무이음 강관의 올바른 선택 방법

우리 공정 산업에서 유체 수송에 사용되는 이음매 없는 강관에 대한 요구 사항은 무엇일까요? 압력 배관 담당자들의 의견을 요약해서 살펴보겠습니다.

무이음 강관은 천공 열간 압연과 같은 열간 가공 방법을 통해 용접 없이 제조되는 강관입니다. 필요에 따라 열간 가공된 강관은 냉간 가공을 통해 원하는 형상, 크기 및 성능으로 가공할 수 있습니다. 현재 무이음 강관(DN15-600)은 석유화학 생산 설비에 가장 널리 사용되는 강관입니다.

(I) 탄소강 무이음강관
재질 등급: 10#, 20#, 09MnV, 16Mn, 총 4가지 종류
표준: GB8163 "유체 수송용 이음매 없는 강관", GB/T9711 "석유 및 천연가스 산업용 강관 공급에 관한 기술 조건", GB6479 "비료 설비용 고압 이음매 없는 강관", GB9948 "석유 분해용 이음매 없는 강관", GB3087 "저압 및 중압 보일러용 이음매 없는 강관", GB/T5310 "고압 보일러용 이음매 없는 강관"

GB/T8163:
재질 등급: 10#, 20#, Q345 등
적용 범위: 설계 온도가 350℃ 미만이고 압력이 10MPa 미만인 석유 제품, 석유 및 가스, 그리고 일반 매체.

GB6479:
재질 등급: 10#, 20G, 16Mn 등
적용 범위: 설계 온도 -40~400℃, 설계 압력 10.0~32.0MPa의 석유 제품 및 석유·가스.

GB9948:
재질 등급: 10#, 20# 등
적용 범위: GB/T8163 강관이 적합하지 않은 경우.

GB3087:
재질 등급: 10#, 20# 등
적용 범위: 저압 및 중압 보일러의 과열 증기 및 비등수 등

GB5310:
재질 등급: 20G 등
적용 범위: 고압 보일러의 과열 증기 매체

검사: 일반 유체 이송용 강관은 화학 성분 분석, 인장 시험, 편평 시험 및 수압 시험을 거쳐야 합니다. 유체 이송용 강관에 대해 필수적으로 수행해야 하는 시험 외에도 GB5310, GB6479, GB9948 세 가지 표준에서는 팽창 시험과 충격 시험을 추가로 요구하며, 이 세 가지 강관의 제조 검사 요건은 비교적 엄격합니다. 특히 GB6479 표준은 재료의 저온 충격 인성에 대한 특별 요건을 규정하고 있습니다. 유체 이송용 강관에 대한 일반적인 시험 요건 외에도 GB3087 표준의 강관은 냉간 굽힘 시험을 추가로 요구합니다. 유체 이송용 강관에 대한 일반적인 시험 요건 외에도 GB/T8163 표준의 강관은 계약에 따라 팽창 시험과 냉간 굽힘 시험을 추가로 요구합니다. 이 두 종류의 강관에 대한 제조 요건은 앞의 세 가지 표준만큼 엄격하지는 않습니다.

제조: GB/T8163 및 GB3087 규격의 강관은 대부분 개방로 또는 전로에서 제련되며, 불순물 성분과 내부 결함이 비교적 높습니다. GB9948 규격은 주로 전기로에서 제련되며, 대부분 노외 정련 공정을 추가하여 성분 및 내부 결함이 비교적 낮습니다. GB6479 및 GB5310 규격은 노외 정련에 대한 요구 사항을 명시하고 있어 불순물 성분과 내부 결함이 가장 적고 재료 품질이 가장 높습니다.

위의 강관 표준의 제조 품질 수준은 낮은 순서부터 높은 순서까지 다음과 같습니다: GB/T8163

선정 기준: 일반적으로 GB/T8163 규격의 강관은 설계 온도가 350℃ 미만이고 압력이 10.0MPa 미만인 석유 제품, 석유 및 가스, 그리고 일반 유체 이송에 적합합니다. 석유 제품 및 석유/가스 이송에 있어 설계 온도가 350℃를 초과하거나 압력이 10.0MPa를 초과하는 경우에는 GB9948 또는 GB6479 규격의 강관을 선택해야 합니다. 수소가 존재하는 환경이나 응력 부식에 취약한 환경에서 작동하는 배관의 경우에도 GB9948 또는 GB6479 규격을 사용해야 합니다. 영하 20℃ 미만의 저온에서 사용되는 모든 탄소강관은 재료의 저온 충격 인성 요구 사항을 명시한 유일한 규격인 GB6479 규격을 따라야 합니다. GB3087 및 GB5310 규격은 보일러용 강관에 특화된 규격입니다. 보일러 안전 감독 규정은 보일러에 연결된 모든 배관이 감독 대상이며, 사용되는 자재와 규격은 보일러 안전 감독 규정의 조항을 준수해야 한다고 강조합니다. 따라서 보일러, 발전소, 난방 및 석유화학 생산 설비에 사용되는 공용 증기 배관(시스템에서 공급되는 배관)은 GB3087 또는 GB5310 규격을 따라야 합니다. 품질 규격이 우수한 강관의 가격은 상대적으로 높다는 점에 유의해야 합니다. 예를 들어, GB9948 규격의 가격은 GB8163 규격보다 거의 1/5 정도 비쌉니다. 따라서 강관 재질 규격을 선택할 때는 사용 조건을 종합적으로 고려해야 하며, 신뢰성과 경제성을 모두 고려해야 합니다. 또한 GB/T20801 및 TSGD0001에 따르면 GB3087 및 GB8163 표준의 강관은 GC1 파이프라인에 사용해서는 안 됩니다(단, 하나씩 초음파 검사를 실시하여 품질이 L2.5 이상인 경우에는 설계 압력이 4.0Mpa 이하인 GC1(1) 파이프라인에 사용할 수 있습니다).

(II) 저합금강 무이음강관
석유화학 생산 설비에서 일반적으로 사용되는 크롬-몰리브덴강 및 크롬-몰리브덴-바나듐강 무이음강관 표준은 GB9948 "석유 분해용 무이음강관", GB6479 "비료 설비용 고압 무이음강관", GB/T5310 "고압 보일러용 무이음강관"입니다. GB9948에 포함된 크롬-몰리브덴강 재질 등급은 12CrMo, 15CrMo, 1Cr2Mo, 1Cr5Mo 등입니다. GB6479에 포함된 크롬-몰리브덴강 재질 등급은 12CrMo, 15CrMo, 1Cr5Mo 등입니다. GB/T5310에 포함된 크롬-몰리브덴강 및 크롬-몰리브덴-바나듐강 재질 등급은 15MoG, 20MoG, 12CrMoG입니다. 15CrMoG, 12Cr2MoG, 12Cr1MoVG 등이 있으며, 그중 GB9948이 더 일반적으로 사용되고 선택 조건은 위와 같습니다.

(III) 스테인리스강 이음매 없는 파이프
일반적인 스테인리스강 무이음관 규격은 다음과 같습니다.
GB/T14976, GB13296, GB9948, GB6479, GB5310 등 총 5개의 표준이 있습니다. 이 중 마지막 세 표준은 스테인리스강 재질 등급을 두세 가지만 명시하고 있으며, 그마저도 흔하지 않은 등급입니다. 따라서 엔지니어링에서 스테인리스강 무봉강관 표준을 선택할 때는 GB/T14976과 GB13296을 선택하는 것이 좋습니다.

GB/T14976 "유체 수송용 스테인리스강 이음매 없는 파이프":
재질 등급: 304, 304L 등 총 19가지 종류로 일반적인 유체 이송에 적합합니다.

GB13296 "보일러 및 열교환기용 스테인리스강 이음매 없는 파이프":
재질 등급: 304, 304L 등 총 25종.
그중에서도 초저탄소 스테인리스강(304L, 316L)은 내식성이 매우 우수합니다. 특정 조건에서는 중부하 환경에서 안정형 오스테나이트 스테인리스강(321, 347)을 대체할 수 있습니다. 다만, 초저탄소 스테인리스강은 고온 기계적 특성이 낮아 일반적으로 525°C 이하의 조건에서만 사용됩니다. 안정형 오스테나이트 스테인리스강은 내식성과 고온 기계적 특성이 모두 우수하지만, 321의 경우 티타늄이 쉽게 산화되어 용접 과정에서 손실되기 때문에 내식성이 저하되고 가격이 상대적으로 높습니다. 따라서 안정형 스테인리스강은 중요한 용도에 주로 사용됩니다. 304와 316은 일반적인 내식성을 가지며 가격이 저렴하여 널리 사용되고 있습니다.