현대 산업에서 가장 널리 사용되는 금속 재료 중 하나인 탄소강관은 우수한 기계적 특성, 내식성 및 비용 효율성으로 인해 석유화학 산업, 건설 및 기계 제조에서 중요한 역할을 합니다.{0}} 생산 공정은 원자재 준비, 튜브 빌렛 생산, 성형, 열처리 및 품질 검사를 포함한 여러 단계를 포함합니다. 각 단계에서는 최종 제품이 성능 표준을 충족하는지 확인하기 위해 엄격한 제어가 필요합니다.
I. 원료 준비
탄소강 파이프 생산은 고품질-탄소강 또는 저합금강-을 선택하는 것부터 시작됩니다. 일반적인 원자재로는 탄소 함량이 0.06%~0.38%인 저-탄소강(예: Q195 및 Q235)과 중-탄소강(예: 20# 및 45# 강철)이 있습니다. 구체적인 선택은 강관의 적용 및 강도 요구 사항에 따라 달라집니다. 원자재는 스펙트럼 분석 및 기계적 특성 테스트를 거쳐 화학적 조성(예: 탄소, 망간, 황, 인 함량) 및 물리적 특성(예: 인장 강도 및 신장률)이 국가 표준(예: GB/T 8162 및 ASTM A106)을 충족하는지 확인합니다.
II. 빌렛 제조
지폐는 탄소강 파이프의 초기 형태이며 주로 두 가지 방법으로 생산됩니다.
1. 열간 압연 잉곳/연속 주조 빌렛: 용광로에서 용강을 제련한 후 연속 주조기를 통해 정사각형 또는 원형 빌렛으로 주조합니다. 대안적으로, 잉곳은 초기에 압연된 후 빌렛으로 형성됩니다. 이 단계에서는 가열온도를 조절(보통 1100~1250도)하여 조대립을 방지하고 압연을 통해 내부결함을 제거한다.
2. 이음매 없는 빌렛을 직접 사용: 이음매 없는 강관의 경우 빌렛은 일반적으로 압연 또는 압출에 의해 형성된 단단한 원형 강철 막대이며 직경은 완성된 파이프 크기보다 약간 작습니다. 이러한 빌렛에는 추가 처리 및 성형이 필요합니다.
III. 성형 가공
탄소강 파이프의 성형 공정은 제품 유형(이음새가 없거나 용접됨)에 따라 크게 다릅니다.
(I) 무봉강관 성형
1. 열간 압연 피어싱: -횡압연 피어싱 밀(예: Mannesmann 피어싱 장치)을 사용하여 단단한 빌렛을 빈 쉘에 뚫습니다. 피어싱하는 동안 맨드릴과 롤러가 함께 작동하여 튜브 중앙에 구멍을 형성하고 동시에 외경을 줄이고 벽 두께를 균일하게 만듭니다.
2. 롤링 및 사이징: 거친 튜브의 벽 두께를 더욱 줄이고 자동 튜브 롤링 밀 또는 멀티-롤 밀로 둥글게 만듭니다. 그런 다음 Sizing Mill(예: Stretch Reducer)을 통과하여 외경 공차(최대 ±0.1mm)를 정밀하게 제어하고 표면 조도를 향상시킵니다.
3. 냉간 가공(선택 사항): 일부 고정밀 강철 튜브에는 냉간 인발 또는 냉간 압연이 필요하며, 이는 다이 압출을 통해 크기를 줄이고 강도를 증가시킵니다(예를 들어 냉간 인발 튜브의 인장 강도는 10%-20% 증가할 수 있습니다).-
(II) 용접강관 성형
1.스트립 코일링: 열간 압연 또는 냉간 압연{2}}강 스트립(예: SPCC 또는 ST37)이 원료로 사용됩니다. 수평을 맞추고 다듬은 후 튜브에 감습니다.
2. 성형 용접: 성형은 직선 심 고주파 용접(ERW), 나선형 서브머지드 아크 용접(SAWH) 또는 직선 심 서브머지드 아크 용접(SAWL) 기술을 사용하여 수행됩니다. 예를 들어, ERW 파이프는 고주파 전류를 사용하여 튜브 블랭크의 가장자리를 녹이고 용접 속도는 10-30m/min에 이릅니다. 나선형 용접 파이프는 성형 기계를 사용하여 강철 스트립을 나선형 모양으로 감은 다음 양면 수중 아크 용접을 수행합니다. 대구경 파이프(예: DN400 이상)에 적합합니다.
3. 용접 심 처리: 용접 후 용접 보강재를 연마하고 열처리(노멀라이징 등)를 수행하여 잔류 응력을 제거하고 용접 성능이 모재와 일치하는지 확인합니다.
IV. 열처리
열처리는 탄소강 파이프의 성능을 최적화하는 핵심 단계입니다. 일반적인 프로세스는 다음과 같습니다.
•어닐링: 강관을 임계 온도(예: 800{4}}900도)까지 가열한 후 천천히 냉각하여 내부 응력을 제거하고 가소성을 향상시킵니다. 이는 냉간 가공된 강관에 적용됩니다.
• 정규화: 900-950도로 가열한 후 공기 냉각을 통해 입자 크기를 미세화하여 강도와 인성을 향상시킵니다. 이 공정은 일반적으로 이음매 없는 구조용 파이프에 사용됩니다.
• 담금질 및 템퍼링(담금질 + 템퍼링): 고강도 강철 파이프(예: 유압 스트럿 파이프)의 경우 담금질(850-900도 오일 냉각) 및 고온 템퍼링(600-650도)을 사용하여 경도와 인성의 균형을 유지합니다.
V. 표면 처리 및 마감
내식성과 외관을 향상시키기 위해 강관에는 다음과 같은 처리가 필요합니다.
1. 산세 및 부동태화: 황산 또는 염산 용액을 사용하여 스케일을 제거한 후 부동태화하여 보호막을 형성합니다(예: 크롬산염 부동태화).
2. 보호 코팅: 작동 조건에 따라 에폭시 분체 코팅, 폴리에틸렌(PE) 또는 3PE 부식 방지 코팅을 적용하여 수명을 연장합니다.
3. 마무리: 교정기를 사용하여 곡률(1mm/m 이하의 직진도)을 교정하고 지정된 길이(일반적으로 6~12m)로 절단한 후 최종적으로 사양 및 배치 번호와 같은 정보를 표시합니다.
6. 품질검사
완성된 파이프는 여러 검사 단계를 거칩니다.
•비파괴 검사: 초음파 검사(UT)는 내부 결함을 감지하고 와전류 검사(ECT) 또는 자속 누출(MFL)은 표면 균열을 검사합니다.
•기계적 테스트: 인장 테스트(인장 강도 및 항복점 측정), 충격 테스트(저-온도 인성) 및 경도 테스트는 무작위 샘플을 대상으로 수행됩니다.
•치수 검사: 마이크로미터와 두께 게이지를 사용하여 외경, 벽 두께, 난형 편차를 확인합니다.
결론
탄소강관 생산 공정에는 야금, 기계 가공, 재료 과학을 포함한 여러 분야의 기술이 통합되어 있습니다. 이러한 프로세스의 엄격함이 제품 신뢰성을 직접적으로 결정합니다. 고급 장비 제조가 발전함에 따라 고강도, 내식성,{4}}고정밀-강관에 대한 수요가 증가하고 있으며, 생산 공정에서 자동화(예: 레이저 용접 및 로봇 교정) 및 친환경 접근 방식(예: 미니-공정 전기로 제강)을 향한 지속적인 업그레이드가 이루어지고 있습니다.
