케나메탈, 탁월한 내마모성 제공하는 UltraFlex 추가

[산업일보]
절삭공구 전문기업 케나메탈이 새로운 내마모 표면처리 포트폴리오로써 UltraFlex™를 새롭게 추가했다.

새로운 UltraFlex™는 텅스텐 카바이드계 소재에 대한 케나메탈의 전문기술과 Stellite™ 제품군에 적용된 초합금 기술을 결합해 까다로운 환경에서도 주요 부품의 더욱 길고 예측 가능한 수명을 보장할 수 있는 야금이 결합된 공극 없는 클래딩을 제공한다.

케나메탈 담당자는 “UltraFlex™는 발전, 석유, 가스 및 다른 여러 산업 분야에 요구되는 복잡한 형상의 부품에 업계 최고 수준의 내마모 성능을 제공한다”고 강조했다.

케나메탈의 UltraFlex 포트폴리오에는 탄소강 및 합금강, 스테인리스강, 코발트 및 니켈 합금을 비롯한 기본 소재를 마모, 침식, 부식 및 갤링 마모로부터 보호하는 광범위한 소재 솔루션이 포함돼 있다. 두께를 맞춤 설정하고 복잡한 형상을 제조할 수 있는 능력과 고유한 UltraFlex 기술을 결합함으로써 부품 수명을 개선하고 예측 가능한 수준의 마모와 유지보수는 물론 생산성 향상 및 운영비용 절감을 달성할 수 있게 됐다.

복잡한 형상, 내경 및 기타 시야에서 보이지 않는 특징을 지닌 부품의 경우 전통적인 열 분사 또는 용접 오버레이와 관련된 일관성 문제가 발생할 수 있다. 반면, UltraFlex는 복잡한 형상과 작은 내경에 손쉽게 적용이 가능하며 다른 표면 강화 기술로는 닿지 않는 먼 위치까지 처리할 수 있다.

UltraFlex 표면 처리는 약 0.254mm~2.03mm(0.010″~0.080″) 범위의 다양한 두께로 적용할 수 있다. 매끄러운 UltraFlex 표면은 애플리케이션에 따라 적절하게 적용하거나 원하는 조도로 가공할 수 있다.

기계적 결합을 사용한 표면 처리는 극한의 환경에 노출 시 기공과 균열 발생으로 견딜 수 없다. 고유한 UltraFlex 공정에서는 내마모 시스템을 직접 서브스트레이트까지 야금 결합해 두께가 일정하고 밀도 저하를 최소화한 표면을 제공한다.

UltraFlex 제품은 내부식성 강화를 위한 코발트계 합금부터 마모 및/또는 침식 속도를 늦추기 위한 초경 복합소재까지 소재 과학을 광범위하고 깊이 있게 활용해 구성됐다.

가혹한 사용조건의 밸브와 같은 부품의 경우 UltraFlex의 Stellite™ 합금계 재종으로 표면의 균열이나 적층 손상을 방지해 서브스트레이트를 보호할 수 있다. 또한 유동 접촉 분해 유닛의 바텀 펌프 등의 부품은 극한의 마모 및 부식으로 몇 개월 만에 파손될 수 있으나 케나메탈의 텅스텐 카바이드계 솔루션을 부품의 침수 표면에 적용하면 부품 수명을 최고 4배까지 연장할 수 있다.



오일펌프에 적용…내부 침식 발생 없어

최근 미국 멕시코 만에 위치한 정제공장 중 한 곳에서 오일 펌프 내부가 종전보다 빠른 속도로 마모돼 케이스 전체를 교체해야 하는 문제가 종종 발생했다. 일반 산업용 펌프 성능에 비해 가동기간은 약 한 달이 짧았고 유지보수 관련 비용은 더 높다. 이 회사에는 상당한 양의 촉매 과료를 견딜 수 있는 펌프가 필요했다.

이 때문에 펌프에 사용할 몇 가지 내마모 제품을 검토했지만 모두 기술 자체의 한계가 있었다. 시야 내의 애플리케이션에는 열 분사 코팅과 용접 오버레이 기술을 사용할 수 있지만 작은 내부 표면에는 이러한 기술이 부적합하다. 열 분사 방식은 기계식 결합에 문제가 있으면 영향을 받았고 용접 오버레이의 고경도 입자 간의 부드러운 매트릭스에 선별적 침식이 일어났다. 고경도 확산 코팅(붕화 처리)은 두께가 매우 얇으며 큰 마모성 입자에 의해 손상될 수 있다.

이 회사에서는 케나메탈과 협력해 침투 용접식 텅스텐 카바이드 클래딩과 UltraFlex를 사용해 다른 기술로는 닿지 않는 폐쇄형 임펠러 내부를 코팅했다. 특히 이 회사는 복잡한 형상에서 탁월한 내침식성과 고인성을 지원하는 진정한 야금 결합과 코팅 전체에 걸친 균일하고 높은 밀도의 텅스텐 카바이드 입자 분포에 강한 인상을 받았다.

처리된 오일펌프를 이후 13개월 간 가동하면서 관찰한 결과 눈의 띄는 내부 침식의 징후가 나타나지 않았다. 이 기술은 유동 접촉 분해 유닛(FCCU) 정류탑 바닥과 탈부탄기 리보일러 서비스에도 적용됐으며 현재까지도 진동 증가나 유압 성능 감소와 같은 부작용이 관찰되지 않았다.

가혹한 사용 조건의 밸브에도 적용 가능

오늘날 밸브는 저밀도 가스, 고부식성 화학 약품, 초고온 증기, 마모성 슬러리, 독성 가스 및 방사능 물질과 같은 온갖 유형의 물질 흐름을 제어한다. 밸브는 영하부터 금속 용해 온도까지의 온도 범위와 고진공부터 입방센티미터당 수천 파운드의 압력을 견딜 수 있다.

가혹한 조건에서 사용되는 이러한 메탈시트 볼 밸브는 특수합금으로 제조되며 부식과 마모가 동시에 발생할 경우 표면을 보호하기 위한 코팅이 요구된다.

볼과 시트를 보호하는 데는 열 분사와 Stellite 용접 오버레이 코팅이 널리 사용된다. 그러나 고객이 부품의 수명 연장을 위한 향상된 성능을 요구하면서 새로운 소재 솔루션이 필요해졌다. 케나메탈은 최신의 금속 조성을 볼과 시트에 야금 용해해 초고온과 마모성 입자가 상존하는 경우가 많은 화학물질 운반 환경에서도 내마모성 및 내부식성 성능이 탁월한 표면 처리 기술을 개발했다.

케나메탈은 UltraFlex 기술을 바탕으로 특정조건에 가장 적합한 코팅 소재를 선택하고 고객에게 표준 코팅을 능가하는 엔지니어링된 소재를 제공하고 있다. 업계 선두의 밸브 제조업체인 Velan에서는 최근 UltraFlex 기술을 도입하고 가혹한 사용 조건의 메탈시트 볼 밸브에 기술을 적용해 석유화학 업계에서 고객이 겪고 있는 문제를 해결했다.