JIS G3473 STC440 강관 - 중압 배관용 고강도 탄소강관 상세 규격

JIS G3473 STC440 강관 개요

STC440은 JIS G3473 배관용 탄소강 강관 표준의 **중간 강도 등급**으로, 최소 인장강도 440MPa, 최소 항복강도 305MPa를 보증합니다. STC370 대비 약 19% 높은 인장강도와 42% 높은 항복강도로 **중압 배관(증기, 고압 가스, 유압 라인 등)** 및 고하중이 작용하는 배관 구조물에 적합합니다. 다만 신율 4~10%로 연성이 낮아 현장 벤딩/플레어링 가공 시 주의가 필요합니다.

화학 성분 (JIS G3473)

원소	기준치 (질량%)
탄소 (C)	0.30 이하
실리콘 (Si)	0.35 이하
망간 (Mn)	0.30 ~ 1.00
인 (P)	0.040 이하
황 (S)	0.040 이하

강도 확보: 탄소 0.30% + 망간 1.00% 상한으로 고용강화 및 펄라이트 강화. 탄소당량 관리 필수.

기계적 물성 (23°C)

항목	단위	규격 값	비고
인장 강도	MPa	440 이상	STC370 대비 +70MPa
항복 강도	MPa	305 이상	STC370 대비 +90MPa
신율 (A5, No.5)	%	4 ~ 10	저연성, 가공 주의
탄성 계수	GPa	200 ~ 215	통상값
전단 계수	GPa	82	통상값
푸아송 비	-	0.29	통상값

물리적/열적 특성

특성	단위	값	비고
밀도	g/cm³	7.8 ~ 7.9	23°C
열전도율	W/(m·K)	25 ~ 93	23°C
비열 용량	J/(kg·K)	465	23°C
열팽창 계수	1/K	1.32E-5 ~ 1.38E-5	23°C
최대 사용 온도	°C	500
융점	°C	1480 ~ 1526
전기 저항률	Ω·m	1.43E-7 ~ 1.74E-7	23°C
퀴리 온도	°C	770

치수 및 공차

• 벽두께: 3 ~ 8 mm (배관용 표준 두꺼운 벽)
• 외경: 10.5 ~ 406.4 mm
• 공차: JIS G3473 배관용 강관 기준 (WT 마이너스 공차 관리)

STC 시리즈 전 등급 비교 - 배관 설계 관점

등급	인장 (MPa)	항복 (MPa)	신율 (%)	탄소 (%)	망간 (%)	Ceq	허용응력 (MPa, 350°C)	주 용도 압력 등급
STC370	≥370	≥215	24~30	≤0.20	≤0.80	~0.30	123	저압 (≤1.0MPa)
STC440	≥440	≥305	4~10	≤0.30	≤1.00	~0.45	147	중압 (1.0~3.5MPa)
STC490	≥490	≥335	10~20	≤0.35	≤1.00	~0.50	163	고압 (3.5~7.0MPa)

STC440 적용 최적 분야 - 중압 배관

• 증기 배관: 포화증기 1.0~2.5MPa, 과열증기 배관 (내열성 고려 400°C 이하)
• 고압 가스 배관: 도시가스 고압관(1.0~2.0MPa), 산업용 고압 가스(질소, 산소, 아르곤 등)
• 유압/공압 라인: 21~35MPa 유압 배관, 고압 공압 배관 (심리스 권장)
• 석유화학 플랜트: 공정 배관(중압), 열매체 오일 배관, 반응기 연결 배관
• 발전소: 보일러 급수관, 복수관, 드레인 배관 (중압 구간)
• 해양/조선: 선박 배관 시스템(소화, 밸러스트, 연료유, 윤활유 중압계통)

제조 방법별 적용성

제조법	적용성	장점	주의사항	추천 용도
ERW (전기저항용접)	◎ (주력)	치수정밀, 저비용, 대량공급	용접부 품질관리, 수압시험 전수	일반 중압 배관, 플랜트 유틸리티
SMLS (심리스)	○ (특수)	용접부 없음, 고피로/고내압	고비용, 납기 긺, 치수 제한	고압/진동/중요 배관, 안전관련
SAW (서브머지드아크용접)	△ (대구경)	대구경(≥400mm) 제작 가능	직선용접, 이음부 관리	대구경 주배관, 해저배관

가공 및 시공 가이드라인 - 저연성 강관 주의사항

현장 벤딩 (Cold Bending)

• 최소 벤딩 반경: 6D ~ 8D (STC370 3~4D 대비 2배 이상)
• 벽두께/외경 비율(t/D) ≥ 0.04 시 매트릭스/만드렐 벤딩 필수
• 벤딩 시 타원도 ≤ 5%, 벽두께 감소 ≤ 10% 관리
• 벤딩 후 응력제거 어닐링(600~650°C, 30~60분) 강력 권장
• 가능하면 공장 사전 벤딩(숍 벤딩) 후 현장 반입

플레어링/소켓 용접 단부 가공

• 플레어링: 신율 4~10%로 **깊은 플레어링 불가**, 표준 37°/45° 플레어만 가능
• 플레어 전 단부 어닐링(국부 가열 800~850°C) 고려
• 소켓 용접 단부: 면취 37.5°, 루트 갭 1.5~3mm, 용접부 검사 필수

나사 가공 (Threading)

• 탄소 0.30%로 칩 처리 어려움, 절삭유 충분 공급
• 나사 산 끝단 버/찢어짐 방지 위해 다이 상태 양호 유지
• 나사 가공 후 나사 게이지(JIS B 0253) 전수 통과 확인
• 나사부 부식 방지: 나사 화합물(테이프/페이스트/실란트) 필수 도포

용접 시공 (Butt Welding)

• 탄소당량 Ceq ≈ 0.40~0.48 → 예열 필수: 4mm 100°C, 6mm 150°C, 8mm 200°C
• 층간온도: 최대 250°C 이하 엄수
• 용접재: 490MPa급 (E7018, ER70S-6, G4Si1) 매칭
• PWHT (용접후열처리): 두께 ≥ 10mm, 고구속부, 저온사용, 피로하중부 → 필수
• PWHT 조건: 580~620°C × 1h/mm (최소 1h), 승강속도 ≤100°C/h
• 용접부 비파괴: RT(방사선) 또는 UT(초음파) 100% 또는 샘플링 (코드 요구사항 준수)

내압 성능 및 벽두께 설계

ASME B31.3 공정배관 코드 기준 허용응력 (350°C 이하):

• 인장강도 기준: 440/3.0 = 147 MPa
• 항복강도 기준: 305/1.5 = 203 MPa
• 크리프/파열강도 기준: 해당 온도에서 별도 확인
• 설계 허용응력 S = min(147, 203, 크리프값) = 147 MPa

최소 벽두께 계산 (직관, 심리스/ERW 공통):

t = (P × D) / (2 × S × E + P × Y) + C

• P: 설계 압력 (MPa), D: 외경 (mm), S: 허용응력 147 MPa
• E: 접합 효율 (ERW 0.85~1.0, SMLS 1.0), Y: 온도 계수 (0.4~0.7)
• C: 부식여유 (통상 1.5~3.0mm) + 제조 공차 (마이너스 공차 12.5%)

부식 방지 및 표면 처리 - 중압 배관 필수

환경/유체	추천 방청	내부 처리	외부 처리
일반 증기/온수	도장/라이닝	인산염피막+내열도장 또는 베어관(산소제거수)	에폭시/우레탄 도장 (DFT 200~300μm)
고압 가스/탄화수소	도장/금속도금	베어관 (건조 가스) 또는 내부 코팅	아연도금+도장 또는 에폭시/폴리우레아
부식성 화학유체	내식합금/라이닝	PTFE/PFA 라이닝, 글라스 라이닝, 합금강 교체	화학 저항성 도장 시스템
해양/염해 환경	중방식 도장	-	에폭시 300+우레탄 100μm, 음극방식 병행

동등/유사 강종 국제 비교

표준	강종	최소항복 (MPa)	비고
KS	SPP440 / STC440	305	JIS 동일
ASTM	A53 Gr.B / A106 Gr.B / A513 Type 1 1026	241 / 240 / 305	배관/심리스/기계용
API	5L Gr.B / X42	241 / 290	배관용 (YS 305보다 낮음)
EN	P265GH (1.0425) / P290GH (1.0426)	265 / 290	EN 10216-2 압력배관용
GB	Q235B (용접) / 20 (심리스)	235 / 235	GB/T 3091 / 8163

주의: 해외 표준 강종은 항복강도 305MPa 보증 제품이 드물어, STC440 대체 시 설계 재검토 필요.

품질 검사 - 중압 배관용 강화 항목

1. 수압시험 전수: 표준 10MPa 또는 설계압력×1.5 (최대 25MPa), 유지 10초, 누설/변형 무
2. 비파괴검사: ERW 용접부 ET 전수 (민감도 5% 노치), SMLS UT 전수
3. 인장시험: 로트당 1본, YS≥305, TS≥440, El≥4% (벽두께별 최소값 확인)
4. 경도 시험: 용접부/모재 HV ≤ 250 (NACE MR0175/ISO 15156 H₂S 환경 시 ≤22HRC)
5. 충격시험: 저온 사용 시 -20°C 또는 -30°C 샤르피 ≥ 27J (또는 지정값)
6. 치수: WT 마이너스 공차 집중 관리 (설계 벽두께 확보 필수)
7. 나사/단부: 나사 게이지 통과, 베벨 각도/루트페이스/루트갭 정밀도

구매 사양서 작성 체크리스트 (STC440 중압 배관용)

1. 강종: STC440 (JIS G3473)
2. 제조법: ERW (일반) 또는 SMLS (중요/고압/진동 배관) 명시
3. 치수: 호칭경(A/B), 외경×벽두께×길이, 스케줄 번호 (Sch40/80/160)
4. 단부: Plain / Taper Threaded (PT, JIS B 0203) / Beveled (30°/37.5°)
5. 표면: 흑관 / 용융아연도금(HDG, JIS H 8641) / 에폭시라이닝 / 도장시스템 지정
6. 열처리: ERW 고주파 용접 후 온라인 정규화(N) 여부 확인
7. 검사: 수압시험 압력, 비파괴(ET/UT/RT 종류/범위/판정기준), 충격시험(온도/흡수에너지)
8. 인증: MTC 3.1 필수, 3.2 (제3자) 중요 배관 지정, KS 인증품 여부
9. 마킹: 강종, 제조법, 치수, 제조사, 열번호, 검사마크, 인증마크 (JIS G3473 규정)
10. 포장: 번들중량(2~3톤), 캡/플러그(나사보호), 방청유, 식별표찰, 야드보관조건