제조 공정: 피어싱 대 성형 및 용접
이음매 없는 강관과 용접 강관의 근본적인 차이점은 각각의 제조 방법에 있습니다. 이음매 없는 파이프는 약 1,200°C(2,200°F)로 가열된 견고한 원형 강철 빌렛으로 생산된 다음 회전 피어싱 밀을 사용하여 중심을 관통하여 중공 쉘을 만듭니다. 이 중공 튜브는 필요한 치수와 벽 두께를 얻기 위해 롤링 또는 인발 기술을 통해 연신되고 성형됩니다. 그 결과 세로 방향 또는 나선형 용접 이음매가 없는 일체형 연속 구조의 파이프가 탄생했습니다.
이에 반해 용접파이프는 강판이나 코일을 관형으로 성형한 후 세로 또는 나선형 모서리를 서로 용접하여 제조됩니다. 응용 분야에 따라 다양한 용접 방법이 사용됩니다. ERW(전기 저항 용접)는 전류를 사용하여 강철 코일의 가장자리를 가열하여 용가재 없이 융합될 때까지 대량 생산에 적합한 매끄럽고 일관된 솔기를 생성합니다. 종방향 서브머지드 아크 용접(LSAW)은 대구경 파이프에 대한 깊은 용접 침투와 강력한 이음새 품질을 제공합니다. 헬리컬 서브머지드 아크 용접(HSAW/SSAW)은 더 긴 길이와 설계 유연성을 갖춘 파이프 생산을 가능하게 하는 나선형 이음매를 생성합니다. 생산 방법의 이러한 근본적인 차이로 인해 각 파이프 유형에 대한 뚜렷한 성능 특성, 비용 프로필 및 적용 적합성이 발생합니다.
성능 특성 및 기계적 성질
용접 이음매가 없기 때문에 까다로운 응용 분야에서 이음매 없는 파이프에 뚜렷한 성능 이점을 제공합니다. 용접이 없는 이음매 없는 파이프는 약점을 제거하는 균일한 구조를 제공하여 높은 압력 내성과 누출 방지 성능을 향상시킵니다. 이음매 없는 파이프의 파열 압력은 일반적으로 동일한 사양의 용접 파이프보다 20~30% 더 높습니다. 또한 이음매 없는 파이프는 용접 취약 부분이 없기 때문에 더 높은 인장 강도, 우수한 내식성 및 더 나은 고온 안정성을 갖습니다. 원활한 제조 공정을 통해 잔류 응력이 매우 낮고 파이프 본체 전체에 걸쳐 일관된 기계적 특성을 지닌 파이프가 생산됩니다.
그러나 용접 파이프는 현대 용접 기술을 통해 품질이 크게 향상되었습니다. 현대의 ERW 및 HFW 공정은 모재 금속과 동일하거나 그 이상의 강도를 갖는 접합부를 생성합니다. 그럼에도 불구하고 용접 이음매에는 모재 금속과 다른 기계적 특성을 가질 수 있는 열 영향부(HAZ)가 발생합니다. ASME B31.3의 용접 접합 효율 계수(E)는 검사 표준에 따라 용접 파이프의 경우 0.85~1.0 범위인 반면, 이음매 없는 파이프는 일관된 E = 1.0을 유지합니다. 용접 파이프는 열 영향부로 인해 이방성 기계적 특성도 나타내지만 적절한 열처리로 성능을 향상시킬 수 있습니다. 치수 정확도 측면에서 용접 파이프는 일반적으로 이음매 없는 파이프(일반적으로 ±12.5% 편심)에 비해 더 나은 벽 균일성(±10% 이상)을 제공합니다.
크기 범위, 비용 및 가용성
이음매없는 파이프와 용접 파이프의 크기 기능은 크게 다릅니다. 이음매 없는 파이프는 일반적으로 NPS 1/8에서 대략 NPS 24까지의 공칭 파이프 크기로 제공됩니다. 이와 대조적으로 용접 파이프는 NPS 1/2에서 NPS 80 이상에 이르는 훨씬 더 큰 직경으로 생산될 수 있습니다. API 5L 애플리케이션의 경우 원활한 실행은 일반적으로 최대 28인치까지 가능하지만 용접 실행(특히 LSAW)은 80인치 이상까지 가능합니다.
경제적 관점에서 볼 때 용접 파이프는 일반적으로 이음매 없는 파이프보다 20~40% 저렴합니다. 이음매 없는 강관의 생산 비용은 더 높으며 재료 활용률은 약 70-80%입니다. 그러나 용접 강관은 재료 활용률이 95%를 초과하여 지속적으로 생산할 수 있어 특히 대구경 파이프 부문에서 상당한 가격 이점을 제공합니다. 리드 타임도 다릅니다. 이음매 없는 파이프는 대형 크기의 경우 더 긴 리드 타임이 필요한 반면, 용접 파이프는 더 짧은 리드 타임과 더 넓은 재고 가용성으로 인해 이점을 얻습니다. 표면 마감은 또 다른 구별 요소입니다. 이음매 없는 파이프는 일반적으로 표면이 더 거친(열간 마감) 반면, 용접 파이프는 더 부드러운 표면 마감을 제공합니다.
애플리케이션 도메인 및 선택 기준
이음매 없는 파이프와 용접 파이프 사이의 선택은 특정 적용 요구 사항, 압력 조건, 극한 온도 및 예산 제약에 따라 결정되어야 합니다. 이음매 없는 파이프는 중요, 고압 및 고온 응용 분야에 필수이거나 강력하게 선호됩니다. 여기에는 접합 계수가 1.0 미만인 용접 파이프에 대한 ASME B31.3 제한을 초과하는 설계 압력, 열 영향부 균열 위험을 최소화해야 하는 사워 서비스 환경(NACE MR0175/ISO 15156), 400°C 이상의 고온 서비스(ASTM A335 합금 등급) 및 -46°C 미만의 저온 서비스(ASTM A333)가 포함됩니다. 일반적인 이음매 없는 파이프 응용 분야에는 고압 유체 수송을 위한 석유 및 가스 파이프라인, 화학 및 석유화학 처리 시스템, 발전 및 열교환기 튜브, 자동차 및 항공우주 유압 라인, 위생적인 흐름 시스템이 필요한 제약 및 식품 가공 공장이 포함됩니다. 이음매 없는 강철 파이프는 작동 압력이 10MPa를 초과하는 유압 시스템, 온도가 350°C를 초과하는 증기 파이프 및 부식성 매체 전달 파이프라인에도 지정됩니다.
용접 파이프는 일반적으로 이음매 없는 옵션을 사용할 수 없거나 엄청나게 비싼 대구경 파이프라인(NPS 24 이상), ASTM A500 또는 EN 10219에 따른 구조적 적용, 송수 및 저압 유틸리티, 비용 및 납품 일정이 결정을 내리는 프로젝트에 허용되거나 선호됩니다. 용접 파이프는 일반적으로 건물 구조 지지대, 저압 유체 전달 시스템 및 현장 수정이 필요한 비표준 파이프에 사용됩니다. 도시 가스 파이프라인 및 저압 수도 파이프라인과 같은 기존 응용 분야의 경우 일반적으로 보다 비용 효율적인 용접 파이프가 최적의 선택입니다.
품질 관리 및 검사 요구 사항
품질 보증 및 검사 요구 사항은 두 파이프 유형에 따라 다릅니다. 이음매 없는 파이프는 벽 두께 균일성과 타원형 테스트에 중점을 두어야 합니다. 용접 파이프는 용접 무결성을 확인하기 위해 X선 결함 탐지 및 초음파 테스트를 포함하여 용접에 대한 포괄적인 비파괴 테스트를 거쳐야 합니다. 이음매 없는 파이프의 일반적인 사양에는 ASTM A106, A335 및 API 5L이 포함되며, 용접 파이프는 일반적으로 ASTM A53 Type E, API 5L 및 ASTM A671/A672에 따라 지정됩니다. NDT 요구 사항은 이음매 없는 파이프에 대해 ASTM/API 표준에 따라 초음파 테스트를 요구하는 반면, 용접 파이프는 특히 용접 이음매에 대한 방사선 검사 또는 초음파 테스트를 요구합니다. 올바른 파이프 선택에는 압력 수준, 매체 특성 및 사용 조건을 종합적으로 고려해야 합니다. 많은 산업 응용 분야에서 이음매 없는 용접 파이프를 동일한 시스템 내에서 조합하여 사용하여 비용 효율성을 최적화할 수 있습니다. 제조, 성능 및 애플리케이션 적합성의 이러한 근본적인 차이점을 이해함으로써 엔지니어와 조달 전문가는 각 특정 프로젝트에 대한 기술 요구 사항과 경제적 고려 사항의 균형을 맞추는 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있습니다.
