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FK 시리즈 피팅으로 더 생산성 높은 핵심 유체 시스템을 구축하는 방법

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생산성 높은 유체 시스템 구축

오늘날 오일 및 가스 전문가들은 계속 진화하는 새로운 과제에 직면하고 있습니다. 투자 수익을 극대화할 목적으로 혁신적인 시추/생산 기법과 함께 더 깊은 유정과 더 긴 해저 타이백이 사용되고 있습니다. 자산의 수명 기간 동안 혹독한 해양 환경에서 안전하고 신뢰성 높은 작동을 보장하려면 모든 선상 장비의 사양을 세심하게 지정해야 합니다. 표준 스웨즈락® 튜브 피팅과 달리, 스웨즈락® FK 시리즈 피팅은 이러한 요구를 만족하도록 설계되어 있으며 최고 22,500 psi(1551 bar)에 이르는 대부분의 오일 및 가스 애플리케이션에 이상적인 옵션입니다. 이 기술 백서는 올바른 조립 공정에 따라 FK 시리즈로 높은 신뢰성을 달성하고 유지보수 비용을 절감하는 방법, FK 시리즈 피팅 고유의 설계 특성을 통해 누설을 줄이면서 환경 영향을 완화하는 방법, 전반적인 안전을 개선하여 시스템을 부식으로부터 보호하는 방법에 대해 상세히 설명합니다.

오늘날의 업스트림 오일 및 가스 시장에서 운영 효율성 제고

전 세계적으로 새로운 유정이 점점 더 깊어지면서, 수많은 핵심 생산 시스템은 세계에서 가장 까다로운 수준의 애플리케이션에서 확실한 안전과 신뢰성을 제공해야만 합니다. 부식이 심한 환경과 점점 높아지는 작동 온도에도 불구하고, 소유주와 운영업체는 20년에서 30년의 장비 사용 수명을 기대합니다.

한편, 변동이 심한 시장 조건과 점점 엄격해지는 환경 규제로 인해 운영업체가 유지보수 지출을 줄이고, 생산 속도를 높이며, 환경 영향을 완화하고, 전반적인 조업 안전을 강화해야 할 필요성이 높아지고 있습니다. 이와 같이 신뢰성 높은 성능을 달성하는 것은 쉽지 않은 일이지만 가능합니다. 핵심 부품이 신뢰성 높은 밀폐 성능을 제공한다면, 특히 다음과 같은 핵심 애플리케이션에서 오일 및 가스 운영업체가 위와 같은 과제를 해결하는 데 유용할 수 있습니다.

화학물질 주입(CI) 시스템

CI 시스템은 생산 유정 속으로 고도로 정확하고 반복적인 화학물질 투입량을 유지해야 합니다. 인력과 환경을 보호하려면 밀폐 성능은 절대적인 필수 사항이며, 어떤 형태의 가동 중단이라도 심각한 생산 손실을 일으킬 수 있습니다. 일반적으로 CI 시스템에는 수백 개의 개별 연결부가 필요할 수 있습니다. 그 모든 곳이 잠재적인 누설 지점입니다.

유압 동력 장치(HPU)

HPU는 상부구조물, 터릿, 해양 생산 시스템에 동력을 공급합니다. HPU의 가동이 중단되면 이러한 시스템도 중단되며 매일 막대한 재정적 손실이 발생합니다. HPU는 복잡하게 구성된 장비이며, 튜브 피팅은 이 시스템이 신뢰성 높게 작동하는 데 필수적인 부품입니다.

상부구조물 엄빌리컬 종단 장치(TUTU)

TUTU와 관련 엄빌리컬 연결부, 격리 판넬은 밀폐 연결을 제공할 뿐 아니라, 유지보수 활동에 필요한 안전한 격리를 보장하는 동시에 상부구조물과 해양 장비 사이의 격리 지점 역할을 해야 합니다. 이러한 시스템이 핵심 기능을 수행하려면 신뢰성 높은 고품질 부품이 필요합니다. 장애는 누설 또는 안전 사고의 원인이 될 수 있으며, 그 결과 가동 중단 및 생산 손실로 이어질 수 있습니다.

이러한 애플리케이션 각각에서, 스웨즈락 FK 시리즈 피팅은 신뢰성 높은 성능, 유지보수 최소화, 탁월한 안전을 달성하는 데 이상적인 솔루션입니다.

이 기술 백서 전반에서 FK 시리즈 피팅이 애플리케이션의 요구에 대응하여 이를 어떻게 제공할 수 있는지 다음과 같은 몇 가지 이유를 알아볼 수 있습니다.

  • 설치 모범 사례를 따르는 것이 효율적이고 반복 가능한 조립과 신뢰성 높은 장기 성능으로 이어지는 이유
  • 업스트림 부문에서 흔히 사용되는 기존 피팅 기술과 비교하여 높은 수준의 성능을 가능하게 만드는 엔지니어링 및 설계 특성
  • 극한 환경에서 안정적인 내부식성을 제공하는 FK 시리즈 피팅의 재질 조성 고려 사항
화학물질 주입(CI) 시스템

FK 시리즈 피팅 조립 기술

FK 시리즈 피팅은 중압 애플리케이션에서 장기간의 누설 없는 밀폐 성능을 신뢰할 수 있습니다. 다른 피팅과 비교하여 수명 기간 전반에서 최소한의 유지보수만 필요하며, 따라서 유지보수 지출도 최소화되고 운영 효율이 높아집니다.

애플리케이션 또는 설치 환경(예: 작업장 대 현장)에 따라 신뢰성 높고 반복 가능한 FK 시리즈 피팅 설치 방법이 몇 가지 있습니다. 각 방식은 모두 올바르게 수행하면 신뢰성 높은 연결이 가능합니다.

튜브 준비

FK 시리즈 피팅의 올바른 설치는 적절한 튜브 준비에서 시작됩니다.

FK 시리즈 피팅에는 벽이 두꺼운 튜빙이 필요하다는 점이 중요합니다. 벽이 두꺼운 튜빙을 절단하려면 쇠톱이나 전동톱이 필요하며, 전동 옵션이 더 뛰어난 일관성과 매끄러움을 제공합니다.

다음으로, 피팅의 올바른 기능과 누설 없는 밀폐를 위해 튜브를 디버링해야 합니다. 버가 떨어져 나가 작은 구멍이나 배출구에 박히거나, 밸브 시트 및 O-링과 같은 연질 씰을 긁으면서 시스템의 다른 부품을 손상할 수 있습니다. 수동 디버링 공구도 사용할 수 있지만, 역시 전동 옵션이 더 매끄러운 모서리를 만들 수 있습니다.

필요 공구

튜빙을 준비한 후, FK 시리즈 피팅 조립에 필요한 공구는 다음과 같습니다.

  • 피팅 몸체를 고정할 벤치 바이스
  • 적절한 규격의 렌치 및 마커펜(회전 수 기준으로 조립할 때)
  • 적절한 규격의 크로우풋 렌치 헤드와 토크 렌치(토크 기준으로 조립할 때)
  • 페럴 장착기(페럴 장착을 통해 조립할 때)
  • FK 간격 측정 검사기
  • FK 깊이 표시 공구: 깊이 표시를 하면 튜빙이 피팅에 끝까지 완전히 닿았는지 확인하기 쉽습니다.

토크 기준 설치

토크 기준으로 FK 시리즈 피팅을 설치하려면 적절한 규격의 토크 렌치가 필요합니다. 이 지침은 1/4인치에서 9/16인치 규격의 FK 시리즈 튜브 피팅에만 적용됩니다.

1. 먼저, 카트리지를 몸체에 삽입하고 플라스틱 지지대(arbor)를 제거하십시오. 그 다음, 튜브를 피팅에 삽입합니다. 튜브가 피팅 몸체의 턱 부분에 확실하게 안착되어 있는지 확인하십시오.

 

2. 다음으로, 피팅 몸체를 단단히 고정하고 적절한 규격의 토크 렌치를 사용하여 너트를 지정된 토크까지 조이십시오.

3. 마지막으로, FK 간격 측정 검사기를 사용하여 피팅이 충분히 조여졌는지 확인하십시오. 측정 검사기를 몸체와 너트 사이의 간격에 살며시 밀어 넣으십시오. 검사기를 넣을 수 없다면, 피팅이 충분히 조여진 것입니다.

회전 수 기준 설치

회전 수 기준 설치에는 토크 렌치 대신 단순한 렌치가 사용되며 필요한 토크를 계산할 필요가 없습니다. 이 방법은 설치업체에 더 뛰어난 일관성을 제공할 수도 있습니다. 이 지침은 1/4인치에서 3/4인치 규격의 FK 시리즈 튜브 피팅에 적용됩니다.

1. 먼저, 튜브를 피팅에 삽입하십시오. 튜브가 피팅 몸체의 턱 부분에 확실하게 닿았는지 확인하십시오.

2. 다음으로, 마커펜으로 너트에 표시하십시오. 본체를 단단히 고정한 다음, 적절한 규격의 렌치를 사용하여 너트를 한 바퀴 돌려 조이십시오.

3. 마지막으로, FK 간격 측정 검사기를 사용하여 피팅이 충분히 조여졌는지 확인하십시오. 측정 검사기를 몸체와 너트 사이의 간격에 살며시 밀어 넣으십시오. 검사기를 넣을 수 없다면, 피팅이 충분히 조여진 것입니다.

페럴 장착

페럴 장착을 통한 조립은 순차적으로 다수의 연결을 할 때 유리할 수 있습니다. 예를 들어, 조립 라인 공정을 통해 작업장 환경에서 피팅을 조립하는 경우 페럴 장착 공정이 더 효율적일 수 있습니다. 이 지침은 1/4인치에서 9/16인치 규격의 FK 시리즈 튜브 피팅에만 적용됩니다.

1. 먼저, 사전 조립 카트리지(너트, 페럴, 플라스틱 지지대[arbor])를 페럴 장착기에 결합하고 손으로 조일 수 있을 때까지 조이십시오.

2. 다음으로, 사전 조립된 카트리지에서 플라스틱 지지대(arbor)를 제거하십시오.

3. 그 다음, 튜브를 페럴 장착기에 삽입하십시오.

4. 튜브가 페럴 장착기 몸체의 턱에 확실하게 안착되어 있는지 확인하고, 너트를 손으로 조일 수 있을 때까지 돌리십시오.

5. 그 다음, 페럴 장착기를 단단히 고정하고, 너트에 표시한 후 3/4바퀴 돌려 조이십시오.

6. 페럴이 장착된 튜브를 제거하십시오.

 

7. 전위 페럴이 피팅 몸체에 안착될 때까지 페럴이 장착된 튜브를 피팅 몸체에 삽입하고, 너트를 손으로 조일 수 있을 때까지 돌리십시오.

 

8. 마지막으로, 피팅 몸체를 단단히 고정하고 너트를 지정된 토크까지 조이십시오. 또는, 너트를 이전에 조립된 위치까지 돌리십시오. 이 지점에서 저항력이 훨씬 커지는 것을 느낄 수 있습니다. 렌치를 사용하여 너트를 추가로 1/4 바퀴 돌려 조이십시오.

페럴 장착 방식에 멀티헤드 유압 페럴 장착기를 사용하면 생산 효율성을 높일 수 있습니다.

교육

FK 시리즈 피팅을 사용하여 작업할 때, 기술진이 위에 설명된 방식에 대해 더 자세한 정보를 제공하는 스웨즈락의 포괄적인 교육 프로그램을 이수하는 것이 유용할 수 있습니다. 교육을 통해 모든 인력이 FK 시리즈 피팅을 올바르게 설치하는 방법을 이해할 수 있고, 추가적인 유지보수 비용도 절감할 수 있습니다. 모든 교육은 스웨즈락 공인 전문가가 진행하며 프로젝트 지역에 관계없이 전 세계 어디서든 참여할 수 있습니다.

누설 없는 밀폐 성능을 고려한 설계 및 엔지니어링

올바르게 조립한 경우, FK 시리즈 피팅은 고유의 설계 특성을 통해 주요 오일 및 가스 애플리케이션에서 높은 신뢰성으로 장기적인 성능을 제공합니다. 또한, 누설 없는 밀폐 성능 덕분에 전반적인 시스템 효율을 높일 수 있고, 잠재적인 배출량 감소로 인해 환경에 대한 플랫폼의 영향을 줄일 수 있습니다.

다음 절단 이미지는 2-페럴 피팅 기술로 어떻게 최적화된 씰 접촉면을 확보할 수 있는지 보여줍니다.

그립 강도

FK 시리즈 피팅은 페럴 2개를 사용하는 콜릿형 기계식 그립을 채택했으며, 이는 견고한 그립을 만드는 데 이상적인 피팅 디자인입니다. 경화 전위 페럴은 피팅이 튜빙에 물리적으로 맞물리도록 함으로써 매우 높은 압력 등급을 지원합니다. 이 표면경화 페럴은 고난도의 애플리케이션에서 탁월한 그립 강도를 제공합니다.

진동 내성

FK 시리즈는 힌지-콜릿(hinging-colleting) 작용을 통해 그립과 조임력을 유지하면서 피팅 내 미세한 움직임("스프링 백"이라 부름)을 허용함으로써 탁월한 진동 내성을 지원합니다. 이 기능은 규칙적으로 시스템 진동이 발생하는 애플리케이션에서 신뢰성을 높여줍니다. 스프링 백은 또한 피팅 연결부가 합금의 팽창과 수축을 일으켜 성능을 저하시킬 수 있는 열 변화를 견디는 데에도 도움이 됩니다.

밀폐 가스 씰

FK 시리즈 피팅은 긴 밀폐면을 따라 접촉 구역 2개(하나는 튜브, 다른 하나는 피팅에)가 있습니다. 이 접촉면은 탁월한 밀폐 성능을 유지할 수 있도록 약간 기울어져 최적화된 응력 수준을 제공합니다. FK 시리즈 피팅은 두 페럴을 통해 이러한 밀폐 성능을 확보하며, 전위 페럴은 긴 접촉 면을 형성하고 후위 페럴은 튜빙 자체를 효율적으로 그립함으로써 자체 표면 씰을 형성합니다. 전위 페럴의 정밀하게 가공된 긴 표면은 고도로 신뢰성 높은 가스 누설 차단 밀폐 성능에 한층 더 기여합니다.

최적화된 규격

FK 시리즈 피팅은 최대 1인치 규격까지 공급되므로, 극한의 깊이를 추구하는 최신 시추 방식에 이상적입니다. 더 큰 규격은 플랫폼이 더 깊은 깊이에서 높은 유량을 달성할 수 있도록 하며, 다른 피팅으로는 불가능한 효율성을 제공합니다.

비교: FK 시리즈 피팅 대 콘 & 쓰레드

콘 & 쓰레드 피팅은 주요 오일 및 가스 애플리케이션에서 높은 압력 등급 때문에 전통적으로 선택했던 방식입니다. 하지만, 콘 & 쓰레드 기술은 FK 시리즈 피팅과 비교할 때 비효율성과 추가적인 유지보수 필요성으로 이어질 수 있는 몇 가지 단점이 있습니다.

조립

콘 & 쓰레드 조립에는 특정 지식과 경험이 필요하며, 조립 공정에 인력과 시간이 많이 소요될 수 있습니다. 콘 & 쓰레드 피팅을 성공적으로 설치하려면 절삭 공정에서 마찰을 줄이기 위한 절삭유와 함께 코닝 및 쓰레딩 공구와 같은 전용 공구 및 자재가 필요합니다. 반면, FK 시리즈 피팅은 일반적인 렌치와 바이스로 쉽게 설치할 수 있습니다. FK 시리즈 피팅의 경우 조립 작업자가 동급 콘 & 쓰레드 피팅에 비해 약 5배 빠른 속도로 설치를 완료할 수 있으며, 단번에 누설 없는 밀폐 성능을 제공합니다.

유지보수

FK 시리즈 피팅은 올바르게 초기 설치를 완료하면 납품 후 재작업 필요성이 최소화되며, 전반적인 유지보수 비용도 상당히 절감됩니다. 콘 & 쓰레드 피팅은 시간이 지남에 따라 결국 자연적으로 헐거워지며 추가적인 조치가 필요하게 됩니다. 일반적인 상부구조물 설비의 경우 초기 조립 및 압력 테스트 과정에서 콘 & 쓰레드 연결부의 20% 정도를 재작업해야 하는 것으로 예상됩니다. 반면, 올바르게 설치된 FK 시리즈 피팅은 설치 절차가 간단하고 간격 측정 도구를 사용하여 설치 상태를 검증할 수 있으므로 거의 재작업이 필요 없습니다.

복잡성

콘 & 쓰레드 피팅의 경우 정기적으로 충격 또는 진동을 받는 시스템에 추가 방진 부품이 필요합니다. 방진 글랜드 없이 설치하거나 준비 및 조립 공정에 완전히 숙련되지 않은 기술자가 설치하는 경우, 콘 & 쓰레드 피팅에서 운영업체의 예상보다 훨씬 빨리 누설이 시작될 수 있습니다.

누적되는 시간 절감 효과

FK 시리즈는 상당한 시간 절감 효과를 제공할 수 있습니다. 해양 상부구조물용으로 중압 스키드 패키지를 제조하는 예를 생각해보십시오. 스키드에 316 스테인리스강 튜빙과 피팅을 사용하며, 교육을 받은 설치 작업자 한 명이 각 스키드에서 연결부 500개를 담당한다고 가정하겠습니다.

각 유형의 피팅 설치를 완료하는 데 걸리는 시간은 튜빙 직경, 재질 종류, 설치 작업자의 기량에 따라 달라집니다.

FK 시리즈 압축 피팅을 처음부터 끝까지 설치하는 데 걸리는 시간은 4분으로 가정하는 것이 타당합니다. 콘 & 쓰레드 피팅은 20분(5배)이 걸립니다.

FK 시리즈 피팅으로 스키드 피팅 연결 500개를 완료하는 데 걸리는 시간은 약 2,000분(33.3시간)이지만, 콘 & 쓰레드 피팅이라면 10,000분(166.7시간)이 걸립니다.

재질 선택 시 고려 사항

금속 원자가 유체에 의해 산화될 때 부식이 발생하며, 이 때 금속 표면의 재질이 손실됩니다. 이러한 손실로 인해 부품의 벽 두께가 얇아지고 기계적 결함이 생기기 더 쉬워집니다. 오일 및 가스 플랫폼은 부식을 항상 염려해야 하는 혹독한 환경에서 운영되므로, 모든 종류의 핵심 부품 사양을 정할 때 재질 선택이 중요합니다. 부식 관련 문제로부터 자산을 최대한 보호할 수 있도록, FK 시리즈 피팅은 2507 합금, 625 함금, 316 스테인리스강을 포함한 다양한 재질 옵션으로 공급됩니다.

2507 합금은 특히 고농도 염화물 애플리케이션에서 당사 제품 중 가장 뛰어난 수준의 내부식성을 제공하므로, 해양 플랫폼에서 발생할 수 있는 문제를 방지하는 데 최적입니다. 니켈, 몰리브덴, 크롬, 질소, 망간 성분이 포함되어 있으며, 일반 부식, 공식(pitting corrosion), 틈새 부식, 응력 부식 균열(SCC)에 대해 우수한 내성을 제공할 뿐더러 용접 용이성도 유지됩니다.

또한, 2507 합금은 높은 압력 등급에서 더 높은 항복 강도와 인장 강도를 제공하므로, FK 피팅이 더 얇은 벽 두께로도 많은 유량을 허용하는 고압 성능을 달성할 수 있도록 합니다.

스웨즈락 재료과학 전문가 팀이 가장 비용 효율적인 방식으로 고객 요구에 가장 적합한 최적의 재질 조합을 선택할 수 있도록 도와드릴 수 있습니다. 당사 팀은 1947년부터 부식 방지에 대해 연구해왔습니다. 스웨즈락은 부식이 생기게 하는 요인뿐 아니라 부식을 방지할 수 있는 재료 특성에 대한 심층적인 지식을 통해 고객 여러분이 재질을 간편하게 선택할 수 있도록 지원합니다.

부식 형태 파악

해양 플랫폼에는 몇 가지 다른 형태의 부식이 형성될 수 있습니다. 다음은 각 형태에 대한 간단한 분석과 각각을 구분하는 방법입니다.

일반 부식

일반 부식은 가장 흔한 형태이며 제일 식별하기 쉬운 부식으로, 금속 표면 전반에서 비교적 균일하게 발생합니다. 일반 부식이 치명적인 장애로 이어지는 경우는 흔하치 않지만, 압력 등급을 계산할 때 부품 벽 두께가 점진적으로 얇아질 수 있음을 고려해야 합니다.

국부적 공식(pitting corrosion)

공식은 재료 표면에 작은 구멍 또는 피트를 발생시킵니다. 피트는 대개 육안 검사를 통해 확인할 수 있지만, 튜빙에 구멍을 낼 수 있을 정도로 깊게 파이기도 합니다. 공식은 고온에서 염화물이 많은 환경일 때 더 흔히 발생합니다.

국부적 틈새 부식

일반적인 유체 시스템에서는 튜빙과 튜브 지지대 또는 튜브 클램프 사이, 인접한 튜빙 배열 사이 그리고 표면에 쌓일 수 있는 먼지와 침전물 아래에 틈새가 존재합니다. 튜빙을 설치할 때 틈새가 생기지 않도록 하는 것은 사실상 불가능하며, 좁은 틈새가 부식이 발생할 위험이 가장 높은 곳입니다.

응력 부식 균열(SCC)

SCC는 합금의 항복 강도보다 낮은 수준의 응력에서도 부품을 파괴할 수 있으므로 매우 위험합니다. 염화물 이온이 있는 환경에서 오스테나이트계 스테인리스강은 SCC에 취약합니다. 이온이 인장 응력이 가장 큰 균열 끝 부분에서 재료와 상호작용하므로 균열이 점점 커지기 쉽습니다. SCC는 진행 도중에 감지하기 어려우며 최종적인 장애가 갑자기 발생할 수 있습니다.

오늘날의 오일 및 가스 애플리케이션에 유력한 선택

오늘날 업스트림 오일 및 가스 운영업체가 직면하는 과제는 실수가 용납되지 않는 애플리케이션에서 높은 수준의 성능을 제공하는 신뢰성 높은 고품질 부품에 대한 필요성으로 이어집니다. 초기 건설 및 시운전에서 일상 운영 및 유지보수에 이르기까지 총 생애주기비용 절감에 막대한 노력이 집중됩니다.

스웨즈락 FK 시리즈 피팅은 유지보수 비용을 절감하고, 생산 속도를 향상하며, 누설 감소를 통해 환경 영향을 완화하고, 전반적인 조업 안전을 강화할 수 있는 방법을 제공합니다. FK 시리즈 피팅은 견고하게 설계되고, 조립 공정이 간소하며, 고성능 합금을 재료로 선택할 수 있어, 오늘날 업스트림 오일 및 가스 산업의 까다로운 본질에 걸맞은 최적의 선택입니다. 또한, FK 시리즈 피팅은 전문 교육, 현장 평가, 설계 및 조립 서비스를 비롯하여 완벽한 구성의 서비스를 통해 지원됩니다.

스웨즈락 오일 및 가스 전문가 팀이 여러분의 다음 프로젝트에 FK 시리즈 피팅을 지정함으로써 얻을 수 있는 이점에 대해 기꺼이 자세히 설명해드릴 수 있습니다. 당사 팀에 연락하여 FK 시리즈 피팅으로 어떻게 더 효율적인 설치와 더 뛰어난 애플리케이션 신뢰성을 달성할 수 있는지에 대해 상담을 시작해보십시오.

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