현대 화학 및 석유 산업에서이음매 없는 강관는 핵심 기초 소재로서 고온, 고압 및 부식성 매체를 운반하는 중요한 역할을 수행합니다. 이러한 성능은 장비의 안전한 작동 및 생산 효율과 직결됩니다.
첫째, 무단강관의 재료적 특성과 핵심 장점
심리스 강관은 이음매 없는 일체형 구조로 인해 내압성과 밀봉 성능 면에서 용접 강관을 크게 능가합니다. 예를 들어, 석유 분해 플랜트용 심리스 강관은 450°C 이상의 고온과 황화수소 부식을 견뎌야 합니다. 일반적으로 Cr-Mo 합금강(예: 15CrMoG) 또는 오스테나이트계 스테인리스강(예: 0Cr18Ni9)으로 제작됩니다. 이러한 강관은 GB5310 "고압 보일러용 심리스 강관" 표준을 충족해야 하며, 인장 강도는 최소 415MPa, 항복 강도는 최소 205MPa 이상이어야 합니다.
둘째, 이음매 없는 강관의 일반적인 적용 시나리오 및 기술 매개변수
1. 정제 장치: 상압 및 감압 증류 장치의 이송 라인은 최대 4MPa의 작동 압력을 가진 219mm에서 813mm까지의 대구경 심리스 파이프를 사용합니다. 촉매 분해 장치의 재생 사이클론 분리기는 900°C의 연도 가스 부식을 견딜 수 있도록 310S 내열 스테인리스 스틸 파이프를 사용합니다.
2. 에틸렌 분해 장치: 데이터에 따르면 분해로의 대류 섹션 튜브는 대부분 HP40Nb 원심 주조 파이프로 제작되며, 이 파이프는 크롬-니켈 함량이 25Cr-35Ni이고 1000°C에서 크리프 파단 강도가 30MPa를 초과합니다. 3. 석탄 화학 가스화 장치: 특정 브랜드의 석탄 가스화 장치에 사용되는 슬래그 이송 파이프는 내마모성과 내부식성을 모두 요구합니다. 내부 층은 고크롬 주철(HRC ≥ 58)이고 외부 층은 내압 탄소강으로 구성된 바이메탈 복합 파이프가 자주 사용됩니다.
셋째: 무계목강관에 대한 국내 및 국제 표준체계 비교
우리나라의 석유화학 파이프는 주로 GB/T8163(유체 수송) 및 GB9948(석유 분해)과 같은 표준을 준수하며, 이는 ASTM A335(미국 표준) 및 EN10216(유럽 표준)과 일치합니다. P91 강관을 예로 들면, GB5310과 ASME A335의 충격 에너지 요구 사항은 상당히 다릅니다. 국가 표준은 20°C에서 횡방향 충격 에너지가 40J 이상인 반면, 미국 표준은 종방향 충격 에너지가 54J 이상입니다.
넷째, 이음매 없는 강관의 주요 품질 관리 포인트
1. 제조 공정: 열간 압연 강관은 밴딩을 방지하기 위해 Ar3보다 50°C 높은 최종 압연 온도를 유지해야 합니다. 냉간 압연 강관은 가공 경화를 제거하기 위해 중간 어닐링이 필요합니다.
2. 검사 기술: 대구경, 후육 강관은 기존 초음파 검사 외에도 TOFD(Time-of-Flight Diffraction)를 이용하여 층간 박리 결함을 검사해야 합니다. 고온 강관은 입계 부식 검사(예: GB/T4334E 방법)를 실시해야 합니다.
3. 현장 설치: 수압 시험 압력은 설계 압력의 1.5배여야 하며, 유지 시간은 최소 10분이어야 합니다. 한 석유화학 프로젝트에서 시험수의 과도한 염화물 이온 함량(25ppm 이상)이 오스테나이트 강관에 응력 부식 균열을 유발하는 것으로 나타났습니다.
다섯째, 무계목 강관의 기술 혁신 및 개발 동향
1. 재료 업그레이드: 엔지니어링 연구소에서는 TP347HFG 미세립 스테인리스강을 홍보하고 있습니다. 이 강철은 기존 TP347보다 20% 더 높은 내구성을 제공하며 700°C의 초초임계 작동 조건에 적합합니다.
2. 복합 기술: 폭발성 복합재 및 열간 압연 방식으로 생산된 티타늄/강철 복합 파이프는 순수 티타늄 파이프보다 비용이 60% 저렴하며 아세트산 플랜트에서 성공적으로 사용되고 있습니다. 3. 지능형 모니터링: 광섬유 센서 기반 온라인 부식 모니터링 시스템은 0.1mm 정확도로 벽 두께 변화를 조기에 경고할 수 있습니다. 한 정유 공장에 이 시스템을 적용하여 유지보수 주기를 3년에서 5년으로 연장했습니다.
"이중 탄소" 목표의 진전에 따라 친환경 수소 플랜트용 강관은 새로운 과제에 직면하고 있습니다. 기존 연구에 따르면 수소 관련 파이프라인은 기존 강재에 비해 수소 투과도를 두 자릿수(100배)까지 줄일 수 있는 새로운 산화물 분산 강화 강재(ODS)의 개발이 필요합니다. 동시에 디지털 트윈 기술이 파이프라인 수명 주기 전반에 걸쳐 홍보 및 적용되고 있습니다. 3D 모델링을 활용하여 잔여 수명에 대한 실시간 예측과 예방 정비를 위한 데이터 지원을 제공합니다.
결론
석유화학 분야용 심리스 강관의 기술적 발전은 꾸준히 산업계의 요구에 부응해 왔습니다. 재료 과학 분야의 미세 구조 제어부터 엔지니어링 분야의 거시적 성능 최적화에 이르기까지, 모든 세부 사항에는 현대 제조의 지혜가 담겨 있습니다. 심층 가공 분야의 획기적인 발전과 지능형 기술의 도입을 통해 이 전통적인 분야는 다시 활성화될 것이며, 에너지 및 화학 산업의 안전하고 효율적인 운영을 지속적으로 보호할 것입니다.
게시 시간: 2025년 8월 5일