수중 아크 용접 강관양면 잠수 아크 용접 직선 이음매 강관은 현대 산업용 배관의 핵심 제품입니다. 다양한 제조 공정과 적용 시나리오는 재료 과학과 용접 기술의 심층적인 융합을 보여줍니다. 독특한 구조적 특성과 공정상의 이점을 지닌 양면 잠수 아크 용접 직선 이음매 강관은 장거리 파이프라인 및 건축 지지 구조물과 같은 분야에서 대체 불가능한 위치를 차지하고 있습니다. 이 강관의 제조 공정은 자동 용접 기술과 정밀 성형 공정을 통합합니다. 양면 잠수 아크 용접은 높은 용접 강도와 기밀성을 달성하여 에너지 수송 안전을 보장하는 핵심 소재입니다.
첫째, 양면 잠수 아크 용접 직선 이음매 강관의 핵심 공정 분석
양면 잠수 아크 용접 직선형 강관 제조는 고품질 열연 강판의 정밀 가공으로 시작됩니다. 먼저 밀링 머신을 사용하여 강판을 원하는 폭으로 가공한 후, JCOE 성형기에서 여러 단계의 프레스 성형 공정을 거쳐 개방형 튜브 빌릿을 만듭니다. 코어 용접 단계에서는 양면 잠수 아크 용접(SAW) 방식을 사용합니다. 먼저 튜브 빌릿의 내벽에 예비 용접 이음매를 용접하고, 이어서 외벽을 잠수 아크 용접하여 주 용접을 완료한 후, 마지막으로 내벽에 보수 용접을 수행합니다. 이러한 적층 용접 방식은 판재 두께의 70% 이상에 달하는 용접 침투 깊이를 달성하여 접합 강도를 크게 향상시킵니다. 용접 과정에서 플럭스 층으로 덮인 아크는 1600°C의 고온에서 금속을 용융시킵니다. 생성된 슬래그 차폐층은 공기를 효과적으로 차단하여 기공 및 슬래그 혼입과 같은 결함을 방지합니다. 기존의 직선 용접 파이프와 비교하여 양면 서브머지드 아크 용접(SAW) 공정은 용접 부위에 미세한 침상 페라이트 구조를 생성하여 충격 인성을 기존 용접보다 30% 이상 향상시킵니다. 온라인 초음파 검사 및 X선 검사를 통해 용접부 내부 품질이 API 5L 및 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 있습니다. 이러한 제품은 서동가스관과 같은 국가 파이프라인 프로젝트에 널리 사용되고 있습니다.
둘째, 양면 잠수 아크 용접 직선 이음매 강관과 나선형 용접관의 기술적 및 경제적 이점을 비교해 보겠습니다. 양면 잠수 아크 나선형 용접 강관(예: GB/T 9711 표준의 L485M 등급)은 연속 생산 및 대구경에 유리한 반면, 직선 이음매 용접관은 압력 안정성과 치수 정밀도가 뛰어납니다. 나선형 용접관의 용접 이음매는 나선형으로 분포되어 있어 고압 조건에서 원주 응력 분해로 인해 취약점이 발생할 수 있습니다. 반면, 직선 이음매 용접관의 종방향 용접 이음매는 주응력과 일치하는 응력을 받기 때문에 파열 압력이 일반적으로 10~15% 더 높습니다. 한 석유 파이프라인 프로젝트에 대한 비교 시험 결과, 동일 사양의 직선 이음매 용접관의 피로 수명은 200만 사이클에 달하여 나선형 용접관보다 약 1.5배 높은 것으로 나타났습니다. 생산 비용 측면에서 볼 때, 직경 1420mm 미만의 직선 용접관은 96%의 재료 이용률을 달성할 수 있는 반면, 나선형 용접관은 강판 폭 제한으로 인해 약 5%의 스크랩 손실이 발생합니다. 그러나 초대형 직경(예: 3000mm 이상)의 경우, 나선형 용접관은 맞춤 제작된 초광폭 강판의 필요성을 없애주므로 경제적 이점이 분명해집니다. 주목할 만한 점은 직선 용접관이 팽창 자동화가 더 용이하다는 것입니다. 기계적 팽창을 통해 진원도 편차를 0.5%D 이내로 유지할 수 있는데, 이는 정확한 파이프 접합을 보장하는 핵심 요소입니다.
셋째, 양면 잠수 아크 용접 직선 이음매 강관의 혁신적인 공정 및 특수 응용 분야
최근 몇 년 동안 직선 이음매 잠수 아크 용접 파이프 기술은 지속적인 발전을 이루어 왔습니다. 남중국해 해저 파이프라인 프로젝트에서는 이중층 FBE+PP 부식 방지 코팅이 적용된 X65 강종 직선 이음매 파이프가 사용되었습니다. 미량합금 원소로 0.06%의 니오븀(Nb)을 첨가함으로써 -40°C에서의 저온 충격 에너지가 220J 이상에 도달했습니다. 극지방 파이프라인 건설에서는 열기계적 제어 공정(TMCP)으로 생산된 X100 강종 파이프가 우수한 균열 저항성을 유지하면서 벽 두께를 15%까지 줄였습니다. 원자력 발전소와 같은 특수 용도에 사용되는 파이프는 RCC-M 표준의 Z 방향 성능 사양을 준수해야 합니다. 원자력 발전소 격납 용기에 사용되는 직선 이음매 파이프에는 특수 제작된 저유황·저인(S ≤ 0.002%) 강판이 사용됩니다. 다중 패스 협소 갭 용접 공정과 결합하여 단면 두께를 75% 이상 감소시킬 수 있습니다. 석탄 슬러리 운송 분야에서 6mm 두께의 세라믹 층으로 코팅된 복합 직선 이음매 파이프는 일반 강관보다 8배 뛰어난 내마모성을 제공합니다.
넷째, 양면 잠수 아크 용접 직선 이음매 강관의 산업 발전 동향 및 과제
지능형 제조 기술의 발전과 함께 국내 유수 기업들은 직선 용접관 생산 공정 전체를 디지털화했습니다. 한 공장은 용접 전류(±15A 이내 변동 제어)와 라인 에너지(18~22kJ/cm)를 포함한 200개 이상의 매개변수를 실시간으로 모니터링할 수 있는 MES 시스템을 도입하여 제품 합격률을 99.92%까지 높였습니다. 그러나 고급 파이프라인용 강재는 여전히 원자재를 수입에 의존하고 있습니다. 예를 들어, X90/X100 등급 강판의 80%는 일본제철과 같은 기업에서 조달해야 합니다. 환경 보호 요구 사항 또한 기술 혁신을 촉진하고 있습니다. 차세대 저연 플럭스의 사용으로 용접 작업장의 분진 농도가 15mg/m³에서 3mg/m³로 감소했습니다. 수소 파이프라인 건설 수요가 증가함에 따라 수소 취성에 강한 직선 용접관 연구 개발은 더욱 중요한 과제가 될 것입니다. 현재 수소유도균열(HIC) 민감도 지수가 2% 이하인 국내산 L415H 강종 제품이 시험 생산되고 있다. 그러나 1,500미터 이상의 심해 파이프라인의 경우, 두꺼운 벽(40mm 이상)의 직선 이음매 파이프에서 용접 잔류 응력을 제어하는 것이 여전히 과제로 남아 있다.
육지에서 바다까지, 기존 에너지에서 신에너지 수송에 이르기까지, 양면 잠수 아크 용접 직선 이음매 강관은 산업의 생명줄로서 핵심적인 가치를 지속적으로 입증하고 있습니다. 이러한 강관의 기술적 발전은 규모 확장에서 품질 향상으로 전환하고 있는 중국 제조업의 변화를 반영하며, 신소재와 공정의 통합이 가져올 무한한 가능성을 예고합니다. 탄소 중립이라는 맥락에서, 이러한 고강도 장수명 파이프라인 제품은 글로벌 에너지 인프라 재건에 더욱 중요한 역할을 할 것입니다.
게시 시간: 2025년 9월 10일