혁신적인 클래드 기술(폭발 접합)을 통해 경제적인 이종금속(스테인리스/탄소강) 감속기 및 캡 생산이 가능해졌습니다.

혁신적인 클래드 기술(폭발 접합)을 통해 경제적인 이종금속(스테인리스/탄소강) 감속기 및 캡 생산이 가능해졌습니다.

요약설명

폭발 접합 기술 은 이종금속 감속기 및 캡 제조를 위한 혁신적인 제조 공정으로 부상했습니다. 이종금속 감속기 및 캡 은 스테인리스강의 내식성과 탄소강의 구조적 강도 및 경제성을 결합합니다. 이 고급 클래드 기술은 통제된 폭발을 통해 이종 금속 간에 금속간 접합 을 형성하여 제조사가 약 40~60% 낮은 비용으로 고품질 배관 부품을 제조할 수 있도록 합니다. 산업 현장의 혹독한 환경 조건에서도 기계적 완전성과 내식성을 유지하면서 고체 합금 대체재에 비해 우수한 성능을 제공합니다.

1 기술 개요: 폭발 접합 공정

1.1 기본 원리

폭발 접합은 다른 금속 간에 영구적인 금속 접합을 형성하기 위해 정밀하게 조절된 폭발을 이용하는 기술로, 폭발 용접 이라고 불리며, 서로 다른 금속 사이에 영구적인 야금적 결합을 생성하기 위해 정밀하게 제어된 폭발을 사용하는 방식입니다:

• 폭발 속도 : 일반적으로 2,000-3,500m/s 범위에서 정밀하게 제어되어 최적의 접합이 이루어집니다.

• 충돌 각도 : 충격 발생 시 기판 사이의 각도는 5-25도 범위입니다.

• 충격 압력 : 수십 기가파스칼(GPa)에 달하며, 재료의 항복 강도를 초과함

• 제트 형성 : 표면 불순물이 제트 형태로 방출되어 깨끗한 금속 접촉 가능

• 파형 계면 : 특징적인 파형은 성공적인 금속 접합을 나타냄

1.2 공정 순서

1. 표면 준비 : 접합 표면의 기계적 및 화학적 청소

2. 스탠드오프 거리 : 베이스 재료와 클래드 재료 사이의 정밀한 간격 유지

3. 폭약 배치 : 특수 폭발물질의 균일한 분포

4. 폭발 : 점진적인 결합파를 생성하는 제어된 점화

5. 후처리 : 열처리, 검사 및 최종 가공

2 재료 조합 및 응용 분야

2.1 일반적인 클래드 조합

표: 압력 부품용 일반적인 이금속 조합

2.2 구성 요소 응용 분야

• 리듀서 : 부식 설비용 동심원 및 이심원 감속기

• 캡 : 용기 및 배관용 반구형 및 타원형 엔드 캡

• 전이 조인트 : 합금 및 탄소강 배관 시스템 사이

• 분기 연결부 : 압력 용기의 노즐 및 연결 부위

• 플랜지 : 클래드 접촉면이 있는 단조 플랜지

3 기존 방법 대비 기술적 장점

3.1 성능 특성

표: 클래드 부품과 전체 합금 부품의 성능 비교

3.2 기계적 특성

• 접착 강도 : 모재 강도를 초과함

• 피로 저항 : HAZ가 없기 때문에 용접 클래딩보다 우수함

• 충격 인성 : 최적화된 계면 설계를 통해 유지됨

• 고온 성능 : 최대 400°C까지 사용 가능

• 열전도성 : 계면을 통한 효율적인 열전달

클래드 감속기 및 캡 제조 공정

4.1 생산 순서

1. 클래드 판재 생산 : 스테인리스강과 탄소강의 폭약 접합

2. 비파괴 검사 : 초음파 검사(UT), 라디오그래피 검사(RT) 및 접합 품질 확인

3. 형성 : 감속기/캡 형상으로의 열간 또는 냉간 성형

4. 용접 : 적합한 필러 금속을 사용한 종방향 맞대기 용접

5. 열처리 : 응력 제거 및 정규화 열처리

6. 기계화 : 최종 치수 조정 및 표면 마감 처리

7. 품질 검증 : 최종 비파괴 및 치수 검사

4.2 성형 고려사항

• 스프링백 제어 : 재료의 탄성 회복에 대한 보상

• 두께 감소 관리 : 두께 제어를 위한 예측 모델링

• 인터페이스 일관성 : 변형 중 접합 유지

• 잔여 응력 : 공정 최적화를 통한 최소화

5 품질 보증 및 시험

5.1 비파괴 검사

• 초음파 검사 : ASME SB-898에 따라 완전 접합 계면 검사

• 방사선 검사 : 용접부 및 모재의 무결성 검증

• 염료 침투제 : 접근 가능한 모든 영역의 표면 검사

• 시각 검사 : 모든 표면에 대한 100% 시각 검사

5.2 파괴 시험

• 인장 시험 : 계면을 가로질러 접합 강도 검증

• 굽힘 시험 : 변형 하에서의 계면 무결성

• 미세경도 : 접합 계면에서의 프로파일

• 금속조직학 : 접합 품질의 미세조직 검사

5.3 인증 요구사항

• 자재 추적성 : 원래의 제강소부터 완성된 부품까지

• 열처리 기록 : 열처리 공정의 완전한 문서화

• 용접 문서 : PQR/WPQ 및 용접 절차 기록

• 최종 검사 보고서 : 종합 품질 보증 패키지

6 경제 분석 및 비용 효익

6.1 비용 비교

표: 12" Sch40 감속기 비용 분석

6.2 수명 주기 비용 이점

• 유지 보수 를 줄이 : 부식성 환경에서 긴 서비스 수명

• 재고 감소 : 단일 부품이 다중 소재 시스템을 대체함

• 설치 비용 절감 : 설치 및 용접 요구사항 간소화

• 교체 회피 : 교체 사이의 긴 서비스 주기

7 설계 고려사항 및 적용 가이드라인

7.1 설계 매개변수

• 압력 등급 : 부식 여유를 포함한 기재 물성 기반

• 온도 제한 : 열팽창 계수 차이 영향 고려

• 부식 여유 두께 : 일반적으로 복합층 측에서 3mm, 탄소강 측에서 1.5mm

• 가공 여유치 : 성형 및 기계 가공을 위한 추가 재료

7.2 적용 한계

• 최대 사용 온도 : 연속 운전 시 400°C

• 주기적 운전 : 제한적에서 중간 정도의 열 순환 응용 분야에 적합

• 마모 환경용 : 심각한 마모성이 강한 환경에는 권장되지 않음

• 진공 환경용 : 본딩 계면 신뢰성에 특별한 고려 필요

8 산업별 응용 사례 및 사례 연구

8.1 화학 공정 산업

• 사례 연구 : 황산 환경용 감속기, 성능 저하 없이 5년간 운전

• 비용 절감 : 고체 합금 구조 대비 55% 감소

• 성능 : 누설 또는 부식 관련 고장 없음

8.2 석유 및 가스 응용 분야

• 해양 플랫폼 : 해수 냉각 시스템 캡 및 감속기

• 서비스 수명 : 해양 환경에서 8년 이상

• 검사 결과 : 부식 최소화, 우수한 접합 강도 유지

8.3 발전 분야

• FGD 시스템 : 스크러버 시스템 내 듀플렉스 스테인리스 클래드 감속기

• 비용 절감 효과 : 600MW급 유닛 개선에 있어 320만 달러 절약

• 가용성 향상 : 유지보수 다운타임 감소

9 규격 및 코드 준수

9.1 적용 가능한 규격

• ASME SB-898 : 복합 적층판 표준 명세서

• ASME Section VIII : 압력용기 설계기준 Division 1 요구사항

• ASTM A263/A264 : 내식성 클래드 강판 명세서

• NACE MR0175 : 황화물 응력 부식 저항용 재료

9.2 인증 요구사항

• ASME U 스탬프 : 압력 용기 적용 분야용

• PED 2014/68/EU : 유럽 압력설비 지침

• ISO 9001 : 품질경영시스템 인증

• NORSOK M-650 : 노르웨이 석유 산업 표준

10 최종 사용자를 위한 실행 전략

10.1 사양 가이드라인

• 재료 규격 지정 : 클래드 재료와 두께를 명확히 명시

• 테스트 요구사항 : 비파괴 및 파괴 시험 요구사항 정의

• 문서 작업 : 완전한 재료 추적성 및 인증 요구

• 검사 : 제3자 검사 요구사항 명시

10.2 조달 고려사항

• 공급업체 자격 심사 : 폭발 용접 경험 및 역량 확인

• 리드 타임 : 일반적으로 맞춤 부품은 12~16주 소요

• 예비 부품 : 핵심 클래드 부품 재고 확보 고려

• 기술 지원 : 제조사의 엔지니어링 지원 요구

11 향후 개발 및 트렌드

11.1 기술 발전

• 개선된 폭약 : 얇은 클래드를 위한 보다 정밀한 에너지 제어

• 자동화 : 로봇 취급 및 공정 제어

• 새로운 소재 조합 : 고급 합금 및 비금속 클래딩

• 디지털 트윈 : 최적화를 위한 접합 공정 시뮬레이션

11.2 시장 트렌드

• 성장하는 채택 : 핵심 응용 분야에서의 점진적 확대

• 표준화 : 클래드 부품에 대한 산업 표준 개발

• 비용 감축 : 제조 비용을 줄이는 지속적인 공정 개선

• 세계적 확산 : 클래드 부품의 지역별 공급 확대

12 결론

폭발 용접 기술은 중요한 발전 : 이중 금속 감속기, 캡 및 기타 압력 부품 제조에서 부식 방지 스테인리스강의 구조적 강도 그리고 경제적 이점 탄소강의

그 40~60% 비용 절감 고체 합금 부품에 비해 우수한 성능 특성 그리고 입증 된 신뢰성 과 결합된 폭발 복합 클래드 부품은 화학 공정, 석유 및 가스, 전력 생산 및 기타 산업 분야에서 신설 및 개보수 적용에 매력적인 선택이 됩니다.

기술이 계속 성숙해지고 보다 널리 수용되면서 폭발 복합 클래드 부품은 구조적 완전성과 경제적 효율성과 함께 내식성이 요구되는 응용 분야에서 표준 용액 표준 솔루션으로 자리 잡을 전망입니다.