수중 아크 용접 강관현대 산업용 파이프라인 분야의 중요한 제품인 강관은 다양한 제조 공정과 적용 시나리오를 통해 재료 과학과 용접 기술의 심층적인 융합을 보여줍니다. 그중에서도 양면 잠수 아크 용접 직선 이음매 강관은 독보적인 구조적 성능과 기술적 이점으로 장거리 수송 파이프라인 및 건축 지지 구조물에서 대체 불가능한 위치를 차지합니다. 이 강관의 제조 공정은 자동 용접 기술과 정밀 성형 공정을 통합하여 양면 잠수 아크 용접을 통해 용접 이음매의 높은 강도와 우수한 밀봉 성능을 달성함으로써 에너지 수송의 안전성을 보장하는 핵심 소재가 됩니다.
첫째, 양면 잠수 아크 용접 직선 이음매 강관의 핵심 공정 분석.
양면 잠수 아크 용접 직선 이음매 강관 제조는 고품질 열연 강판의 정밀 가공에서 시작됩니다. 먼저, 강판을 밀링 머신으로 필요한 폭으로 가공한 후, JCOE 성형기에서 여러 단계의 프레스 공정을 거쳐 개방형 파이프 블랭크를 성형합니다. 코어 용접 단계에서는 양면 잠수 아크 용접 공정을 사용합니다. 먼저 파이프 블랭크의 내벽에 예비 용접 이음매를 용접하고, 외벽에 잠수 아크 용접을 통해 주 용접 이음매를 완성한 후, 마지막으로 내벽에 보강 용접을 수행합니다. 이러한 적층 용접 방식은 판재 두께의 70% 이상까지 용접 침투를 가능하게 하여 접합 강도를 크게 향상시킵니다. 용접 과정에서 플럭스 층 아래의 아크는 1600℃의 고온에서 금속을 용융시켜 보호 슬래그 층을 형성하고, 이 슬래그 층은 공기를 효과적으로 차단하여 기공 및 슬래그 혼입을 방지합니다.
일반적인 직선 이음매 강관과 비교하여 양면 잠수 아크 용접은 용접 부위에 미세한 바늘 모양의 페라이트 구조를 생성하여 충격 인성을 30% 이상 향상시킵니다. 온라인 초음파 검사 및 X선 검사를 통해 용접부 내부 품질이 API 5L 또는 GB/T 9711과 같은 국제 표준을 충족하는지 확인합니다. X80 등급 강관과 같은 대표적인 제품은 항복 강도가 최대 555MPa에 달하며 15MPa 이상의 수송 압력을 견딜 수 있어 서동가스관과 같은 국가 파이프라인 프로젝트에 널리 사용됩니다.
둘째, 나선형 용접 강관과의 기술적 및 경제적 비교입니다.
양면 잠수 아크 나선 용접 강관(예: GB/T 9711 규격의 L485M 강종)은 연속 생산 및 대구경 생산에 유리하지만, 직선 용접 강관은 내압 안정성과 치수 정밀도가 우수합니다. 나선 용접 강관의 용접 이음매는 나선형으로 분포되어 고압 조건에서 원주 방향 응력 분산으로 인해 약점이 발생할 수 있는 반면, 직선 용접 강관의 종방향 용접 이음매는 주응력과 같은 방향으로 응력을 받기 때문에 파열 압력이 일반적으로 10~15% 더 높습니다. 한 석유 파이프라인 프로젝트에서 실시한 비교 시험 결과, 동일 규격의 직선 용접 강관의 피로 수명은 200만 사이클에 달하여 나선 용접 강관보다 약 1.5배 높은 것으로 나타났습니다. 생산 비용 관점에서 볼 때, 직경 1420mm 미만의 직선 용접 강관은 재료 이용률이 96%에 달하는 반면, 나선형 용접 강관은 강판 폭 제한으로 인해 약 5%의 폐기물 손실이 발생합니다. 그러나 초거대 직경(예: 3000mm 이상)의 경우, 나선형 강관은 맞춤형 초광폭 강판이 필요하지 않아 경제적 이점이 두드러지게 나타납니다. 또한, 직선 용접 강관은 직경 확장 공정을 통해 자동화가 용이하다는 점도 주목할 만합니다. 기계적 확장을 통해 진원도 편차를 0.5%D 이내로 제어할 수 있는데, 이는 파이프 연결 정밀도를 확보하는 데 매우 중요합니다.
셋째, 혁신적인 프로세스와 특별한 적용 시나리오.
최근 몇 년 동안 직선 이음매 잠수 아크 용접 파이프 기술은 지속적인 발전을 이루어 왔습니다. 남중국해 해저 파이프라인 프로젝트에서는 0.06%의 니오븀(Nb) 미량 합금 원소를 첨가한 이중 FBE+PP 부식 방지 코팅이 적용된 X65 등급 직선 이음매 강관이 -40℃에서 220J 이상의 충격 에너지를 달성했습니다. 극지방 파이프라인 건설에서는 열기계적 제어 공정(TMCP)으로 생산된 X100 등급 강관이 우수한 균열 저항성을 유지하면서 벽 두께를 15%까지 줄였습니다.
원자력 발전소 배관과 같은 특수 분야에서는 RCC-M 표준의 Z 방향 성능 지표를 준수해야 합니다. 원자력 발전소 격납 용기의 직선 이음매 강관에는 특수 배합된 저유황 인강판(S≤0.002%)과 다중 패스 협소 갭 용접 공정을 적용하여 두께 방향 면적 감소율을 75% 이상 달성했습니다. 석탄 슬러리 수송 분야에서는 6mm 두께의 세라믹 라이닝이 적용된 복합 직선 이음매 강관이 일반 강관보다 8배 높은 내마모성을 보여 산시성의 한 석탄 선별 공장에서 15년의 수명을 달성했습니다.
넷째, 산업 발전 동향 및 과제.
지능형 제조 기술의 발전으로 국내 유수 기업들은 직선 이음매 강관 생산의 전 공정 디지털화를 달성했습니다. 공장의 MES 시스템은 용접 전류(±15A 이내 변동 제어) 및 선형 에너지(18~22kJ/cm)를 포함한 200개 이상의 매개변수를 실시간으로 모니터링하여 제품 합격률을 99.92%까지 높일 수 있습니다. 그러나 원자재 측면에서 고급 파이프라인용 강재는 여전히 수입에 의존하고 있으며, 예를 들어 X90/X100 등급 강판의 80%는 타 업체에서 구매해야 합니다.
환경 규제 또한 기술 혁신을 촉진하고 있습니다. 차세대 저연 용접 플럭스의 적용으로 용접 작업장의 분진 농도가 15mg/m³에서 3mg/m³로 감소했습니다. 향후 수소 에너지 파이프라인 건설 수요가 증가함에 따라 수소 취성에 강한 직선 이음매 강관의 연구 개발이 핵심 과제가 될 것입니다. 현재 국내에서는 수소 유발 균열(HIC) 민감도 지수가 2% 이하인 L415H급 강재 제품이 시험 생산되고 있습니다. 그러나 수심 1,500m 이상의 심해 파이프라인 분야에서는 두꺼운 벽(40mm 이상)의 직선 이음매 강관에서 용접 잔류 응력을 제어하는 문제가 여전히 해결해야 할 과제입니다.
육지에서 바다까지, 기존 에너지에서 신에너지 수송에 이르기까지, 양면 잠수 아크 용접 직선 이음매 강관은 산업의 생명줄로서 그 핵심 가치를 지속적으로 입증하고 있습니다. 이 강관의 기술적 진화는 중국 제조업이 규모 확장에서 품질 향상으로 전환하는 과정을 반영하는 동시에 신소재 및 신공정 통합이 가져올 무한한 가능성을 예고합니다. 탄소 중립이라는 맥락에서, 높은 강도와 긴 수명을 겸비한 이 파이프라인 제품은 글로벌 에너지 인프라 재편에 있어 더욱 중요한 역할을 수행할 것입니다.
게시 시간: 2025년 11월 18일