강관 제조공정
오늘은 강관의 제조공정에 대하여 알아보겠습니다.
강관은 가스나, 물, 오일, 증기 등 액체나 기체의 수송 및 용기로 사용되는 길고 좁은 형태로서 흙, 시멘트, 목재, 연, 청동, 플라스틱, 강으로 만들어지는데 주로 강으로 많이 사용됩니다. 제조원가가 싸고 강한 강도를 유지할 수 있고 가공이 쉬운 장점이 있습니다.
12. 조관 공정
강관 제조공정은 여러 단계로 이루어져 있으며, 그 중 조관공정은 강관의 기본 형태를 만드는 핵심 단계입니다. 조관공정은 철강 소재를 원하는 모양의 관으로 형성하는 과정을 말하며, 이 과정에서 다양한 기술과 장비가 사용됩니다. 이 글에서는 조관공정의 주요 단계와 사용되는 기술, 그리고 공정의 중요성에 대해 자세히 알아보겠습니다.
조관방법으로는 ERW(전기저항용접), 단접법, 스파이럴 용접, UEO Press, 롤벤더, JCO, 무계목(Seamless)등의 방법이 있습니다.
ERW용접법은 열연코일을 슬리터라는 절단기계에 통과시켜 파이프의 직경(O.D)X3.14 크기로 폭을 자릅니다. 잘라진 폭을 앞뒤로 연결하여 밧트용접을 한 후 어큐멀레이터라는 곳에 저장을 하고, 실타래가 풀리듯이 잘린 폭의 스켈프가 수많은 포밍롤을 통화하면서, 점점 파이프의 형태로 만들어집니다. 최종적으로 양옆의 끝단이 서로 붙게 되는데 붙은 면에 전기저항으로 발생되는 열에 의해 용접이 이루어집니다. 용접된 파이프의 외면과 내면의 비드를 컷팅하여 완전한 원형관을 만들고 이후에 교정, 비파괴 검사(수압, UT, ECT)등을 거친 후 절단 포장의 순서로 생산됩니다.
1) 조관공정의 개요
조관공정(Tube Forming Process)은 원형, 사각형, 직사각형 등의 다양한 단면을 가진 강관을 제조하는 과정입니다. 조관공정은 일반적으로 다음과 같은 단계로 이루어집니다.
소재 준비(Material Preparation)
롤 포밍(Roll Forming)
용접(Welding)
냉각(Cooling)
교정(Straightening)
절단(Cutting)
검사 및 품질 관리(Inspection and Quality Control)
각 단계는 강관의 품질과 성능을 결정하는 중요한 역할을 합니다.
(1)소재 준비(Material Preparation)
조관공정의 첫 단계는 소재 준비입니다. 이 단계에서는 강판이나 코일을 사용하여 조관에 적합한 크기와 형태로 준비합니다. 강판은 원하는 길이로 절단되고, 코일은 풀림기(Uncoiler)를 통해 풀려나가며, 평탄화기(Leveller)를 통해 평탄하게 만들어집니다.
(2)롤 포밍(Roll Forming)
롤 포밍은 강판을 연속적으로 휘어서 원하는 관의 형태로 만드는 과정입니다. 롤 포밍 기계는 여러 개의 롤러 세트로 구성되어 있으며, 각 롤러는 단계적으로 강판을 휘어줍니다. 이 과정에서 강판은 점차적으로 원형이나 다른 단면 형태로 변형됩니다.
롤 포밍의 장점
연속 생산: 롤 포밍은 고속 연속 생산이 가능하여 대량 생산에 적합합니다.
정밀도: 각 롤러 세트가 미세하게 조정되어 높은 정밀도의 제품을 생산할 수 있습니다.
유연성: 다양한 형상의 강관을 제조할 수 있습니다.
(3)용접(Welding)
롤 포밍 과정을 통해 형성된 강판의 가장자리는 서로 맞닿게 되며, 이 부분을 용접하여 강관을 완성합니다. 용접 방법에는 고주파 용접(High Frequency Welding, HFW), 아크 용접(Arc Welding), 레이저 용접(Laser Welding) 등이 있습니다.
고주파 용접(High Frequency Welding, HFW) 고주파 용접은 가장 널리 사용되는 방법으로, 고주파 전류를 이용하여 강판의 가장자리를 빠르게 가열한 후 압력을 가해 용접합니다. 이 방법은 빠르고 효율적이며, 용접부의 품질이 우수합니다.
아크 용접(Arc Welding)과 레이저 용접(Laser Welding) 아크 용접과 레이저 용접은 특수한 용도로 사용되며, 각각의 방법은 특정 조건에서 높은 성능을 발휘합니다. 아크 용접은 두꺼운 강판에 적합하며, 레이저 용접은 정밀한 용접이 필요한 경우에 사용됩니다.
(4)냉각(Cooling)
용접된 강관은 고온 상태에서 빠르게 냉각됩니다. 냉각 과정은 용접부의 미세 구조를 안정화시키고, 강관의 기계적 성질을 향상시키는 데 중요합니다. 냉각 방법으로는 공랭(Air Cooling)과 수랭(Water Cooling)이 있습니다.
(5)교정(Straightening)
냉각 후 강관은 교정기를 통해 직선 상태로 교정됩니다. 교정 과정은 강관의 휨을 제거하고, 원하는 직진도를 확보하는 중요한 단계입니다.
(6)절단(Cutting)
교정된 강관은 요구되는 길이로 절단됩니다. 절단 방법으로는 기계 절단(Mechanical Cutting), 플라즈마 절단(Plasma Cutting), 레이저 절단(Laser Cutting) 등이 있습니다. 절단된 강관은 최종 제품으로 사용되거나 추가 가공을 위해 준비됩니다.
(7)검사 및 품질 관리(Inspection and Quality Control) 조관공정의 마지막 단계는 검사 및 품질 관리입니다. 이 단계에서는 강관의 치수, 용접 상태, 표면 품질 등을 검사하여 제품이 규격에 맞는지 확인합니다.
비파괴 검사(Nondestructive Testing, NDT) 방법으로는 초음파 검사(Ultrasonic Testing), 방사선 검사(Radiographic Testing), 자기 입자 검사(Magnetic Particle Testing) 등이 사용됩니다.
2) 조관공정의 중요성
조관공정은 강관 제조에서 가장 중요한 단계 중 하나로, 강관의 최종 품질과 성능을 결정짓습니다. 조관공정에서의 작은 오차나 결함은 최종 제품의 성능 저하로 이어질 수 있기 때문에, 각 단계에서의 철저한 관리와 정밀한 작업이 필수적입니다.
조관공정은 건설, 자동차, 에너지, 해양 등 다양한 산업에서 사용되는 강관을 제조하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 특히, 고강도와 경량화가 요구되는 현대 산업에서는 조관공정의 기술 발전이 더욱 중요해지고 있습니다.
결론
조관공정은 강관 제조의 핵심 단계로, 소재 준비부터 롤 포밍, 용접, 냉각, 교정, 절단, 검사 및 품질 관리에 이르기까지 다양한 기술과 장비가 사용됩니다. 각 단계에서의 정밀한 작업과 철저한 품질 관리는 강관의 최종 품질을 보장하는 데 필수적입니다. 조관공정의 효율성과 정밀도는 현대 산업의 요구를 충족시키기 위해 지속적으로 발전하고 있으며, 앞으로도 중요한 역할을 할 것입니다.