에코 라이닝 스테인리스 강관(현대하이스코 김윤규 연구원)

[월간파이프]

에코 라이닝 스테인리스 강관 - Beyond Technology!

현대하이스코 기술연구소 연구개발팀장 김윤규 연구원  ygkim@hysco.com

지난 ‘2010 국제철강 및 비철금속산업전(KISNON 2010)'에서 전시한 에코 라이닝 스테인리스 강관은 이종 소재를 적용한 복합강관의 한 종류라고 볼 수 있다.

복합강관의 장점은 스테인리스나 티타늄, 인코넬과 같은 고가의 파이프를 비교적 얇은 두께로 내측에 라이닝시킬 수 있다는 것이다.

파이프의 전체 두께는 외측에 경제적인 마일드 스틸 강관을 이용하여 보상할 수 있는데 바로 여기서 원가절감 효과가 나타난다. 그리고 내관 재질을 유저가 선택할 수 있다는 점 또한 주목할 만하다.

복합강관을 제조하는 방법은 여러 가지가 있다. 대표적으로 액압성형(Hydroforming)공법, 내관 인발(Drawing)공법, 복합강관 롤(Roll) 성형공법이 있다.

에코 라이닝 스테인리스는 액압성형 공법을 적용하여 제조하며 그 원리는 다음과 같다.

 

 그림1. 에코 라이닝 스테인리스 제조 원리

그림1의 1단계에서 외관과 내관을 금형 내에 안착시키고 내관의 내측에 600~900 bar의 수압을 가하면 내관이 확관되어 외관과 밀착된다. 이 때 내관은 탄성한계를 벗어나 소성변형이 일어난다.

내압이 지속되면 외관과 내관이 같이 확관되는데 외관은 금형의 캐비티의 규제로 탄성한계 내에서 확관된다.(2단계)

내압을 제거하면 탄성변형되었던 외관은 탄성회복이 일어나 수축되고 이 수축력으로 외관과 내관이 기계적으로 체결되는 것이다.(3단계)

에코 라이닝 스테인리스의 장점은 기존 스테인리스보다 저렴하다는 것인데, 아울러서 시공 편의성이 수반되어야 한다.

아무리 싸더라도 현장에서 시공하기 어려우면 유저들이 기피하게 마련이다. 스테인리스 강관끼리 이음 용접을 하기 위해서는 용접부 산화방지를 위해 아르곤가스를 파이프 내에 충진시켜 보호가스분위기를 형성해야 하는 번거로움이 있다. 이 때문에 스테인리스 강관의 이음시공은 가능한 용접방식을 배제하고 조인트와 클램프를 이용한 체결구조를 택하는 것이 바람직하다.

에코 라이닝 스테인리스를 개발하면서 시공 용의성을 높이기 위해 적용한 SF(Self Flange) 조인트 공법을 소개한다.

 

 그림2. 에코 라이닝 스테인리스 SF조인트 체결

그림2에서 보듯이 Self Flange는 에코 라이닝 스테인리스의 양관단을 플렌지 가공하여 가스켓을 삽입 후 클램프 체결하는 방식이다.

기존의 스테인리스 배관 연결 시 적용하는 그루빙(Grooving) 조인트 방식과 비교하여 시공성이 좋다. 특히, 조인트 부분에 상하방향의 하중이 작용할 경우, 또는 수직배관의 경우 연결강도가 뛰어나 적용확대가 예상된다.

시공현장에서 플랜지 가공을 직접 하기 위한 포터블 가공기도 개발이 완료되어 2011년 초에는 상용화가 될 것이다.

에코 라이닝 스테인리스가 스테인리스 배관 시장을 얼마나 활성화할지는 상용화 이후 추이를 지켜봐야겠지만, 원가절감 효과와 제조기술, 시공성만큼은 기존의 제반 기술을 한 단계 뛰어넘는 Beyond Technology인 것은 인정해야 한다.