APV모듈의 매니폴드 및 그 제조방법

APV모듈의 매니폴드 및 그 제조방법{A MANIFOLD OF APV MODULE, AND MANUFACTURING METHOD}

본 발명은 해상에 정박하여 일정한 좌표를 잡고, 드릴을 내려 해저를 시추하는 드릴쉽에 장착되어, 해수면의 파고에 의해 선체에 전달되는 흔들림이 시추중인 드릴에 전달되지 않도록 흔들림을 흡수하는 APV모듈의 매니폴드 및 그 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 오일이나 가스(gas) 탐사에서 유정을 시추하기 위하여 시추선이 활용되어 왔다.

특히, 근래에는 지구의 부존자원이 급격히 감소되어 지금까지 경제성이 없어 무시되어 왔던 심해 유전의 개발의 중요성이 부각되고 있다.

이에 따라 해저 채굴 기술의 발달과 더불어 심해 유전의 개발에 적합한 시추 장비를 구비한 시추선이개발되고 있다.

이러한 시추선의 종류에는 여러 가지가 있으며, 리그선(rig ship), 고정식 플랫홈(stationary platform) 또는 드릴쉽(drill ship) 등이 다양한 형태로 운용되고 있다.

그 중, 드릴쉽(drill ship)이라 함은 시추장비를 탑재한 선박을 의미한다. 일반 선박과는 달리 드릴쉽은 해저에 있는 석유 또는 가스의 시추를 주목적으로 하며, 이를 위하여 각종 시추 장비가 탑재되는 드릴플로어(drill floor)를 갖추고 있다.

시추작업 중 최대압력 1130kg/cm2 이상에서 BOP내부 Ram 등이 압력을 통제할 수 없는 문제가 발생하며, 태풍과 같은 유사 시 파도로 인하여 Well Head 및 BOP에 심각한 장비손상이 발생할 수 있다.

따라서, 시추작업 중의 안전성을 확보하기 위하여 이러한 드릴플로어에는 시추선에 있어서 가장 중요한 장비인 라이져 텐셔너가 탑재된다.

라이져 텐셔너는 시추관을 시추하고자 하는 해저까지 연장시키는 장치로서, 드릴플로어 블록에 설치되는 라이져 텐셔너 서포트에 의해 지지된다.

이러한 라이저 텐셔너의 핵심부품인 APV(Air Pressure Vessel)은 공기압을 저장하는 원통형의 탱크로서, 이러한 APV 6기 정도를 한 묶음으로 하여 하나의 모듈을 이룬다.

따라서, APV모듈은 각각의 APV끼리 서로 연결하는 매니폴드를 상부와 하부에 각각 장치하여 각 APV의 공기압을 전달한다.

즉, 고압의 공기압을 저장하고 있는 APV 2기를 하나로 연결하는 Y형 분지 매니폴드는, 고압의 사용조건으로 인하여 내압성이 좋아야 하므로 제작 시 각 부분의 두께 및 강도를 고려하여 제작하여야 하므로 비용 및 제작 비용이 증가하는 문제점이 있었다.

도 1은 이러한 기존의 APV매니폴드를 나타낸 것으로서, 전체적인 일체형의 Y형 분지 파이프의 형태로서, 주물과 같은 방식으로 제조되므로, 비용이 증가하게 되고, 압력을 많이 받는 분기점의 두께를 두껍게 하기 위한 별도의 공정이 까다로웠으며, 이러한 두께가 변형되는 배관의 주물제조를 위한 별도의 형틀이 필요 하는 등과 같은 비효율적인 문제점이 발생하였다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술의 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.

구체적으로, 본 발명의 목적은, 2기의 APV를 연결하는 Y형 매니폴드를 제작함에 있어, 기존의 주물제조와 같은 고가의 느린 제조방법과는 달리 각 배관부분을 모듈화하고, 대량생산하여 각 배관끼리 이어 붙여 조립함으로써, 주물제작의 단점을 보완하고, 매니폴드의 제작단가 및 생산속도를 향상할 수 있도록 하는 것이다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 APV모듈 매니폴드는, 드릴쉽 선박에 장착되어, 파고에 의한 선박의 흔들림이 드릴에 전달되는 것을 방지하기 위한 다수의 APV(Air Pressure Vessel)가 연결되어 구성되는 APV모듈에 장착되는 매니폴드에 있어서, 직선형의 I자형 연결배관(1); 굴절형의 L자형 굴절배관(2); 분지형의 T자형 분지배관(3); 접속 플런지 배관(4);으로 구분되고, 하나의 매니폴드는, 세지점의 연결부위를 가지며, 하나의 단일배관이 두개의 배관으로 분기되는 형상으로서, 단일배관의 시작점으로부터 접속 플런지배관(4), I자형 연결배관(1), T자형 분지배관(3)의 순서로 조립되고, 상기 T자형 분지배관(3)의 분지된 두개의 배관으로 각각 I자형 연결배관(1), L자형 굴절배관(2), I자형 연결배관(1), 접속 플런지배관(4)의 순서로 조립하여 총 세개의 배관 끝에 각각 접속 플런지가 형성된 Y형 매니폴드를 형성하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 T자형 분지배관(3)은, 배관 두께가 I자형 연결배관(1), L자형 굴절배관(2) 보다 두껍게 제작하고, 상기 각 배관의 연결은, 각 배관의 끝단에 나사홈(n)을 형성하여 나사 형식으로 결합되거나, 각 배관의 이음새를 용접하여 결합되거나, 나사 및 용접을 둘 다 적용하는 것으로 결합하여 제작의 용이성을 높이고 내압성을 향상시키는 것을 특징으로 한다.

이상과 같이 본 발명은, 드릴쉽 선박에 장착되어, 파고에 의한 선박의 흔들림이 드릴에 전달되는 것을 방지하기 위한 다수의 APV(Air Pressure Vessel)가 연결되어 구성되는 APV모듈에 장착되는 매니폴드에 있어서, 기존의 주물제조와 같은 고가의 느린 제조방법과는 달리 각 배관부분을 모듈화하고, 대량생산하여 배관끼리 이어 붙여 조립함으로써, 매니폴드의 제작단가 및 생산속도가 향상되는 효과를 가진다.

도 1은 기존의 APV에 적용되는 매니폴드의 단면도이다;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 APV모듈의 매니폴드를 나타낸 조립도이다;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 APV모듈의 매니폴드의 결합방식을 나타낸 단면도이다;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 APV모듈의 매니폴드 제조방법을 나타낸 순서도이다;

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 APV모듈의 매니폴드를 나타낸 조립도가 도시되어 있고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 APV모듈의 매니폴드의 결합방식을 나타낸 단면도가 도시되어 있으며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 APV모듈의 매니폴드 제조방법을 나타낸 순서도를 도시하였다.

상기 도 2를 참고하면, 본 발명에 따른 APV모듈 매니폴드는, 드릴쉽 선박에 장착되어, 파고에 의한 선박의 흔들림이 드릴에 전달되는 것을 방지하기 위한 다수의 APV(Air Pressure Vessel)가 연결되어 구성되는 APV모듈에 장착되는 매니폴드에 있어서, 직선형의 I자형 연결배관(1); 굴절형의 L자형 굴절배관(2); 분지형의 T자형 분지배관(3); 접속 플런지 배관(4);으로 구분되고, 하나의 매니폴드는, 세지점의 연결부위를 가지며, 하나의 단일배관이 두개의 배관으로 분기되는 형상으로서, 단일배관의 시작점으로부터 접속 플런지배관(4), I자형 연결배관(1), T자형 분지배관(3)의 순서로 조립되고, 상기 T자형 분지배관(3)의 분지된 두개의 배관으로 각각 I자형 연결배관(1), L자형 굴절배관(2), I자형 연결배관(1), 접속 플런지배관(4)의 순서로 조립하여 총 세개의 배관 끝에 각각 접속 플런지가 형성된 Y형 매니폴드를 형성하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 대량생산된 각부분을 이어 원하는 형상의 매니폴드를 손쉽게 제작할 수 있는 것으로서, 매니폴드의 세 배관 끝은 APV 및 공기압 배관에 연결될 수 있도록 플런지 형태의 접속 플런지 배관(4)이 위치하고, 2개의 L자형 굴절배관(2), 1개의 T자형 분지배관(3)의 각 사이에 이들을 연결하는 I자형 연결배관(1)이 각각 연결되어 전체적으로 Y형의 매니폴드를 구성한다.

또한, 도 2와 같이 이러한 각 배관 중, 상기 T자형 분지배관(3)은, 배관 두께가 I자형 연결배관(1), L자형 굴절배관(2) 보다 두껍게 형성하여 분지관에 가해지는 고압에 좀더 잘 견딜 수 있도록 하며, 도 3과 같이 각 배관의 연결은, 각 배관의 끝단에 나사홈(n)을 형성하여 나사 형식으로 결합되거나, 각 배관의 이음새를 용접하여 결합되거나, 나사 및 용접을 둘 다 적용하는 것으로 결합하도록 하여, 실제 적용되는 상황에 따라 최적의 결합방법을 선택 할 수 있다.

이러한 APV모듈의 매니폴드를 제작하기 위한 제조방법은, 도 4에서 보는 바와 같이, 직선형의 I자형 연결배관(1)을 가공하는 I자형 연결배관가공공정(A); 굴절형의 L자형 굴절배관(2)을 가공하는 L자형 굴절배관가공공정(B); 분지형의 T자형 분지배관(3)을 가공하는 T자형 분지배관가공공정(C); 접속 플런지 배관(4)을 가공하는 접속 플런지 배관가공공정(D); 상기 I, L, T자 및 접속 플런지 배관가공공정(A, B, C, D)으로 가공된 각 I, L, T자형 및 접속 플런지 배관(1, 2, 3, 4)을 배열하여 긴 Y자형의 매니폴드로 조립하는 매니폴드 조립공정(E); 상기 매니폴드 조립공정(E)으로 1차 조립된 매니폴드의 각 이음새를 용접하는 이음새 용접공정(F); 상기 이음새 용접공정(F)으로 용접된 용접부위를 고온으로 열처리 하는 열처리 공정(G); 상기 열처리 공정(G) 후, 이음새 부분을 연마가공하는 연마가공공정(H); 상기 연마가공공정(H) 후 매니폴드의 각 배관입구를 밀폐한 뒤, 내압 검사를 시행하는 내압 검사공정(I);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

즉, 각 배관의 이음새를 상기 용접공정(F), 열처리 공정(G), 연마가공공정(H)으로 강화하여, 이음새로 인한 내압성의 저하를 방지하며, 최종적으로 내압 검사공정(I)을 통하여 매니폴드의 세 배관 끝을 밀봉하고, 압력이 새는 부분이나, 내압성이 떨어지는 부위를 검수한다.

이때, 상기 내압 검사공정(I)은 실제 매니폴드의 작동압력을 고려하여, 200~250bar 이내의 압력으로 검사를 실시한다.

이상 본 발명의 실시예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

1: I자형 연결배관
2 : L자형 굴절배관
3 : T자형 분지배관
4 : 접속 플런지 배관
A : I자형 연결배관가공공정
B : L자형 굴절배관가공공정
C : T자형 분지배관가공공정
D : 접속 플런지 배관가공공정
E : 매니폴드 조립공정
F : 이음새 용접공정
G : 열처리 공정
H : 연마가공공정
I : 내압 검사공정