세아제강, SRM 하이브리드 이중관 개발

[월간파이프]

 세아제강, SRM 하이브리드 이중관 개발

 

 스테인리스나 동 등 내식성이 우수한 금속과 고탄소강을 결합한 SRM 하이브리드 이중관

세아제강이 최근 SRM 설비를 이용하여 탄소강관 내면에 이종 금속을 결합한 SRM 하이브리드이중관을 개발했다.

최근 몇 년간 국제 유가가 고공행진을 지속하면서 심해 유전 등 채굴환경의 가혹화로 기존보다뛰어난 내구성과 내부식성을 갖춘 강관이 요구되었지만 스테인리스 등 기존 내부식강관은 원가경쟁력이 낮은데다가 후육화도 미흡한 단점이 있었다.

특히, 극한 환경에서 석유·가스·화학물질 등 수송량 증가로 강관 부식에 대한 우려가 더욱 커지면서 내부식강관(CRA: Corrosion Resistant Alloy Pipe) 수요가 늘고 있다. 이에 대응하여 세아제강은 스테인리스(STS)나 동(Copper) 등 내식성이 우수한 금속과 고탄소강을 결합한 SRM 하이브리드 이중관을 개발한 것이다.

SRM 하이브리드 이중관은 기존 스테인리스강관과 비교하여 제조원가를 낮췄고 스테인리스강관의 장점인 내식성과 고온·고압에 대한 내구성도 갖추었다.  

내관은 스테인리스 외에 동(Copper), 알루미늄(Al), 니켈(Ni) 등도 자유롭게 적용할 수 있어 수도용, 화학용, 플랜트용 등 다양한 분야로 용도를 확대할 수 있다.

국내 유일 SRM설비 보유

세아제강이 국내에서 유일하게 보유하고 있는 SRM(Stretch Reducing Mill)은 ERW 방식으로 생산한 강관을 950~1050℃로 가열한 후, 원하는 외경과 두께로 생산하는 강관후처리 설비이다.

SRM으로 생산한 하이브리드 이중관의 외관은 냉간성형 시 생성된 잔류응력이 소멸되어 상온·고온에서 치수 안정성이 크게 향상될 뿐만 아니라, 코일 선ㆍ후단의 기계적 성질변화도 거의 없어 균일한 조직과 기계적 성질을 띈다. 밀착성은 10㎛ 이하이며 편육율도 4% 이하로 양호하다.

또한, SRM설비는 연속 생산으로 최대 12M까지 생산할 수 있고 외경과 두께를 자유롭게 제어하여 다양한 규격을 생산할 수 있다.

현재 국내외 이중관 제조법은 크게 3가지로 나눌 수 있다. 첫째, 압연으로 결합(Bonding)한 철판으로 용접관 제조 둘째, 내·외관을 별도로 제작한 후 Expanding을 통하여 제조 셋째, 내·외관용철판을 결합(Bonding) 없이 용접관 제조.

세아제강이 이번에 개발한 SRM 하이브리드 이중관은 새로운 제조 공법을 적용했다. 내, 외관을 각각 제작한 후, SRM을 통하여 파이프를 접합한 것이다.

서로 다른 성질을 가진 두 금속파이프를 결합하는 SRM 하이브리드 이중관은 높은 열과 함께 여러 롤(Roll)을 거치면서 여러 차례 소성변형으로 파이프를 기계적으로 접합하여 높은 밀착성과 안정된 조직을 얻었다. 또한 ERW방식으로 생산하기 힘든 후육관도 제조할 수 있어 다양한 분야에 사용할 수 있다.

현재 SRM 하이브리드 이중관은 각종 파괴·비파괴 시험 및 검사 기준을 만족하였고, 시공성을높이기 위해 연결 용접 및 벤딩, 조인팅 등 추가 성능 테스트를 하고 있다.

SRM로 만든 후육관은 심레스파이프 대체 가능

 

 세아제강 기술연구소 박기성 부장(우)과 두동규 연구원(좌)

세아제강은 지난 1년간 150억 원을 투자하여 원관개발을 완료했다. 올해 5,000 톤 정도 생산하여 주로 유압실린더 등 기계구조용과 인발관 소재로 공급할 계획이다.

제품개발 파트의 박기성 부장은 “이번에 개발한 SRM 하이브리드 이중관은 협력업체와 피팅류를 개발하는 단계만 남았다”고 밝혔다.

박 부장은 “SRM은 심레스 파이프 제조의 마지막 공정이다”며“SRM로 만든 후육관은 심레스 파이프를 대체할 수 있다”고 밝혔다.

그는 “연속생산이 가능하다. 8인치 기준으로 국내 최대인 17T까지 생산한다”고 밝혔다. 박 부장은 “30년 전 SRM설비를 도입하고 무려 5년간 설비운영기술 습득, 생산노하우 축적, KS인증, 시제품개발, 홍보 등 정착에 5년이나 걸렸다”고 소개했다.

제품개발 파트 두동규 연구원은 “심레스 파이프 수요에서 년 10만 톤 정도는 국산으로 대체 가능하다”며 “국산 심레스 파이프가 경쟁력을 갖추려면 고로나 전기로를 갖춰야 한다. 고로나 전기로가 없으면 20% 정도 생산원가가 높아 경쟁력이 떨어지기 때문이다”라고 밝혔다.

세아제강 기술연구소가 개발 주도

SRM 하이브리드 이중관 개발을 주도한 것은 1977년에 연구개발부로 출범한, 34년 역사의 세아제강 기술연구소(정진섭 소장)이다.

세아제강 기술연구소는 철강 신기술 개발, 자동화설계·설비 연구, High grade 용접 연구 등을 통하여 고부가가치 제품을 개발하고 생산성 향상을 위한 단위공정별 자동화 비율을 높이는데 주력하고 있다. 세아제강의 두뇌집단(Think-Tank)으로 기계·전자분야의 Engineering 및 금속소재 관련 전문연구소로 거듭 나고 있다.

 신재료연구, 제품개발, 설비기술, 용접기술 등 모두 4개 파트로 구성되었고 신재료연구 파트는 원재료·시조관 품질해석 등을 연구하고 제품개발 파트는 수요개발·제품개발을 위한 시조관 등을 진행한다. 설비기술 파트는 자동화설계·설비 연구 등을 통해 프로젝트를 추진하고 있으며, 용접기술 파트는 용접장치개발, 용접데이터 분석과 표준화를 진행하고 있다.

현재 세아제강 기술연구소는 라이프라인용 소재 및 응용기술을 5년간 국책사업으로 연구하고 있다. 또한, 자동차 연비강화와 경량화를 위해 기존의 환봉 소재를 대체할 드라이브샤프트용 파이프와 랙바에 적용하는 렉튜브도 포스코, 현대차, 대성특수강관 등 관련사와 중공TFT를 구성하여 공동 개발하고 있다.

세아제강의 주요 연구개발 내용

과제명	연구개발 내용	기간
고부가가치 API강관 개발	저온인성 X80	~ '10.12
	SeAH 90(후육)	'08.07 ~ '11.06
	Upgrade用 J55	'08.08 ~ '10.12
Lifeline용 소재 및 응용기술 개발	용접 표준 ROI장치 개발	'09.11 ~ '11.10
	용접 Spark detecting장치 상용화(ERW)	'10.01 ~ '10.09
	SAW용접 detecting장치 개발	'10.04 ~ '10.12
	HIC탐상장치 구축	'09.11 ~ '11.10
	최적열량, 주파수 연구	'09.11 ~ '11.10
	용접실딩장치 연구	'10.01 ~ '11.10
	Waveform control 상용화 연구	'09.11 ~ '11.10
	열처리 심 Tracking장치 개발	'10.02 ~ '11.10
	최적 절단시스템 개발	'10.08 ~ '11.06
전략기술개발사업 (정부과제)	고효율 발전설비용 복합내식 및 압력용기 소재 개발	'08.12 ~ '11.09