첫째, 재료의 특성 및 규격분석X52N 스트레이트 솔기 강관
X52N 직봉강관은 API 5L 표준의 PSL2 등급 파이프라인 강관에 속합니다. "X52"는 이름에서 최소 항복 강도 52,000psi(약 358MPa)를 나타내며, 접미사 "N"은 노멀라이징(normalization)되었음을 나타냅니다. 이 열처리 공정을 통해 강재는 균일한 미립자 구조를 갖게 되어 충격 인성과 용접 성능을 크게 향상시킵니다. GB/T9711-2017 및 API5L 이중 표준 인증 요건에 따라, 화학 조성은 탄소당량(Ceq≤0.43%)을 정확하게 제어해야 하며, 황과 인 함량은 각각 0.015%와 0.025% 미만으로 제한되어 -20℃의 저온에서 27J 이상의 샤르피 충격 에너지를 유지해야 합니다. 기계적 특성 측면에서 X52N 강관은 기본 항복 강도 요건을 충족하는 것 외에도 인장 강도가 460~760MPa에 도달해야 하며, 연신율은 23%를 초과해야 합니다. 제3자 시험 성적서에 따르면(참조 BMLink 실험실 데이터에 따르면 실제 제품의 평균 항복 강도는 기준치보다 5% 높은 375MPa에 달할 수 있으며, 파이프 본체의 반경 방향 경도는 190HV10 이내로 관리됩니다. 이러한 강도와 인성의 균형은 지질 활동이 빈번한 지역의 파이프라인 건설에 특히 적합합니다.
둘째, X52N 직봉강관의 선진 생산 공정
최신 X52N 직심용접 강관은 JCOE 성형과 고주파 용접(HFW)을 결합한 첨단 공정을 채택했습니다. 한 선도 기업의 생산 라인을 예로 들면, 생산 공정은 다음과 같은 여섯 가지 핵심 단계로 구성됩니다.
1. 판코일 전처리: 두께 18~25mm의 X52N급 열간압연코일을 선택하고, 샷블라스팅과 녹제거를 통해 Sa2.5 청정도를 달성하고, 양면 구리도금을 하여 용접산화 위험을 줄입니다.
2. 정밀 성형: 3단계 진행형 JCO 프레싱을 사용하여 평판을 점차적으로 구부려 32번의 유압 성형 패스를 거쳐 오픈 튜브 블랭크로 만들고 타원도 오차를 0.6%D 이내로 제어합니다.
3. 고주파 용접: 400kW 고주파 발생기는 100~400kHz의 전류를 생성하여 튜브 가장자리를 1350~1400℃까지 순간 가열하고, 압출 롤러의 작용으로 분자 수준의 금속 결합을 달성합니다. 공장의 온라인 와전류 감지 시스템은 0.3mm 이상의 미용착 결함을 실시간으로 식별할 수 있습니다.
4. 전체 팽창: 용접 강관은 24다이 기계 팽창 기계를 통해 1.2~1.5% 방사형으로 팽창되어 잔류 응력을 제거하고 API5L에서 지정한 허용 오차 범위인 +0.5/-0.3mm의 치수 정확도를 달성합니다.
5. 열처리 공정: 튜브 전체를 920±10℃에서 노멀라이징한 후, 공랭하여 300℃ 이하로 냉각합니다. 금속 조직 검사 결과, 처리 후 결정립 크기가 ASTM No. 8 이상임을 확인했습니다.
6. 지능형 감지: 위상 배열 초음파 검사(PAUT)를 사용하여 기존의 방사선 결함 감지를 대체하고, 16채널 자속 누설 감지기를 통해 0.5mm 깊이의 균열을 100% 완벽하게 식별할 수 있습니다.
셋째, X52N 직봉강관의 엔지니어링 응용 및 기술적 장점
산시-베이징 4호 천연가스 파이프라인 프로젝트에서 X52N 직심 용접 강관은 탁월한 엔지니어링 적응성을 보여주었습니다. 이 프로젝트에 사용된 Φ1016×14.6mm 강관은 -30℃ 저온 충격 시험을 통과했으며, CTOD 파괴인성 값은 0.25mm를 넘었습니다. 나선형 용접 강관과 비교했을 때, 직심 용접 구조는 다음과 같은 세 가지 장점을 특히 두드러지게 나타냅니다.
1. 치수 정확도: 직선 용접으로 파이프 끝단 회전이 더 쉬워지고 원주 용접의 정렬 오류를 1mm 이내로 제어할 수 있어 나선형 파이프보다 60% 이상 낮습니다.
2. 응력 분포: 유한 요소 분석 결과, 직봉강관의 원주 방향 응력 분포는 내부 압력 하에서 더욱 균일하며, 최대 응력 집중 계수는 1.08에 불과하여 나선형 강관의 1.23보다 현저히 낮습니다.
3. 검출 신뢰성: 직선 용접은 자동 결함 검출 장비의 추적 및 스캔에 더 편리합니다. 특정 프로젝트의 통계 자료에 따르면 직선 용접의 결함 검출률은 나선형 용접보다 15%p 더 높습니다.
해양 플랫폼 재킷에 사용되는 X52N 강관은 3LPE 방식 코팅과 1200μm 아연-알루미늄 합금 희생 양극을 결합하여 설계 수명을 30년 이상으로 연장할 수 있습니다. H2S가 함유된 환경에서는 황화물 응력 균열(SSCC)을 방지하기 위해 경도를 22HRC를 초과하지 않도록 엄격하게 관리해야 합니다.
넷째, X52N 직봉강관의 시장 발전 및 기술 발전
중국강관협회의 2024년 연례 보고서에 따르면, 국내 석유 및 가스 파이프라인 시장에서 X52N 직심용접 강관의 시장 점유율은 38%로 증가했으며, 연간 생산 능력은 450만 톤을 돌파했습니다. 현재 두 가지 기술 업그레이드가 추진되고 있습니다.
1. 디지털 용접: 산업 인터넷을 기반으로 한 용접 매개변수 적응형 시스템을 도입하여 밀리미터파를 사용하여 용융 풀 상태를 실시간으로 모니터링하고 용접 속도를 1.8m/min으로 높이는 동시에 기공률을 0.2% 이하로 낮춥니다.
2. 녹색 제조: 가스로 정규화 처리 대신 유도가열을 사용하여 생산라인의 에너지 소비량을 27% 절감하고, 강관 1톤당 탄소 배출량을 1.8tCO2e로 줄여 EU CPD 지침의 요구 사항을 충족합니다.
게시 시간: 2025년 7월 21일