압력용기 · 탱크 원통 제작 공정: 절단 → 면취 → 롤링 → 종심 · 원주 용접 → 검사

“압력용기나 탱크 같은 원통 제품은 어떤 순서로 만들고, 공정마다 어떤 장비가 필요한가요?”

요약 — 판재를 절단하고 개선(베벨)을 가공한 뒤 플레이트 롤로 원통 쉘을 말고, 종심(길이 방향) 이음부와 쉘끼리의 원주 이음부를 용접한 다음, 경판 · 노즐을 붙이고 비파괴검사 · 필요 시 열처리 · 수압시험으로 마무리하는 것이 일반적인 흐름입니다. 공정 사이의 정밀도(개선 · 진원도 · 정렬)가 다음 공정의 품질과 시간을 좌우합니다.

1. 절단 · 개선 가공

쉘 전개 치수로 판을 자르고, 맞대기 용접할 가장자리에 개선을 가공합니다. 개선 각도와 루트면이 일정해야 이후 용접량과 용입 품질을 예측할 수 있습니다. 판을 옮기기 어려운 후판은 판 위를 주행하는 자주식 면취기(예: GULLCO KBM-28, 8–50 mm)가 편합니다.

2. 롤링(쉘 성형)

판재를 플레이트 롤로 말아 원통을 만듭니다. 판 끝은 롤만으로는 곧게 남기 쉬워 먼저 끝을 굽히는 프리벤딩을 하고, 진원도를 맞춥니다. 같은 지름의 쉘을 반복 생산하면 4롤, 매우 두꺼운 후판 · 원추 비중이 크면 3롤 가변축이 일반적인 출발점입니다(자세한 비교는 「3롤과 4롤 플레이트 롤 차이」 글 참고). 원추(콘) 부분도 롤로 성형합니다.

3. 종심 · 원주 용접

쉘의 길이 방향 이음부(종심)는 시머 벤치나 컬럼 · 붐으로, 쉘과 쉘 · 쉘과 경판의 원주 이음부는 턴롤러로 쉘을 돌리며 컬럼 · 붐에 실은 SAW나 Plasma/TIG 헤드로 용접하는 구성이 대표적입니다. 쉘을 세워 조립하는 라인은 턴테이블을 씁니다. 후판 양면 용접이면 반대쪽 루트를 백가우징한 뒤 다시 용접합니다.

Lincoln Electric 카탈로그의 용기 · 탱크 Plasma/TIG 구성 예는 턴롤러 + 컬럼 · 붐 원주 용접, 시머 벤치 종심 용접, 턴테이블 수직 조립, 헤드스톡을 이용한 타원형 탱크 용접입니다.

4. 노즐 · 내부품 · 열교환기 튜브

노즐 · 맨홀 · 지지대를 붙이고, 열교환기라면 튜브를 튜브시트에 끼워 튜브–튜브시트 이음부를 용접합니다. 이음부가 수백 · 수천 개라 튜브시트 오비탈 헤드로 같은 조건을 반복하는 경우가 많습니다.

5. 검사 · 열처리 · 시험

육안검사와 설계 규격(예: ASME Section VIII 등)이 정한 비파괴검사(RT · UT · PT · MT)를 하고, 규격 · 두께 · 소재에 따라 용접 후 열처리(PWHT)를 한 뒤 수압 · 기밀 시험으로 마무리합니다. 무엇을 얼마나 검사할지는 적용 규격과 발주처 요구가 정합니다.

공정별 장비와 공정 사이에서 확인할 것

공정	대표 장비	다음 공정을 위해 확인할 것
절단	플라즈마 · 가스 절단기	전개 치수 · 직각도
개선 가공	자주식 판재 면취기 · 파이프 베벨기	개선각 · 루트면 일정
롤링	플레이트 롤(4롤 · 3롤 가변축)	진원도 · 끝단 직선부 · 맞대기 정렬
종심 용접	시머 벤치 · 컬럼 · 붐 + SAW · Plasma/TIG	이음부 정렬 · 가접 · 변형
원주 용접	턴롤러 · 턴테이블 + 컬럼 · 붐	쉘 맞대기 정렬(핏업) · 회전 속도
백가우징	자동 가우징 캐리지	홈 깊이 · 폭 일정
튜브시트(열교환기)	튜브시트 오비탈 헤드	튜브 돌출 길이 · 청정도
검사 · 열처리 · 시험	NDT · PWHT · 수압 시험	규격 · 발주처 요구

대표적인 흐름입니다. 제품 · 규격에 따라 순서와 장비가 달라집니다.

자주 묻는 질문

쉘 진원도가 안 나오면 어디를 봐야 하나요?

판 끝 프리벤딩이 충분한지, 롤 용량이 소재 · 두께에 맞는지, 판 폭 방향으로 두께 편차가 없는지를 봅니다. 종심 용접 뒤 재롤링으로 진원도를 보정하기도 합니다. 진원도가 나쁘면 원주 이음부 정렬이 어려워지고 용접량 · 결함이 늘어납니다.

종심 이음부는 어떤 장비로 용접하나요?

얇은 쉘은 클램핑 핑거로 이음부를 눌러 주는 시머 벤치(예: Lincoln Electric SEAM-MATIC, 가접 없이 0.6–5 mm), 두꺼운 쉘은 컬럼 · 붐에 SAW나 Plasma/TIG 헤드를 실어 용접하는 것이 일반적입니다.

라인을 한 번에 다 바꿔야 하나요?

아닙니다. 병목 공정부터 바꾸는 경우가 많습니다. 개선 가공 · 롤링 · 원주 용접 중 어디서 시간이 가장 많이 걸리는지 알려 주시면 그 공정부터 검토합니다.

검토에 무엇이 필요한가요?

제품 도면(지름 · 길이 · 두께 · 소재), 연간 생산량, 적용 규격, 지금의 공정 순서와 장비를 알려 주시면 됩니다.