KR101477636B1 - 쉘앤튜브 열교환기의 튜브시트와 튜브의 접합방법 및 쉘앤튜브 열교환기 - Google Patents

쉘앤튜브 열교환기의 튜브시트와 튜브의 접합방법 및 쉘앤튜브 열교환기 Download PDF

Info

Publication number
KR101477636B1
KR101477636B1 KR20140078653A KR20140078653A KR101477636B1 KR 101477636 B1 KR101477636 B1 KR 101477636B1 KR 20140078653 A KR20140078653 A KR 20140078653A KR 20140078653 A KR20140078653 A KR 20140078653A KR 101477636 B1 KR101477636 B1 KR 101477636B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
tube
welding
tube sheet
sheet
shell
Prior art date
Application number
KR20140078653A
Other languages
English (en)
Inventor
홍성희
배찬효
이운재
정호성
문영덕
이헌승
Original Assignee
주식회사 동화엔텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 동화엔텍 filed Critical 주식회사 동화엔텍
Priority to KR20140078653A priority Critical patent/KR101477636B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101477636B1 publication Critical patent/KR101477636B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K20/00—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
    • B23K20/06—Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating by means of high energy impulses, e.g. magnetic energy
    • B23K20/08—Explosive welding

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Details Of Heat-Exchange And Heat-Transfer (AREA)
  • Butt Welding And Welding Of Specific Article (AREA)

Abstract

본 발명은 쉘앤튜브(shell and tube) 열교환기에 관한 것으로, 쉘앤튜브 열교환기의 튜브 시트와 튜브의 접합방법에 있어서, 튜브시트의 표면에 몰리브덴이 함유된 용접재료를 용접하여 용가재 역할을 하는 용가재부를 형성하는 단계와 용접에 의해 변형된 상기 튜브시트를 교정하는 단계와 상기 용가재부가 평면이 유지 되도록 기계 가공하는 단계와 상기 튜브시트에 튜브를 삽입하기 위한 다수개의 튜브 홀을 가공하는 단계와 쉘측으로 유출입 되는 유체와 접하는 부분에 대해 상기 튜브시트의 측면에 튜브가 삽입되는 튜브 홀에서 미리 정해진 거리만큼 이격된 튜브시트 홈을 형성하고, 상기 튜브 홀의 내면에 튜브 홈을 형성하는 단계와 상기 튜브시트의 튜브 홀에 튜브를 삽입하여 튜브를 확관시키는 단계 및, 튜브측으로 유출입 되는 유체와 접하는 부분에 대해 튜브와 튜브시트의 결합인 튜브측 웰딩과, 쉘측으로 유출입 되는 유체와 접하는 부분에 대해 튜브와 튜브시트를 결합시키는 쉘측 웰딩을 실시하는 단계를 포함하되, 상기 튜브측 웰딩과 쉘측 웰딩은 모재를 용융시켜 결합시키는 토치용접으로 이루어지며, 상기 쉘측 웰딩은 튜브 내측에 용접토치를 삽입하여 모재를 용융시켜 용접시키는 것을 특징으로 한다.

Description

쉘앤튜브 열교환기의 튜브시트와 튜브의 접합방법 및 쉘앤튜브 열교환기 {METHOD FOR JOINING THE TUBE AND THE TUBE SHEET IN SHELL AND TUBE EXCHANGER}
본 발명은 쉘앤튜브(shell and tube) 열교환기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 쉘앤튜브 열교환기에서 규칙적으로 배열된 튜브의 양단에 결합되는 튜브시트와 튜브와의 접합방법 및 이 방법에 의해 제조되는 쉘앤튜브 열교환기에 관한 것이다.
본 발명은 쉘앤튜브(shell and tube) 열교환기는 열교환기의 대표적인 것으로 두 개의 관판(tube sheet)과 이것을 연결한 다수의 전열관(Tube)으로 구성되며, 그 바깥은 원통형의 동체(shell)로 밀폐한 구조를 가지고 있으며, 가열 및 냉각·응축·기화 등 다양한 열교환에 사용되는 열교환기이다.
도 1은 쉘앤튜브 열교환기(Shell & Tube exchanger)의 일반적인 구조를 설명하기 위한 단면개략도이다.
도 1을 참조하면, Tube side와 shell side에 각각 다른 유체가 유입/유출되면서, 상호간에 열교환이 이루어진다. 일반적으로, shell side에 유입되는 유체는 물, 해수 등의 상온의 온도를 갖는 유체가 사용되며, tube side는 가스 등의 유체가 사용되나, 반드시 이에 한정되지 않음은 물론이다. 쉘(shell) 내에서는 shell side 유체의 이동경과를 지그재그로 형성하기 위한 다수개의 배플 판(baffle plate, 300)이 형성되어 있다. 튜브는 양측의 튜브시트(200)에 확관 및 용접 결합되어 튜브내의 유체와 쉘 내의 유체가 혼합되는 것을 막게 된다.
도 1의 종래의 쉘앤튜브 열교환기(Shell & Tube exchanger)에서, 튜브시트와 튜브와의 결합/접합 방식에 대해서 설명하기로 한다.
튜브시트에는 다수개의 튜브홀이 형성된다. 튜브를 튜브시트의 튜브 홀에 각각 삽입한 상태에서 튜브의 확관(롤확관 또는 수압확관)을 통해서 튜브를 튜브시트에 밀착고정시킨다. 그런 후, 튜브와 튜브시트 사이에 튜브측 웰딩(tube side welding, 140)을 실시하여 튜브와 튜브시트를 단단히 결합시킨다. 여기서, 튜브측 웰딩(tube side welding)이란 튜브측으로 유출입되는 유체가 튜브와 튜브시트 사이로 침투하는 것을 막는 웰딩(용접)이란 의미로, 튜브와 튜브 시트의 결합시의 바깥쪽 부분(즉, 튜브측으로 유출입되는 유체와 접하는 부분)에 대한 웰딩을 의미한다.
현재, 이러한 튜브의 확관과 튜브측 웰딩을 실시한 종래의 쉘앤튜브 열교환기가 사용되고 있으나, 튜브의 확관이 이루어지더라도 튜브시트와 튜브와의 완전 밀착이 되지 않고, 미세한 틈새의 발생으로 인하여 crevice corrosion(틈새 부식)에 의해서 튜브의 파공이 발생되는 문제가 있었다. 특히, 쉘로 유출입되는 유체로 해수가 사용될 경우에는 틈새에서 이온량이 감소하여 전기적 균형이 깨어지고, 전기적 중성이 유지될 필요에 따라 Cl이온이 침부하여 국부적으로 산성화가 진행되어 튜브(tube)를 부식시킨다는 문제가 있었다.
따라서, 쉘앤튜브 열교환기에 있어, 튜브와 튜브시트에 대한 보다 견고한 접합 방법에 대한 필요성이 대두되고 있다.
대한민국 등록실용신안 제20-0333602호(2003년 11월 17일)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 쉘앤튜브 열교환기에 있어 튜브시트와 튜브와의 접합이 완전하지 않아 쉘로 유출입되는 유체로 인하여 튜브의 부식 및 파공이 발생되는 것을 방지할 수 있는 쉘앤튜브 열교환기의 튜브시트와 튜브의 접합방법 및 상기의 접합방법으로 접합된 쉘앤튜브 열교환기를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위한 것으로서, 본 발명의 쉘앤튜브 열교환기의 튜브시트와 튜브의 접합방법은, 튜브시트의 표면에 몰리브덴(Mo)이 함유된 용접재료를 용접하여 용가재 역할을 하는 용가재부를 형성하는 단계와, 용접에 의해 변형된 상기 튜브시트를 교정하는 단계와, 상기 용가재부가 평면이 유지 되도록 기계 가공하는 단계와, 상기 튜브시트에 튜브를 삽입하기 위한 다수개의 튜브 홀을 가공하는 단계와, 쉘측으로 유출입 되는 유체와 접하는 부분에 대해 상기 튜브시트의 측면에 튜브가 삽입되는 튜브 홀에서 미리 정해진 거리만큼 이격된 위치에 튜브시트 홈을 형성하고, 상기 튜브 홀의 내면에 튜브 홈을 형성하는 단계와, 상기 튜브시트의 튜브 홀에 튜브를 삽입하여 튜브를 확관시키는 단계, 및 튜브측으로 유출입 되는 유체와 접하는 부분에 대해 튜브와 튜브시트의 결합인 튜브측 웰딩과, 쉘측으로 유출입 되는 유체와 접하는 부분에 대해 튜브와 튜브시트를 결합시키는 쉘측 웰딩을 실시하는 단계,를 포함하되, 상기 쉘측 웰딩(240)은 용가재부와 모재의 용융에 의해 결합되어, 상기 쉘측 웰딩(240)의 몰리브덴 함유량은 상기 튜브의 몰리브덴의 함유량의 90%이상인 것을 특징으로 한다.
상기 용접재료는 몰리브덴 함유량이 15~25 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 튜브시트 표면에 용접재료를 용접하는 방법으로 아크 육성 용접 또는 폭발 용접으로 하는 것을 특징으로 한다.
상기 튜브시트 홈에 의해 형성된 튜브시트 하단 접합부의 두께는 튜브의 두께와 동일한 것을 특징으로 한다.
상기 튜브시트 홈의 안쪽 내면이 라운드 형상을 지니되, 상기 튜브시트 홈의 하단부인 튜브시트 하단 접합부는 바깥으로 갈수록 두께가 좁아지는 테이퍼진 형상을 지니는 것을 특징으로 한다.
또한, 튜브시트의 표면에 몰리브덴이 함유된 용접재료를 용접하여 용가재 역할을 하는 용가재부를 형성하는 단계와 상기 튜브시트에 튜브를 삽입하기 위한 다수개의 튜브 홀을 가공하는 단계와 상기 튜브시트의 튜브 홀에 튜브를 삽입하는 단계와 튜브측으로 유출입 되는 유체와 접하는 부분에 대해 튜브와 튜브시트의 결합인 튜브측 웰딩과, 쉘측으로 유출입 되는 유체와 접하는 부분에 대해 튜브와 튜브시트를 결합시키는 쉘측 웰딩을 실시하는 단계를 포함하되, 상기 튜브측 웰딩과 쉘측 웰딩은 모재를 용융시켜 결합시키는 토치용접으로 이루어지며, 상기 쉘측 웰딩은 튜브 내측에 용접토치를 삽입하여 모재를 용융시켜 용접시키는 것을 특징으로 한다..
상기 용접재료는 몰리브덴 함유량이 15~25 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 튜브시트 표면에 용접재료를 용접하는 방법으로 아크 육성 용접 또는 폭발 용접으로 하는 것을 특징으로 한다.
상기 튜브시트 홈에 의해 형성된 튜브시트 하단 접합부의 두께는 튜브의 두께와 동일한 것을 특징으로 한다.
상기 튜브시트 홈의 안쪽 내면이 라운드 형상을 지니되, 상기 튜브시트 홈의 하단부인 튜브시트 하단 접합부는 바깥으로 갈수록 두께가 좁아지는 테이퍼진 형상을 지니는 것을 특징으로 한다.
상기 튜브시트의 표면에 몰리브덴이 함유된 용접재료를 용접하여 용가재 역할을 하는 용가재부가 형성되며, 튜브측으로 유출입 되는 유체와 접하는 부분에 대해 튜브와 튜브시트의 결합인 튜브측 웰딩과, 쉘측으로 유출입 되는 유체와 접하는 부분에 대해 튜브와 튜브시트를 결합시키는 쉘측 웰딩에 의해 상기 튜브시트의 튜브 홀에 삽입된 튜브와의 결합이 이루어져 있으며, 상기 쉘측 웰딩은 용가재부와 모재의 용융에 의해 결합되어, 상기 쉘측 웰딩의 몰리브덴 함유량은 상기 튜브의 몰리브덴의 함유량의 90%이상인 것을 특징으로 한다.
상기 쉘측으로 유출입되는 유체와 접하는 부분에 대해 튜브시트의 측면에 튜브가 삽입되는 튜브 홀에서 미리 정해진 거리만큼 이격된 튜브시트 홈이 형성되고, 상기 튜브 홀의 내면에 튜브 홈이 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 용접재료는 몰리브덴 함유량이 15~25 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 쉘앤튜브 열교환기에 있어서, 쉘 측으로 유입되는 유체에 의한 튜브의 파공을 막고, 튜브시트와 튜브 결합시에 보다 단단한 결합을 이룩함으로써, 쉘측으로 유입되는 유체에 의한 튜브의 부식을 방지하고, 튜브시트의 표면에 몰리브덴이 함유된 용가재부를 형성함으로써, 쉘측 용접시 몰리브덴이 격리되는 것을 방지하여 내부식성을 높여, 열교환기에서 발생되는 안전사고를 방지함과 동시에, 열교환기의 수명을 연장할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 종래의 일반적인 쉘앤튜브 열교환기의 구조도 및 부분확대단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 1 실시예에 따른, 쉘앤튜브 열교환기의 튜브시트와 튜브의 접합 구조를 설명하는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 2 실시예에 따른, 쉘앤튜브 열교환기의 튜브시트와 튜브의 접합 구조를 설명하는 단면도이다.
도 4는 종래방식에 따른 용접시의 튜브와 튜브시트의 용가재부위의 성분표이다.
도 5는 본 발명의 방식에 따른 용접시의 튜브와 용가재부가 형성된 튜브시트의 용가재부위의 성분표이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
먼저, 도 2는 본 발명의 바람직한 1 실시예에 따른, 쉘앤튜브 열교환기의 튜브시트와 튜브의 접합 구조를 설명하는 단면도로써 도시된 바와 같이, 본 발명은 튜브시트(200)와 튜브(100)와의 접합에 있어, 도 1에서 설명한 튜브(100)의 확관공정과 튜브측 웰딩(140) 이외에 쉘측 웰딩(240)을 추가로 포함함을 특징으로 한다.
여기서, 쉘측 웰딩(240)이란 앞서 설명드린 튜브측 웰딩(140)에 대응하는 의미로서, 즉, 쉘측으로 유입되는 유체가 튜브(100)와 튜브시트(200) 사이로 침투하는 것을 막는 웰딩이란 의미로, 튜브(100)와 튜브시트(200)의 결합 안쪽부분에 대한 웰딩을 의미한다.
쉘측 웰딩(240)은 튜브시트(200)의 측면에 튜브시트 홈(220)을 형성하고, 튜브(100) 내측에 용접토치(400)를 삽입하여 웰딩이 이루어진다. 즉, 용접토치(400)가 튜브(100) 내측에 들어가서 모재를 녹이면서 튜브시트 홈(220)에 의해 형성된 튜브시트 하단 접합부(230)와 함께 용접되게 되는 것이다.
본 발명에 있어 튜브시트(200)의 측면에 튜브시트 홈(220)을 형성하는 이유는 쉘측 웰딩(240)시에 튜브시트(200) 전체를 가열할 필요가 없이, 튜브시트 홈(220)에 의해 형성된 튜브시트 하단 접합부(230)에만 가열이 이루어져 원활한 웰딩이 가능하도록 하기 위해서이다. 튜브(100)의 두께는 대략 1.6mm 정도인데, 바람직하게는 튜브시트 홈(220)에 의해 형성된 튜브시트 하단 접합부(230)의 두께는 튜브(100)의 두께와 동일하게 형성하여, 튜브시트(200) 상에 국부적으로 가열할 수 있어 용접시에 필요한 열의 소모량을 줄일 수 있으며 이에 따라 용접 효율을 높일 수 있다.
튜브시트 홈(220)은 튜브시트(200)의 측면에 형성되는데, 튜브(100)가 삽입되는 튜브 홀에서 미리 정해진 거리만큼 이격된 형태로 튜브 홀 주위에 원호 형상으로 형성된다.
튜브(100) 내측에 용접토치(400)를 삽입하는 이유는 튜브시트(200)에 삽입되는 다수개의 튜브(100)에 의한 용접을 용이하도록 하기 위해서이다. 쉘측 웰딩(240)은 튜브시트(200)에 다수개의 튜브를 삽입한 상태에서 이루어지는데, 하나의 튜브를 용접할 때 인접하는 다른 튜브에 의해 용접이 용이하지 못하여 작업효율이 현저히 떨어지며, 완전한 용접 작업을 수행하기 어렵다. 이를 위해, 본 발명에서는 튜브(100) 내측에 용접토치(400)를 삽입하여 인접하는 튜브에 의한 방해를 받지 않고 쉘측 용접을 수행할 수 있게 된다.
그리고, 상기 튜브(100)는 몰리브덴이라는 성분을 함유하고 있는 SMO 254(UNS No.S31254) 또는 AL-6XN(UNS No. N08367)과 같은 합금을 사용한다. 이러한, 몰리브덴은 내부식성이 높아 튜브(100)가 부식하는 것을 방지하여 본 발명의 수명을 연장시킨다.
또한, 상기 튜브(100)와 상기 튜브시트(200)를 용접할때 용접재료를 사용하지 않고 용접하여 튜브에 함유된 몰리브덴이 격리된다. 그리하여, 상기 튜브시트(200)의 표면에 용접재료를 용접하여 용가재부(250)를 형성시킨다. 이러한, 용가재부(250)는 몰리브덴이 15~25 중량%가 함유되어 있는 것을 사용하며, 상기 튜브(100)와 상기 튜브시트(200)를 용접할 때 용가재로서의 역할을 한다.
위와 같이, 상기 튜브(100)와 용가재부(250)가 형성된 상기 튜브시트(200)를 용접하면, 용가재부(250)에 함유되어 있는 몰리브덴이 첨가되어 쉘측 웰딩(240)의 몰리브덴 함류량이 지나치게 감소하는 것을 방지하게 된다. 즉, 상기 쉘측 웰딩(240)의 몰리브덴 함유량은 상기 튜브의 몰리브덴의 함유량의 90%이상인 것을 특징으로 한다.
또한, 도 3은 본 발명의 바람직한 2 실시예에 따른, 쉘앤튜브 열교환기의 튜브시트와 튜브의 접합 구조를 설명하는 단면도로써 도시된 바와 같이, 상기 튜브시트 홈(220)의 안쪽 내면이 라운드 형상을 지니되, 상기 튜브시트 홈(220)의 하단부인 튜브시트 하단 접합부(230)는 바깥으로 갈수록 두께가 좁아지는 테이퍼진(tapered) 형상을 지니고, 끝단의 두께는 0.7mm 이하의 두께를 지닌다.
튜브시트 홈(220)의 안쪽 내면에 라운드 형상을 가지는 이유는 냉각이나 침전에 의한 고체 상태의 이물질이 튜브시트 홈(220) 내부에 머물러 고이는 것을 방지하기 위한 것이다.
또한, 상기 튜브시트 홈(220)의 하단부인 튜브시트 하단 접합부(230)를 테이퍼진 형상으로 구성한 이유는 모재를 녹여 용접하는 토치 용접의 특성상 그 두께가 어느 이하의 두께를 지니면서도 충분한 강도를 지니고 있어야 한다. 따라서, 안쪽 부분은 충분한 강도를 유지하도록 어느 정도의 두께를 지니도록 하고(즉, 끝단보다는 두껍게 형성하고), 끝단은 토치 용접이 용이하게 실시되도록, 바깥으로 갈수록 두께가 좁아지는 테이퍼진 형상을 지니는 것이다. 바람직하게는 튜브시트 하단 접합부(230)의 끝단의 두께는 0.7mm 이하가 바람직하다.
이하, 도 4과 도 5를 참고하여 상기 튜브(100)와 상기 튜브시트(200)가 용접시에 용가재부(250)의 형성 유무에 따른 몰리브덴의 함유량의 차이를 설명하기로 한다.
먼저, 도 4는 종래방식에 따른 용접시의 튜브와 튜브시트의 용가재부위의 성분표이다. 즉, 튜브(100)와, 용접열로 인해 특성이 바뀌는 HAZ(Heat affected zone)와, 용접이 된 Weld에 대한 표면과 중심의 Cr, Ni, 그리고 Mo(몰리브덴)의 함유량을 나타낸다.
이하, 도 4의 성분표를 참조하면, 본 발명과 달리 용가재부(250)가 형성되어 있지 않은 튜브시트(200)는 튜브(100)와 용접하면, 튜브, HAZ, 그리고 Weld의 표면과 중심에서의 Mo 함유량이 Weld 부분에서 감소한다. 즉, 튜브보다 Weld 부분의 Mo 함유량은 표면에서는 3.51%( 7.44%-3.93%) 감소하였으며, 센터에서는 2.45%(7.5%-5.05%) 감소하였다. 따라서, Weld 부분의 Mo의 함유량은 튜브의 Mo의 함유량의 80% 이하였다.
다음으로, 도 5는 본 발명의 방식에 따른 용접시의 튜브와 용가재부가 형성된 튜브시트의 용가재부위의 성분표이다. 튜브, HAZ, 그리고 Weld의 표면과 중심의 Cr, Ni, 그리고 Mo의 함유량을 나타낸다.
삭제
이하, 도 5의 성분표를 참조하면, 용가재부(250)가 형성되어 있는 상기 튜브시트(200)는 상기 튜브(100)와 용접하면 튜브, HAZ, 그리고 Weld의 표면과 중심에서의 Mo 함유량의 변화가 작다. 즉, 튜브보다 Weld 부분의 Mo 함유량은 표면에서는 0.24%( 6.63%-6.39%)만이 감소하였으며, 센터에서는 0.33%(6.67%-6.34%)만이 감소하였다. 따라서, Weld 부분의 Mo의 함유량은 튜브의 Mo의 함유량의 90% 이상이였다.
위와 같은, 결과로 인하여 상기 튜브시트(200)에 용가재부(250)를 형성시켜 상기 튜브(100)의 내부식성을 높여준다.
다음으로, 쉘앤튜브 열교환기의 튜브시트(200)와 튜브(100)의 접합 순서에 대해서 설명하기로 한다.
먼저, 상기 튜브시트(200)의 표면에 용접재료를 용접하여 용가재부(250)를 형성한다. 여기서 용접재료는 15~25%의 몰리브덴이 함유된 금속을 쓴다. 또한, 상기 튜브시트(200)의 표면에 용접재료를 용접하면 상기 튜브시트는 용접변형이 발생하는데, 이러한 용접변형을 교정한 후 용가재부(250)의 면을 가공하여 일정한 두께가 유지되도록 기계가공을 한다. 그리고, 상기 튜브시트에 튜브를 삽입하기 위한 다수개의 튜브 홀을 가공한다.
다음으로, 튜브시트(200) 상에 튜브시트 홈(220)과 튜브 홈(120)을 각각 가공한다. 튜브 홈(120)은 추후의 튜브(100)의 확관 공정시에 튜브(100)의 일정부분이 튜브 홈(120)에 삽입되어 결합력을 높이기 위한 것이며, 튜브시트 홈(220)은 웰딩시 작업의 용이성을 위한 것이다. 도시된 바와 같이, 튜브 홈(120)은 튜브시트(200)의 튜브 홀의 내면에 형성되며, 튜브시트 홈(220)은 튜브시트의 측면에 튜브 홀에서 미리 정해진 거리만큼 이격되어 형성된다. 바람직하게는 튜브 홈(120)과 튜브시트 홈(220)은 모두 원호 형상을 지닌다.
그리고, 상기 튜브시트(200)의 튜브 홀에 튜브(100)를 삽입하여 튜브(100)를 확관시킨다. 확관 공정에 의해서 1차적으로 튜브시트(200)와 튜브(100)는 결합되게 된다.
그런 다음, 튜브시트(200)와 튜브(100)의 내외측에 대한 웰딩, 즉 튜브시트(200)와 튜브(100)와의 용접결합인 튜브측 웰딩(140)과 쉘측 웰딩(240)이 각각 이루어진다. 상기 쉘측 웰딩(240)은 튜브(100) 내측에 용접토치(400)를 삽입하여 이루어지되, 이는 앞서 설명드린 바와 같이 작업의 용이성을 위한 것이다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 쉘앤튜브 열교환기에 있어서, 쉘측으로 유입되는 유체에 의한 튜브(100)의 파공과 부식을 방지하기 위해서, 튜브시트(200)에 몰리브덴이 함유된 용접재료를 용접하여 용가재 역할을 하는 용가재부(250)를 형성하고, 튜브시트(200)와 튜브(100)와 접합시에 쉘측 유체의 침투를 방지하기 위해서 쉘측 웰딩(240)을 실시하는데, 쉘측 웰딩(240)에 대한 작업 효율을 증대시키고 튜브시트(200)와 튜브(100)와의 결합력을 높이기 위해서 튜브시트(200)의 측면에 튜브시트 홈(220)을 형성하고, 튜브(100) 내측에 용접토치(400)를 삽입하여 용접을 실시하게 된다.
이와 같이, 본 발명의 쉘앤튜브 열교환기의 튜브시트(200)와 튜브(100)와의 접합에 있어, 종래의 튜브의 확관공정과 튜브측 웰딩(140) 이외에 쉘측 웰딩(240)을 추가로 실시하여, 튜브시트(200)와 튜브(100)와의 결합을 보다 완벽히 이룩함으로써, 쉘 측으로 유입되는 유체에 의한 튜브(100)의 파공 및 부식을 방지하여, 열교환기에서 발생되는 안전사고를 방지함과 동시에, 열교환기의 수명을 연장할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 튜브 120: 튜브홈
140: 튜브측 웰딩 200: 튜브시트
220: 튜브시트 홈 230: 튜브시트 하단 접합부
240: 쉘측 웰딩 250: 용가재부
300: 배플 판 400: 용접토치

Claims (13)

  1. 쉘앤튜브 열교환기의 튜브 시트와 튜브의 접합방법에 있어서,
    튜브시트(200)의 표면에 몰리브덴이 함유된 용접재료를 용접하여 용가재 역할을 하는 용가재부(250)를 형성하는 단계;
    용접에 의해 변형된 상기 튜브시트(200)를 교정하는 단계;
    상기 용가재부(250)가 평면이 유지 되도록 기계 가공하는 단계;
    상기 튜브시트(200)에 튜브를 삽입하기 위한 다수개의 튜브 홀을 가공하는 단계;
    쉘측으로 유출입 되는 유체와 접하는 부분에 대해 상기 튜브시트(200)의 측면에 튜브(100)가 삽입되는 튜브 홀에서 미리 정해진 거리만큼 이격된 튜브시트 홈(220)을 형성하고, 상기 튜브 홀의 내면에 튜브 홈(120)을 형성하는 단계;
    상기 튜브시트(200)의 튜브 홀에 튜브(100)를 삽입하여 튜브(100)를 확관시키는 단계; 및
    튜브(100)측으로 유출입 되는 유체와 접하는 부분에 대해 튜브(100)와 튜브시트(200)의 결합인 튜브측 웰딩(140)과, 쉘측으로 유출입 되는 유체와 접하는 부분에 대해 튜브(100)와 튜브시트(200)를 결합시키는 쉘측 웰딩(240)을 실시하는 단계; 를 포함하되,
    상기 쉘측 웰딩(240)은 용가재부와 모재의 용융에 의해 결합되어, 상기 쉘측 웰딩(240)의 몰리브덴 함유량은 상기 튜브의 몰리브덴의 함유량의 90%이상인 것을 특징으로 하는 접합방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 용접재료는 몰리브덴 함유량이 15~25 중량%인 것을 특징으로 하는 접합방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 튜브시트(200) 표면에 용접재료를 용접하는 방법으로 아크 육성 용접법 또는 폭발 용접법이 사용되는 것을 특징으로 하는 접합방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 튜브시트 홈(220)에 의해 형성된 튜브시트 하단 접합부(230)의 두께는 튜브(100)의 두께와 동일한 것을 특징으로 하는 접합방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 튜브시트 홈(220)의 안쪽 내면이 라운드 형상을 지니되, 상기 튜브시트 홈(220)의 하단부인 튜브시트 하단 접합부(230)는 바깥으로 갈수록 두께가 좁아지는 테이퍼진 형상을 지니는 것을 특징으로 하는 접합방법.
  6. 쉘앤튜브 열교환기의 튜브 시트와 튜브의 접합방법에 있어서,
    튜브시트(200)의 표면에 몰리브덴이 함유된 용접재료를 용접하여 용가재 역할을 하는 용가재부(250)를 형성하는 단계;
    상기 튜브시트(200)에 튜브를 삽입하기 위한 다수개의 튜브 홀을 가공하는 단계;
    상기 튜브시트(200)의 튜브 홀에 튜브(100)를 삽입하는 단계;
    튜브(100)측으로 유출입 되는 유체와 접하는 부분에 대해 튜브(100)와 튜브시트(200)의 결합인 튜브측 웰딩(140)과, 쉘측으로 유출입 되는 유체와 접하는 부분에 대해 튜브(100)와 튜브시트(200)를 결합시키는 쉘측 웰딩(240)을 실시하는 단계; 를 포함하되,
    상기 쉘측 웰딩(240)은 용가재부와 모재의 용융에 의해 결합되어, 상기 쉘측 웰딩(240)의 몰리브덴 함유량은 상기 튜브의 몰리브덴의 함유량의 90%이상인 것을 특징으로 하는 접합방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 용접재료는 몰리브덴 함유량이 15~25 중량%인 것을 특징으로 하는 접합방법.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 튜브시트(200) 표면에 용접재료를 용접하는 방법으로 아크 육성 용접법 또는 폭발 용접법이 사용되는 것을 특징으로 하는 접합 방법.
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 튜브시트 홈(220)에 의해 형성된 튜브시트 하단 접합부(230)의 두께는 튜브(100)의 두께와 동일한 것을 특징으로 하는 접합 방법.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 튜브시트 홈(220)의 안쪽 내면이 라운드 형상을 지니되, 상기 튜브시트 홈(220)의 하단부인 튜브시트 하단 접합부(230)는 바깥으로 갈수록 두께가 좁아지는 테이퍼진 형상을 지니는 것을 특징으로 하는 접합 방법.
  11. 튜브시트(200)와 튜브(100)가 결합된 쉘앤튜브 열교환기에 있어서,
    상기 튜브시트(200)의 표면에 몰리브덴이 함유된 용접재료를 용접하여 용가재 역할을 하는 용가재부(250)가 형성되며,
    튜브(100)측으로 유출입 되는 유체와 접하는 부분에 대해 튜브(100)와 튜브시트(200)의 결합인 튜브측 웰딩(140)과, 쉘측으로 유출입 되는 유체와 접하는 부분에 대해 튜브(100)와 튜브시트(200)를 결합시키는 쉘측 웰딩(240)에 의해 상기 튜브시트(200)의 튜브 홀에 삽입된 튜브와의 결합이 이루어져 있으며,
    상기 쉘측 웰딩(240)은 용가재부와 모재의 용융에 의해 결합되어, 상기 쉘측 웰딩(240)의 몰리브덴 함유량은 상기 튜브의 몰리브덴의 함유량의 90%이상인 것을 특징으로 하는 쉘앤튜브 열교환기.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 쉘측으로 유출입되는 유체와 접하는 부분에 대해 튜브시트(200)의 측면에 튜브(100)가 삽입되는 튜브 홀에서 미리 정해진 거리만큼 이격된 튜브시트 홈(220)이 형성되고, 상기 튜브 홀의 내면에 튜브 홈(120)이 형성되는 것을 특징으로 하는 쉘앤튜브 열교환기.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 용접재료는 몰리브덴 함유량이 15~25 중량%인 것을 특징으로 하는 쉘앤튜브 열교환기.
KR20140078653A 2014-06-26 2014-06-26 쉘앤튜브 열교환기의 튜브시트와 튜브의 접합방법 및 쉘앤튜브 열교환기 KR101477636B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20140078653A KR101477636B1 (ko) 2014-06-26 2014-06-26 쉘앤튜브 열교환기의 튜브시트와 튜브의 접합방법 및 쉘앤튜브 열교환기

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20140078653A KR101477636B1 (ko) 2014-06-26 2014-06-26 쉘앤튜브 열교환기의 튜브시트와 튜브의 접합방법 및 쉘앤튜브 열교환기

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101477636B1 true KR101477636B1 (ko) 2014-12-30

Family

ID=52680250

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20140078653A KR101477636B1 (ko) 2014-06-26 2014-06-26 쉘앤튜브 열교환기의 튜브시트와 튜브의 접합방법 및 쉘앤튜브 열교환기

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101477636B1 (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016159449A1 (ko) * 2015-04-03 2016-10-06 세원셀론텍㈜ 쉘앤튜브 용접방법
KR102123760B1 (ko) 2019-05-28 2020-06-16 신윤호 구획 관체가 구비되어 열교환 성능이 개선된 열교환기
US11860113B2 (en) 2021-03-30 2024-01-02 Digiray Corp. Tube weld X-ray inspection device comprising an X-ray source, an X-ray source support, and an image plate fixing part for fixing an image plate
US11874236B2 (en) 2021-03-30 2024-01-16 Digiray Corp. Tube weld x-ray inspection device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06170532A (ja) * 1992-11-30 1994-06-21 Kawasaki Heavy Ind Ltd 熱交換器
JP2012232336A (ja) * 2011-05-09 2012-11-29 Daido Steel Co Ltd 高硬度肉盛合金粉末
KR20130081440A (ko) * 2012-01-09 2013-07-17 주식회사 동화엔텍 쉘앤튜브 열교환기의 튜브시트와 튜브의 접합방법 및 쉘앤튜브 열교환기
KR101359778B1 (ko) * 2013-09-11 2014-02-06 세원셀론텍(주) 쉘앤튜브 용접방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06170532A (ja) * 1992-11-30 1994-06-21 Kawasaki Heavy Ind Ltd 熱交換器
JP2012232336A (ja) * 2011-05-09 2012-11-29 Daido Steel Co Ltd 高硬度肉盛合金粉末
KR20130081440A (ko) * 2012-01-09 2013-07-17 주식회사 동화엔텍 쉘앤튜브 열교환기의 튜브시트와 튜브의 접합방법 및 쉘앤튜브 열교환기
KR101359778B1 (ko) * 2013-09-11 2014-02-06 세원셀론텍(주) 쉘앤튜브 용접방법

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016159449A1 (ko) * 2015-04-03 2016-10-06 세원셀론텍㈜ 쉘앤튜브 용접방법
CN106041339A (zh) * 2015-04-03 2016-10-26 世元世龙技术株式会社 管壳式焊接方法
KR102123760B1 (ko) 2019-05-28 2020-06-16 신윤호 구획 관체가 구비되어 열교환 성능이 개선된 열교환기
US11860113B2 (en) 2021-03-30 2024-01-02 Digiray Corp. Tube weld X-ray inspection device comprising an X-ray source, an X-ray source support, and an image plate fixing part for fixing an image plate
US11874236B2 (en) 2021-03-30 2024-01-16 Digiray Corp. Tube weld x-ray inspection device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101298703B1 (ko) 쉘앤튜브 열교환기의 튜브시트와 튜브의 접합방법 및 쉘앤튜브 열교환기
KR101477636B1 (ko) 쉘앤튜브 열교환기의 튜브시트와 튜브의 접합방법 및 쉘앤튜브 열교환기
JP6202391B2 (ja) 熱交換器およびその製造方法
US9145988B2 (en) Brazing ring
KR20130081440A (ko) 쉘앤튜브 열교환기의 튜브시트와 튜브의 접합방법 및 쉘앤튜브 열교환기
EP3663689B1 (en) Heat exchanger
JP6590536B2 (ja) クラッド材、およびパイプの製造方法
CN104154778A (zh) 换热器以及换热器的制造方法
JP2017002341A5 (ko)
US20160288232A1 (en) Shell and tube heat exchanger
US9573219B2 (en) Welding method for shell and tube
GB2486788A (en) A heat exchanger, a tube for a heat exchanger, a method of making a tube for a heat exchanger and a method of making a heat exchanger
KR20160020313A (ko) 열교환기용 입출 파이프의 고정구조
US9101997B2 (en) Asymmetric heat sink welding using a penetration enhancing compound
JP2013124839A (ja) アルミニウムアキュームレータの溶接構造ならびに熱交換器
KR200475744Y1 (ko) 쉘앤튜브 열교환기의 튜브와 튜브시트의 결합구조
US20150354904A1 (en) Heat exchanger and method for manufacturing heat exchanger
JP2015064162A (ja) 熱交換器および熱交換器の製造方法
JP6263922B2 (ja) 熱交換器
US20190107336A1 (en) Heat exchanger
CN220669916U (zh) 端盖的流焊挡料焊接结构及制冷组件
KR20160005403A (ko) 열교환기용 입출구 파이프의 고정구조
CN108480824A (zh) 换热器管板与换热管内孔搭接焊接方法
WO2024053317A1 (ja) フィンレス熱交換器およびそれを用いた冷却システム
KR20160117960A (ko) 열교환기용 입출구 파이프의 고정구조

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170921

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180921

Year of fee payment: 5