소개
강관은 거의 모든 산업에서 필수품입니다. 강관은 산업 작업을 가속화하고 프로세스를 보다 효율적으로 만드는 데 필수적입니다.
많은 강관 중에서도 심리스 파이프는 가장 많이 찾는 강관 중 하나입니다. 기계적 특성으로 인해 용접 파이프보다 내구성이 뛰어납니다. 단단한 금속 빌렛으로 만들어지기 때문에 응력과 파손에 더 강합니다. 고정밀 및 고압 애플리케이션에 필요한 경우가 많습니다.
이음매 없는 파이프와 그 제작 방법에 대해 자세히 알아보려면 이 블로그를 계속 읽어보세요.
심리스 파이프란 무엇인가요?
심리스 파이프는 용접 이음새 없이 제조된 강관의 한 종류로, 이름 그대로 이음새가 없습니다. 이음새가 없기 때문에 강한 압력과 응력 하에서 파손될 위험이 적습니다. 용접 파이프와 달리 매끄러운 표면과 균일한 직경을 제공합니다.
이러한 특성 덕분에 내구성과 내식성이 뛰어납니다. 이러한 모든 놀라운 특성으로 인해 석유 및 가스 산업과 건설에 이상적입니다.
심리스 파이프의 개발 역사
이음매 없는 파이프의 역사는 19세기 말로 거슬러 올라갑니다. 산업화가 발전함에 따라 다양한 제조 공정이 점차 발전했습니다. 1885년, 마네스만 형제는 기계를 발명했습니다. 롤러를 통해 구멍을 뚫는 기계였습니다. 이를 통해 용접 없이도 강철을 파이프로 만들 수 있었습니다. 이 발명은 1891년 더 나은 압연 공정으로 이어졌습니다. 이음매 없는 파이프를 만드는 새로운 단계가 열렸습니다.
1903년 스위스의 리터리펠은 자동 파이프 압연기를 발명하여 생산 효율성을 더욱 향상시켰습니다. 확장 장비의 등장으로 현대식 심리스 강관 산업이 구체화되었습니다. 이는 연속 파이프 압연기와 파이프 잭킹 기계 덕분이었습니다.
1930년 3롤 밀, 압출기 및 냉간 압연기의 도입으로 이음매 없는 파이프 제조 기술이 발전했습니다. 20세기 중반에는 응력 완화 기계와 연속 주조 블랭크가 도입되어 효율성이 향상되었습니다. 이로 인해 용접 파이프보다 심리스 파이프의 경쟁력이 높아졌습니다.
1970년대까지만 해도 심리스 파이프와 용접 파이프의 판매량은 기본적으로 동일했습니다. 이음매 없는 파이프는 용접부가 없고 고압에 강합니다. 고강도 분야에서 널리 사용됩니다. 그 수요는 매년 5% 이상 증가하고 있습니다. 전 세계 강관 시장에서 핵심 제품으로 자리 잡고 있습니다.
이음매 없는 강관은 어떻게 만들어지나요?
이음매 없는 파이프 제조는 견고한 스틸 빌렛으로 시작됩니다. 이 금속 덩어리는 이상적인 가단성과 온도에 도달하기 위해 가열 과정을 거칩니다. 그런 다음 작업자가 이를 뚫고 늘려 속이 빈 튜브로 변형시킵니다.
이 튜브는 직경을 줄이기 위해 연신 및 압연 공정을 계속 진행합니다. 이 과정에서 작업자는 맨드릴을 삽입하여 파이프의 내부 직경을 관리합니다. 파이프의 기계적 특성을 얻기 위해 일련의 열처리가 이루어집니다.
원하는 직경과 길이에 도달하면 파이프가 냉각됩니다. 마지막 작업에는 표면 연마 및 코팅과 같은 후처리가 포함됩니다. 마지막으로 기계가 이음매 없는 파이프를 원하는 길이로 절단합니다.
원재료 선택
심리스 파이프는 다양한 용도에 사용할 수 있는 내구성 있는 옵션입니다. 하지만 활용도를 극대화하려면 다양한 소재를 가공할 수 있어야 합니다. 인장 강도, 항복 강도 및 경도를 포함한 파이프의 이상적인 특성을 달성하려면 원자재 선택이 중요합니다.
다음은 이음매 없는 파이프 제조에 가장 일반적으로 사용되는 재료입니다:
탄소강: 범용 파이프에 일반적으로 사용되며 강도와 용접성이 우수합니다. 물, 가스 및 저온 시스템과 같은 저압 애플리케이션에 적합합니다.
합금강: 크롬, 니켈, 몰리브덴과 같은 합금 원소로 구성되어 있습니다. 이 구성은 더 높은 강도, 인성 및 열과 부식에 대한 저항성을 제공합니다.
스테인리스 스틸: 탁월한 내식성과 인성을 보장합니다. 해양 및 화학 처리와 같은 부식성 환경에서 유용하게 사용되는 경우가 많습니다.
제조 단계 상세 정보
원활한 파이프 제조에 대한 자세한 가이드는 다음과 같습니다.
난방
전체 제조 공정은 첫 번째 가열 공정으로 시작됩니다. 거대한 강철 빌릿에 흠집을 내기 전에 약 1,200°C의 용광로를 통과시켜야 합니다. 이 극한의 온도는 강철을 녹이지 않고 부드럽게 만듭니다. 용광로에서 나오는 것은 다음 단계를 위해 충분히 가단성이 있는 빛나는 뜨거운 강철입니다.
압출
산업용 회전 공구가 불타는 빌릿을 관통하여 속이 빈 껍질을 만듭니다. 연신 공정에서는 일련의 고강도 롤러를 통해 쉘을 통과시킵니다. 이렇게 하면 작업할 파이프의 초기 모양과 크기가 형성됩니다.
구멍 확장
속이 빈 튜브를 확장하는 동안 작업자는 맨드릴을 계속 밀어 넣습니다. 이 단계는 매끄러운 내경과 균일한 벽 두께를 확보하는 데 매우 중요합니다. 맨드릴 밀링에는 원하는 치수로 연속적으로 롤링하고 늘리는 작업이 포함됩니다.
냉각
이상적인 크기와 치수를 실현한 후 파이프는 서서히 냉각됩니다. 이 냉각 과정은 열 스트레스를 피하기 위해 통제된 환경에서 이루어집니다. 또한 파이프의 필수적인 기계적 특성을 유지하는 데 도움이 됩니다. 튜브가 완전히 냉각되면 최종 직경에서 파이프가 응고됩니다.
곧게 펴기
이전 단계가 완벽한 파이프 제작의 완전한 성공을 보장하지는 않습니다. 냉각 후에도 뒤틀림과 구부러짐이 있을 수 있습니다. 따라서 파이프는 여전히 직선화 기계를 통과해야 합니다. 롤러 또는 직선화 기계는 제어된 압력을 가해 파이프를 정렬합니다. 이렇게 하면 최종 제품이 기하학적으로 정확하고 사용 가능한 상태가 됩니다.
포스트 프로세싱
후처리에는 표면 연마, 스레딩 또는 열처리를 통해 물성을 향상시킬 수 있습니다. 작업자는 마모와 부식을 방지하기 위해 표면 코팅을 추가할 수도 있습니다. 이 단계를 통해 파이프가 특정 애플리케이션 표준을 충족할 수 있습니다.
품질 관리
품질 관리는 파이프의 치수 정확도, 강도 및 표면 결함을 검사합니다. X-레이 및 초음파 검사를 포함한 안전한 테스트 메커니즘을 통해 결함 없는 파이프를 보장합니다. 파이프는 배송 전에 최종 검사를 거칩니다.
프로세스 비교
| 속성 | 열간 압연 이음매 없는 파이프 | 냉간 압연 이음매 없는 파이프 |
| 제조 온도 | 고온(>1,000°C)에서 생산됩니다. | 실온 또는 약간 높은 온도에서 생산 |
| 표면 마감 | 거칠고 스케일이 있을 수 있음 | 매끄럽고 깨끗한 표면, 산화 최소화 |
| 힘 | 낮은 인장 강도 및 경도 | 더 높은 인장 강도, 더 정밀한 치수 |
| 비용 | 저렴한 비용 | 추가 처리로 인한 비용 증가 |
| 애플리케이션 | 고강도, 저정밀 용도 | 정밀 엔지니어링, 자동차, 항공우주, 압력 용기 |
열간 압연 이음매 없는 파이프 외에도 냉간 압연 이음매 없는 파이프라고 하는 유형이 있습니다. 두 가지 모두 다양한 애플리케이션에 필요한 고유한 특성을 제공합니다. 이 두 가지가 공정에서 어떻게 다른지 자세히 살펴보세요.
열간 압연 이음매 없는 파이프
열간 압연 파이프의 핵심은 빌릿을 섭씨 약 1,000도 이상으로 가열한다는 점입니다. 전체 공정은 뜨거운 상태에서 파이프를 성형하는 데 중점을 둡니다.
이 공정은 대부분의 측면에서 용접 파이프보다 더 나은 파이프를 만듭니다. 그러나 열간 압연 이음매 없는 파이프는 냉간 압연 이음매 없는 유형보다 열등합니다. 산화로 인해 표면 마감이 더 거칠고 인장 강도도 낮습니다.
더 저렴하고 이음매 없는 파이프에 대한 일반적인 적용을 견딜 수 있습니다.
냉간 압연 이음매 없는 파이프
냉간 압연 이음매 없는 파이프는 열간 압연 파이프보다 더 나은 선택을 찾고 있다면 가장 좋은 선택입니다. 이 공정에는 상온에서 열간 압연 파이프를 작업하는 과정이 포함됩니다. 여기서부터 파이프는 일련의 필퍼링 또는 콜드 드로잉 공정을 거칩니다. 서서히 냉각하면서 파이프를 작업하면 인장 강도가 높아집니다. 또한 표면이 더 세련되고 매끄러워집니다.
하지만 냉간 압연 이음매 없는 파이프는 열간 압연보다 더 비쌉니다. 또한 고정밀 애플리케이션에 더 적합합니다. 여기에는 유압 시스템, 자동차 제조 및 압력 용기가 포함됩니다.