WO2018135770A1 - 이중 파이프의 제조방법 - Google Patents

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WO2018135770A1
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주식회사 에코파이프
정진현
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Definitions

  • the present invention relates to a method for manufacturing a double pipe, and relates to a method for manufacturing a high-functional double pipe by joining dissimilar materials having different characteristics.
  • a method for manufacturing a double pipe is known in three ways.
  • Metallurgical bonding type metallurgical bonding type: non-ferrous and steel materials are bonded in a high temperature reducing atmosphere, mainly applied to copper or aluminum bonded bearings
  • mechanical bonding type mechanical bonding type: two by force injection, extrusion or drawing After inserting the pipe, the inside is expanded or crimped and it is mainly applied to wear-resistant double pipes where wear occurs), and an overlay welding type layer of high wear resistance and high corrosion resistance material is formed inside the steel pipe.
  • the inside of the pipe is mainly commercialized for piping requiring corrosion resistance or wear resistance
  • the double pipe reinforced with corrosion resistance and wear resistance is a water pipe, an exhaust pipe for automobiles, a heat exchanger, a sand oil transfer pipe, a petrochemical facility in a chlorine atmosphere.
  • corrosive environments such as seawater desalination facilities and farms, plating plants, and nuclear and thermal power plant seawater cooling lines. It is widely used as a fluid conveying pipe.
  • Such a conventional double pipe is disclosed in Korean Patent Registration No. 1483646 (clad pipe manufacturing method and a clad pipe and a method of joining the clad pipe manufactured by the method).
  • the clad pipe of the prior art is a clad pipe manufacturing method for producing a clad pipe combined with the inner and outer pipes of different metal materials through the drawing, and firmly connected to the manufactured clad pipes and its A method for joining a clad pipe and a clad pipe manufactured by a manufacturing method, the method comprising preparing an outer pipe of carbon steel or stainless steel, and putting the outer pipe into a first drawing mold and drawing an outer pipe through drawing.
  • a coupling groove drawing step of the outer pipe forming a plurality of coupling grooves at equal intervals in the longitudinal direction on the inner circumferential surface of the pipe and preparing an inner pipe made of a metal of a different material from the outer pipe and inserted into the outer pipe; Insert the inner pipe into the inside of the outer pipe and the outer pipe and the inner pipe
  • a drawing production step of manufacturing double pipes by inserting the pipe into the second drawing mold and compressing the inner circumferential surface of the inner pipe to extend outwardly through drawing to form coupling protrusions inserted into the coupling grooves on the outer circumferential surface of the inner pipe. It is characterized by including.
  • the present invention is a problem of the conventional production of pipes due to the difference in elastic modulus and yield strength during plastic working, which is a general problem of the conventional double pipe, the production length of the pipe due to the gap between the inner tube and the outer tube and the conditions of the manufacturing process, In order to solve the work speed, price competitiveness, continuous productivity,
  • An object of the present invention is to prevent the occurrence of gaps caused by the springback of the strips of different materials and to manufacture a double pipe continuously, there is no restriction on the length of the pipe and can realize the working speed, cost competitiveness and continuous productivity To provide a method of manufacturing.
  • the present invention is a primary roll forming step of forming a bent portion on both sides in the longitudinal direction of the strip for the outer tube; A laminating step of laminating an inner tube strip on the outer tube strip; A secondary roll forming step of mechanically coupling the outer tube strip and the inner tube strip; Forming the mechanically coupled outer tube strip and inner tube strip into a pipe shape; A welding step of joining both bent portions and the inner tube strips of the outer tube strip formed into the pipe shape; And a heat treatment step of heat-treating the welded portions of the outer tube strip and the inner tube strip.
  • the present invention is a laminating step of laminating an inner tube strip on the outer tube strip; A first welding step of joining the contact surfaces of the outer tube strip and the inner tube strip; A molding step of forming the joined outer tube strip and the inner tube strip into a pipe shape; A welding step of joining both end portions of the outer tube strip and the inner tube strip, each formed in the pipe shape; And a heat treatment step of heat-treating the welded portions of the outer tube strip and the inner tube strip.
  • the inner tube strip and the outer tube strip of different materials may be bonded to each other to realize high functionality such as structural use and piping.
  • stainless steels with excellent corrosion resistance are used for applications where corrosion occurs, such as water pipes in chlorine atmosphere, transfer pipes for chemical plants, acid rain or street lamps and structures.
  • the manufacturing method of the double pipe according to the present invention can continuously manufacture the double pipe, the length of the pipe is not limited, and the inner tube and the outer tube can be firmly adhered to each other to improve durability.
  • structural pipes and pipes may be manufactured by a simple method of changing the material of the structural double pipes and the double pipes for pipes by changing the material of the external pipe strips and the internal pipe strips or by forming a pipe shape. .
  • FIG. 1 is a flow chart illustrating a method of manufacturing a double pipe according to the present invention.
  • Figure 2 is a side view showing the manufacturing process of the structural double pipe according to the present invention.
  • Figure 3 is a schematic diagram showing a manufacturing process of the structural double pipe according to the present invention.
  • Figure 4 is a schematic diagram showing a manufacturing process of the double pipe for piping according to the present invention.
  • FIG. 5 is a schematic view showing a method of manufacturing a double pipe for piping according to another embodiment of the present invention.
  • the present invention is a primary roll forming step of forming a bent portion on both sides in the longitudinal direction of the strip for the outer tube;
  • It provides a method for producing a double pipe comprising a; heat treatment step of heat-treating the junction of the outer pipe strip and the inner pipe strip.
  • the inner pipe strip and the outer pipe strip of different materials may be bonded to each other to realize high functionality such as structural and plumbing.
  • stainless steels with excellent corrosion resistance are used for applications in which corrosion occurs, such as water pipes of chlorine atmosphere, transfer pipes of chemical plants, acid rain, or street lamps and structures, and parts having no corrosion are inexpensive and have high strength.
  • the manufacturing method of the double pipe according to the present invention can continuously manufacture the double pipe is not limited in length of the pipe, the inner tube and the outer tube can be firmly adhered to each other to improve the durability.
  • structural pipes and pipes may be manufactured by a simple method of changing the material of the structural double pipes and the double pipes for pipes by changing the material of the external pipe strips and the internal pipe strips or by forming a pipe shape. .
  • Method for producing a double pipe according to the present invention includes a primary roll forming step (S100) for forming the bent portion on both sides in the longitudinal direction of the strip for the outer tube.
  • the outer pipe strip may be made of stainless steel material having excellent corrosion resistance, in particular, ferritic stainless steel or duplex stainless steel when manufacturing the structural double pipe, and for the external pipe when manufacturing the double pipe for piping
  • stainless steel material having excellent corrosion resistance in particular, ferritic stainless steel or duplex stainless steel when manufacturing the structural double pipe, and for the external pipe when manufacturing the double pipe for piping
  • carbon steel with a tensile strength of 40 to 70 kgf / mm 2 can be used.
  • the use of such a double pipe determines the material of the outer pipe strip and the inner pipe strip. Specifically, when manufacturing the double pipe for structural use, it is preferable to select carbon steel having relatively low mechanical properties and low price.
  • the inner pipe strip may be made of stainless steel or aluminum alloy.
  • the outer tube strip is rolled into a primary roll mold, and thus bends are formed at both sides in the longitudinal direction of the outer tube strip, and the outer tube stream has a concave shape.
  • the method of manufacturing a double pipe according to the present invention includes a laminating step (S200) of laminating an inner tube strip on the outer tube strip.
  • an inner tube strip is provided so that the outer tube strip and the inner tube strip are laminated.
  • Method for producing a double pipe according to the present invention includes a secondary roll forming step (S300) for mechanically coupling the outer pipe strip and the inner pipe strip.
  • the outer pipe strip and the inner pipe strip are put into the secondary roll mold, and the bend of the outer pipe strip formed during the primary roll forming through the secondary roll forming is bent in the direction of the inner pipe strip to be mechanically combined, and the two strips of different materials are integrated. do.
  • Method for producing a double pipe according to the present invention includes a molding step (S400) for molding the mechanically coupled outer pipe strip and the inner pipe strip into a pipe shape.
  • Mechanically coupled outer tube strips and inner tube strips may be molded into a pipe shape through a plurality of forming roll molds.
  • Method for producing a double pipe according to the present invention includes a welding step (S500) for joining the both sides of the bent portion and the inner pipe strip of the outer pipe strip formed in the pipe shape, respectively.
  • the bonding of the strip may be performed by high frequency electric welding.
  • stainless steel is magnetic and the electrical resistivity is 65 ⁇ ⁇ cm or less, which enables high frequency electric welding.
  • the electrical resistivity is 16 ⁇ ⁇ cm, and thus the high frequency heating is easier than that of stainless steel, so that the stainless steel is easily heated by heat conduction.
  • austenitic stainless steels do not show magnetic properties and have electrical resistivity of 70 ⁇ ⁇ cm or more, which makes them difficult to weld due to poor heating during high frequency electric welding. Therefore, laser beam, plasma, and tungsten inert gas (TIG) are difficult to weld. It may be carried out with one selected from the group consisting of welding.
  • the end of the heated strip may be welded by pressing with a squeeze roller so that the end of the heated strip is welded when the strip is joined.
  • the manufacturing method of the double pipe according to the present invention includes a heat treatment step (S600) of heat-treating the joint of the outer pipe strip and the inner pipe strip.
  • the component segregation and welding residual stress generated by the welding heat during welding are heat treated under an anoxic atmosphere to homogenize the structure and the components, so that good heat treatment structure, corrosion resistance and beautiful weld surface can be secured. Can improve the quality.
  • by performing the heat treatment process at the same time as the pipe manufacturing can reduce the manufacturing cost and the separate pickling process can be omitted to prevent environmental pollution.
  • the heat treatment is carried out in a mixed gas atmosphere containing nitrogen or argon gas, which forms an inert atmosphere around the double pipe passing through the inside of the heat treatment furnace, and hydrogen, which forms a reducing atmosphere, or in an ammonia gas atmosphere. Can be performed.
  • the gas forming the inert atmosphere and the reducing atmosphere maintains a gas pressure of about 1 bar to form a reducing atmosphere with respect to the gas forming the inert atmosphere to prevent the deformation of the double pipe due to excessive pressure, the addition of the pipe Oxidation can be prevented.
  • welding is carried out in an oxygen-free atmosphere similar to heat treatment, and the welding area is shielded to prevent separation of the welding part by oxidation during welding, so that the welding quality is high and there is no air bubble in the welding part. Can be obtained.
  • the heat treatment is heated to around 1040 °C, the recrystallization temperature of the stainless steel pipe to solidify the internal structure. Therefore, the heat treatment is preferably performed at 1000 ⁇ 1350 °C. If the heat treatment is less than 1000 °C, there is a problem in homogeneous solid solution treatment of segregated components, if it exceeds 1350 °C heat treatment time can be shortened, but the problem of manufacturing or maintenance of heat treatment equipment, and deformation of double pipe Problems may occur.
  • the manufacturing method of the double pipe according to the present invention may further include a welding bead removing step of removing the weld bead formed in the welding step.
  • the outer welding beads of the double pipe formed in the welding step may be removed by grinding or pressing plastic working, and the inner welding beads of the double pipe may be removed by pressing plastic working or cutting. have.
  • the present invention is a laminating step of laminating an inner tube strip on the outer tube strip;
  • It provides a method for producing a double pipe comprising a; heat treatment step of heat-treating the junction of the outer pipe strip and the inner pipe strip.
  • the step of forming the bent portions on both sides of the outer pipe strip in the longitudinal direction may be omitted, and the first welding step of joining the contact surfaces of the outer pipe strip and the inner pipe strip may be performed.
  • the first welding may bond the contact surfaces of the outer tube strip and the inner tube strip, and specifically, spot weld a plurality of portions of the sock end of the strip and the contact surface.
  • Figure 2 is a side view showing the manufacturing process of the structural double pipe according to the present invention.
  • the structural double pipe according to the present invention includes a primary roll 110, a secondary roll 120, a guide roller 130, a roll forming machine 140, a high frequency generator 150, and a squeeze roller. Manufactured by passing through 160.
  • the structural double pipe is supplied with a high corrosion resistance outer pipe strip 10 and a high strength inner pipe strip 20, the outer pipe strip 10 is the outer pipe strip 10 by the primary roll (110). Flexures are formed on both sides in the longitudinal direction of the.
  • An inner tube strip 20 is stacked on the outer tube strip 10 having the bent portion, and the stacked strips are mechanically coupled by the secondary roll 120.
  • the mechanically coupled strips are transferred through the guide rollers 130 to enter the plurality of roll forming machines 140, and are formed into a circular pipe in a plate shape through the plurality of roll forming machines 140.
  • the strip formed of the circular pipe is pressurized by the squeeze roller 160 by the induction current generated by the high frequency generator 150 and welded to the squeeze roller 160.
  • Figure 3 is a schematic diagram showing a manufacturing process of the structural double pipe according to the present invention.
  • the grooves of the outer tube strip 10 of highly corrosion-resistant stainless steel can be first roll-formed with a roll mold, and the inner tube strips of carbon steel having higher strength and lower cost than stainless steel are formed between the grooves. 20 is laminated.
  • the outer tube strip 10 and the inner tube strip 20 may be integrated by pressing (secondary roll forming) into a roll mold.
  • the integrated outer pipe strip 10 and the inner pipe strip 20 are formed in a pipe shape through a plurality of roll forming machines, and the outer pipe strip 10 and the inner pipe strip formed in a pipe shape as shown in FIG.
  • the sock end of 20) is welded with the squeeze roller pressed.
  • the weld bead of the welded outer circumferential surface is removed through grinding or compression plastic working, and the weld bead of the welded inner circumferential surface is removed by rolling pressing or cutting the pressed strip. Strips 10 and 20 from which the weld beads have been removed are heat treated to produce a structural double pipe.
  • Figure 4 is a schematic diagram showing a manufacturing process of the double pipe for piping according to the present invention.
  • the double pipe for pipe is used as a highly corrosion-resistant stainless steel as the inner pipe strip 10
  • high strength carbon steel is used as the outer pipe strip 20, unlike FIG. Molded into a pipe shape to form. Except that the carbon steel to form an outer peripheral surface it can be carried out in the same manner as described above in Figure 3 to produce a double pipe for piping.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing a method of manufacturing a double pipe for piping according to another embodiment of the present invention.
  • high corrosion resistance stainless steel is used as the inner pipe strip 20
  • high strength carbon steel is used as the outer pipe strip 10 in the double pipe for piping.
  • Each strip spot welds a plurality of portions of the starting sock end and the contact surface of the strip so that the two strips do not generate left and right and up and down flow in the stacked state.
  • the strips joined together by welding are shaped into a pipe shape so that carbon steel forms an outer circumferential surface, and the sock end of the strip is welded into a double pipe for piping.
  • the welding may be performed by varying the welding method according to the material of the inner pipe strip and the outer pipe strip as described above.

Abstract

본 발명은 이중 파이프의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 외부관용 스트립의 길이 방향 양측에 굴곡부를 형성시키는 1차 롤 성형 단계; 상기 외부관용 스트립 상에 내부관용 스트립을 적층하는 적층 단계; 상기 외부관용 스트립과 내부관용 스트립을 기계적으로 결합시키는 2차 롤 성형 단계; 상기 기계적으로 결합된 외부관용 스트립과 내부관용 스트립을 파이프 형상으로 성형하는 성형 단계; 상기 파이프 형상으로 성형된 외부관용 스트립의 양측 굴곡부 및 내부관용 스트립을 각각 접합시키는 용접 단계; 및 상기 외부관용 스트립과 내부관용 스트립의 용접부를 열처리하는 열처리 단계;를 포함하는 이중 파이프의 제조방법에 관한 것이다.

Description

이중 파이프의 제조방법
발명은 이중 파이프의 제조방법에 관한 것으로, 서로 다른 특성을 가지는 이종 재질을 접합하여 고기능성 이중 파이프를 제조할 수 있는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 이중파이프를 제조하는 방법으로 크게 3가지 방법으로 알려져 있다. 금속학적 접합형(metallurgical bonding type: 비철과 철강소재를 고온의 환원성 분위기에서 접합하여 동 또는 알루미늄 접합 베어링에 주로 적용), 기계적인 접합형(mechanical bonding type: 강제압입, 압출 또는 인발을 통해서 두개의 파이프를 삽입후 내측을 확장 또는 외측 압착하여 제작하며, 주로 마모가 발생되는 내마모 이중파이프 등에 주로 적용), 철강파이프의 내측에 고내마모성, 고내식성 재질의 육성용접(Overlay welding type)층을 형성하여, 파이프의 내측이 내식성 또는 내마모성이 요구되는 배관용으로 주로 상용화되어 있으며, 이러한 내식성 및 내마모성이 보강된 이중파이프는 염소분위기의 수도관, 자동차용 배기관, 열교환기, sand oil 이송관, 석유화학설비, 해수담수화설비 및 양식장, 도금공장, 핵 및 화력발전소 해수 냉각라인 등의 부식성 환경에서 사용되는 유체 이송용 배관으로 널리 사용되고 있다.
이러한 종래의 이중 파이프는 대한민국 특허등록 제1483646호(클래드 파이프 제조방법 과 그 제조방법에 의해 제조된 클래드 파이프 및 클래드 파이프의 접합방법)에 개시되어 있다.
상기 종래 기술의 클래드 파이프는 인발을 통해 서로 다른 금속재질의 내, 외부파이프가 결합된 클레드 파이프를 제조하고, 제조된 클레드 파이프들을 견고하게 연결 접합할 수 있도록 하는 클레드 파이프 제조방법과 그 제조방법에 의해 제조된 클레드 파이프 및 클레드 파이프의 접합방법에 관한 것으로 탄소강이나 스테인레스 재질의 외부파이프를 준비하는 외부파이프 준비단계와 상기 외부파이프를 제1 인발금형에 투입하여 인발을 통해 외부파이프의 내주면에 길이방향으로 다수의 결합홈을 등간격으로 성형하는 외부파이프의 결합홈 인발 성형단계와 상기 외부파이프와 다른 재질의 금속으로 구성되고 상기 외부파이프의 내부에 삽입되는 내부파이프을 준비하는 단계와 상기 외부파이프의 내부에 내부파이프를 삽입하고 외부파이프와 내부관파이프를 제2인발 금형에 투입하여 인발을 통해 내부파이프의 내주면을 확장되게 외측으로 압축하여 내부파이프의 외주면에 상기 결합홈들에 삽입 결합되는 결합돌출부들을 성형하여 이중파이프를 제조하는 인발제조단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그런데 상기와 같은 클래드 파이프는 다른 재질의 외부파이프와 내부파이프를 조립후 인발 성형시 서로 다른 항복강도와 포아송비 차이로 인하여 서로 다른 스프링백(Spring Back) 현상으로 접합부에 틈새가 발생될 수 있으며, 서로 다른 재질의 틈새에서는 대기중의 수분등이 침투하여 두재질의 부식전위차이에 의한 이종금속 접촉부식 또는 갈바닉부식(Galvanic corrosion)이 발생될 수 있으며, 파이프로 제조된 서로 다른 재질의 파이프를 각각 제작하여 압입후 인발함으로서 서로 다른 재질의 파이프 재료비 및 인발 공정비가 고가이고, 제작상 길이(통상 6~9M)의 제한으로 절단공급시 재료 손실(LOSS)량이 크고, 제작공정이 복잡하여 연속생산이 불가능하고 제조원가가 높은 문제점을 가지고 있다.
따라서, 본 발명은 종래의 이중 파이프 제반 문제점인 소성 가공시 탄성 계수와 항복강도 차이에 의한 스프링백의 발생으로 내부관과 외부관의 틈새 발생과 제조공정의 조건에 의한 파이프의 제조길이 제한, 제조상의 작업속도, 가격 경쟁력, 연속생산성 등을 해소하기 위해 안출된 것으로,
본 발명의 목적은 서로 다른 재질의 스트립을 스프링백 발생으로 인한 틈새 발생을 방지하고 연속적으로 이중 파이프를 제조할 수 있어 파이프의 길이 제한이 없고 작업속도, 가격 경쟁력 및 연속생산성을 구현할 수 있는 이중 파이프의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)는 이하의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 외부관용 스트립의 길이 방향 양측에 굴곡부를 형성시키는 1차 롤 성형 단계; 상기 외부관용 스트립 상에 내부관용 스트립을 적층하는 적층 단계; 상기 외부관용 스트립과 내부관용 스트립을 기계적으로 결합시키는 2차 롤 성형 단계; 상기 기계적으로 결합된 외부관용 스트립과 내부관용 스트립을 파이프 형상으로 성형하는 성형 단계; 상기 파이프 형상으로 성형된 외부관용 스트립의 양측 굴곡부 및 내부관용 스트립을 각각 접합시키는 용접 단계; 및 상기 외부관용 스트립과 내부관용 스트립의 용접부를 열처리하는 열처리 단계;를 포함하는 이중 파이프의 제조방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 외부관용 스트립 상에 내부관용 스트립을 적층하는 적층 단계; 상기 외부관용 스트립과 내부관용 스트립의 접촉면을 접합시키는 제1 용접 단계; 상기 접합된 외부관용 스트립과 내부관용 스트립을 파이프 형상으로 성형하는 성형 단계; 상기 파이프 형상으로 성형된 외부관용 스트립의 양측 말단부 및 내부관용 스트립을 각각 접합시키는 용접 단계; 및 상기 외부관용 스트립과 내부관용 스트립의 용접부를 열처리하는 열처리 단계;를 포함하는 이중 파이프의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 이종 재질의 내부관용 스트립과 외부관용 스트립을 접합하여 구조용 및 배관용 등의 고기능성을 구현할 수 있다.
또한, 염소 분위기의 수도관, 화학공장의 이송배관, 산성비 또는 바닷가 가로등과 구조물 등 부식이 발생되는 적용부에는 내식성이 우수한 스테인레스 강재를 사용하고, 부식이 발생하지 않은 부위는 가격이 저렴하고 고강도의 강재를 접합하여 사용함으로써 제조비용을 절감시키면서도 강도가 우수한 고기능성 이중 파이프를 제조할 수 있다.
나아가, 본 발명에 따른 이중 파이프의 제조방법은 연속적으로 이중 파이프를 제조할 수 있어 파이프의 길이가 제한되지 않으며, 내부관과 외부관이 서로 견고하게 밀착됨으로써 내구성을 향상시킬 수 있다.
또한, 구조용 이중 파이프와 배관용 이중 파이프를 외부관용 스트립 및 내부관용 스트립의 재질을 바꾸거나 파이프 형상으로 성형시 용도에 따라 휘는 방향을 달리하는 간단한 방법으로 구조용 파이프와 배관용 파이프를 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 이중 파이프의 제조방법을 나타낸 순서도이다.
도 2는 본 발명에 따른 구조용 이중 파이프의 제조공정을 나타낸 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 구조용 이중 파이프의 제조공정을 나타낸 개략도이다.
도 4는 본 발명에 따른 배관용 이중 파이프의 제조공정을 나타낸 개략도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 배관용 이중 파이프의 제조방법을 나타낸 개략도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
본 발명은 외부관용 스트립의 길이 방향 양측에 굴곡부를 형성시키는 1차 롤 성형 단계;
상기 외부관용 스트립 상에 내부관용 스트립을 적층하는 적층 단계;
상기 외부관용 스트립과 내부관용 스트립을 기계적으로 결합시키는 2차 롤 성형 단계;
상기 기계적으로 결합된 외부관용 스트립과 내부관용 스트립을 파이프 형상으로 성형하는 성형 단계;
상기 파이프 형상으로 성형된 외부관용 스트립의 양측 굴곡부 및 내부관용 스트립을 각각 접합시키는 용접 단계; 및
상기 외부관용 스트립과 내부관용 스트립의 접합부를 열처리하는 열처리 단계;를 포함하는 이중 파이프의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 이중 파이프의 제조방법은 이종 재질의 내부관용 스트립과 외부관용 스트립을 접합하여 구조용 및 배관용 등의 고기능성을 구현할 수 있다. 구체적으로, 염소 분위기의 수도관, 화학공장의 이송배관, 산성비 또는 바닷가 가로등과 구조물 등 부식이 발생되는 적용부에는 내식성이 우수한 스테인레스 강재를 사용하고, 부식이 발생하지 않은 부위는 가격이 저렴하고 고강도의 강재를 접합하여 사용함으로써 제조비용을 절감시키면서도 강도가 우수한 고기능성 이중 파이프를 제조할 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 이중 파이프의 제조방법은 연속적으로 이중 파이프를 제조할 수 있어 파이프의 길이가 제한되지 않으며, 내부관과 외부관이 서로 견고하게 밀착됨으로써 내구성을 향상시킬 수 있다. 또한, 구조용 이중 파이프와 배관용 이중 파이프를 외부관용 스트립 및 내부관용 스트립의 재질을 바꾸거나 파이프 형상으로 성형시 용도에 따라 휘는 방향을 달리하는 간단한 방법으로 구조용 파이프와 배관용 파이프를 제조할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 이중 파이프의 제조방법을 도 1을 참조하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 이중 파이프의 제조방법은 외부관용 스트립의 길이 방향 양측에 굴곡부를 형성시키는 1차 롤 성형 단계(S100)를 포함한다.
이때, 외부관용 스트립은 구조용 이중 파이프를 제조하는 경우 내식성이 우수한 스테인레스강 재질, 구체적으로 페라이트(ferrite)계 스테인레스강 또는 듀플렉스계 스테인레스강을 사용할 수 있고, 배관용 이중 파이프를 제조하는 경우에는 외부관용 스트립으로 인장강도가 40 ~ 70 kgf/mm2인 탄소강을 사용할 수 있다.
이러한 이중 파이프의 용도에 따라 외부관용 스트립과 내부관용 스트립의 재질이 결정되며, 구체적으로 구조용의 이중 파이프를 제조할 시 내부관용 스트립은 기계적 특성과 가격이 상대적으로 저렴한 탄소강을 선택하는 것이 바람직하고, 배관용의 이중 파이프를 제조할 시 내부관용 스트립은 스테인레스강 또는 알루미늄 합금을 사용할 수 있다.
외부관용 스트립은 1차 롤 금형에 투입하여 압연되고, 이를 통해 외부관용 스트립의 길이 방향 양측에는 굴곡부가 형성되며, 외부관용 스트림은 요홈(└┘) 형상을 가지게 된다.
다음으로, 본 발명에 따른 이중 파이프의 제조방법은 상기 외부관용 스트립 상에 내부관용 스트립을 적층하는 적층 단계(S200)를 포함한다.
요홈 형상의 외부관용 스트립 상에는 내부관용 스트립이 제공되어 외부관용 스트립과 내부관용 스트립은 적층된다.
본 발명에 따른 이중 파이프의 제조방법은 상기 외부관용 스트립과 내부관용 스트립을 기계적으로 결합시키는 2차 롤 성형 단계(S300)를 포함한다.
외부관용 스트립과 내부관용 스트립은 2차 롤 금형에 투입되고 2차 롤 성형을 통해 1차 롤 성형 시 형성된 외부관용 스트립의 굴곡부가 내부관용 스트립 방향으로 구부러져 기계적으로 결합되고 이종 재질의 두 스트립은 일체화된다.
본 발명에 따른 이중 파이프의 제조방법은 상기 기계적으로 결합된 외부관용 스트립과 내부관용 스트립을 파이프 형상으로 성형하는 성형 단계(S400)를 포함한다.
기계적으로 결합된 외부관용 스트립과 내부관용 스트립은 다수개의 성형롤 금형을 통해 파이프 형상으로 성형될 수 있다.
본 발명에 따른 이중 파이프의 제조방법은 상기 파이프 형상으로 성형된 외부관용 스트립의 양측 굴곡부 및 내부관용 스트립을 각각 접합시키는 용접 단계(S500)를 포함한다.
이때, 스트립이 페라이트계 스테인레스강 또는 듀플렉스 스테인레스강인 경우 스트립의 접합은 고주파 전기용접으로 수행될 수 있다. 이는 스테인리스강이 자성을 가지고 있고, 전기 비저항이 65 μΩ·cm 이하이므로 고주파 전기용접이 가능하다. 특히 고주파 가열시 내부관용 스트립 또는 외부관용 스트립이 탄소강인 경우 전기 비저항이 16 μΩ·cm 이어서 스테인레스강보다 고주파 가열이 용이하여 상대적으로 빠르게 가열되어 용융되므로, 열전도에 의한 스테인레스강의 가열이 쉽게 되도록 한다.
그러나, 오스테나이트계 스테인레스강은 자성특성이 나타나지 않고 전기 비저항이 70 μΩ·cm 이상이므로 고주파 전기용접시 가열이 잘되지 않아 용접이 어렵기 때문에 레이저 빔, 플라즈마 및 텅스텐 가스(Tungsten inert gas; TIG) 용접으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종으로 수행될 수 있다.
이때, 스트립의 접합시 가열된 스트립의 끝단부가 용접되도록 스퀴즈 롤러로 가압하여 용접될 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 이중 파이프의 제조방법은 상기 외부관용 스트립과 내부관용 스트립의 접합부를 열처리하는 열처리 단계(S600)를 포함한다.
용접에 의해 조관시 용접열에 의해 발생하는 용접부의 성분 편석 및 용접 잔류응력을 무산화 분위기 하에서 열처리하여 조직 및 성분의 균질화 처리함으로써, 양호한 열처리 조직과 내식성 및 미려한 용접부 표면을 확보할 수 있어 이중 파이프의 품질을 향상시킬 수 있다. 또한, 파이프 제조와 동시에 열처리 공정을 수행함으로써 제조원가를 절감할 수 있고 별도의 산세처리 공정이 생략되어 환경 오염을 방지할 수 있다.
열처리는 무산화 분위기, 구체적으로 열처리로의 내부를 통과하는 이중파이프의 주변을 불활성 분위기로 조성하는 질소 또는 아르곤 가스, 및 환원성 분위기를 조성하는 수소가 혼합된 혼합가스 분위기에서 수행되거나 암모니아 가스 분위기에서 수행될 수 있다. 이때, 상기 불활성 분위기 및 환원성 분위기를 조성하는 가스는 불활성 분위기를 조성하는 가스에 대해 환원성 분위기를 조성하는 가스압력을 약 1 bar로 유지하여 과도한 압력에 의한 이중파이프의 변형을 방지하고, 파이프의 추가산화를 방지할 수 있다. 또한 이중파이프의 용접시에도 열처리와 동일하게 무산화분위기에서 용접을 실시하며, 용접부 주변을 차폐하여 용접시 산화에 의한 용접부의 분리를 방지하여 높은 용접강도 및 용접부에 기포 등이 없는 균일한 용접 품질을 얻을 수 있다.
또한, 열처리는 스테인레스 강관의 재결정온도인 1040 ℃전후에서 가열하여 내부조직을 고용화 처리한다. 따라서, 열처리는 1000 ~ 1350 ℃에서 수행되는 것이 바람직하다. 열처리가 1000 ℃ 미만인 경우에는 편석된 성분의 균질한 고용화 처리에 문제가 있고, 1350 ℃를 초과하는 경우에는 열처리시간은 단축이 가능하나, 열처리설비의 제작 또는 유지관리 문제, 및 이중파이프의 변형 문제 등이 발생할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 이중 파이프의 제조방법은 상기 용접단계에서 형성된 용접비드(bead)를 제거하는 용접비드 제거 단계를 추가로 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 이중 파이프의 제조방법에서 용접 단계에서 형성된 이중파이프의 외측부 용접비드는 연삭가공 또는 압착 소성가공하여 제거될 수 있고, 이중파이프의 내측부 용접비드는 압착 소성가공 또는 절삭가공하여 제거될 수 있다.
또한, 본 발명은 외부관용 스트립 상에 내부관용 스트립을 적층하는 적층 단계;
상기 외부관용 스트립과 내부관용 스트립의 접촉면을 접합시키는 제1 용접 단계;
상기 접합된 외부관용 스트립과 내부관용 스트립을 파이프 형상으로 성형하는 성형 단계;
상기 파이프 형상으로 성형된 외부관용 스트립의 양측 말단부 및 내부관용 스트립을 각각 접합시키는 제2 용접 단계;
상기 외부관용 스트립과 내부관용 스트립의 접합부를 열처리하는 열처리 단계;를 포함하는 이중 파이프의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 따른 이중 파이프의 제조방법은 외부관용 스트립의 길이 방향 양측에 굴곡부를 형성시키는 단계를 생략하고 외부관용 스트립과 내부관용 스트립의 접촉면을 접합시키는 제1 용접 단계를 수행할 수 있다. 이때, 제1 용접은 외부관용 스트립과 내부관용 스트립의 접촉면을 접합시킬 수 있고, 구체적으로 스트립의 양말단과 접촉면의 복수의 일부를 스폿 용접할 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 구조용 이중 파이프의 제조공정을 나타낸 측면도이다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 구조용 이중 파이프는 1차 롤(110), 2차 롤(120), 가이드 롤러(130), 롤 성형기(140), 고주파 발생 장치(150) 및 스퀴즈 롤러(160)를 통과하여 제조된다.
구체적으로, 구조용 이중 파이프는 내식성이 높은 외부관용 스트립(10)과 고강도의 내부관용 스트립(20)이 공급되고, 외부관용 스트립(10)은 1차 롤(110)에 의해 외부관용 스트립(10)의 길이 방향 양측에 굴곡부가 형성된다. 굴곡부가 형성된 외부관용 스트립(10)에는 내부관용 스트립(20)이 적층되고, 적층된 스트립은 2차 롤(120)에 의해 기계적으로 결합된다. 기계적으로 결합된 스트립은 가이드 롤러(130)를 통해 이송되어 복수개의 롤 성형기(140)로 진입되며, 복수개의 롤 성형기(140)를 통해 플레이트 형상에서 원형의 파이프로 성형된다. 원형의 파이프로 형성된 스트립은 고주파 발생 장치(150)에서 발생된 유도전류에 의해 가열된 관체의 말단부가 스퀴즈 롤러(160)로 가압되어 전기용접된다.
도 3은 본 발명에 따른 구조용 이중 파이프의 제조공정을 나타낸 개략도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 고내식성 스테인레스강의 외부관용 스트립(10)의 요홈(└┘)을 롤 금형으로 1차 롤 성형할 수 있고, 요홈 사이에는 고강도이고 스테인레스강보다 저가인 탄소강의 내부관용 스트립(20)이 적층된다. 외부관용 스트립(10)과 내부관용 스트립(20)은 롤 금형으로 압착(2차 롤 성형)하여 일체화될 수 있다. 일체화된 외부관용 스트립(10)과 내부관용 스트립(20)은 도 2에 나타낸 바와 같이 복수개의 롤 성형기를 통해 파이프 형상으로 성형되고, 파이프 형상으로 성형된 외부관용 스트립(10)과 내부관용 스트립(20)의 양말단부는 스퀴즈 롤러로 압착된 상태에서 용접된다. 용접된 외주면의 용접비드는 연삭가공 또는 압착 소성가공을 통해 제거되고, 용접된 내주면의 용접비드는 압착된 스트립을 롤링압착하거나 절삭 가공을 통해 제거된다. 용접비드가 제거된 스트립(10, 20)은 열처리하여 구조용 이중 파이프를 제조한다.
도 4는 본 발명에 따른 배관용 이중 파이프의 제조공정을 나타낸 개략도이다. 도 4에 나타난 바와 같이, 배관용 이중 파이프는 고내식성 스테인레스강이 내부관용 스트립(10)으로 사용되고, 고강도의 탄소강이 외부관용 스트립(20)으로 사용되므로, 도 3에 나타낸 바와 달리 탄소강이 외주면을 형성하도록 파이프 형상으로 성형된다. 탄소강이 외주면을 형성하도록 한 것을 제외하고는 도 3에서 전술한 바와 동일하게 수행되어 배관용 이중 파이프를 제조할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 일실시예에 따른 배관용 이중 파이프의 제조방법을 나타낸 개략도이다. 도 5에 나타난 바와 같이, 배관용 이중 파이프에서 고내식성 스테인레스강이 내부관용 스트립(20)으로 사용되고, 고강도의 탄소강이 외부관용 스트립(10)으로 사용된다. 각각의 스트립은 적층된 상태에서 두 스트립이 좌우 및 상하 유동이 발생하지 않도록 스트립의 시작 양말단과 접촉면의 복수의 일부를 스폿 용접한다. 용접으로 서로 접합된 스트립을 탄소강이 외주면을 형성하도록 파이프 형상으로 성형되고, 스트립의 양말단은 용접되어 배관용 이중 파이프로 제조된다. 이때, 용접은 전술한 바와 같이 내부관용 스트립 및 외부관용 스트립의 재질에 따라 용접 방법을 달리하여 수행될 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 이중 파이프의 제조방법에 관한 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 실시 변형이 가능함은 자명하다.
그러므로 본 발명의 범위에는 설명된 실시예에 국한되어 전해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
즉, 전술된 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술될 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 그 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (9)

  1. 외부관용 스트립의 길이 방향 양측에 굴곡부를 형성시키는 1차 롤 성형 단계;
    상기 외부관용 스트립 상에 내부관용 스트립을 적층하는 적층 단계;
    상기 외부관용 스트립과 내부관용 스트립을 기계적으로 결합시키는 2차 롤 성형 단계;
    상기 기계적으로 결합된 외부관용 스트립과 내부관용 스트립을 파이프 형상으로 성형하는 성형 단계;
    상기 파이프 형상으로 성형된 외부관용 스트립의 양측 굴곡부 및 내부관용 스트립을 각각 접합시키는 용접 단계; 및
    상기 외부관용 스트립과 내부관용 스트립의 용접부를 열처리하는 열처리 단계;를 포함하는 이중 파이프의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 용접 단계에서 형성된 용접비드를 제거하는 용접비드 제거 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 이중 파이프의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 이중 파이프가 구조용으로 제조되는 경우 외부관용 스트립은 스테인레스강이고, 내부관용 스트립은 인장강도가 40 ~ 70 kgf/mm2인 탄소강인 것을 특징으로 하는 이중 파이프의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이중 파이프가 배관용으로 제조되는 경우 상기 외부관용 스트립은 탄소강이고, 상기 내부관용 스트립은 스테인레스강 또는 알루미늄 합금인 것을 특징으로 하는 이중 파이프의 제조방법.
  5. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 스테인레스강이 페라이트계 스테인레스강 또는 듀플렉스계 스테인레스강인 경우 용접은 고주파 전기용접으로 수행되는 것을 특징으로 하는 이중 파이프의 제조방법.
  6. 제3항 또는 제4항에 있어서,
    상기 스테인레스강이 오스테나이트계 스테인레스강인 경우 용접은 레이저 빔, 플라즈마 및 텅스텐 가스(TIG) 용접으로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종으로 수행되는 것을 특징으로 하는 이중 파이프의 제조방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 열처리는 질소 또는 아르곤 가스, 및 수소가 혼합된 혼합가스 또는 암모니아 가스 분위기에서 수행되는 것을 특징으로 하는 이중 파이프의 제조방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 열처리는 1000 ~ 1350 ℃에서 수행되는 것을 특징으로 하는 이중 파이프의 제조방법.
  9. 외부관용 스트립 상에 내부관용 스트립을 적층하는 적층 단계;
    상기 외부관용 스트립과 내부관용 스트립의 접촉면을 접합시키는 제1 용접 단계;
    상기 접합된 외부관용 스트립과 내부관용 스트립을 파이프 형상으로 성형하는 성형 단계;
    상기 파이프 형상으로 성형된 외부관용 스트립의 양측 말단부 및 내부관용 스트립을 각각 접합시키는 용접 단계; 및
    상기 외부관용 스트립과 내부관용 스트립의 용접부를 열처리하는 열처리 단계;를 포함하는 이중 파이프의 제조방법.
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