석유 및 가스 운송 부문에서X100M 직선용접 강관API 5L 표준에 따른 고강도 파이프라인 강재의 대표주자로서, 탁월한 기계적 특성과 엔지니어링 적응성으로 산업 기술 표준을 혁신하고 있습니다. 고주파 전기 저항 용접(ERW) 또는 서브머지드 아크 용접(SAWL) 공정으로 제작된 이 직선 심 용접 강관은 최소 항복 강도 690MPa를 자랑하며, 기존 X80 강관의 551MPa보다 크게 향상되어 장거리 고압 운송에 새로운 소재 솔루션을 제공합니다.
첫째, X100M 직선용접 강관 분야에서 재료과학의 획기적인 발전이 이루어졌습니다.
X100M 직선용접 강관의 핵심 장점은 혁신적인 합금 설계에 있습니다. Nb-Ti-Mo 복합 미세합금 기술과 제어압연 및 제어냉각(TMCP) 공정을 결합하여, 강판은 우수한 용접성을 유지하면서도 미립자 강화 및 석출 강화를 모두 달성합니다. 바오스틸과 같은 국내 유수 기업들은 두께 18.4mm의 X100M 강판이 -45°C에서 충격 에너지 200J 이상의 저온 인성을 달성하여 북극 파이프라인에 대한 DNV-OS-F101 기준을 훨씬 뛰어넘었습니다. 특히, 칼슘 처리를 통한 황화물 형태 개선을 통한 최신 야금 기술을 통해 강관의 Z축 성능 계수를 0.8 이상으로 향상시켜 대구경 강관의 층상 인열이라는 업계의 과제를 효과적으로 해결했습니다.
둘째, X100M 직선 용접 강관의 제조 공정을 정밀하게 제어합니다.강관 제조 시 Zhujiang Steel Pipe와 같은 국내 주요 기업은 JCOE 성형 공정을 활용하여 직경 1422mm, 두께 32mm의 강관에 대해 ±0.5%D의 타원도 제어가 가능합니다.용접 시 다중 와이어 잠수 아크 용접(최대 5개 와이어 직렬)을 사용하고 온라인 초음파 검사와 전체 파이프 팽창(1.5% 변형률)을 결합하여 용접 계수가 0.96을 초과합니다.서동 가스 파이프라인 III 프로젝트의 현장 테스트 데이터에 따르면 X100M 용접 강관의 용접 피로 수명은 모재의 92%에 이르며 기존 X70 용접 강관보다 약 40% 더 높습니다.디지털 공장을 적용하여 플레이트 모서리 밀링에서 강관 끝단 모따기까지 전체 공정에서 0.1mm 수준의 정밀 제어가 가능합니다.
셋째, 엔지니어링 응용 분야에서 X100M 직선용접 강관은 혁신적인 가치를 지닙니다.
중앙아시아 천연가스 파이프라인 프로젝트에서 X100M 직심 강관을 사용함으로써 설계 압력이 X80 강관의 12MPa에서 15MPa로 증가하여 단일 파이프의 연간 가스 송출 용량이 25% 증가하는 동시에 파이프 두께는 14% 감소하여 300km 파이프라인 기준 8만 톤의 강재를 절감했습니다. 특히, 변형 경화 지수(n값)가 0.12에 달하여 규모 8의 지진대에서 1.5%의 소성 변형을 파괴 없이 견딜 수 있습니다. 연구소에서 수행한 시뮬레이션 실험 결과, 3,000km 파이프라인에 X100M 강관을 사용하면 전체 수명 주기 동안 3억 2천만 달러의 유지보수 비용을 절감할 수 있는 것으로 나타났습니다.
넷째, X100M 직봉용접강관 표준 시스템의 조화로운 발전입니다.
API SPEC 5L 표준 46판이 시행됨에 따라 X100M에 대한 기술 요건은 완전한 체계가 되었습니다. -15°C에서 DWTT(낙하 중량 찢어짐 시험)에 대한 전단 면적비 요건은 ≥85%로 X80 강보다 10% 포인트 향상되었습니다. 국내 GB/T 9711-2017 표준은 HIC(수소 유도 균열) 시험에 대한 솔루션 A 표준을 혁신적으로 추가하여 CLR(균열 길이 비율) ≤15%를 요구합니다. 이러한 엄격한 표준으로 인해 제조업체는 탄소당량(CEIW)이 ≤0.43%인 저탄소 용접 공식을 개발하여 현장에서 거스 용접부의 냉간 균열 발생 가능성을 크게 줄였습니다.
다섯째, X100M 직봉용접강관의 환경적응성 혁신입니다.
북극 지역의 특수한 요구를 충족하기 위해 새롭게 개발된 X100M 강관은 -60°C에서 100J 이상의 CVN(샤르피 충격 에너지)을 유지합니다. Arctic 2 프로젝트에 사용된 X100M 강관은 혁신적인 이중층 3LPE+PP 부식 방지 시스템을 적용했습니다. 음극 방식 방식과 결합된 이 시스템은 설계 수명을 50년까지 연장합니다. 해양 환경에서는 0.3% Cu와 0.05% Sb를 함유한 내식성 합금을 첨가하여 비말대 부식 속도를 연간 0.08mm 미만으로 유지하는데, 이는 기존 탄소강의 5분의 1에 불과합니다.
여섯째, X100M 종용접강관 산업체인 전반에 걸친 기술적 과제
X100M 직심 강관은 상당한 장점에도 불구하고 산업화 과정에서 여전히 수많은 난관에 직면해 있습니다. 열영향부(HAZ)의 연화로 인해 일부 용접 끝단의 경도가 220 HV10 미만으로 떨어집니다. 현재 용접 후 유도 가열 기술을 사용하면 경도를 약 245 HV10까지 낮출 수 있습니다. 또 다른 난관은 현장 거스 용접으로, 입열량이 80 kJ/cm² 미만인 용접 와이어 개발이 필요합니다. 예를 들어, 코벨코의 MG-S63TW 용접 소모품은 -40°C에서 47 J 이상의 충격 에너지로 탁월한 성능을 발휘합니다. 제3자 테스트 데이터에 따르면 자동 용접 공정을 사용한 X100M 거스 용접의 CTOD(균열 선단 개방 변위)는 0.25mm에 도달하여 BS7910 표준의 엄격한 요건을 충족합니다.
"듀얼 카본" 전략이 진전됨에 따라 X100M 직심 강관은 CCUS(탄소 포집 및 저장) 분야에서 더욱 큰 가치를 입증할 것입니다. 15MPa를 초과하는 초임계 CO2 수송을 지원하는 내압성을 갖추고 있으며, 캐나다 퀘스트(Quest) 프로젝트에 성공적으로 적용되었습니다. 국내 연구 개발 기관들은 황화수소(H2S) 90%, 이산화탄소(CO2) 10%의 극한 환경에서 X100M 강관의 적합성을 연구하고 있습니다. 예비 시험 결과, 망간(Mn) 함량을 1.2% 미만으로 낮추고 티타늄(Ti)을 0.02% 첨가하면 황화물 응력 부식(SSC) 임계 응력을 85% SMYS까지 높일 수 있는 것으로 나타났습니다. 이러한 획기적인 기술 혁신을 통해 X100M 직심 강관은 차세대 에너지 인프라의 핵심 소재로 자리매김할 것이며, 2030년까지 전 세계 연간 수요는 300만 톤을 넘어설 것으로 예상됩니다.
게시 시간: 2025년 8월 8일