 21 'of the mold 20' having the inlet hole (21 ') having a corresponding inner diameter, the contour restoring process (S430) for pressing the elbow (10b);
  • the treatment can be performed in a cold step (S500).
  • the contour restoration process (S430) is the elbow (10b) when the outer shape of the elbow (10b) is deformed by the deformation of the elbow (10b) during the metal ball pressurization process (S410) is crushed, the elbow (10b) When connecting the elbow 10b and the linear pipe 70 (which has a circular cross-section) to which the clamps are fastened to each other, a problem arises in that end faces between the elbow 10b and the elbow 10b cannot be smoothly joined. It is a process to secure easy fastening with 70).
  • the contour restoration process (S430) may be any method as long as it can be made to have a circular cross-section of the outer shape of the crushed elbow (10b), but has a bending form corresponding to the bending form of the elbow (10b)
  • the elbow 10b is correspondingly positioned in the inlet hole 21 'of the mold 20' having the inlet hole 21 'having an inner diameter corresponding to the outer diameter of the exterior 11, the mold 20' Alternatively, an external force of the elbow 10b may be restored by applying a pressing force to the elbow 10b.
  • the mold 20 ' is configured in a pair of forms each having half of the inlet holes 21' as shown in FIG. 13, and half of the inlet holes 21 provided in any one of the molds 20 '.
  • the elbow 10b in the corresponding position and then press the mold 20 'provided with the other half of the inlet hole 21' to apply a pressing force to the outer shape of the elbow 10b;
  • the mold is configured in a pair having a half of each of the inlet holes 21 ', and the half of the inlet holes 21' corresponds to each other.
  • the pair of molds 20' May be separated from each other and may be configured in such a way that the elbow 10b drawn into the inlet hole 21 'may be drawn out.
  • the following is a preferred embodiment for producing the elbow by the molding method of the double-tubular elbow of the present invention.
  • the welding rod made of SUS316 is introduced into the pipe, and the welding rod is heated by using a gas torch, and the inside of the pipe is made of SUS316.
  • the tube is welded to a thickness of 4 mm to make a double tube.
  • the holder is rotated in the longitudinal direction of the pipe so that the welding can be even on the inner surface of the pipe.
  • the double pipe made in the double pipe forming process is introduced into a heating furnace heated to 300 ° C. and maintained for 30 minutes.
  • the press After inserting one side of the double tube made in the first heat treatment process into the inlet hole of the mold, the press is located in the upper part of the mold to operate the double tube is bent into the inner side of the inlet hole to be made into an elbow. At this time, the mold is preheated to 50 ° C., and the inlet hole has a bend angle of 45 °.
  • the elbow made in the elbow forming process is demolded from the mold.
  • the elbow is then introduced into a heating furnace heated to 600 ° C. and held for 30 minutes.
  • the second heat treatment elbow is cooled to be cooled by 56 ° C. per hour to complete elbow production having a bend angle of 45 °.
  • Steps 1 to 4 of Example 1 (1. Double tube forming step, 2. First heat treatment step, 3. Elbow forming step, 4. Second heat treatment step) are sequentially processed.
  • the elbow After separating the elbow subjected to the metal ball pressing process from the support, the elbow is introduced into a heating furnace heated to 600 °C, and maintained for 30 minutes.
  • the elbow processed by the third heat treatment process is cooled to be cooled by 56 ° C. per hour, and has a bend angle of 45 ° to complete manufacture of the elbow in which the inner tube is smoothly treated with a metal ball.
  • Steps 1 to 4 of Example 1 (1. Double tube forming step, 2. First heat treatment step, 3. Elbow forming step, 4. Second heat treatment step) and 5 to 6 steps (5. Metal ball pressurization step, 6. third heat treatment step).
  • the elbow subjected to the third heat treatment process is placed in an inlet hole of a mold having an inlet hole having a bending angle of 45 ° and an outer diameter of 90 cm, and then a press located at an upper portion of the mold is operated to move into the inlet hole. Elbow retracts and evenly restores the elbow's appearance.
  • the elbows produced in the appearance restoration process are demolded from the mold. Thereafter, the elbow (10b) subjected to the contour restoration process is cooled to be cooled by 56 ° C. per hour to have a bend angle of 45 °, and the inner tube is smoothly treated with metal balls to complete the production of the elbow.
  • the present invention can be used in the industry of bending elbows of steel tubes having different materials to form elbows.

Abstract

본 발명은 이중관 형태의 강재를 굽힘처리하여 엘보로 성형하는 방법에 관한 것으로서, 외관의 내부면에 외관과 다른 재질을 갖는 금속재를 용접성형하여 내관을 형성시켜 이중관을 만드는 이중관 성형공정과, 상기 이중관을 내관 재질에 맞는 용접 후 열처리를 수행하여 내관 물성의 안정성을 확보하는 제1 열처리공정과, 상기 제1 열처리공정처리된 이중관을 굽혀 엘보를 만드는 엘보 성형공정과, 상기 엘보 성형공정처리된 엘보를 다시 열처리하여 외관과 외관 물성의 안정성을 확보하는 제2 열처리공정 및, 제2 열처리공정처리된 엘보를 식히는 냉간공정을 순차적으로 수행하는 이중관형 엘보의 성형방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 길이방향으로 직선 형태를 하는 외관의 내부면에 외관과 다른 금속재를 용접하여 내관을 형성시켜 이중관을 만들어, 외관의 내부에 용이하게 내관을 용접할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있고; 내관이 외관의 내부에 용접되어 형성된 이중관을 내관을 형성하는 금속재의 물성을 안정화시킬 수 있는 조건인 용접 후 열처리 조건으로 처리하여 내관의 금속재를 안정화시킨 후, 금형을 이용하여 가압방식으로 굽은 형태의 엘보로 성형함으로써, 굽은 형태의 엘보 성형시에 내관에 가해지는 물리적인 가압력으로 인한 내관의 부분적인 변성 또는 크랙발생으로 인한 손상을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.

Description

이중관형 엘보의 성형방법
본 발명은 서로 다른 재질을 갖는 이중관 형태의 강재를 굽힘처리하여 엘보로 성형하는 방법에 관한 것으로서, 외관의 내부면에 외관과 다른 재질을 갖는 금속재를 용접성형하는 방법으로 내관을 형성시켜 이중관을 만드는 이중관 성형공정과, 상기 이중관을 내관 재질에 적용되는 용접 후 열처리를 수행하여 내관 물성의 안정성을 확보하는 제1 열처리공정과, 상기 제1 열처리공정처리된 이중관을 굽혀 엘보를 만드는 엘보 성형공정과, 상기 엘보 성형공정처리된 엘보를 다시 열처리하여 외관과 외관 물성의 안정성을 확보하는 제2 열처리공정 및, 제2 열처리공정처리된 엘보를 식히는 냉간공정을 순차적으로 수행하는 이중관형 엘보의 성형방법에 관한 분야이다.
일반적인 엘보 성형방법은 엘보의 형태에 따라 달라지나, 우선 단일 강재로 만들어지는 엘보는 직선 형태의 관을 일정의 길이로 절단한 후, 직선관을 구부려서 굽혀진 형태의 엘보로 만들어졌고, 엘보의 내부로 이송되는 유체에 대한 내식성, 내마모성 또는 내화학성 등의 특성을 향상시키기 위하여 단일강재의 내부면에 또 다른 재질의 내관을 형성시켜 만들어지는 이중관형의 엘보는 상기 방법으로 단순하게 굽혀져 만들어진 단일강재의 내부에 내관을 구성하는 금속재를 용접하여 형성시킴으로써 만들어졌다.
다음은 엘보 성형에 관한 대표적인 종래기술이다.
즉, 국내공개특허 제10-2001-0016787호는 연속적으로 용접용 엘보('엘보'과 동일한 개념임.)를 제작하는 방법에 관한 것으로서, 외부로부터 제1 파이프부재가 차례로 안내되는 안내공정과, 상기 제1 파이프부재의 외측면에 고주파로 가열하는 고주파가열공정과, 상기 가이드 일단부의 주변에 있는 외력작용부재가 상기 제1 파이프부재를 좌측으로 이동시켜 직경이 증가되도록 힘을 작용하는 외력작용공정과, 상기 제1 가이드 증가부의 외측에 있는 제2 파이프부재에서 상기 제1 파이프부재의 직경을 점진적으로 증가시키는 제1 직경증가공정과, 상기 제2 가이드 증가부의 외측면을 따라 이동되면서 상기 제2 가이드 증가부의 직경이 점진적으로 증가되는 제2직경증가공정과, 롤러부재의 제3 파이프안내부에 상기 제3 파이프부재가 가이드되면서 원형의 형상으로 엘보를 제작하는 롤러가공공정으로 이루어졌다.
또한 상기 종래기술은 별도의 프레스공정을 거치지 않고도 고주파가열코일부에 의해 충분히 가열된 제1 파이프부재의 직경이 점차 증가하는 제1 가이드 증가부 및 제2 가이드 증가부에 가이드되며, 이때 상기 제2 가이드 증가부의 외측에 배설되어 상기 제2 가이드증가부의 외측에 있는 제3 파이프부재를 가이드함으로써 자연스럽게 원형을 유지하게 되고, 별도의 프레스 공정을 필요로 하지 않으므로써 제작공정을 절감하여 생산성을 향상시킬 수 있는 효과를 발휘하였다.
하지만, 상기 종래기술을 서로 다른 재질을 갖는 이형강재의 엘보의 성형시에 적용하면, 이형강재의 내측에 해당하는 내관이 제1, 제2 직경증가공정 또는 롤러가공공정 시에 손상되어 크랙이 발생될 수 있는 문제가 있어, 이를 해결하기 위한 지속적인 연구개발이 요구된다.
본 발명은 이중관형 엘보의 성형방법의 종래기술에 따른 문제점들을 개선하고자 안출된 기술로서, 종래 엘보의 성형방법은 단일 재질을 갖는 직선관을 구부린 상태로 만든 엘보의 내부에, 인력으로 또 다른 금속재를 용접함으로써 내부관을 형성시키도록 구성되기 때문에, 엘보의 생산성이 떨어지는 문제가 발생하였고;
엘보의 구부러짐이 클수록 작업자에 의한 용접이 어려워지고, 그로 인하여 인력에 의한 용접의 정확도가 떨어져, 용접에 의하여 형성된 내관의 두께가 일정하지 못한 문제 또는 물리적인 균일도가 떨어지는 문제가 발생하여, 이에 대한 해결점을 제공하는 것을 주된 목적으로 하는 것이다.
본 발명은 상기와 같은 소기의 목적을 실현하고자,
길이방향으로 직선 형태를 하고 중공을 갖는 금속재질 외관의 내부면에 외관과 다른 재질의 금속을 용접하여 내관을 형성시켜 이중관을 만드는 이중관 성형공정과; 상기 이중관 성형공정처리된 이중관을 내관 재질에 따라 가열온도를 결정하여, 용접 후 열처리(PWHT, Post Weld Heat Treatment)하는 제1 열처리공정과; 상기 제1 열처리공정처리된 이중관이 인입가능한 엘보 형태의 인입홀을 구비하는 금형의 인입홀에 이중관을 가압하여 인입시켜, 이중관을 굽은 형태의 엘보로 만드는 엘보 성형공정과; 상기 엘보 성형공정처리된 엘보를 금형에서 탈형시킨 후, 엘보를 내관 재질에 따라 가열온도를 결정하여, 다시 용접 후 열처리(PWHT, Post Weld Heat Treatment)하는 제2 열처리공정과; 상기 제2 열처리공정 처리된 엘보를 냉간시키는 냉간공정;을 포함하여 구성되는 이중관형 엘보의 성형방법을 제시한다.
상기와 같이 제시된 본 발명에 의한 이중관형 엘보의 성형방법은 길이방향으로 직선 형태를 하는 외관의 내부면에 유체에 대한 내식성, 내마모성 또는 내화학성 등의 특성을 향상시키는 또 다른 금속재를 용접하여 내관을 형성시켜 이중관을 만들어, 외관의 내부에 용이하게 내관을 용접할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있고;
내관이 외관의 내부에 용접되어 형성된 이중관을 내관을 형성하는 금속재의 물성을 안정화시킬 수 있는 조건인 용접 후 열처리 조건으로 처리하여 내관의 금속재를 안정화시킨 후, 금형을 이용하여 가압방식으로 굽은 형태의 엘보로 성형함으로써, 굽은 형태의 엘보 성형시에 내관에 가해지는 물리적인 가압력으로 인한 내관의 부분적인 변성 또는 크랙발생으로 인한 손상을 방지할 수 있는 효과를 얻을 수 있으며;
이형강재의 엘보의 생산성을 향상시키고, 외관의 내부에 용접에 의하여 형성된 내관의 두께 및 물리적인 균인도를 일정하게 확보할 수 있도록 하는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 이중관형 엘보의 성형방법의 공정순서를 나타내는 공정블럭도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 이중관형 엘보의 성형방법에 의하여 제조된 엘보를 나타내는 사시도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 이중관형 엘보의 성형방법에 의하여 제조되는 엘보를 나타내는 부분 단면도.
도 4 내지 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 이중관형 엘보의 성형방법의 엘보 성형공정을 나타내는 공정 부분 사시도.
도 6 내지 7는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 이중관형 엘보의 성형방법의 공정순서를 나타내는 또 다른 공정블럭도.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 이중관형 엘보의 성형방법에 의하여 제조된 엘보를 나타내는 사시도.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 이중관형 엘보의 성형방법에 의하여 제조된 엘보와 배관의 체결상태를 나타내는 부분 단면도.
도 10 내지 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 금속볼을 이용한 이중관형 엘보의 성형방법의 금속볼 가압공정을 나타내는 사시도.
도 13 내지 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 금속볼을 이용한 이중관형 엘보의 성형방법의 외형복원공정을 나타내는 사시도.
본 발명은 서로 다른 재질을 갖는 이중관 형태의 강재를 굽힘처리하여 엘보로 성형하는 방법에 관한 것으로서, 길이방향으로 직선 형태를 하고 중공을 갖는 금속재질 외관(11)의 내부면에 외관(11)과 다른 재질의 금속을 용접하여 내관(12)을 형성시켜 이중관(10a)을 만드는 이중관 성형공정(S100)과; 상기 이중관 성형공정(S100)처리된 이중관(10a)을 내관(12) 재질에 따라 가열온도를 결정하여, 용접 후 열처리(PWHT, Post Weld Heat Treatment)하는 제1 열처리공정(S200)과; 상기 제1 열처리공정(S200)처리된 이중관(10a)이 인입가능한 엘보(10b) 형태의 인입홀(21)을 구비하는 금형(20)의 인입홀(21)에 이중관(10a)을 가압하여 인입시켜, 이중관(10a)을 굽은 형태의 엘보(10b)로 만드는 엘보 성형공정(S300)과; 상기 엘보 성형공정(S300)처리된 엘보(10b)를 금형(20)에서 탈형시킨 후, 엘보(10b)를 내관(12) 재질에 따라 가열온도를 결정하여, 다시 용접 후 열처리(PWHT, Post Weld Heat Treatment)하는 제2 열처리공정(S400)과; 상기 제2 열처리공정(S400) 처리된 엘보(10b)를 냉간시키는 냉간공정(S500);을 포함하여 구성되는 이중관형 엘보의 성형방법에 관한 것이다.
이하 본 발명의 실시예를 도시한 도면 1 내지 14를 참고하여 본 발명을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
구체적으로, 상기 이중관 성형공정(S100)은 길이방향으로 직선 형태를 하고 중공을 갖는 금속재질 외관(11)의 내부면에 외관(11)과 다른 재질의 금속을 용접하여 내관(12)을 형성시켜 이중관(10a)을 만드는 과정으로서, 직선 형태의 외관(11)에 내관(12)을 용접방식으로 형성시켜 이중관(10a)을 만드는 공정이다.
즉, 상기 외관(11)은 엘보(10b)의 내부로 이송되는 유체의 압력에 대한 저항력을 제공하는 구성으로서, 일반적인 금속재질로 만들어진 압연강관 또는 단조강관 중 어느 하나를 이용가능하고, 담수시설, 석유화학시설, 발전시설, 가스시설 또는 재활용시설 등과 같은 엘보(10b)가 이용되는 목적에 따라 다양한 종류의 것을 이용할 수 있다.
또한 외관(11)의 직경, 길이 또는 두께 등과 같은 외관(11)의 크기 또는 형태 역시 엘보(10b)가 이용되는 목적에 따라 다양한 종류의 것이 이용될 수 있음은 자명할 것이다.
아울러 내관(12)을 형성하는 금속의 재질은 스테인레스계, 니켈합금계, 하스텔로이계 또는 알루미늄합금계 등과 같은 유체에 대한 내식성, 내마모성 또는 내화학성 등의 특성을 제공할 수 있는 종류의 것을 이용가능하다. 즉, 엘보(10b) 전체가 스테인레스계, 니켈합금계, 하스텔로이계 또는 알루미늄합금계 등의 특수재질로 만들어지면, 엘보(10b) 자체가 유체에 대한 내식성, 내마모성 또는 내화학성 등의 특성을 가질 수 있으나, 엘보(10b) 전체를 상기 특수재질로 만들면 고가의 특수재로 인한 경제성이 떨어지기 때문에 외관(11)의 내부에 내관(12)을 형성시키는 것이다.
이때, 용접방식은 당업자의 판단에 따라 다양한 용접방식을 이용하여 내관(12)을 형성하는 금속 재질을 외관(11)의 내부면에 용접시킬 수 있으나, 아크용접, 가스용접 또는 특수 용접으로 구분되는 융접 방식으로 전기 또는 불꽃에 의한 열에너지에 의하여 내관(12)을 형성하는 금속이 용융되어 외관(11)의 내부면에 용접되는 것이 바람직하다.
즉, 내관(12)을 형성하는 금속은 피용접물(예, 용접봉(13))로 제작되고, 피용접물은 외관(11)의 중공에 인입되어 내부면에 상접된 상태에서 열에너지가 가해져 용융되고, 용융된 피용접물은 외관(11)의 내부면에 접합되어 용접됨으로써, 내관(12)을 형성하게 된다.
또한 내관(12)을 형성하는 금속의 용융온도는 이용되는 금속의 재질에 따라 달라질 수 있음은 자명할 것이고, 내관(12)의 형성 두께는 제조완료된 본 발명에 의한 엘보(10b)의 이용용도에 따라 달라질 수 있으나, 2~7mm의 두께를 갖아 내관(12)에 상접되어 흐르는 유체에 대한 내구성을 확보하는 동시에 하기 엘보 성형공정(S300) 시에 가해지는 굽힘력에 의한 직선 이중관(10a)의 굽힘에 의하여 연신되는 내관(12)의 일정부분이, 연신에 의하여 얇아지더라도 일정의 두께를 유지할 수 있도록 하는 효과를 실현한다.
또한 이중관 성형공정(S100)은 외관(11)의 내부면에 내관(12)을 용접하여 형성시킬 수 있으면, 어떠한 방식을 이용하여도 무방하나, 내관(12)을 형성하는 금속은 용접봉(13) 형태로 제작되어, 용접봉(13)의 일측은 고정된 상태를 유지하고, 타측은 외관(11)의 중공에 인입된 상태로 외관(11)의 내부면에 위치되며, 고정된 용접봉(13)을 중심으로 외관(11)이 회전하며 내부면에 용접봉(13)이 용접되어 내관(12)이 형성되도록 구성할 수 있다.
즉, 종래 이형강재의 엘보는 일정의 굽힘각으로 구부러진 외관(11)의 내부면에 내관(12)을 형성하는 금속을 용접하여 내관(12)을 형성시키는 방식으로 구성되었기 때문에, 인력으로 용접공정을 수행하였고, 엘보(10b)의 굽힘각이 크거나 엘보(10b)의 중공 직경이 작은 경우에는 용접으로 형성된 내관(12)의 두께 또는 균일도가 떨어지는 문제가 발생하였다.
하지만 상기 구성의 이중관 성형공정(S100)은 직선의 상태를 갖는 외관(11)의 중공에 내관(12)을 형성시키는 용접봉(13)의 타측을 인입시킨 후, 외관(11)의 일측 내부면부터 타측 내부면까지 외관(11)을 회전시키며 고르게 용접시킬 수 있는 효과를 발휘한다.
이때, 외관(11)의 회전 또는 용접은 인력을 이용하여 처리할 수도 있으나, 외관(11)을 파지한 상태에서 외관(11) 중공의 중심점을 중심으로 외관(11)을 회전시킬 수 있는 회전장치를 이용하여 외관(11)을 회전시키고, 전원공급장치 또는 가스공급장치가 구비되어 열에너지를 용접봉(13)의 타측에 제공할 수 있는 베이스에 용접봉(13)의 일측을 고정시킨 상태에서 외관(11)의 내부면에 내관(12)을 형성시킬 수도 있다.
또한 본 발명은 이중관 성형공정(S100) 중에 발생되는 용접열로 인하여 외관(11)이 지나치게 가열되는 것을 방지하기 위하여, 외관(11)의 외측에는 냉각장치가 더 포함되어 구성될 수도 있고, 냉각장치에 관한 구체적인 구성은 물, 합성냉매 또는 공기 등과 같은 냉매를 이용한 일반적인 구성이 가능하다.
아울러 제1 열처리공정(S200)은 상기 이중관 성형공정(S100)처리된 이중관(10a)을 내관(12) 재질에 따라 가열온도를 결정하여, 용접 후 열처리(PWHT, Post Weld Heat Treatment)하는 과정으로서, 용접 방식으로 외관(11)의 내부에 형성된 내관(12)을 안정화시키고, 용접시에 가해진 열에너지에 의하여 가열된 외관(11)을 안정화시키며, 특히 하기 엘보 성형공정(S300)에서 내관(12)에 크랙이 발생하지 않도록 하기 위한 공정이다.
구체적으로, 상기 이중관 성형공정(S100)으로 외관(11)의 내부면 전체에 용접되어 형성된 내관(12)은 이중관 성형공정(S100) 이후에도 용접열로 인하여 일정으로 가열된 상태를 유지하기 때문에 급격하게 냉간되면, 내관(12)의 물성이 손상되거나 크랙이 발생되어 내관(12)의 내부로 흐르는 유체가 크랙 사이로 스며들어 외관(11)을 손상시킬 수 있는 문제가 발생할 수 있고, 용접열로 인하여 구조적으로 약해진 외관(11)의 부분(HAZ, heat affected zone) 역시 물성이 손상될 수 있는데, 본 발명의 제1 열처리공정(S200)은 상기와 같은 문제를 해결하는 효과를 실현한다.
특히, 제1 열처리공정(S200)은 제1 열치리공정에서 가해지는 열처리에 의하여 내관(12)이 용이하게 연신할 수 있도록 하여, 하기 엘보 성형공정(S300)에서 이중관(10a)이 굽힘처리될 때, 내관(12)이 굽혀지면서 크랙이 발생되지 않도록 하는 효과를 실현한다.
이때, 용접 후 열처리(PWHT)는 내관(12)의 재질에 따라 가열온도를 결정하는데, 용접 후 열처리에 관한 가열온도는 미국 기계학회(ASME, American Society of Mechanical Engneers)의 용접 후 열처리에 관한 규정을 적용하는 것이 바람직하다.
즉, 미국 기계학회의 용접 후 열처리에 관한 규정은 용접시에 발생된 용접열에 의하여 구조적으로 약해진 용접된 자리 주변을 안정화시키기 위한 가열 또는 냉각조건, 유지온도 및 유지시간을 규정한 것으로서, 본 발명의 제1 열처리공정(S200)은 내관(12)의 재질 종류에 따라 상기와 같은 미국 기계학회의 용접 후 열처리에 관한 규정을 적용하여 내관(12)이 용접된 외관(11)의 잔류응력 제거, 응력집중 완화 또는 조직안정화 등의 물성안정을 실현할 수 있고, 일정의 온도로 가열된 이중관(10a)을 엘보 성형공정(S300) 처리하여 내관(12)에 크랙이 발생되지 않도록 할 수 있다.
아울러 제1 열처리공정(S200)은 용접 후 열처리를 이중관(10a)의 내관(12)에만 적용시켜 수행가능하나, 공정의 원활한 수행을 위하여 용접 후 열처리의 가열온도를 유지할 수 있는 가열로에 이중관(10a)을 수용시켜 열처리하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명은 외관(11)이 압연강관 또는 단조강관 중 어느 하나로 구성되고, 내관(12)이 스테인레스계, 니켈합금계, 하스텔로이계 또는 알루미늄합금계 중 어느 하나 이상이 금속재질의 것으로 구성되는 경우에는, 제1 열처리공정(S200)을 250~800℃의 가열온도에 의하여 처리하고, 상기 가열온도의 유지시간을 이중관(10a) 전체의 1인치(inch) 두께당 25~35분으로 구성하여, 제1 열처리공정(S200)을 수행가능하다.
이때, 가열온도가 250℃ 미만이면 가열온도가 미약하여 내관(12)의 연신율을 향상시키기 미흡한 문제가 발생하고, 800℃를 초과하면 가열온도가 높아 내관(12)이 지나치게 물러지는 문제가 발생하므로 상기 범위 내의 가열온도를 유지하는 것이 바람직하고, 가열온도 유지시간이 이중관(10a) 1인치 두께당 25분 미만이면 유지시간이 짧아 이중관(10a)이 충분히 가열되지 못하는 문제가 발생하고, 35분을 초과하면 경제성이 떨어지는 문제가 발생하므로, 상기 범위 내의 가열온도 유지시간을 갖는 것이 바람직하다.
아울러 엘보 성형공정(S300)은 상기 제1 열처리공정(S200)처리된 이중관(10a)이 인입가능한 엘보(10b) 형태의 인입홀(21)을 구비하는 금형(20)의 인입홀(21)에 이중관(10a)을 가압하여 인입시켜, 이중관(10a)을 굽은 형태의 엘보(10b)로 만드는 과정으로서, 제1 열처리공정(S200)처리되어 일정의 온도로 가열된 이중관(10a)을 금형(20)의 인입홀(21)에 강제 인입시켜 이중관(10a)을 일정의 각도로 굽히는 공정이다.
구체적으로, 금형(20)은 내부에 이중관(10a)이 상접되며 인입될 수 있는 인입홀(21)을 구비하는데, 상기 인입홀(21)은 엘보(10b)의 굽힘각과 대응하는 굽힘각을 갖는 형태로 구성된다. 또한 금형(20)은 인입홀(21)의 길이방향 중심을 기준하여 절반씩 나눠지는 형태로 분리 또는 결합가능하도록 구성되어, 이중관(10a)의 인입시에는 양쪽의 금형(20)이 결합되어 일체화된 인입홀(21)로 이중관(10a)을 인입받을 수 있고, 이중관(10a)이 인입홀(21)에 인입되며 굽혀짐으로써 만들어진 엘보(10b)를 금형(20)에서 빼낼 때에는 양쪽의 금형(20)을 분리하여 인입홀(21)이 열린 상태를 갖도록 구성되는 것이 바람직하다.
아울러 금형(20)은 인입홀(21)에 인입되는 제1 열처리공정(S200)처리된 이중관(10a)이 금형(20)과 접촉될 때, 이중관(10a)이 쉽게 냉각되는 것을 방지하고, 굽혀지는 이중관(10a)의 외관(11)의 물성이 냉각에 의하여 약해지는 것을 방지하기 위하여, 제1 열처리공정(S200)처리된 이중관(10a)과 비슷한 온도범위 내로 예열될 수 있도록 구성될 수 있다.
또한 이중관(10a)을 금형(20)의 인입홀(21)에 가압하여 인입시키는 방법 및 가압력은 당업자의 판단에 따라서 다양한 방법으로 구성가능하나, 인입홀(21)의 입구에 끼워진 이중관(10a)을 프레스(30)로 가압하여 이중관(10a)을 인입홀(21) 내부로 강제 인입시킬 수 있다. 이때, 이중관(10a)에 가해지는 프레스(30)의 가압력은 이중관(10a)의 재질에 따른 물리적인 강도를 고려하여 다양하게 조절가능하고, 특히, 엘보(10b)의 주된 물리적인 강성(유체에 대한 저항력)을 유지시키는 외관(11)의 재질에 따라 고려하는 것이 더욱 바람직하다.
상기와 연관하여, 엘보 성형공정(S300)에서 이중관(10a)이 굽혀짐으로써 만들어지는 엘보(10b)의 내관(12)은 제1 열처리공정(S200)을 통하여 용접 후 열처리된 상태이기 때문에, 용융되지는 않았지만 일정의 연성을 가질 수 있는 상태이고, 그 결과 엘보 성형공정(S300)에서 일정의 각도를 가지며 굽혀질 때 굽힘으로 인한 압축 부분(굽힘부분의 안쪽에 해당하는 부분) 또는 신장 부분(굽힘부분의 바깥쪽에 해당하는 부분)에 해당하는 내관(12) 일정부분이 손상되어 크랙이 발생하거나, 물성이 약해지는 문제를 해결할 수 있다.
아울러 제2 열처리공정(S400)은 상기 엘보 성형공정(S300)처리된 엘보(10b)를 금형(20)에서 탈형시킨 후, 엘보(10b)를 내관(12) 재질에 따라 가열온도를 결정하여, 다시 용접 후 열처리(PWHT, Post Weld Heat Treatment)하는 과정으로서, 엘보 성형공정(S300)에서 굽혀짐으로써 만들어진 엘보(10b)의 외관(11)과 내관(12)을 구성하는 금속을 안정화시키는 공정이다.
구체적으로, 엘보 성형공정(S300)처리된 엘보(10b)는 금형(20)의 인입홀(21)에 강제 인입되면서 굽혀져 만들어지기 때문에 분자결합 상의 스트레스를 받은 상태(비열처리된 이중관(10a)을 강제 굽히는 것보다는 작음)이므로, 급격하게 냉간되면 물성이 손상될 수 있고, 특히 내관(12)에는 크랙이 발생될 수 있는데, 제2 열처리공정(S400)은 상기 제1 열처리공정(S200)과 유사하게 엘보(10b)가 일정의 가열상태를 유지할 수 있도록 하여 금속이 받은 스트레스를 완화시켜 줄 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
보다 상세하면, 제2 열처리공정(S400)은 엘보(10b)를 구성하는 외관(11)을 구성하는 금속의 안정화도 실현하지만, 내관(12)을 구성하는 금속의 안정화를 더욱 실현하여 외관(11)의 내부면에 용접되어 일정의 굽힘각을 가지며 굽혀진 내관(12)에 크랙이 발생되거나, 외관(11)의 내부면에서 박리되지 않도록 하는 과정이다.
즉, 엘보 성형공정(S300)처리된 엘보(10b)를 바로 냉간시키면, 외관(11) 또는 내관(12) 자체의 경도는 강화시킬 수 있으나, 연성이 떨어져 엘보(10b) 내부로 이송되는 유체가 고온 또는 저온의 상태인 경우에는 엘보(10b)가 쉽게 깨질 수 있는 문제가 발생하고, 서로 다른 재질을 하는 외관(11)과 내관(12)의 열전도율 차이로 인하여 내관(12)이 외관(11)의 내부면에서 박리되는 우려를 해결하는 효과를 실현한다.
이때, 제2 열처리공정(S400)의 처리조건은 상기 제1 열처리공정(S200)의 처리조건과 동일하게 구성하여, 외관(11)은 잔류응력 제거, 응력집중 완화 또는 조직안정화 등의 물성안정을 실현할 수 있고, 내관(12)은 크랙 발생 문제와 박리 우려를 해결하는 효과를 실현할 수 있다. 이하 제2 열처리공정(S400)에 관한 구체적인 설명은 상기 제1 열처리공정(S200)에 관한 구체적인 설명으로 대신하겠다.
아울러 냉간공정(S500)은 상기 제2 열처리공정(S400) 처리된 엘보(10b)를 냉간시키는 과정으로서, 제조완료된 엘보(10b)의 사용용도에 따라 냉간 온도 또는 냉간 시간을 조절하여 엘보(10b)의 물성을 조절하기 위한 공정이다.
구체적으로, 금속의 일반적인 냉간은 금속을 금속의 재결정 온도보다 낮은 상태에 놓이도록 하여 금속 입자 간의 밀도를 조절하고, 그 결과 제조완료된 금속의 물성을 조절하기 위한 처리방법으로서, 본 발명에 있어서는 제2 열처리공정(S400)처리된 엘보(10b)를 일반적인 냉간조건으로 냉간시켜 제조완료된 엘보(10b)의 물성(특히, 인장강도)을 엘보(10b)의 사용용도에 따라 적절하게 조절하며 만들 수 있도록 한다.
즉, 냉간조건 중, 냉간 시간이 짧거나 냉간 온도가 낮은 상태에서 엘보(10b)를 처리하면 엘보(10b)의 인장강도는 냉간 시간이 길거나 냉간 온도가 높은 상태보다 강하나, 연성이 떨어지는 상태를 갖고, 상기와 반대의 경우에는 인장강도는 약하나, 연성은 떨어지는 상태를 가지므로, 당업자는 엘보(10b)의 사용용도에 따라 적절하게 냉간공정(S500)을 수행가능하다.
아울러 상기와 같이 냉간공정(S500)이 완료된 엘보(10b)는 직선관과의 연결을 용이하게 하기 위하여, 엘보(10b) 양쪽의 내주 또는 외주에 일정의 나사산을 형성하는 공정을 더 처리하여 직선관과 볼트ㆍ너트 체결될 수도 있고, 엘보(10b) 양쪽의 외주에 테이퍼 형상의 경사면을 만드는 공정을 더 처리하여 직선관과 용접체결될 수도 있다.
또한 본 발명은 상기 제2 열처리공정(S400) 처리되어 만들어진 엘보(10b)를 냉간공정(S500) 처리하기 이전에, 금속볼 가압공정(S410)과 제3 열처리공정(S420)을 순차적으로 처리한 후, 냉간공정(S500) 처리하여 이중관 성형공정(S100) 시에 형성된 용접라인에 의한 돌출부(60) 또는 엘보 성형공정(S300) 시에 엘보의 굽힘부분 안쪽에 해당하는 내관(12)의 일정부분에 형성된 돌출부(60)를 제거할 수 있다.
구체적으로, 상기 금속볼 가압공정(S410)은 상기 제2 열처리공정(S400) 처리된 엘보(10b)를 지지대(50)에 거치시킨 후, 엘보(10b) 일측의 홀입구에 엘보(10b) 중공의 내경보다 큰 외경을 가지는 금속볼(40)을 가압하여 인입시켜, 금속볼(40)을 엘보(10b) 타측의 홀출구로 관통시키는 과정으로서, 엘보(10b)의 중공인 홀에 금속볼(40)을 가압 관통시켜 홀의 내부면에 형성된 주름져 돌출된 부분(돌출부(60))을 제거하는 공정이다.
구체적으로, 금속재질 외관(11)의 내부면에 외관(11)과 다른 재질의 금속을 용접하여 내관(12)을 형성시킨 후, 굽힘처리하여 만들어진 엘보(10b)는 도 8과 같이, 용접으로 인한 용접라인이 형성되어 돌출부(60)가 형성될 수 있을 뿐만 아니라, 직선의 형태에서 굽은 형태로 성형되면서 굽힘부분의 안쪽에 해당하는 내관(12)의 일정부분은 압축되면서 더욱 주름져 돌출된 돌출부(60)가 형성된다.
이때, 내관(12)의 내부면에 형성된 돌출부(60)는 도 9와 같이 엘보(10b)의 내부에서 유체가 유동될 때 와류를 형성시키고, 형성된 와류는 엘보(10b)와 연결된 배관(70)의 유체압력을 체크하기 위한 압력센서의 오작동을 유발할 수 있으며, 소음을 유발할 수 있으며, 와류에 의한 배관(70)의 흔들림 또는 크랙을 유발하여 배관(70)을 파손시키는 문제를 발생시킬 수 있다.
즉, 금속볼 가압공정(S410)은 도 12와 같이 엘보(10b) 중공(홀)의 내경보다 큰 외경을 가지는 금속볼(40)을 엘보(10b)의 일측 홀입구에 위치시킨 후, 금속볼(40)을 프레스(30)과 같은 가압장비로 가압하여 홀에 강제 인입시키고, 둥글고 매끈한 표면을 가지는 금속볼(40)에 의하여 내관(12)의 내부면에 형성된 돌출부(60)를 제거하는 공정이다.
이때, 제2 열처리공정(S400) 처리된 엘보(10b)는 도 10과 같이 지지대(50)에 의하여 일정부분이 지지되어 금속볼(40)을 가압할 때 발생되는 가압력으로 움직이지 않도록 고정되는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게 금속볼(40)이 엘보(10b)의 홀을 관통할 때 지지대(50)에 걸리지 않도록 지지대(50)에 파지되도록 구성되는 것이 바람직하다.
또한 금속볼(40)은 내관(12)을 구성하는 재질보다 강한 강도를 가지는 재질로 구성되는 것이 바람직하고, 돌출부(60)를 제외한 엘보(10b)의 내경과 동일하거나 내경보다 큰 외경(이하, '엘보(10b)의 내경보다 큰 외경'이라 칭함.)을 가져 돌출부(60)를 가압하여 돌출부(60)의 인접에 의하여 형성된 홈에 돌출부(60)가 뭉개지며 메워질 수 있도록 하고, 내관(12)의 전체적인 부분을 가압하여 내관(12)의 조직을 치밀하게 만드는 효과를 발휘한다.
더불어 금속볼(40)은 제2 열처리공정(S400) 처리된 엘보(10b)와 유사한 정도의 온도로 예열된 것을 이용하여 내관(12)에 금속볼(40)이 관통되면서 금속볼(40)에 의하여 내관(12)이 급격하게 식는 문제를 해결할 수도 있다.
또한 당업자는 금속볼(40)을 엘보(10)의 홀입구에 가압 인입시키기 이전 또는 가압 인입시키며 홀입구에 윤활유를 투입하여 금속볼(40)과 내관(12)의 내부면 간의 마찰을 줄일 수 있다.
아울러 금속볼 가압공정(S410)은 하나의 금속볼(40)을 가압하여 엘보(10b)의 홀입구에서 홀출구로 관통될 수 있도록 구성할 수 있으나, 도 12와 같이 복수 개의 금속볼(40)을 순차적으로 엘보(10b) 일측의 홀입구에 가압하여 인입시켜, 금속볼(40)을 엘보(10b) 타측의 홀출구로 관통시키도록 구성할 수 있다.
즉, 작업자는 도 11 내지 12와 같이 지지대(50)에 타측 말단 일정부분과 측부의 일정부분이 고정된 엘보(10b)의 일측 홀입구(지면과 수평 상태를 이룸.)에 하나의 금속볼(40)을 위치시킨 후 프레스(30)로 금속볼(40)을 가압하여, 금속볼(40)의 말단이 홀입구 속으로 어느 정도 인입되도록 만들고, 두 번째 금속볼(40)을 홀입구에 위치시킨 후 프레스(30)로 두 번째 금속볼(40)을 가압하여, 두 번째 금속볼(40)과 첫 번째 금속볼(40)이 엘보(10b) 홀의 타측으로 이동될 수 있도록 하여 금속볼 가압공정(S410)을 수행가능하다. 이때, 작업자는 엘보(10b)의 길이와 금속볼(40)의 크기를 고려하여 복수 개의 금속볼(40)로써 상기 과정을 반복수행할 수 있다.
또한 본 발명은 금속볼 가압공정(S410) 시에 복수 개의 금속볼(40)을 이용할 경우, 복수 개의 금속볼(40)이 서로 다른 외경의 크기를 가지고, 더 큰 외경을 가질수록 후차적으로 엘보(10b) 일측의 홀입구에 가압되어 인입되도록 한 후, 가장 큰 외경을 가지는 금속볼(40)이 인입된 이후에는 가장 큰 외경을 가지는 금속볼(40)보다 작은 외경을 가지는 금속볼(40)이 홀입구에 가압되어 인입되도록 구성할 수 있다.
즉, 일 실시예로, 작업자가 서로 다른 외경을 가지는 세 개의 금속볼(40)을 이용하여 금속볼 가압공정(S410)을 처리하는 경우, 첫 번째에는 엘보(10b) 홀의 내경보다 큰 외경을 가짐과 동시에 가장 작은 외경을 가지는 금속볼(40)을 홀입구에 가압 인입시켜 높게 돌출된 돌출부(60) 일부를 제거하고, 두 번째에는 가장 큰 외경을 가지는 금속볼(40)을 홀입구에 위치시킨 후 가압 인입시켜 돌출부(60) 전체를 제거하며, 세 번째에는 두 번째에 인입된 금속볼(40)보다 작은 크기의 외경을 가지는 금속볼(40)을 인입시켜 프레스(30)에 의한 세 번째 금속볼(40)의 가압력이 두 번째 금속볼(40) 및 첫 번째 금속볼(40)을 따라 순차적으로 전달될 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
이때, 첫 번째 금속볼(40)과 두 번째 금속볼(40)은 내관(12)의 돌출부(60)를 순차적으로 가압하여 돌출부(60)를 제거하는 효과를 발휘하고, 세 번째 금속볼(40)은 일정하게 굽은 형태를 가지는 엘보(10b)의 홀에 위치된 첫 번째 금속볼(40)과 두 번째 금속볼(40)에 프레스(30)에 의한 가압력을 전달하고, 첫 번째 금속볼(40)과 두 번째 금속볼(40)이 홀을 관통할 수 있도록 하는 이동력을 제공한다.
아울러 제3 열처리공정(S420)은 상기 금속볼 가압공정(S410) 처리된 엘보(10b)를 지지대(50)에서 분리시킨 후, 엘보(10b)를 내관(12) 재질에 따라 가열온도를 결정하여, 다시 용접 후 열처리(PWHT, Post Weld Heat Treatment)하는 과정으로서, 금속볼 가압공정(S410) 처리 시에 가해진 금속볼(40)에 의한 가압력으로 인하여 소성변경된 엘보(10b)의 내관(12), 외관(11) 및 내관(12)과 외관(11)의 경계부분을 안정화시키는 공정이다.
구체적으로, 금속볼 가압공정(S410) 처리된 엘보(10b)는 금속볼(40)이 홀을 관통하며 돌출부(60)를 강제로 가압하며 제거한 상태이기 때문에, 분자결합 상의 스트레스를 받은 상태이므로 급격하게 냉간되면 물성이 손상될 수 있고, 특히 내관(12)과 외관(11)의 경계부분은 용접으로 상당히 경화되고 금속볼 가압공정(S410)으로 큰 소성변형의 상태를 거쳐 크랙이 발생될 수 있는데, 제3 열처리공정(S420)은 상기 제2 열처리공정(S400)과 유사하게 엘보(10b)가 일정의 가열상태를 유지할 수 있도록 하여 금속이 받은 스트레스를 완화시켜 줄 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
보다 상세하면, 제3 열처리공정(S420)은 엘보(10b)를 구성하는 외관(11)을 구성하는 금속의 안정화도 실현하지만, 내관(12) 및 내관(12)과 외관(11)의 경계부분을 구성하는 금속의 안정화를 더욱 실현하여 외관(11)의 내부면에 용접되어 일정의 굽힘각을 가지며 굽혀진 내관(12)에 크랙이 발생되거나 외관(11)의 내부면에서 박리되지 않도록 하고, 경화된 내관(12)과 외관(11)의 경계부분에 연성을 부여하는 과정이다.
즉, 금속볼 가압공정(S410) 처리된 엘보(10b)를 바로 냉간시키면, 외관(11) 또는 내관(12) 자체의 경도는 강화시킬 수 있으나, 연성이 떨어져 엘보(10b) 내부로 이송되는 유체가 고온 또는 저온의 상태인 경우에는 엘보(10b)가 쉽게 깨질 수 있는 문제가 발생하고, 서로 다른 재질을 하는 외관(11)과 내관(12)의 열전도율 차이로 인하여 내관(12)이 외관(11)의 내부면에서 박리되는 우려가 있으나, 제3 열처리공정(S420)은 상기와 같은 문제를 해결하는 효과를 실현한다.
이때, 제3 열처리공정(S420)의 처리조건은 상기 제2 열처리공정(S400)의 처리조건과 동일하게 구성하여, 외관(11)은 잔류응력 제거, 응력집중 완화 또는 조직안정화 등의 물성안정을 실현할 수 있고, 내관(12)은 크랙 발생 문제와 박리 우려를 해결하는 효과를 실현할 수 있다. 이하 제3 열처리공정(S420)에 관한 구체적인 설명은 상기 제2 열처리공정(S400)에 관한 구체적인 설명으로 대신하겠다.
또한 본 발명은 냉간공정(S500) 처리하기 이전에, 제3 열처리공정(S420) 처리된 엘보(10b)를 엘보(10b)의 굽힘 형태와 대응하는 굽힘 형태를 가지고, 외관(11)의 외경에 대응하는 내경을 가지는 인입홀(21')을 구비하는 금형(20')의 인입홀(21')에 대응 위치시킨 후, 엘보(10b)를 가압하는 외형복원공정(S430);을 더 포함하여 처리하고, 냉간공정(S500) 처리할 수 있다.
즉, 상기 외형복원공정(S430)은 금속볼 가압공정(S410) 처리 시에 금속볼(40)이 엘보(10b)의 홀을 관통하면서 내관(12)에 가한 가압력이 외관(11)까지 전달되어 외관(11)의 외형(엘보(10b)의 외형과 동일함.)을 변형시킨 경우, 변형된 외관(11)의 외형을 다시 복원시키기 위한 공정이다.
구체적으로, 외형복원공정(S430)은 금속볼 가압공정(S410) 시에 엘보(10b)의 외형이 변형되어 원형(진원)의 단면을 하는 엘보(10b)의 외형이 찌그러지면, 엘보(10b)가 체결되는 직선 배관(70)(원형의 단면을 함.)과 엘보(10b)를 서로 연결할 때, 서로 간의 말단면이 원활하게 접합되지 못하는 문제가 발생하기 때문에, 엘보(10b)와 직선 배관(70)과의 용이한 체결을 확보하기 위한 공정이다.
이때, 외형복원공정(S430)은 찌그러진 엘보(10b)의 외형을 원형의 단면을 갖도록 만들 수 있는 방법이면 어떠한 방법으로 처리하여도 무방하나, 엘보(10b)의 굽힘 형태와 대응하는 굽힘 형태를 가지고, 외관(11)의 외경에 대응하는 내경을 가지는 인입홀(21')을 구비하는 금형(20')의 인입홀(21')에 엘보(10b)를 대응 위치시킨 후, 금형(20') 또는 엘보(10b)에 가압력을 가하여 엘보(10b)의 외형을 복원시킬 수 있다.
즉, 상기 금형(20')은 도 13과 같이 인입홀(21')의 절반씩을 각각 구비하는 한 쌍의 형태로 구성되어, 어느 하나의 금형(20')에 구비된 절반의 인입홀(21')에 엘보(10b)를 대응 위치시킨 후, 다른 절반의 인입홀(21')이 구비된 금형(20')을 누름으로써 엘보(10b)의 외형에 가압력을 가하는 방식으로 구성될 수도 있고; 도 14와 같이 인입홀(21')의 절반씩을 각각 구비하는 한 쌍의 형태로 구성되고, 절반의 인입홀(21')이 서로 대응되는 위치로 금형(20')이 마주하고 있는 상태에서 인입홀(21')의 입구에 엘보(10b)를 프레스(30)로 가압하여 밀어넣음으로써 엘보(10b)의 외형에 가압력을 가하여 엘보(10b) 외형을 복원한 후, 한 쌍의 금형(20')을 서로 분리시켜 인입홀(21')에 인입된 엘보(10b)를 인출할 수 있는 방식으로 구성될 수도 있다.
다음은 본 발명의 이중관형 엘보의 성형방법에 의하여 엘보를 제작하는 바람직한 실시예이다.
[실시예1]
1. 이중관 성형공정
길이 24cm, 내경 42cm, 외경 90cm인 A-105 파이프를 거치대에 고정시킨 후, SUS316 재질의 용접봉을 상기 파이프의 내부에 인입시키고, 가스 토치를 이용하여 용접봉을 가열하며 파이프의 내부에 SUS316 재질의 내부관을 4mm 두께로 용접형성시켜 이중관을 만든다. 이때, 거치대를 파이프의 길이방향으로 회전시켜 파이프의 내부면에 용접이 고르게 될 수 있도록 한다.
2. 제1 열처리공정
상기 이중관 성형공정에서 만들어진 이중관을 300℃로 가열되는 가열로에 인입시키고, 30분을 유지시킨다.
3. 엘보 성형공정
상기 제1 열처리공정에서 만들어진 이중관의 일측을 금형의 인입홀에 끼운 후, 금형의 상부에 위치된 프레스를 가동시켜 인입홀의 내측으로 이중관이 굽혀지며 인입되어 엘보로 만들어지도록 한다. 이때, 금형은 50℃로 예열된 상태이고, 인입홀은 45°의 굽힙각을 갖는다.
4. 제2 열처리공정
금형에 구비된 체결구를 해제하여 금형을 반으로 분리한 후, 상기 엘보 성형공정에서 만들어진 엘보를 금형에서 탈형시킨다. 이후, 엘보를 600℃로 가열되는 가열로에 인입시키고, 30분을 유지시킨다.
5. 냉간공정
상기 제2 열처리공정처리된 엘보를 1시간당 56℃씩 냉각되도록 냉각시켜, 45°의 굽힙각을 갖는 엘보 제조를 완료한다.
[실시예2]
상기 실시예 1의 1 내지 4의 공정(1. 이중관 성형공정, 2. 제1 열처리공정, 3. 엘보 성형공정, 4. 제2 열처리공정)을 순차적으로 처리한다.
5. 금속볼 가압공정
상기 제2 열처리공정 처리된 엘보를 지지대에 고정 지지시킨 후, 40.5cm의 외경을 가지는 A-105 금속볼 5개를 엘보 상부에 해당하는 홀입구에 프레스로 가압하며 순차적으로 인입시키고, 엘보의 하부에 해당하는 홀출구로 관통된 금속볼을 수거한다.
6. 제3 열처리공정
상기 금속볼 가압공정 처리된 엘보를 지지대에서 분리시킨 후, 엘보를 600℃로 가열되는 가열로에 인입시키고, 30분을 유지시킨다.
7. 냉간공정
상기 제3 열처리공정 처리된 엘보를 1시간당 56℃씩 냉각되도록 냉각시켜, 45°의 굽힙각을 갖고, 내관이 금속볼로 매끄럽게 처리된 엘보 제조를 완료한다.
[실시예3]
상기 실시예 1의 1 내지 4의 공정(1. 이중관 성형공정, 2. 제1 열처리공정, 3. 엘보 성형공정, 4. 제2 열처리공정)과 실시예 2의 5 내지 6의 공정(5. 금속볼 가압공정, 6. 제3 열처리공정)을 순차적으로 처리한다.
7. 외형복원공정
상기 제3 열처리공정 처리된 엘보를 45°의 굽힘각을 갖고, 90cm의 외경을 가지는 인입홀이 구비된 금형의 인입홀에 위치시킨 후, 금형의 상부에 위치된 프레스를 가동시켜 인입홀의 내측으로 엘보관이 인입시켜, 엘보의 외형을 고르게 복원시킨다.
8. 냉간공정
금형에 구비된 체결구를 해제하여 금형을 반으로 분리한 후, 상기 외형복원공정에서 만들어진 엘보를 금형에서 탈형시킨다. 이후, 상기 외형복원공정 처리된 엘보(10b)를 1시간당 56℃씩 냉각되도록 냉각시켜, 45°의 굽힙각을 갖고, 내관이 금속볼로 매끄럽게 처리된 엘보 제조를 완료한다.
상기는 본 발명의 바람직한 실시예를 참고로 설명하였으며, 상기의 실시예에 한정되지 아니하고, 상기의 실시예를 통해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변경으로 실시할 수 있는 것이다.
본 발명은 서로 다른 재질을 갖는 이중관 형태의 강재를 굽힘처리하여 엘보로 성형하는 산업에서 이용가능한 것이다.

Claims (8)

  1. 길이방향으로 직선 형태를 하고 중공을 갖는 금속재질 외관(11)의 내부면에 외관(11)과 다른 재질의 금속을 용접하여 내관(12)을 형성시켜 이중관(10a)을 만드는 이중관 성형공정(S100)과;
    상기 이중관 성형공정(S100)처리된 이중관(10a)을 내관(12) 재질에 따라 가열온도를 결정하여, 용접 후 열처리(PWHT, Post Weld Heat Treatment)하는 제1 열처리공정(S200)과;
    상기 제1 열처리공정(S200)처리된 이중관(10a)이 인입가능한 엘보(10b) 형태의 인입홀(21)을 구비하는 금형(20)의 인입홀(21)에 이중관(10a)을 가압하여 인입시켜, 이중관(10a)을 굽은 형태의 엘보(10b)으로 만드는 엘보 성형공정(S300)과;
    상기 엘보 성형공정(S300)처리된 엘보(10b)를 금형(20)에서 탈형시킨 후, 엘보(10b)를 내관(12) 재질에 따라 가열온도를 결정하여, 다시 용접 후 열처리(PWHT, Post Weld Heat Treatment)하는 제2 열처리공정(S400)과;
    상기 제2 열처리공정(S400) 처리된 엘보(10b)를 냉간시키는 냉간공정(S500);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 이중관형 엘보의 성형방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이중관 성형공정(S100)은,
    내관(12)을 형성하는 금속은 용접봉(13) 형태로 제작되어, 용접봉(13)의 일측은 고정된 상태를 유지하고, 타측은 외관(11)의 중공에 인입된 상태로 외관(11)의 내부면에 위치되며,
    고정된 용접봉(13)을 중심으로 외관(11)이 회전하며 내부면에 용접봉(13)이 용접되어 내관(12)이 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이중관형 엘보의 성형방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 외관(11)은,
    압연강관 또는 단조강관 중 어느 하나로 구성되고,
    상기 내관(12)은,
    스테인레스계, 니켈합금계, 하스텔로이계 또는 알루미늄합금계 중 어느 하나 이상이 금속재질의 것으로 구성되는 것을 특징으로 하는 이중관형 엘보의 성형방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1 열처리공정(S200)은,
    250~800℃의 가열온도에 의하여, 이중관(10a) 전체의 1인치(inch) 두께당 25~35분의 온도 유지시간을 갖도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이중관형 엘보의 성형방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2 열처리공정(S400) 처리된 엘보(10b)는,
    상기 제2 열처리공정(S400) 처리된 엘보(10b)를 지지대(50)에 거치된 후, 엘보(10b) 일측의 홀입구에 엘보(10b) 중공의 내경보다 큰 외경을 가지는 금속볼(40)을 가압하여 인입시켜, 금속볼(40)을 엘보(10b) 타측의 홀출구로 관통시키는 금속볼 가압공정(S410)과;
    상기 금속볼 가압공정(S410) 처리된 엘보(10b)를 지지대(50)에서 분리시킨 후, 엘보(10b)를 내관(12) 재질에 따라 가열온도를 결정하여, 다시 용접 후 열처리(PWHT, Post Weld Heat Treatment)하는 제3 열처리공정(S420);을 더 포함하여 처리된 후, 냉간공정(S500) 처리되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이중관형 엘보의 성형방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 금속볼 가압공정(S410)은,
    복수 개의 금속볼(40)을 순차적으로 엘보(10b) 일측의 홀입구에 가압하여 인입시켜, 금속볼(40)을 엘보(10b) 타측의 홀출구로 관통시키도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이중관형 엘보의 성형방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수 개의 금속볼(40)은,
    서로 다른 외경의 크기를 가지고, 더 큰 외경을 가질수록 후차적으로 엘보(10b) 일측의 홀입구에 가압되어 인입되도록 한 후, 가장 큰 외경을 가지는 금속볼(40)이 인입된 이후에는 가장 큰 외경을 가지는 금속볼(40)보다 작은 외경을 가지는 금속볼(40)이 홀입구에 가압되어 인입되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이중관형 엘보의 성형방법.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제3 열처리공정(S420) 처리된 엘보(10b)는,
    엘보(10b)의 굽힘 형태와 대응하는 굽힘 형태를 가지고, 외관(11)의 외경에 대응하는 내경을 가지는 인입홀(21')을 구비하는 금형(20')의 인입홀(21')에 대응 위치된 후, 가압 인입되는 외형복원공정(S430);을 더 포함하여 처리되도록 구성된 후, 냉간공정(S500) 처리되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 이중관형 엘보의 성형방법.
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