석유 및 가스 운송 부문에서,X100M 직선 용접 강관API 5L 표준의 고강도 파이프라인 강재를 대표하는 이 제품은 탁월한 기계적 특성과 엔지니어링 적응성으로 업계 기술 표준을 새롭게 정의하고 있습니다. 고주파 전기 저항 용접(ERW) 또는 서브머지드 아크 용접(SAWL) 공정을 사용하여 제조되는 이 직선 이음매 용접 강관은 최소 항복 강도가 690MPa에 달하며, 이는 기존 X80 강관의 551MPa보다 크게 향상된 수치로 장거리 고압 수송을 위한 새로운 소재 솔루션을 제공합니다.
첫째, X100M 직선 용접 강관에 적용된 재료 과학 분야의 획기적인 발전입니다.
X100M 직선 용접 강관의 핵심 장점은 혁신적인 합금 설계에 있습니다. Nb-Ti-Mo 복합 미세합금 기술과 제어 압연 및 제어 냉각(TMCP) 공정을 결합하여 강판의 미세 결정립 강화와 석출 강화를 동시에 달성하면서 우수한 용접성을 유지합니다. 바오스틸과 같은 국내 유수 기업들은 18.4mm 두께의 X100M 강판으로 -45°C에서 200J 이상의 충격 에너지를 갖는 저온 인성을 달성하여 북극 파이프라인에 대한 DNV-OS-F101 표준을 훨씬 뛰어넘었습니다. 특히, 황화물 형상 개선을 위한 칼슘 처리와 같은 최신 야금 기술을 통해 파이프의 Z축 성능 계수를 0.8 이상으로 끌어올려 대구경 강관의 층상 파단 현상이라는 업계의 난제를 효과적으로 해결했습니다.
둘째, X100M 직선 이음매 용접 강관의 제조 공정을 정밀하게 제어합니다. 국내 유수의 기업인 주지앙 강관(Zhujiang Steel Pipe)은 JCOE 성형 공정을 활용하여 직경 1422mm, 두께 32mm의 파이프에 대해 ±0.5%D의 타원도 제어를 실현합니다. 용접 시에는 최대 5개의 와이어를 직렬로 사용하는 다중 와이어 서브머지드 아크 용접(SAW) 방식을 채택하고, 온라인 초음파 검사 및 파이프 전체 팽창(1.5% 변형률)을 병행하여 0.96 이상의 용접 계수를 달성합니다. 서-동 가스 파이프라인 III 프로젝트의 현장 시험 데이터에 따르면, X100M 용접 강관의 용접 피로 수명은 모재의 92%에 달하며, 기존 X70 용접 강관보다 약 40% 높은 것으로 나타났습니다. 또한, 디지털 공장 시스템을 도입하여 판재 모서리 가공부터 파이프 끝단 모따기까지 전 공정에 걸쳐 0.1mm 수준의 정밀 제어가 가능합니다.
셋째, 엔지니어링 응용 분야에서 X100M 직선 이음매 용접 강관의 혁신적인 가치입니다.
중앙아시아 천연가스 파이프라인 프로젝트에서 X100M 직선 이음매 강관을 사용함으로써 설계 압력이 기존 X80 강관의 12MPa에서 15MPa로 증가했습니다. 이로써 단일 파이프라인의 연간 가스 수송 용량이 25% 향상되었으며, 벽 두께는 14% 감소하여 300km 파이프라인 기준 8만 톤의 철강을 직접 절감할 수 있었습니다. 더욱 주목할 만한 점은 X100M 강관의 변형 경화 지수(n 값)가 0.12에 달하여 규모 8의 지진대에서 1.5%의 소성 변형에도 파손 없이 견딜 수 있다는 것입니다. 연구기관에서 수행한 시뮬레이션 결과에 따르면 3,000km 파이프라인에 X100M 강관을 사용할 경우 전체 수명 주기 동안 유지 보수 비용을 3억 2천만 달러 절감할 수 있는 것으로 나타났습니다.
넷째, X100M 직선 이음매 용접 강관 표준 시스템의 체계적인 발전입니다.
API SPEC 5L 표준 46판의 시행으로 X100M에 대한 기술 요구사항이 완벽한 시스템으로 정립되었습니다. -15°C에서의 DWTT(낙하중량 인열시험) 전단면적비 요구사항은 85% 이상으로, X80 강재 대비 10%포인트 향상되었습니다. 국내 표준인 GB/T 9711-2017은 HIC(수소유도균열시험)에 대한 솔루션 A 표준을 혁신적으로 추가하여 CLR(균열길이비)을 15% 이하로 요구하고 있습니다. 이러한 엄격한 기준 덕분에 제조업체들은 탄소 당량(CEIW)이 0.43% 이하인 저탄소 용접 공식을 개발하게 되었고, 이는 현장에서 원주 용접부의 저온 균열 발생 가능성을 크게 줄였습니다.
다섯째, X100M 직선 이음매 용접 강관의 환경 적응성이 획기적으로 향상되었습니다.
북극 지역의 특수한 요구 사항을 충족하기 위해 새롭게 개발된 X100M 강관은 -60°C에서 100J 이상의 CVN(샤르피 충격) 에너지를 유지합니다. Arctic 2 프로젝트에 사용된 X100M 강관은 혁신적인 3LPE+PP 이중층 부식 방지 시스템을 적용했습니다. 이 시스템은 음극 보호와 결합하여 설계 수명을 50년까지 연장합니다. 해양 환경에서는 0.3%의 구리와 0.05%의 안티몬을 함유한 내식성 합금을 첨가하여 비산대에서의 부식 속도를 연간 0.08mm 미만으로 유지하는데, 이는 기존 탄소강의 5분의 1 수준입니다.
여섯째, X100M 세로 용접 강관의 전체 산업 공급망에 걸친 기술적 과제
X100M 직선 이음매 강관은 여러 가지 장점에도 불구하고 산업화 과정에서 여전히 많은 어려움에 직면해 있습니다. 열영향부(HAZ)의 연화 현상으로 인해 일부 용접부 끝단의 경도가 220 HV10 이하로 떨어지는 문제가 있습니다. 현재 용접 후 유도 가열 기술을 통해 경도를 약 245 HV10까지 낮출 수 있습니다. 또 다른 과제는 현장 원주 용접으로, 80 kJ/cm2 미만의 열 입력값을 갖는 용접 와이어 개발이 필요하다는 점입니다. 예를 들어, 코벨코의 MG-S63TW 용접 소모품은 -40°C에서 47 J 이상의 충격 에너지를 발휘하는 우수한 성능을 보여줍니다. 제3자 시험 데이터에 따르면 자동 용접 공정을 사용한 X100M 원주 용접부의 CTOD(균열 선단 개방 변위)는 0.25mm에 도달하여 BS7910 표준의 엄격한 요구 사항을 완벽하게 충족합니다.
‘이중 탄소’ 전략이 발전함에 따라 X100M 직선 이음매 강관은 CCUS(탄소 포집 및 저장) 분야에서 더욱 큰 가치를 발휘할 것입니다. 이 강관은 15MPa 이상의 초임계 CO2 수송을 지원하는 내압성을 갖추고 있으며, 캐나다 퀘스트 프로젝트에 성공적으로 적용된 바 있습니다. 국내 연구 개발 기관들은 90% H2S와 10% CO2로 구성된 극한 환경에서 X100M 강관의 적합성을 연구하고 있습니다. 예비 시험 결과, 망간 함량을 1.2% 미만으로 줄이고 티타늄을 0.02% 첨가하면 SSC(황화물 응력 부식) 임계 응력을 85% SMYS까지 높일 수 있는 것으로 나타났습니다. 이러한 혁신은 X100M 직선 이음매 강관을 차세대 에너지 인프라의 핵심 소재로 만들 것이며, 2030년까지 전 세계 연간 수요는 300만 톤을 넘어설 것으로 예상됩니다.
게시 시간: 2025년 8월 8일