본 연구에서는 상수도관의 도 송수관등 대형관(700mm 이상)에 주로 사용되고 있는 도복장강관의 품질 및 시공, 유지관리에 영향을 미치는 용접접합의 현황을 조사 분석하고 용접접합의 개선방안에 대하여 연구하였다. 이를 위해 강관의 사용현황 등의 문제점을 조사하고 용접접합별 특성, 그리고 수동 및 자동 용접접합을 비교 분석하여 기술적, 경제적으로 효과적인 방안을 제시하고자 하였다. 본 연구에서 비교 분석한 용접접합별 특성 검토 결과, 상수도 관로의 관경 700mm - 3,000mm의 현장 시공시 자동용접공법이 수동용접공법에 비해 순공사비 대비 평균 9% 절감되며, 용접공정만 비교시에는 평균 13.5% 이상 절감될 것으로 판단된다. 특히, KS상 강관 진원도에 대한 허용치가 크며 대부분 겹치기 이음으로 되어있는 국내 현실에서 작업환경이 열악한 경우 진원확보를 위한 시간이 무한정 소요될 수 있어 실제적인 절감액은 더욱 차이를 보일 것으로 사료된다.
본 연구에서는 상수도관의 도 송수관등 대형관(700mm 이상)에 주로 사용되고 있는 도복장강관의 품질 및 시공, 유지관리에 영향을 미치는 용접접합의 현황을 조사 분석하고 용접접합의 개선방안에 대하여 연구하였다. 이를 위해 강관의 사용현황 등의 문제점을 조사하고 용접접합별 특성, 그리고 수동 및 자동 용접접합을 비교 분석하여 기술적, 경제적으로 효과적인 방안을 제시하고자 하였다. 본 연구에서 비교 분석한 용접접합별 특성 검토 결과, 상수도 관로의 관경 700mm - 3,000mm의 현장 시공시 자동용접공법이 수동용접공법에 비해 순공사비 대비 평균 9% 절감되며, 용접공정만 비교시에는 평균 13.5% 이상 절감될 것으로 판단된다. 특히, KS상 강관 진원도에 대한 허용치가 크며 대부분 겹치기 이음으로 되어있는 국내 현실에서 작업환경이 열악한 경우 진원확보를 위한 시간이 무한정 소요될 수 있어 실제적인 절감액은 더욱 차이를 보일 것으로 사료된다.
The welded connection is known as an essential factor for establishing qualified construction and/or maintenance of wrapped steel pipe. In this study, welded connection conditions in the coated pipes with large diameter (over 700 mm) in Korea water distribution systems were estimated for suggesting ...
The welded connection is known as an essential factor for establishing qualified construction and/or maintenance of wrapped steel pipe. In this study, welded connection conditions in the coated pipes with large diameter (over 700 mm) in Korea water distribution systems were estimated for suggesting technically and economically available welded connection method. For the study analysis, current steel pipe usage and accident cases were investigated. In addition, the characteristics of each welded connection method and automatic or manual connection techniques were also compared and estimated. As results, automatic welded connection method is superior than manual welded connection method in aspect of pure construction cost (average 9%) or pure welded connection cost (average 13.5%). When the poor welding-working situations in Korea are considered such as high tolerance of out-of-roundness in KS regulation, a number of lap joint welded connections, the real cost benefits of automatic welded connection should be much higher than those of manual welded connections.
The welded connection is known as an essential factor for establishing qualified construction and/or maintenance of wrapped steel pipe. In this study, welded connection conditions in the coated pipes with large diameter (over 700 mm) in Korea water distribution systems were estimated for suggesting technically and economically available welded connection method. For the study analysis, current steel pipe usage and accident cases were investigated. In addition, the characteristics of each welded connection method and automatic or manual connection techniques were also compared and estimated. As results, automatic welded connection method is superior than manual welded connection method in aspect of pure construction cost (average 9%) or pure welded connection cost (average 13.5%). When the poor welding-working situations in Korea are considered such as high tolerance of out-of-roundness in KS regulation, a number of lap joint welded connections, the real cost benefits of automatic welded connection should be much higher than those of manual welded connections.
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문제 정의
기존 강관의 현장시공상의 문제점을 개선하기 위해 국내에서도 강관을 현장에서 용접하는데 있어 관의 양단을 고정할 수 있는 정형장치 및 내외면 FCAW 방법에 의한 자동용접공법이 개발되어 현장에서 활용되고 있으며, 현재는 그 사용추세가 증가하고 있다[2]. 따라서 본 장에서는 기존 수동용접과 현재 적용중인 자동용접공법을 비교 분석하고, 자동용접의 추가적인 기술개발 및 개선방법을 제시하였다.
따라서 강관 사고의 주요 원인인 접합부의 생산 및 시공상의 품질은 물론 경제성 및 작업자의 안전성을 확보할 수 있는 개선방안 연구 및 기술개발이 시급하다. 따라서, 본 연구에서는 상수도강관의 용접접합의 특성에 따른 방법을 비교 검토하고 이에 따른 대구경 관로에서의 효과적인 용접접합 방법을 제시하고자 하였다.
본 연구는 상수도관의 도·송수관등 대형관(700mm 이상)에 주로 사용되고 있는 도복장강관의 품질 및 시공, 유지관리의 효율성을 위하여 강관의 용접접합의 현황을 조사하고 용접접합의 개선방안을 검토하기 위한 것으로 상수도관에 적용되는 도복장강관의 수동 및 자동용접에 대하여 기술적, 경제적, 시공성 측면을 비교, 분석하여 가장 효율적인 강관 용접접합의 적용방안을 제시하였다.
성능/효과
2개의 공법적용에 따른 결과에서 아래의 표 2의 SMAW(수동용접)과 FCAW(자동용접)의 용접방법별 강관의 갭 수치에서 보면, SMAW의 경우 갭 수치가 최소 1.7mm에서 최대 7.3mm까지 범위를 보이며, 평균 갭의 수치에서도 4.03mm으로 FCAW의 2.45mm에 2배 가까운 결과임을 알 수 있었다. 따라서 이러한 결과에서 보듯이 FCAW의 공법이 상대적으로 SMAW 공법과 비교해 강관의 맞대기 이음접합시 상당히 높은 신뢰성 있는 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있었다.
강관의 현장 용접 시공시 경제성에 영향을 미치는 항목은 투입인력, 작업소요시간이 좌우하며 현재까지의 시험시공 및 현장적용 결과를 바탕으로 평가하면, 관경 700mm - 3,000mm의 현장 시공시 자동용접공법이 순공사비 대비 평균 9% 절감되며, 용접공정만 비교시에는 평균 13.5% 이상 절감될 것으로 판단된다. 특히, KS상 강관 진원도에 대한 허용치가 크며 대부분 겹치기 이음으로 되어있는 국내 현실에서 작업환경이 열악한 경우 진원확보를 위하 시간이 무한정 소요될 수 있어 실제적인 절감액은 더욱 차이를 보일 것으로 사료된다[2].
공정별 분석에서 자동용접 공법이 수동용접 공법과 비교해서 4배 가까이 빠른 공정기간을 단축할 수 있으며, 시공 및 경제적 측면의 분석에서는 상수도관로의 관경 700mm - 3,000mm의 현장 시공시 자동용접공법이 수동 용접공법에 비해 순공사비 대비 평균 9% 절감되며, 용접공정만 비교시에는 평균 13.5% 이상 절감될 것으로 판단된다.
45mm에 2배 가까운 결과임을 알 수 있었다. 따라서 이러한 결과에서 보듯이 FCAW의 공법이 상대적으로 SMAW 공법과 비교해 강관의 맞대기 이음접합시 상당히 높은 신뢰성 있는 결과를 얻을 수 있음을 알 수 있었다.
특히, KS상 강관 진원도에 대한 허용치가 크며 대부분 겹치기 이음으로 되어있는 국내 현실에서 작업환경이 열악한 경우 진원확보를 위한 시간이 무한정 소요될 수 있어 실제적인 절감액은 더욱 차이를 보일 것으로 판단된다. 또한, 기술적 측면에서 시공시의 용접 공법별 강관의갭 수치 및 시공 후 인장강도의 표준편차 시험에서도 자동용접 공법이 수동용접 공법에 비해 상당히 높은 수준의 신뢰성 있는 결과를 나타내었다. 따라서 국내의 대구경 강관의 시공시에 자동용접 공법의 적용은 시공 및 용접의 품질을 극대화 할 수 있는 공법으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
강관은 어떤 자재인가?
강관은 배관용, 구조용, 전선용 강관 등으로 도시기간 시설에 필수적으로 소요되는 자재이다. 우리나라의 경우 강관은 1960년도에 본격적으로 개발된 이래 현재까지 주요 배관재로 사용되고 있는데 년간 400만톤 규모의 시장을 형성하고 있으며, 전체적으로 저급의 구조용관이 차지하는 비중이 상대적으로 높다.
해외는 강관의 용접에 어떤 방법들이 사용되는가?
강관의 용접은 수동용접에 의한 피복 아크용접(shied metal-Arc welding, SMAW)방법을 적용하며 수작업으로 용접작업자의 숙련도에 따라 품질, 시공성, 경제성이 좌우되어 공사기간 산정이 불확실하다는 단점이 있다. 외국의 경우도 여러가지 용접기술(맞대기용) 자동, 반자동, 수동이 활용 중이나 대부분 엄격한 작업조건 하에서 수동용접을 시행하며 플럭스 코어드 아크용접(flux cored arc welding, FCAW)이 주로 사용되고 있다[9]. 상수도강관의 용접은 대부분 숙련된 작업자에 의한 수동아크용접을 실시하고 있으며, 700mm 이하의 비교적 중소형관에서는 관의 부설 및 접합에 큰 문제는 없다.
도복장강관의 특징은?
강관중 상수도용으로 주로 적용되는 도복장강관은 도복장 이전의 관인 원관을 이용하여 도장한 관으로 인장강도와 신장율이 커서 내외압 및 충격에 강하므로 압력을 아주 크게 받는 대구경관로에 주로 적용되고 있다. 특히 강관은 용접에 의해 간단하게 시공가능하므로 접합부분에 장점을 가지고 있어 주로 대구경관에 적용되고 있다[4,5,8].
참고문헌 (13)
Whantae Kim, Progress Trends of FCAW/GMAW weding technology, KISTI Tech. News Brief, 2002.
Hyundae special steel pipe(Co), New Tech. Report on the Auto-piping and Welding of Steel pipe on Field, 2004.
RIST, Study on the development of Design/Construction Technology for harmonic and eco-friendly Lifeline inFuture City(2nd Report). 2008.
KSA, KS, KS D 3565, 1998.
KSA, KS, KS D 3607, 2001.
KOGAS Research/Development Institute, Study on the Manufacture and Inspection Sandard of Extrusion process 3 layer coating pipe Used Gas Steel Pipe, 2001.
KICT,Development of the integrated nondestructive diagnosis technique for the state diagnosis and evaluation of deteriorated service pipe in the building, 2001.
KICT, Study on the Characteristic Comparison with coating types of Coated Steel Pipe Used Water Supply, 2002.12.
KOWACO, Standard on Design and Construction, civil engineering construction Design standard(Section7 water and sewage), pp. 47-48, 2004.
PIPELINE RESEARCH CENTER(PRC), Technicle Report of Coated Material for Inhibiting Corrosion pipe.
Mainstream-Waterstatics, USA, 1999.
Corrosion Engineering, K. Masamura. 1999
Corporate Development Consultants(CDC) Ltd., 1999.
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