일반적인 파이프 굽힘 결함을 방지하세요: 종합 가이드

벤트 파이프 피팅은 화학 용기 제조, 급수관 설치, 보일러 압력 용기 제작 등 기계 산업 및 유전 용량 건설의 다양한 제품에 광범위하게 사용됩니다.

그러나 냉간 절곡과 열간 절곡 모두 부적절한 공정 조건이나 작업으로 인해 다양한 정도의 다양한 결함이 발생할 수 있습니다. 이러한 결함은 최종 제품의 안전성과 외관 품질에 직접적인 영향을 미칩니다.

예를 들어 보일러의 수냉식 벽면 배관과 대류 배관은 한쪽은 물과 증기에 의해 침식되고 다른 쪽은 연도 가스에 의해 세척 및 부식됩니다. 또한 압력과 온도 변화의 범위가 상당히 큽니다.

파이프 피팅에 결함이 있는 경우 전체 장치의 안전한 작동에 영향을 미칩니다. 압력 용기는 가압 작동을 하기 때문에 파이프 피팅에 결함이 있으면 압력 저항이 감소하여 안전에 영향을 미칩니다.

따라서 다양한 결함 유형의 원인을 파악하고 그에 맞는 예방 조치를 취하는 것이 특히 중요합니다.

1. 구부러진 파이프의 일반적인 결함

구부러진 파이프의 일반적인 결함은 주로 그림 1과 같이 아크의 심한 평탄화(타원형), 아크 외벽의 심한 얇아짐, 아크 외측의 파손, 아크 내측의 주름과 같은 형태가 있습니다.

이러한 결함은 반드시 동시에 발생하는 것은 아니며, 구부러진 파이프의 반경에 따라 발생하는 방식과 위치가 달라질 수 있습니다.

그러나 구부리기 전에 이를 방지하기 위한 적절한 조치를 취해야 합니다.

그림 1: 튜브 벤딩의 일반적인 결함 유형

공정 관점에서 외경 D와 벽 두께 S의 튜브에 외부 토크 M을 가하여 구부리게 하면 튜브 벽의 중성층 바깥쪽은 인장 응력으로 인해 얇아지고 안쪽은 압축 응력으로 인해 두꺼워지는 것으로 알려져 있습니다(그림 2a 참조).

동시에 결합된 힘은 굽힘의 단면을 대략적인 타원형 모양으로 변형시킵니다(그림 2b 참조). 압축 응력의 영향으로 튜브의 내벽이 불안정해지고 주름이 생길 수 있습니다(그림 2c 참조).

일반적으로 굽힘 반경이 3D 이상인 경우 만족스러운 구부러진 튜브를 얻을 수 있습니다. 그러나 굽힘 반경 <2D, 특히 R/D 또는 S/D가 감소하는 경우(즉, 굽힘 반경 R이 작고 튜브 직경이 크며 벽이 얇아지는 경우) 앞서 언급한 결함이 발생할 가능성이 높습니다.

또한 작동 과정에서 부적절한 금형 설치 및 기타 요인으로 인해 다양한 문제가 발생할 수 있습니다. 결함 유형 를 구부린 튜브에 넣습니다.

그림 2: 튜브의 순수 굽힘 시 응력 및 변형

2. 원인

아래에서는 소반경 튜브 벤딩 시 발생하는 결함의 원인에 대해 자세히 분석합니다:

2.1 아크의 심한 평탄화

튜브가 구부러지는 동안 F1과 F2의 힘을 합치면 호의 단면적이 타원형으로 변하게 됩니다.

동일한 사양의 튜브의 경우 굽힘 반경이 작을수록 이러한 힘이 커지고 평탄화가 더 뚜렷해집니다. 맨드릴 없이 튜브를 구부리면 평평해지는 현상이 더 심해집니다.

맨드릴을 사용하지만 직경이 너무 작거나 심하게 마모되어 맨드릴과 튜브 내벽 사이에 큰 간격이 생기면 아크의 바깥쪽도 쉽게 평평해질 수 있습니다.

맨드릴과 튜브 벽 사이의 간격이 적당하더라도 맨드릴을 너무 일찍 설치하면 튜브 벽이 잘지지되지 않고 아크의 바깥 쪽도 평평 해집니다.

또한 금형 설치 시 주의를 기울이지 않고 벤딩 금형과 압축 금형(휠) 면이 잘못 정렬되면 아크의 튜브도 평평해집니다.

2.2 아크 바깥쪽에서 과도하게 얇게 만들기

굽힘 반경이 작은 경우 튜브 벤더에 외측 부스터 장치와 테일 엔드 푸싱 장치가 없으면 압축 금형의 저항으로 인해 아크 외측의 인장 응력이 증가하여 중성층이 안쪽으로 이동합니다.

이로 인해 구부러진 파이프의 바깥쪽이 얇아지며, 압축력이 클수록 저항이 커지고 얇아집니다. 특히 상대 굽힘 반경 R/D와 상대 벽 두께 S/D가 작을 때 얇아짐이 더 뚜렷하게 나타납니다.

튜브 재질 및 굽힘 반경과 같은 요인 외에도 맨드릴 설치의 크기와 윤활 불량과 같은 요인도 튜브 벽의 바깥쪽이 얇아지는 것을 증가시킵니다.

2.3 아크 바깥쪽의 크래킹

튜브 굽힘 중 아크 바깥쪽의 균열이나 파손은 다양한 요인으로 인해 발생할 수 있습니다.

여기에는 튜브 재료의 부적절한 열처리, 과도한 입자 크기, 높은 굽힘 저항을 유발하는 압축 금형 (휠)의 과도한 압력, 높은 마찰을 유발하는 맨드릴과 튜브 내벽 사이의 너무 작은 간격, 윤활 불량, 과도한 굽힘 힘 기계 진동 등을 유발합니다.

2.4 아크 안쪽의 주름 만들기

호의 안쪽 면에 주름이 생기는 일반적인 상황은 앞쪽 접점, 뒤쪽 접점 또는 호의 안쪽 면 전체에 걸쳐 주름이 생기는 세 가지입니다.

전면 접점의 주름은 일반적으로 맨드릴의 사전 설치 크기가 작아서 구부리는 동안 전면 접점의 튜브 벽이 제대로 지지되지 않기 때문입니다.

뒷면 접점에 주름이 생기는 것은 일반적으로 주름 방지 몰드가 설치되지 않았거나 주름 방지 몰드와 벤딩 몰드가 접점에서 제대로 정렬되지 않았기 때문입니다.

맨드릴 직경이 너무 작으면 일반적으로 전체 주름이 발생하여 맨드릴과 튜브 벽 사이에 큰 간격이 생겨 쉽게 주름이 생깁니다.

또한 압축 휠의 압력이 충분하지 않아 튜브가 구부러지는 동안 구부러지는 금형 및 주름 방지 금형에 제대로 정렬되지 않아 압축 응력 하에서 불안정하고 주름이 생길 수 있습니다.

3. 튜브 굽힘 결함 방지 정책

튜브 굽힘 결함을 방지 또는 완화하고 요구 사항을 충족하는 튜브를 생산하려면 굽힘 공정 중에 적절한 대응책을 채택해야 합니다.

제품 설계 구조의 허용 범위 내에서 가능한 한 더 큰 굽힘 반경을 사용해야 합니다. 위에서 언급한 일반적인 결함의 경우 표적화된 조치를 취해야 합니다.

3.1 아크의 바깥쪽이 심하게 평평해지는 튜브의 경우, 맨드릴리스 절곡을 수행할 때 압축 금형(휠)을 변형 방지 홈 구조로 설계하여 절곡 중 평평해지는 정도를 줄일 수 있습니다.

맨드릴 굽힘의 경우 맨드릴의 마모를 주기적으로 점검하여 맨드릴과 튜브 내벽 사이의 일방적인 간격이 0.5mm를 넘지 않도록 해야 합니다. 또한 맨드릴의 사전 설치 크기가 적절해야 합니다.

3.2 소반경 튜브 굽힘 중 아크의 바깥쪽이 얇아지는 것은 벤딩 프로세스 피할 수 없습니다.

그러나 과도한 얇아짐을 극복하기 위한 조치를 취해야 합니다. 일반적으로 효과적인 방법은 사이드 부스터와 백엔드 푸셔가 있는 벤더를 사용하는 것입니다.

작동 중에 부스터 또는 푸셔가 튜브를 앞으로 밀어내어 굽힘 중 저항을 일부 상쇄하고 튜브 단면의 응력 분포를 개선하며 중성층을 바깥쪽으로 이동시켜 아크의 바깥쪽이 얇아지는 현상을 줄입니다.

부스터와 푸셔의 속도는 실제 굽힘 조건에 따라 결정되므로 굽힘 속도와 일치합니다.

3.3 아크의 바깥쪽 굴곡에서 튜브가 갈라지는 상황에서는 먼저 튜브 재료가 양호한 열처리 상태인지 확인해야 합니다.

튜브 재질과 관련된 요인을 제외한 후 클램핑 곰팡이의 압력이 너무 높으면 알맞게 조정합니다.

코어 로드 직경이 너무 큰지 확인하고, 큰 경우 연마하여 코어 로드와 튜브 내벽에 윤활유를 충분히 발라 굽힘 저항과 마찰을 줄이세요. 동시에 공작 기계 진동 등을 방지하기 위해 적절한 조치를 취하세요.

3.4 아크 안쪽의 주름의 경우 주름의 위치에 따라 조치를 취해야 합니다.

앞쪽 절단 지점에 주름이 생기면 코어봉의 위치를 앞으로 조정하여 코어봉의 리드가 구부러지는 동안 튜브를 적절히 지지할 수 있도록 합니다.

뒷면 절단 지점에 주름이 생기면 주름 방지 블록을 설치하고 올바른 설치 위치를 확인한 후 클램핑 몰드(휠)의 압력을 적절하게 조정합니다.

아크 안쪽 전체에 주름이 있는 경우 압력을 적절히 맞추기 위해 클램핑 몰드(휠)를 조정하는 것 외에도 코어 로드 직경도 확인하여 너무 작거나 심하게 마모된 경우 코어로드를 교체하세요.

4. 결론

튜브 벤딩 공정에서는 부적절한 기술 및 작업으로 인해 다양한 유형과 정도의 결함이 발생할 수 있습니다.

따라서 다양한 유형의 결함의 원인을 구체적으로 분석하고 상황에 따라 적절한 조치를 취해야 합니다.

이렇게 하면 결함 발생을 줄이거나 제거하여 더 나은 구부러진 튜브를 생산할 수 있습니다.