KR100896560B1 - 스테인 리스 스틸 파이프와 연결구의 브레이징 용접 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 스테인 리스 스틸 파이프와 연결구의 브레이징 용접 방법은 스테인 리스 스틸 파이프와 접합되는 연결구의 접합부를 스테인 리스 스틸 파이프의 접합부와 동일 두께로 형성하는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계 이후에 상기 스테인 리스 스틸 파이프의 접합부와 연결구의 접합부 중 적어도 하나에 용접제를 도포하고 상기 스테인 리스 스틸 파이프의 접합부와 연결구의 접합부 중 하나를 다른 하나에 삽입시키는 제 2 단계와; 상기 제 2 단계 이후에 스테인 리스 스틸 파이프를 열처리함과 아울러 상기 용접재를 용융시켜 상기 스테인 리스 스틸 파이프의 접합부와 연결구의 접합부를 용접시키는 제 3 단계를 포함하여, 용접제 중 일부의 불완전 용융 없이 용접제가 전체적으로 고르게 가열되어 용접제가 완벽하게 용융되는 동시에 용접제에 함유된 바인더와 플럭스가 완전 소실되어 용착력이 강화됨에 따라 용접 인장 강도가 높고, 누수 또는 누설 현상이 방지될 뿐만 아니라 용접 이후의 프락스 잔유물 세척 처리 없이도 부식 현상을 방지할 수 있고, 브레이징 용접의 융착력이 강하므로 용접 인장력과 내부식성이 높으며, 도금 작업이 용이함과 아울러 비용이 저렴한 이점이 있다.

스테인 리스 스틸 파이프, 연결구, 용접제, 니켈 도금, 절삭 가공

Description

스테인 리스 스틸 파이프와 연결구의 브레이징 용접 방법{Stainless steel pipe and flange fixing process}

도 1은 본 발명에 따른 스테인 리스 스틸 파이프와 연결구의 결합 구조 일실시예의 스테인 리스 스틸 파이프와 연결구의 결합전 일부 단면도,

도 2는 도 1에 도시된 연결구의 접합부를 절삭 가공하였을 때의 일부 단면도,

도 3은 도 2에 도시된 연결구의 접합부에 니켈 도금 하였을 때의 일부 단면도,

도 4는 도 3에 도시된 스테인 리스 스틸 파이프의 접합부에 용접제를 도포하고 스테인 리스 스틸 파이프의 접합부를 연결구의 접합부에 삽입하였을 때의 일부 절결 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 스테인 리스 스틸 파이프와 연결구의 결합 방법 일실시예가 도시된 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 관한 부호의 설명>

2: 스테인 리스 스틸 파이프 4: 접합부

10: 연결구 14: 접합부

20: 용접제 30: 니켈 도금

본 발명은 스테인 리스 스틸 파이프와 연결구의 브레이징 용접 방법에 관한 것으로서, 특히 스테인 리스 스틸 파이프의 접합부와 연결구의 접합부가 동일 두께로 형성된 스테인 리스 스틸 파이프와 연결구의 결합 방법에 관한 것이다.

일반적으로 항공기, 자동차, 기계설비, 건축물의 배관공사에 사용되는 스테인리스 스틸 파이프는 그 양단부에 프렌지나 엘보우 등의 연결구가 아크용접방법,알곤용접방법,브레이징용접방법 또는 나사결합구조 등에 의해 결합된다.

종래의 아크용접방법 및 알곤용접방법은 1500℃ 내외의 가열용접으로서 가열시와 냉각시 스테인리스 스틸 크롬탄화물이 입계에 석출되는 취하온도 425℃~870℃를 통과하게 되어 용접비드부와 용접 열 영향부에 입계부식(Weld decay)이 발생되는 문제점이 있다.

그리고, 브레이징용접방법은 스테인리스 스틸 파이프의 두께가 최소한 0.25mm이상이고 프렌지나 엘보우 등의 연결구의 두께가 1.2mm 이상일 때 관의 외부 또는 관의 내/외부에서 동시에 가열하게 되므로 용접 접합부의 중심부에 위치하는 용접재가 충분하게 가열되지 못하여 용착력이 약화되고, 불안전하게 용융된 용접 비드 부금속내에 바인더(Binder)와 프락스(Flux)가 소실되지 못한 잔유물에 의하여 기포가 생성되어 용착력이 약화되고 부식을 일으키는 문제점이 있다. 특히 열전도율이 낮은 스테인리스 스틸 파이프(열전도율 16.3kcal/m.h.c) 브레이징 용접시에는 문제점이 더욱더 크게 된다.

한편, 나사결합구조는 누수 또는 누설 가능성이 크고 스테인리스 스틸 파이프에 별도의 나사 가공을 해야하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 빠른 시간내에 용접재가 충분히 가열되어 용접재가 완벽하게 용융됨과 아울러 바인더와 프락스가 완전히 소실되는 스테인 리스 스틸 파이프와 연결구의 브레이징 용접 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 연결구에 니켈 도금이 행해져서, 니켈 합금인 스테인리스 스틸 파이프와의 친화력에 의해 브레이징 용접의 융착력이 강하므로서 용접 인장력이 높고 누수 또는 누설 위험성이 없으며 내부식성이 높은 스테인 리스 스틸 파이프와 연결구의 브레이징 용접 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 니켈 도금 작업이 용이함과 아울러 별도의 용접 공정이 삭제되어 비용이 저렴하게 된 스테인 리스 스틸 파이프와 연결구의 브레이징 용접 방법을 제공하는데 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 스테인 리스 스틸 파이프와 연결구의 결합 방법은 스테인 리스 스틸 파이프과; 상기 스테인 리스 스틸 파이프의 적어도 일단에 형성된 원통형의 접합부에 삽입되어 접합되는 원통형의 접합부가 상기 스테인 리스 스틸 파이프의 접합부와 동일 두께로 형성된 연결구와; 상기 스테인 리스 스틸 파이프의 접합부와 상기 연결구의 접합부를 결합시키는 용접제를 포함한다.

상기 연결구는 탄소강으로 이루어질 수 있으며, 그 경우 상기 연결구는 스테인 리스 스틸 파이프의 재질과 동일하게 스테인 리스 스틸로 제조될 수 있다.

상기 연결구는 접합부에 니켈 도금될 수 있다.

본 발명에 따른 스테인 리스 스틸 파이프와 연결구의 브레이징 용접 방법은 스테인 리스 스틸 파이프의 일단에 형성된 원통형의 접합부에 삽입되어 접합되는, 연결구의 일단에 형성된 원통형의 접합부를 상기 스테인 리스 스틸 파이프의 접합부와 동일 두께로 형성하는 제 1 단계와; 상기 제 1 단계 이후에 상기 스테인 리스 스틸 파이프의 접합부와 연결구의 접합부 중 적어도 하나에 용접제를 도포하고 상기 스테인 리스 스틸 파이프의 접합부와 연결구의 접합부 중 하나를 다른 하나에 삽입시키는 제 2 단계와; 상기 제 1 단계 이후에 스테인 리스 스틸 파이프를 열처리함과 아울러 상기 용접재를 용융시켜 상기 스테인 리스 스틸 파이프의 접합부와 연결구의 접합부를 용접시키는 제 3 단계를 포함한다.

상기 제 1 단계는 상기 스테인 리스 스틸 파이프의 접합부와 연결구의 접합부의 두께가 상위 할 경우 두께가 두꺼운 접합부의 두께를 두께가 더 얇은 접합부와 동일하게 되도록 절삭 가공하는데, 상기 연결구의 접합부의 내주면을 절삭가공하여 상기 스테인리스 스틸 파이프의 접합부의 두께와 동일하게 형성하는 것이 바람직하다.

상기 제 1 단계 이후에 상기 연결구의 접합부 혹은 상기 연결구 전체에 니켈을 도금한 다음, 상기 제 2 단계를 실행한다.

상기 제 3 단계는 1050℃~1250℃의 로 내부에서 수행되어 용접 공정 및 열처리 공정이 동시에 실행된다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 스테인 리스 스틸 파이프와 연결구의 결합 방법을 위한 일실시예의 스테인 리스 스틸 파이프와 연결구의 결합전 일부 단면도이고, 도 2은 도 1에 도시된 연결구의 접합부를 절삭 가공하였을 때의 일부 단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 연결구의 접합부에 니켈 도금 하였을 때의 일부 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시된 스테인 리스 스틸 파이프의 접합부에 용접제를 도포하고 스테인 리스 스틸 파이프의 접합부를 연결구의 접합부에 삽입하였을 때의 일부 절결 단면도이다.

본 실시예에 따른 스테인 리스 스틸 파이프와 연결구의 결합 구조는 스테인 리스 스틸 파이프(2)와; 스테인 리스 스틸 파이프(2)에 연통되는 플랜지나 엘보우 등의 연결구(10)와; 스테인 리스 스틸 파이프(2)와 연결구(10)를 결합시키는 용접제(20)를 포함한다.

스테인 리스 스틸 파이프(2)는 크롬과 니켈을 함유하거나 용도에 따라 니켈, 텅스텐, 티타늄, 몰리브덴 등의 원소를 함유한 내식성 강철로서, 항공기, 자동 차, 기계설비, 건축물의 유체가 통과하는 유로를 형성하기 위해 설치된다.

스테인 리스 스틸 파이프(2)는 양단부가 원통형의 직관부로 이루어지고 양단부 사이가 구부리거나 신장이 가능하도록 산과 골이 연속되는 플랙시블 튜브 등으로 형성된다.

연결구(10)는 탄소강 단감품(KSD3710)이나 탄소강 주강품(KSD4101)으로 이루어진다.

연결구(10)는 그 끝단에 형성된 원통형의 접합부(14)가 스테인 리스 스틸 파이프(2)의 접합부(4)에 삽입되어 일단에만 결합되는 것도 가능하고, 스테인 리스 스틸 파이프(2)의 양단에 각각 삽입되어 결합되는 것도 가능하다.

용접제(20)는 용융온도 980℃~1200℃인 페이스트(Paste) 타입 BNi계 니켈 브레이징 합금 용접재가 사용된다.

한편, 스테인 리스 스틸 파이프(2)와 연결구(10)는 둘 중 하나의 단부가 다른 하나의 단부로 삽입되고, 삽입되었을 때 반경 방향으로 대향되는 부분이 용접제(20)에 의해 접합되는 접합부(4)(14)가 된다.

여기서, 스테인 리스 스틸 파이프(2)의 접합부(4)와 연결구(10)의 접합부(14)는 스테인리스 스틸 파이프(2)와 연결구(10)가 외측 또는 내외측을 동시에 가열하는 로내 용접 방식으로 결합할 때, 용접제(20)가 전체적으로 충분하게 가열되도록 그 두께가 동일하게 이루어짐과 아울러 내외 압력과 외부 충격에 견딜 수 있는 최소한의 두께로 얇게 이루어진다.

즉, 연결구(10)의 접합부(14) 두께가 스테인 리스 스틸 파이프(2)의 접합부(4) 두께 보다 두꺼울 경우 스테인 리스 스틸 파이프(2)과 연결구(10)를 내외측 이 함께 가열되는 로내로 투입하면, 용접제(20)는 연결구(10)의 접합부(14)와 근접한 부분이 스테인 리스 스틸 파이프(2)의 접합부(4)와 근접한 부분에 비해 충분하게 가열되지 아니하여 융착력이 약하고, 불안전하게 융용된 용접 비드 부금속내에 바인더나 프럭스가 소실되지 못한 잔유물에 의해 기포가 생성되어 용착력이 약화되고 부식을 일으키게 된다.

반면에, 연결구(10)의 접합부(14) 두께가 스테인 리스 스틸 파이프(2)의 접합부(4) 두께와 동일할 경우, 스테인 리스 스틸 파이프(2)와 연결구(10)를 내외측이 함께 가열되는 로내로 투입하면, 용접제(20)는 연결구(10)의 접합부(14)와 근접한 부분이 스테인 리스 스틸 파이프(2)의 접합부(4)와 근접한 부분과 고르게 가열되므로 전체적으로 융착력이 강하고 불안전하게 용융되는 부분이 없게 되어 바인더나 프럭스가 모두 소실되고 바인더나 프럭스에 따른 기포의 발생 및 그에 따른 부식을 방지할 수 있게 된다.

한편, 스테인 리스 스틸 파이프(2)와 연결구(10)는 그 접합부(4)(14)의 두께를 동일하게 형성하기 위하여 그 접합부(4)(14)의 두께가 상위할 경우 두꺼운 접합부를 두께가 얇은 접합부와 동일한 두께(t)로 절삭 가공한다.

또한, 스테인 리스 스틸 파이프(2)의 접합부(4)와 탄소강인 연결구(10)의 접합부(14) 중 하나에 용융온도 980℃~1200℃인 페이스트(Paste) 타입 BNi계 니켈 브레이징 합금 용접재를 도포한 후 스테인 리스 스틸 파이프(2)와 연결구(10)를 암모니아 분해가스 분위기로 가열온도 1050℃~`1250℃, 바람직하게는 1050℃~1150℃의 조건으로 가열하는 고용화 열처리를 행하면, 스테인 리스 스틸 파이프(2)의 관 형 성공정에서 발생되는 가공경화와 용접시 발생되는 용접응력을 제거하는 열처리가 행해짐과 아울러 두 모재(2)(10)의 브레이징 용접이 이루어지는데, 탄소강인 연결구(10)의 전체 또는 접합부(14)에 니켈 도금이 선행된 후 상기와 같은 열처리 및 용접이 행해지면, 니켈 도금은 1500℃ 이하의 온도에서 파괴되지 않으므로 니켈 도금이 손상되지 않는 상태에서 고용화 열처리와 브레이징 용접이 동시에 이루어지게 되게 된다.

이때, 니켈 도금과 크롬 도금을 실시할 경우에는 니켈과 크롬의 열팽창계수가 상위함에 따라 크롬 도금이 박제되는 현상이 발생되므로 니켈 도금만을 실시하는 것이 가장 바람직하다.

즉, 연결구(10)에 니켈 도금이 되지 않은 상태에서 고용화 열처리 및 브레이징 용접이 이루어지면, 탄소강인 연결구(10)에는 산화철이 발생되게 되고, 용접 후에 산화철을 제거하고 아연 또는 크롬 도금을 별도로 하여야 하는데, 스테인 리스 스틸 파이프(2)와 연결구(10)가 용접되어 일체화되면 부피가 커져서 연결구(10)의 도금 작업이 어려울 뿐만 아니라 도금 비용이 증대되게 되고, 상기와 같이 고용화 열처리 및 브레이징 이전에 니켈 도금(30)을 행하면 도금 작업이 간편하고, 도금 비용을 최소화할 수 있게 된다.

도 5는 본 발명에 따른 스테인 리스 스틸 파이프와 연결구의 결합 방법 일실시예가 도시된 순서도이다.

본 발명에 따른 스테인 리스 스틸 파이프와 연결구의 결합 방법 일실시예는, 스테인 리스 스틸 파이프(2)과 접합되는 연결구(10)의 접합부(14)를 스테인 리스 스틸 파이프(2)의 접합부(4)와 동일 두께로 형성하는 제 1 단계를 실시한다.(S1)

여기서, 상기 제 1 단계는 스테인 리스 스틸 파이프(2)의 접합부(4)와 연결구(10)의 접합부(14)의 두께가 상위 할 경우 두께가 두꺼운 접합부의 두께를 두께가 더 얇은 접합부(4)와 동일하게 절삭 가공한다.

상기 제 1 단계 이후에 상기 연결구(10)의 접합부(14) 혹은 상기 연결구(10) 전체에 니켈을 도금하고 다음 단계를 실행한다.

그리고, 상기 스테인 리스 스틸 파이프(2)의 접합부(4)와 연결구(10)의 접합부(14) 중 적어도 하나에 용접제(20)를 도포한 후 상기 스테인 리스 스틸 파이프(2)의 접합부(4)와 연결구(10)의 접합부(14) 중 하나(4)를 다른 하나(4)에 삽입시키는 제 2 단계를 실시한다.(S3)

그리고, 상기 제 2 단계 이후에 스테인 리스 스틸 파이프(2)를 열처리함과 아울러 상기 용접재(20)를 용융시켜 상기 스테인 리스 스틸 파이프(2)의 접합부(4)와 연결구(10)의 접합부(14)를 용접시키는 제 3 단계를 실시한다.(S4)

여기서, 상기 제 3 단계의 열처리는, 스테인 리스 스틸 파이프(2)의 관 형성공정에서 발생되는 가공경화와 조관 용접시 발생되는 용접응력을 제거하기 위하여 암모니아 분해가스 분위기로 가열온도 1050℃~`1250℃ 조건인 노내부에 스테인 리스 스틸 파이프(2)와 연결구(10)를 투입하여 가열하는 고용화 처리시, 제 2 단계가 실시된 스테인 리스 스틸 파이프(2)의 접합부(4)와 연결구(10)의 접합부(14)를 노내부에서 가열될 때 용융온도 980℃~1200℃인 페이스트(Paste) 타입 BNi계 니켈 브 레이징 합금 용접재가 용융됨에 따라 스테인 리스 스틸 파이프(2)의 접합부(4)와 연결구(10)의 접합부(14)가 용착 접합된다.

최종적으로, 제 3 단계에서 고용화처리 및 브레이징 용접된 스테인 리스 스틸 파이프(2)와 연결구(10)를 노 내부에서 인출하여 냉각시킨다.(S5)

상기와 같이 구성되는 본 발명의 스테인 리스 스틸 파이프와 연결구의 브레이징 용접 방법은 스테인 리스 스틸 파이프의 접합부와 연결구의 접합부가 동일 두께로 이루어져, 용접제 중 일부의 불완전 용융 없이 용접제가 전체적으로 고르게 가열되어 용접제가 완벽하게 용융되는 동시에 용접제에 함유된 바인더와 플럭스가 완전 소실되어 용착력이 강화됨에 따라 용접 인장 강도가 높고, 누수 또는 누설 현상이 방지될 뿐만 아니라 용접 이후의 프락스 잔유물 세척 처리 없이도 부식 현상을 방지할 수 있는 이점이 있다.

또한, 본 발명의 스테인 리스 스틸 파이프와 연결구의 브레이징 용접 방법은 탄소강인 연결구에 니켈 도금이 행해져서, 니켈 합금인 스테인리스 스틸 파이프와의 친화력에 의해 브레이징 용접의 융착력이 강하므로 용접 인장력이 높고 내부식성이 높은 이점이 있다.

또한, 본 발명의 스테인 리스 스틸 파이프와 연결구의 브레이징 용접 방법은 열처리 및 용접제의 용융 이전에 연결구의 접합부 혹은 연결구 전체에 니켈 도금을 하므로, 열처리 및 용접제의 용융 이후에 니켈 도금을 행할 경우보다 도금 작업이 용이함과 아울러 비용이 저렴한 이점이 있다.

Claims (8)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 스테인 리스 스틸 파이프의 일단에 형성된 원통형의 접합부에 삽입되어 접합되도록, 연결구의 일단에 원통형의 접합부를 형성하되, 상기 연결구의 접합부에 해당되는 부위의 내주면을 절삭가공하여 상기 연결구의 접합부와 상기 스테인 리스 스틸 파이프의 접합부가 동일한 두께를 갖도록 하는 제 1 단계와;

   상기 제 1 단계 이후에 상기 스테인 리스 스틸 파이프의 접합부와 연결구의 접합부 중 적어도 하나에 용접제를 도포하고 상기 스테인 리스 스틸 파이프의 접합부와 연결구의 접합부 중 하나를 다른 하나에 삽입시키는 제 2 단계와;

   상기 제 2 단계 이후에 스테인 리스 스틸 파이프를 열처리함과 아울러 상기 용접재를 용융시켜 상기 스테인 리스 스틸 파이프의 접합부와 연결구의 접합부를 용접시키는 제 3 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스테인 리스 스틸 파이프와 연결구의 브레이징 용접 방법.
6. 삭제
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 제 1 단계 이후에 상기 연결구의 접합부 혹은 상기 연결구 전체에 니켈을 도금한 다음, 상기 제 2 단계를 실행하는 것을 특징으로 하는 스테인 리스 스틸 파이프와 연결구의 브레이징 용접 방법.
8. 제 5 항 또는 제 7 항에 있어서,

   상기 제 3 단계는 1050℃~1250℃의 로 내부에서 수행되어 용접 공정 및 열처리 공정이 동시에 실행되는 것을 특징으로 하는 스테인 리스 스틸 파이프와 연결구의 브레이징 용접 방법.

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