KR20100056985A - 용접 수리 방법 - Google Patents

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Abstract

제품(100)을 수리하는 프로세스(200)가 제공되며, 수리할 제품을 판정하는 판정 단계(210)를 포함한다. 터치 오프 단계(220)는 복수의 공간 좌표를 홈 위치에 대해 제품상에 위치 및 마킹한다. 계산 단계(230)는 소망의 용접 시퀀스를 계산하도록 실행되어 제품의 소망의 형상을 구한다. 확인 단계(240)는 복수의 공간 좌표의 소망의 위치를 확인한다. 용접 단계(250)는 제품(100)의 표면상에 적어도 제 1 용접 수리 층을 부착하고, 제품(100)은 제품의 표면의 적어도 일부분을 소망의 형상 또는 프로파일로 성장시킴으로써 수리된다.

Description

용접 수리 방법{IMPROVED WELDING PROCESS}
본 발명은 용접 프로세스에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 용접 프로세스를 개선하기 위한 로봇 프래그래밍 방법에 관한 것이다.
로봇은 몇 번이고 되풀이하여 동일한 자동화된 임무를 수행하는데 특히 적합하다. 수리 서비스 조직과 같은 몇몇 산업에서, 작업(또는 부품)은 하나에서 다음 하나까지 동일하지 않다. 결과적으로, 자동화된 프로그램의 일정한 조정이 요구된다. 종래의 제어 프로그램은 자동 작동 모드에서 이러한 조정을 허용하지 않으며, 오히려 모션 제어 코드의 전체 섹션의 수정을 필요로 한다.
일 예로서, 증기 터빈 분야에 있어서, 바이패스 밸브는 고압 및 고온에서 증기에 의해 야기되는 부식 및 손상으로 인해 수리가 종종 요구된다. 바이패스 밸브는 통상적으로 특정 두께로 성장될 3개 또는 그 이상의 표면을 갖고 있다. 조작자는 각 용접 패스의 두께, 필요한 패스의 회수를 계산해야 하며, 밸브상의 각 용접 패스의 물리적인 위치를 결정해야 한다. 프로그램화가능한 용접 방법을 이용할지라도, 이러한 프로세스는 각 바이패스 밸브상에서 개별적으로 프로그램화될 100개 이상의 포인트를 형성한다. 이러한 방법의 다른 단점은, 각 바이패스 밸브가 상이 한 용접 요구사항을 갖고 있고, 그에 따라 상기 프로세스는 수리할 모든 밸브에 대해 반복되어야 한다. 이것은 매우 시간 소비적이고 고가의 프로세스가 되게 한다.
선택적으로, 최소 재료 조건으로부터 모든 바이패스 밸브를 복원하는 것이 제안되었다. 이러한 프로세스는 소망의 형상을 복원하기 위해서 베이스 재료의 대부분을 기계가공하는 것과, 그에 따라 많은 용접 부착을 실행해야 것을 수반한다. 그러나, 이러한 작용은 재료의 상당한 비용과 시간을 실행되는 작업에 추가시킨다.
본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결할 수 있는 용접 수리 프로세스를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시형태에 따르면, 제품을 수리하는 방법이 제공되며, 수리할 제품을 판정하는 판정 단계를 포함한다. 터치 오프 단계는 복수의 공간 좌표를 홈 위치에 대해 제품상에 위치 및 마킹한다. 계산 단계는 소망의 용접 시퀀스를 계산하도록 실행되어 제품의 소망의 형상을 구한다. 확인 단계는 복수의 공간 좌표의 소망의 위치를 확인한다. 용접 단계는 제품의 표면상에 적어도 제 1 용접 수리 층을 부착하고, 제품은 제품의 표면의 적어도 일부분을 소망의 형상 또는 프로파일로 성장시킴으로써 수리된다.
도 1은 본 발명의 방법에 따라 수리될 수 있는 바이패스 밸브를 도시하는 단면도이다. 이러한 제품의 일 예로는 증기 터빈의 부품, 가스 터빈 부품, 풍력 터빈 부품 및 바이패스 밸브가 있으며, 광범위한 부품들이 본 발명의 방법에 의해 수리될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 일반적으로 바이패스 밸브(100)는 밸브 본체의 하부 부분상에 음영 영역으로 표시된 손상된 구역(110)을 포함한다. 사용 동안에, 증기와, 증기내의 오염물질은 부식되어, 밸브(110)의 하부 부분을 갈라짐 및 균열 또는 다른 손상을 야기시킬 수 있다.
손상된 구역(110)은 제거되어야 하며, 이것은 통상적으로 손상되지 않은 층(120)까지 아래로 기계가공 또는 밀링에 의해 이뤄될 수 있다. 다음에, 밸브는 본래 표면(130)을 복원시키기 위해서 새로운 재료를 용접시킴으로써 대체품을 형성할 수 있다. 일반적으로, 용접 수리는 표면가공 용접 수리에 견딜 수 있도록 베이스 재료의 표면상에 배치된 하나 또는 그 이상의 수리 층을 포함한다. 본 발명의 실시형태에 따르면, 증기 터빈 부품을 형성하는데 사용된 형태의 CrMoV 및 CrMo 합금, 일 예로서 1.25Cr-1Mo-0.25V(중량%)를 수리할 때, 용접 수리에 적당한 재료는 CrMo, CrMoV 및 NiCrFe 합금을 포함한다. 특히 적당한 니켈 크롬 철 합금은 NiCrFe-3이다. 또한, 다른 합금, 필러 금속 또는 용접 전극은 Inconel(특정 금속 그룹 회사의 등록 상표) 합금 82(ERNiCr-3), 182(ENiCrFe-3), 625(ERNiCrMo-3), 718(ERNiFeCr-2), 코발트 베이스 합금, Stellite(델오로 스텔라이트 회사의 등록 상표) 6(SFA 5.21 ERCoCr-A), Stellite 21((SF)A 5.21 ERCoCr-E)과 같은 것이 사용될 수 있지만, 이것으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시형태에 따라 바이패스 밸브를 수리하기 위한 방법은 부품을 마킹 및/또는 판정하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들면, 바이패스 밸브의 일부분상에 작업 번호(job number)가 스탬핑될 수 있다. 다음에, 보어 사이즈가 검사될 수 있다. 보어가 검사되지 않는다면, 이것은 용접이 필요할 수 있다.
다음에, 밸브는 제거된 표면층을 갖고 있다. 예를 들면, 모든 Stellite(등록상표)(공동 외부 층) 재료가 기계가공 제거될 수 있다. 이러한 제 1 패스가 모든 위치에서 모재에 도달했는가를 확인하기 위해 체크가 실행될 수 있다. 필요하 다면, Stellite(등록상표) 재료가 제 1 절취 동안에 완전히 제거되지 않았다면, 본체 재료에 도달할 때까지 밸브는 계속해서 기계가공될 수 있다.
모든 Stellite(등록상표) 및 이전에 도포된 308 스테인리스강 하층은 바람직하게 실질적으로 제거되며, 그리고 잔류하는 재료 주변에 어떠한 문제가 있다면, 잠재적인 용접성 및 크랙킹 문제로 인해 모든 본래의 Stellite(등록상표)가 잔류한다면 수리를 완료하기가 보다 어렵게 되기 때문에 이것은 절단될 수 있다.
보어는 최종 치수(소망하는 사양에 따라)로 기계가공될 수 있다. 이제, 바이패스 밸브의 외부 표면은 복원될 수 있다. 가스 용접 프로세스(autogeneous weld process)(예를 들면 GTAW, SMAW 등등)를 이용하면, 플러그는 보어내로 고정될 수 있다. 사전/사후 가열은 선택적이며, 이러한 작업에는 요구되지 않는다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 로봇 용접 프로세스(200)의 흐름도이다. 하기의 단계들은 외경의 플러그 및 용접 성장의 로봇 시일 용접을 위해 설정된 부품을 설명하는 것이다. 단계 210에서, 부품은 판정 및/또는 파킹된다. 이것은 밸브의 바닥상에 스탬핑된 부품 번호를 작업 계획 서류에 기록된 번호와 비교하는 것을 포함할 수 있다. 밸브의 배면은 척(chuck)의 중심에서 구멍상의 플레이트에 위치되어, 고정된 기준 포인트를 제공하고 안정된 위치를 보장해야 한다. 필요하다면, 척은 부품을 고정하도록 체결될 수 있다. 로봇 제어기, 용접 전력 공급원, 유도기, 유도기 냉각장치, 온도 제어기("로봇" 모드로 전환), 공기 공급 내지 유도 코일 승강기 및 토치 클리닝 스테이션에 전력이 들어가는가를 체크한다.
단계 220에서, 터치 프로그램(touch off program)이 실행된다. 4개의 포인 트를 중심으로 터치 오프, 터치 온될 수 있는데, 이것은 밸브의 전류 상태를 결정하며, 또한 로봇내의 비교 소프트웨어를 통해서, 소망하는 사양(예를 들면 표면(120) 내지 표면(130)까지)에 따른 최종 밸브 사이즈까지 성장하는데 필요한 용접 시퀀스를 계산할 수 있게 한다. 변형 실시예에 있어서, 4개 이상 또는 4개 이하의 터치 오프 포인트가 사용될 수 있다. 밸브가 수평방향 위치에 있고 로봇 아암이 그 홈 위치에 있으면, 상사점이 중앙에 위치되고 이 위치를 펀칭한다. 모든 터치 오프는 이러한 X축 위치에서 이뤄질 수 있다. 터치 오프의 리마인더를 위한 이러한 값을 모니터링하기 위해서 축 위치 스크린을 이용한다. 로봇 아암으로부터 가스 노즐 및 접촉 팁을 제거한다. 전극을 후퇴시키면 아무것도 없음이 나타난다. 제공된 터치 오프 핑거가 단단히 설치되면, 토치 본체에 대해 완전히 안착되게 하며 그리고 나사가 보이지 않게 되게 한다. 4개 포인트 위치를 터치 오프하고 기록한다. 본 발명의 추가의 실시예에 있어서, 터치 오프 단계는 용접을 실행하는 동일한 로봇 아암으로 실행될 수 있다. 본 발명의 다른 이점은 시스템에 상당한 비용을 추가시킬 수 있는 특정 터치 프로브 또는 복잡한 측정 장치의 사용을 회피할 수 있는 능력이다.
단계 230에서, 용접 시퀀스가 계산되며, 프로그램은 확인된다. 터치 각도 및 위치를 확인하기 위한 프로그램을 통한 블록은 제어기에 의해 파악되며, 적절하게 기록된다. 밸브 부품 번호를 입력함으로써 적당한 부품 번호를 선택한다. 용접 로봇내의 소프트웨어는 밸브를 소망의 사양으로 성장시키기 위해 필요한 용접의 양을 계산할 수 있다.
가스 노즐 및 접촉 팁을 세정하고, 손상을 검사하고, 필요할 때 교체한다. 전극을 연장시키고, 접촉 팁 및 가스 노즐을 설치하고, 접촉 팁을 지나서 전극을 정돈한다. 터치 오프 팁이 제 위치에 있다면, 이것은 프로그램 실행 동안에 팁 및 로봇 와이어 공급 메카니즘에 손상을 야기시킬 것이다.
단계 240에서, 로봇은 터치 오프 포인트로 되돌려보내진다. 이것은 공간이 정확하지 않다면 용접이 요구에 따라 배치되지 않을 때 모든 에러에 대해 엄밀하게 관찰되어야 한다. 밸브는, 그 축이 포지셔너에 수직방향이고 그리고 유도 코일이 하강될 수 있도록 이동될 수 있다. 코일은 보유 시간의 완료시에 자동적으로 상승될 수 있다. 플러그는 제 위치에서 밀봉 용접될 것이며, 로봇은 토치 클리닝 스테이션으로 이동될 것이다.
단계 250에서, 로봇은 플러그를 따라 포인트로부터 포인트까지 용접을 개시한다. 로봇은 용접부 사이에서 토치 클리닝 스테이션으로 이동할 것이다. 로봇은 이후 조작에서 용융지(molten pool)의 제어를 유지하는데 도움을 주도록 제 1 포인트에서 신속한 패스로 용접할 수 있다. 패스간 온도에 도달하도록 용접부 사이에서 중지가 있을 수 있다. 로봇은 제 2 포인트로부터 제 3 포인트까지 원추형 섹션을 성장시킬 것이다. 로봇은 제 2 포인트로부터 제 1 포인트까지 외경을 성장시킬 것이다. 밸브는 슬래그를 자동정지시키기 위해서 와이어 브러시에 대해 회전될 수 있다. 이러한 포인트에서, 로봇은 필요한 재료를 계산할 것이며, 부품을 완성하도록 이전 단계에서와 같이 패스의 조합을 이용할 것이다. 슬래그는 각 층의 완성시에 제거될 수 있다. 어떠한 에러가 있다면, 로봇은 표시기를 조사할 것이며, 알람 을 울릴 수 있다.
모든 층이 완료되는 때에, 밸브는 그 축이 수직방향인 상태로 리턴될 수 있으며, 로봇은 부품이 완성된 것을 나타내는 광 또는 다른 표시기를 조작자에게 신호할 것이다. 유도 코일은 제거될 때까지 부품이 그 최소 예열로 유지되도록 하강될 수 있다. 바이패스 밸브는 용접부를 체크하도록 시각적으로 검사될 수 있다.
본 발명은 가장 실제적이고 바람직한 실시예중 현재 하나로 고려될 수 있는 것과 관련하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 실시예로 제한되지 않으며, 반대로 첨부된 특허청구범위의 정신 및 영역내에 포함되는 다양한 변경 및 등가적인 구성을 커버하는 것으로 의도된다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따라 수리될 수 있는 바이패스 밸브의 단면도,
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 프로세스를 도시하는 흐름도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 바이패스 밸브 110 : 손상된 구역
120 : 손상되지 않은 구역 130 : 본래 표면
200 : 용접 프로세스 210 : 판정 단계
220 : 터치 오프 단계 230 : 계산 단계
240 : 확인 단계 250 : 용접 단계

Claims (8)

  1. 제품(100)을 수리하기 위한 방법(200)에 있어서,
    수리될 제품을 판정하는 단계(210)와,
    터치 오프(touch off) 단계(220)로서, 상기 터치 오프 단계는 복수의 공간 좌표를 홈 위치에 대해 제품상에 위치 및 마킹하는 것을 포함하는, 터치 오프 단계(220)와,
    소망의 용접 시퀀스를 계산하여 상기 제품의 소망의 형상을 구하는 단계(230)와,
    상기 복수의 공간 좌표의 소망의 위치를 확인하는 단계(240)와,
    상기 제품의 표면상에 적어도 제 1 용접 수리 층을 용접하는 단계(250)를 포함하며,
    상기 제품(100)은 상기 제품의 표면의 적어도 일부분을 소망의 형상 또는 프로파일로 성장시킴으로써 수리되는
    제품 수리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    홈 위치에 대해 메모리에 저장시킴으로써 상기 복수의 공간 좌표를 기록하는 단계를 더 포함하며, 상기 기록 단계는 상기 터치 오프 단계에 이어서 실행되는
    제품 수리 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    수리될 제품(100)을 홈 위치에 대해 고정된 위치에 위치시키는 단계를 더 포함하며, 상기 위치 단계는 상기 기록 단계에 이어서 실행되는
    제품 수리 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 오프 단계에 이어서 실행되는 위치 단계를 더 포함하며, 상기 위치 단계는 수리될 제품(100)을 상기 홈 위치에 대해 고정된 위치에 위치시키는 단계를 포함하는
    제품 수리 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 계산 단계는 제어기로 프로그램화된 엔지니어링 룰(engineering rule)을 이용하여 성공적인 용접 단계를 보장하는
    제품 수리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 계산 단계는 상기 제어기로 사전장전된 도표화된 부품에 대해 데이터를 계산하는 단계를 더 포함하는
    제품 수리 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제품(100)은 증기 터빈 부품, 가스 터빈 부품, 풍력 터빈 부품 및 바이패스 밸브를 포함하는 그룹으로부터 선택되는
    제품 수리 방법.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 터치 오프 단계(220), 상기 계산 단계(230), 상기 확인 단계(240) 및 상기 용접 단계(250)중 적어도 하나를 실행하기 위해서 로봇 시스템이 이용되는
    제품 수리 방법.
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