현대 화학 및 석유 산업에서,이음매 없는 강관핵심 기반 소재로서 고온, 고압 및 부식성 매체를 이송하는 중요한 역할을 수행합니다. 이들의 성능은 장비의 안전한 작동과 생산 효율성에 직접적으로 관련되어 있습니다.
첫째, 이음매 없는 강관의 재료적 특성 및 핵심 장점
이음매 없는 일체형 구조 덕분에 이음매 없는 강관은 압력 지지력과 밀봉 성능 면에서 용접 강관을 크게 능가합니다. 예를 들어, 석유 분해 설비에 사용되는 이음매 없는 강관은 450°C 이상의 고온과 황화수소 부식에 견뎌야 합니다. 이러한 강관은 일반적으로 크롬-몰리브덴 합금강(예: 15CrMoG) 또는 오스테나이트 스테인리스강(예: 0Cr18Ni9)으로 제작됩니다. 또한, GB5310 "고압 보일러용 이음매 없는 강관" 표준을 충족해야 하며, 인장 강도 415MPa 이상, 항복 강도 205MPa 이상을 가져야 합니다.
둘째, 이음매 없는 강관의 일반적인 적용 시나리오 및 기술적 매개변수
1. 정제 장치: 상압 및 진공 증류 장치의 이송 라인은 최대 4MPa의 작동 압력을 견딜 수 있는 219mm~813mm의 대구경 이음매 없는 파이프를 사용합니다. 촉매 분해 장치의 재생기 사이클론 분리기는 900°C의 연도 가스 침식을 견딜 수 있도록 310S 내열 스테인리스강 파이프를 필요로 합니다.
2. 에틸렌 분해 장치: 자료에 따르면 분해로의 대류관 부분은 대부분 HP40Nb 원심 주조관으로 제작되며, 이 관은 크롬-니켈 함량이 25Cr-35Ni이고 1000°C에서 크리프 파괴 강도가 30MPa를 초과합니다. 3. 석탄 화학 가스화 장치: 특정 브랜드의 석탄 가스화 장치에 사용되는 슬래그 이송관은 내마모성과 내식성이 모두 요구됩니다. 고크롬 주철(HRC ≥ 58) 내층과 내압성 탄소강 외층으로 구성된 이중 금속 복합관이 자주 사용됩니다.
셋째: 이음매 없는 강관에 대한 국내 및 국제 표준 시스템 비교
우리나라의 석유화학 배관은 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. 우리나라 표준은 횡방향 충격 에너지가 40J 이상(20°C 기준)이어야 하는 반면, 미국 표준은 종방향 충격 에너지가 54J 이상이어야 합니다.
넷째: 이음매 없는 강관의 주요 품질 관리 사항
1. 제조 공정: 열간압연 강관은 밴딩 현상을 방지하기 위해 최종 압연 온도를 Ar3 온도보다 50°C 높게 유지해야 하며, 냉간인발 강관은 가공 경화를 제거하기 위해 중간 어닐링 공정이 필요합니다.
2. 검사 기술: 기존의 초음파 검사 외에도 대구경, 후벽 강관의 경우 TOFD(시간차 회절)를 이용하여 박리 결함을 검사해야 합니다. 고온 환경에 사용되는 강관은 입계 부식 검사(예: GB/T4334E 방법)를 받아야 합니다.
3. 현장 설치: 수압 시험 압력은 설계 압력의 1.5배로 설정하고, 최소 10분 동안 유지해야 합니다. 한 석유화학 프로젝트에서 시험수에 염화이온 함량이 과도할 경우(>25ppm) 오스테나이트강관에 응력 부식 균열이 발생하는 것으로 나타났습니다.
다섯째, 무봉강관의 기술 혁신 및 개발 동향
1. 소재 업그레이드: 한 엔지니어링 연구소에서 기존 TP347보다 내구성이 20% 더 뛰어나고 700°C의 초임계 작동 조건에 적합한 TP347HFG 미세 입자 스테인리스강을 홍보하고 있습니다.
2. 복합 기술: 폭발 압축 및 열간 압연 공법으로 생산된 티타늄/강철 복합 파이프는 순수 티타늄 파이프보다 비용이 60% 저렴하며 아세트산 공장에서 성공적으로 사용되고 있습니다. 3. 지능형 모니터링: 광섬유 센서 기반의 온라인 부식 모니터링 시스템은 0.1mm의 정확도로 벽 두께 변화에 대한 조기 경보를 제공할 수 있습니다. 한 정유 공장에 이 시스템을 적용한 결과 유지보수 주기가 3년에서 5년으로 연장되었습니다.
‘이중 탄소 배출’ 목표의 진전과 함께 친환경 수소 플랜트용 강관은 새로운 과제에 직면하고 있습니다. 기존 연구에 따르면 수소 관련 파이프라인에는 기존 강재 대비 수소 투과율을 두 자릿수까지 낮출 수 있는 새로운 산화물 분산 강화강(ODS) 개발이 필요합니다. 동시에 디지털 트윈 기술이 파이프라인 수명 주기 전반에 걸쳐 도입되고 있습니다. 3D 모델링을 활용한 이 기술은 잔여 수명에 대한 실시간 예측과 예방 유지보수를 위한 데이터 지원을 제공합니다.
결론
석유화학 분야에 사용되는 이음매 없는 강관의 기술 발전은 산업 현장의 요구에 꾸준히 부응해 왔습니다. 재료 과학 분야의 미세 구조 제어부터 엔지니어링 응용 분야의 거시적 성능 최적화에 이르기까지, 모든 세부 사항에는 현대 제조 기술의 지혜가 담겨 있습니다. 심층 가공 기술의 혁신과 지능형 기술의 도입으로 이 전통적인 분야는 새로운 활력을 얻어 에너지 및 화학 산업의 안전하고 효율적인 운영을 지속적으로 보장할 것입니다.
게시 시간: 2025년 8월 5일