강관:소개

강관의 역사, 생산 및 사용

강관은 제조 및 기반 시설에서 다양한 방법으로 사용되는 강철로 만든 원통형 튜브입니다. 철강 산업에서 가장 많이 사용되는 제품입니다. 파이프의 주요 용도는 오일, 가스 및 물을 포함하여 지하에서 액체 또는 가스를 운송하는 것입니다. 그러나 제조 및 건설 전반에 걸쳐 다양한 크기의 파이프가 사용됩니다. 일반적인 가정용 제조 예는 냉장고의 냉각 시스템을 작동시키는 좁은 강관입니다. 건설은 난방 및 배관에 파이프를 사용합니다. 난간, 자전거 거치대 또는 파이프 볼라드와 같은 다양한 크기의 강관을 사용하여 구조물을 만들 수 있습니다.

William Murdoch은 강관의 선구자로 생각됩니다. 1815년에 그는 석탄 램프 연소 시스템을 지원하기 위해 머스킷 총열을 결합했습니다. Murdoch은 런던 거리의 램프에 석탄 가스를 운반하기 위해 혁신적인 배관 시스템을 사용했습니다.

1800년대 이후로 제조 방법 개선, 사용 응용 프로그램 개발, 인증을 관리하는 규정 및 표준 설정을 포함하여 강관 기술에서 큰 발전이 이루어졌습니다.

강관은 어떻게 만들어지나요?

이 유비쿼터스 건축 자재는 원료 용해에서 성형 또는 용접에 이르기까지 두 가지 주요 공정을 통해 만들어집니다.

강철을 보다 유용한 형태로 변환

두 공정 모두 좋은 품질의 강철을 만드는 것으로 시작해야 합니다. 철강은 용광로에서 원료를 녹이는 과정을 통해 주조 공장에서 생산됩니다. 정확한 조성을 얻기 위해 용탕에 원소를 첨가하고 불순물을 제거할 수 있습니다. 생성된 쇳물을 주형에 부어 잉곳을 만들거나 연속 주조기로 옮겨 슬래브, 빌렛, 블룸을 만듭니다. 파이프는 슬래브 또는 빌렛의 두 가지 제품으로 만들어집니다.

파이프 제조의 강철 슬래브 및 강철 스켈프

강철 스켈프는 2,200˚F로 가열된 슬래브로 만들어집니다. 열로 인해 표면에 스케일이 형성되며 스케일 브레이커와 고압 세척을 통해 제거해야 합니다. 청소가 끝나면 강철 슬래브를 열간 압연하여 스켈프(skelp)라고 하는 얇고 좁은 강철 스트립으로 만듭니다. 다시마는 황산으로 절인(표면 청소), 물로 세척하고 파이프 제작의 원료로 큰 스풀에 압연됩니다. 스켈프의 너비는 만들 수 있는 파이프의 직경을 결정합니다.

스켈프는 스풀에서 풀리고 가열되며 스켈프의 가장자리를 위쪽으로 구부리는 홈이 있는 롤러를 통해 굴립니다. 이 프로세스는 두 개의 가장자리가 서로 만나 긴 실린더를 형성하도록 구부러진 원통형 튜브를 생성합니다. 용접 과정은 가장자리를 함께 연결하고 파이프를 밀봉합니다.

• 연속 용접 작업에서 용접 롤러는 파이프의 가장자리를 서로 눌러 스켈프에 이미 가해진 열로 인해 단조 용접을 형성합니다. 용접 시 금속이 추가되지 않으며 최종 롤러는 파이프의 직경과 벽 두께를 사양에 맞게 줄입니다.
• 전기저항용접은 스켈프를 냉간압연하여 파이프 형태로 만든다는 점을 제외하고는 연속용접과 유사한 공정을 따른다. 회전하는 구리 디스크에 의해 파이프 가장자리에 전류가 공급되어 가장자리를 용접 온도까지 가열합니다. 용접 롤러는 파이프 가장자리를 결합하여 단조 용접을 만듭니다.
• 나선 용접 및 이중 서브머지드 아크 용접은 보다 일반적인 용접 기술을 사용하고 용접 재료를 추가하여 결합을 형성합니다.

이음매 없는 파이프용 강철 빌릿

스틸 빌렛은 연속 주조기에서 직접 생산하거나 압연 및 신장된 주조 잉곳으로 만든 2차 제품으로 생산되는 긴 정사각형 강철 조각입니다. 이 빌릿은 이음매 없는 파이프를 만드는 데 사용할 수 있으며, 이는 일부 응용 분야에서 웰드 라인이 없기 때문에 더 안전합니다.

단단한 강철 빌릿은 극한의 온도로 가열되어야 하얗게 뜨거워지지만 녹지 않습니다. 기계는 그것들을 굴려서 원통형 고체가 됩니다. 아직 뜨거울 때 총알 모양의 피어싱을 사용하여 중공 중심을 치수에 따라 규칙적으로 만듭니다. 일련의 밀링 작업이 파이프를 요구 사양에 맞게 조정합니다.

마무리 단계

파이프는 끝 부분에 조인트가 장착되기 전에 최종 공정 단계로 교정기를 통과할 수 있습니다. 소구경 배관은 일반적으로 나사식 조인트가 장착되어 있지만 큰 내경 배관은 일반적으로 파이프 끝에 용접된 플랜지가 장착되어 있습니다. 측정기는 완성된 파이프의 치수를 확인하고 품질 관리를 위해 파이프 측면에 세부 사항을 스탬프 처리합니다.

품질 관리

품질 관리 단계에는 특히 용접부를 따라 X선 장비를 사용하여 파이프에 결함이 있는지 확인하는 작업이 포함됩니다. 또 다른 기술은 파이프에 물을 채워 압력을 테스트한 다음 지정된 시간 동안 압력을 유지하여 사용하기 전에 치명적인 고장을 일으킬 수 있는 결함을 노출시키는 것입니다.

강관은 어떻게 사용됩니까?

파이프는 구조물, 운송 및 제조에 사용됩니다. 그들은 외경에 따라 크기가 지정되며 내경은 벽 두께에 따라 다릅니다. 파이프가 관리해야 하는 힘에 따라 일부 애플리케이션은 다른 애플리케이션보다 더 두꺼운 벽이 필요합니다.

구조적 용도

구조적 용도는 일반적인 건물 및 건설입니다. 이러한 산업에서 건축 자재는 일반적으로 강관이라고 합니다.

건설 더미

강관은 말뚝이라고 불리는 과정에서 기초에 강도를 제공합니다. 이러한 응용 분야에서 튜브는 기초가 놓이기 전에 땅 속으로 깊숙이 박혀 있습니다. 높은 건물이나 안전하지 않은 지상 건설에 안정성을 제공합니다.

말뚝 기초에는 두 가지 기본 유형이 있습니다.

• 말뚝 베어링 말뚝 바닥 끝이 특히 강한 토양이나 암석층에 놓이도록 합니다. 건물의 하중은 파일을 통해 강한 층으로 전달됩니다.
• 마찰 더미 마찰에 의해 말뚝의 전체 높이에 걸쳐 건물의 하중을 토양으로 전달합니다. 말뚝의 전체 표면은 힘을 토양으로 전달하는 데 도움이 됩니다.

비계 기둥

비계 기둥은 건설 작업자가 지면보다 높은 지역에 접근할 수 있도록 케이지에 강철 튜브를 연결하여 만듭니다.

제조용

가드레일

가드레일도 강철 튜브로 만들어져 계단과 발코니에 미학적으로 만족스러운 안전 기능을 제공합니다.

볼라드

보안 볼라드는 사람, 건물 또는 기반 시설을 보호하기 위해 차량 통행을 차단하는 데 사용됩니다.

자전거 랙

많은 상업용 자전거 랙은 강철 튜브를 구부려서 형성됩니다. 강철의 견고한 재질 특성으로 인해 도둑으로부터 안전하게 보호됩니다.

교통 이용

강관의 가장 일반적인 용도는 재료가 장기 설치에 적합하기 때문에 제품 운송용입니다. 견고함과 파괴에 대한 저항력으로 인해 지하에 묻힐 수 있습니다.

저압 적용에서는 파이프가 상당한 응력에 노출되지 않기 때문에 높은 강도를 가질 필요가 없습니다. 좁은 벽 두께는 더 저렴한 제조를 가능하게 합니다. 석유 및 가스 산업에서 사용되는 파이프와 같은 보다 전문화된 응용 분야에는 보다 엄격한 사양이 필요합니다. 운송되는 제품의 위험한 특성과 라인에 가해지는 압력 증가 가능성으로 인해 높은 강도와 ​​더 높은 벽 두께가 필요합니다. 이것은 일반적으로 더 높은 비용을 초래합니다. 이러한 응용 분야에서는 품질 관리가 매우 중요합니다.

강관은 어떻게 지정됩니까?

이러한 재료가 지정되는 방식과 파이프의 정확한 특성에 대한 의미에 대해 혼동이 있을 수 있습니다. ASTM(American Society for Testing and Materials)은 ASME(American Society of Mechanical Engineers) 및 API(American Petroleum Institute)와 함께 북미에서 가장 많이 참조되는 배관 사양 기관입니다.

사양은 세 가지 주요 범주로 나눌 수 있습니다.

공칭 파이프 크기

파이프 크기는 "공칭 파이프 크기" 또는 NPS로 인용됩니다. 더 작은 파이프(

일정

강관 일람표는 파이프의 벽 두께를 설명하는 방법입니다. 이것은 파이프의 강도 및 특정 응용 분야에 대한 적합성과 직접 관련되기 때문에 중요한 매개변수입니다. 파이프 스케줄은 무차원 숫자이며 설계 압력과 허용 응력이 주어지면 벽 두께에 대한 설계 공식을 기반으로 계산됩니다.

일정 번호의 예는 다음과 같습니다. 5, 5S, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 80, 100, 120, 140, 160, STD, XS 및 XXS - 가장 일반적인 일정은 40 및 80입니다. 스케쥴 번호가 증가함에 따라 파이프의 벽 두께가 증가합니다. 따라서 파이프의 스케쥴 번호는 OD가 NPS 번호에 의해 고정되기 때문에 내경을 정의합니다.

파이프 중량

파이프의 무게는 외경을 정의하는 NPS와 벽 두께를 정의하는 스케줄을 기반으로 계산할 수 있습니다. 공식은 상수를 결정하기 위해 두께 1인치당 제곱피트당 40.8파운드의 강철 이론 중량을 사용합니다.

W =10.69 x t(외경 – t)

어디에:

W =무게(피트당 파운드)
            OD =외경
             t =두께

Engineering Toolbox의 다음 표는 다양한 NPS의 파이프에 대한 OD, 벽 두께 및 무게 측정값을 보여줍니다. 일정 40 및 일정 80 측정이 모두 표시됩니다.

스케줄 40
스케줄 80
공칭
직경
직경
공칭 두께
무게
직경
공칭 두께
무게
파이프 크기
(in)
(in)
(in)
(in)
(in)
(in)
외부
내부
lb/ft
내부
lb/ft

1/8

0.405

0.270

0.070

0.240

0.220

0.100

0.310

1/4

0.540

0.360

0.090

0.420

0.300

0.120

0.540

3/8

0.675

0.490

0.090

0.570

0.420

0.130

0.740

1/2

0.840

0.620

0.110

0.850

0.550

0.150

1.000

3/4

1.050

0.820

0.110

1.130

0.740

0.150

1.470

1

1.315

1.050

0.130

1.680

0.960

0.180

2.170

1-1/4

1.660

1.380

0.140

2.270

1.280

0.190

3.000

1-1/2

1.900

1.610

0.150

2.720

1.500

0.200

3.650

2

2.375

2.070

0.150

3.650

1.940

0.220

5.020

2-1/2

2.875

2.470

0.200

5.790

2.320

0.280

7.660

3

3.500

3.070

0.220

7.580

2.900

0.300

10.300

3-1/2

4.000

3.550

0.230

9.110

3.360

0.320

12.500

4

4.500

4.030

0.240

10.790

3.830

0.340

14.900

5

5.563

5.050

0.260

14.610

4.810

0.380

20.800

6

6.625

6.070

0.280

18.970

5.760

0.430

28.600

8

8.625

7.980

0.320

28.550

7.630

0.500

43.400

10

10.750

10.020

0.370

40.480

9.560

0.590

64.400

12

12.750

11.940

0.410

53.600

11.380

0.690

88.600

14

14.000

13.130

0.440

63.000

12.500

0.750

107.000

16

16.000

15.000

0.500

78.000

14.310

0.840

137.000

18

18.000

16.880

0.560

105.000

16.130

0.940

171.000

20

20.000

18.810

0.590

123.000

17.940

1.030

209.000

24

24.000

22.630

0.690

171.000

21.560

1.220

297.000

ASTM A53 기반 - 파이프, 강철, 흑색 및 용융 도금, 아연 코팅, 용접 및 이음매 없는 표준 사양.

인증

제조업체는 제품이 화학적 분석 및 기계적 특성 사양을 충족하는지 확인하기 위해 재료 테스트 보고서 또는 밀 테스트 보고서를 발행합니다. MTR에는 제품과 관련된 모든 데이터가 포함되며 제품의 수명 주기 동안 함께 제공됩니다.

다음은 MTR에 기록될 수 있는 일반적인 매개변수입니다.

• 탄소 함량, 합금 및 황을 포함한 화학 성분
• 재료 크기, 무게, 식별 및 등급
• 처리 배치에 다시 연결되는 재료 열 수
• 인장 강도, 항복 강도 및 연신율과 같은 기계적 특성

강철 기둥의 경우 가장 일반적으로 인용되는 사양은 ASTM A53 및 ASTM A500입니다.

Reliance Foundry는 강관을 어떻게 사용합니까?

Reliance Foundry는 강관으로 만든 파이프 볼라드를 공급합니다. 볼라드는 차량 충돌로부터 사람, 건물 및 주변 기반 시설을 보호하기 위해 지면에 설치되는 수직 파이프 길이입니다.

강관 볼라드는 차량 충돌의 영향을 견딜 수 있을 만큼 충분히 강하도록 안전 사양을 준수해야 합니다. 스케줄 40 및 스케줄 80 강철은 용도에 따라 강관 볼라드를 만드는 데 사용할 수 있습니다.

강관 볼라드는 미적 매력을 높이고 강관을 부식으로부터 보호하기 위해 스테인리스강, 플라스틱 또는 기타 금속 장식 덮개로 덮인 경우가 많습니다.