Buffing 이해

polymer 배관이나 슬러리 배관 혹은 촉매 이송 배관상 P&ID를 보면 buffing #200 (or 200 grit polish)등과 같이 표현이 되어 있는 것을 볼 수 있다.

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버핑(Buffing, 일명 빠우)은 고속 회전하는 연마 휠과 연마제를 사용하여 금속 등의 표면을 매끄럽게 다듬고 거울 같은 광택(Mirror finish)을 내는 표면 처리 공정이며, 주 목적은 배관 내부의 흠집 제거 및 표면 평활화(매끄럽게 함)를 통한 미관 향상, 도금 부착력 증대, 고체 입자나 촉매의 깨짐 방지 그리고 화학 반응 시 고형물 침적이나 부식 방지, polymer build-up 방지 등이다.

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이는 배관의 용접부위에 대해 내부에 Ceramic Flap Wheel을 이용하여 용접부위를 그라인딩하여 매끈하게 만든다. 그렇지 않으면 고체 입자나 촉매가 이송시 용접부위에 충돌하여 촉매가 깨지거나 더 미세한 입자로 될 수 있기 때문이다.

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이와 같은 절차를 연마라고 하며 기계적 연마와 화학적 전해 연마로 나눌 수 있다. 기계적 연마는 주로 sand paper를 이용하며 mm단위 수준으로 거칠기가 높다. 반면, 전기 화학적 연마는 화학물질에 전류를 가하여 연마를 수행하며 마이크로 미터 수준으로 관리하며 거칠기가 거의 없이 용접부위의 내부 표면이 매우 smooth하다.

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기계적 연마를 위해 wheel paper를 shaft에 연결하여 고속의 회전과 함께 내부 표면을 가공하며 6m 배관의 경우 매우 길어 보통은 3m씩 나누어서 수행하며 거칠기 정도는 #60~#220등을 적용한다.

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파이프 내부를 #200 그릿(Grit)으로 버핑(buffing)하면 반광택(semi-bright)에서 광택(bright)에 가까운 마감 처리가 가능하며, 이는 주로 스테인리스 스틸 파이프에 적용된다. 이 작업에는 일반적으로 샌드페이퍼, 연마 코드 또는 연마 휠을 사용하는 기계적 연마 방식이 사용된다.

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#200 grit buffing의 특징 및 용도

• 마감 수준: #200 그릿은 중간 입자 크기로, 거친 연마 후의 스크래치 자국을 제거하고 표면을 매끄럽게 만들며, 최종 결과물은 육안으로 볼 때 광택이 나며, 거의 거울면에 가까운 수준으로 보일 수 있다.
• 적용 분야: 이러한 수준의 마감은 주로 다음과 같은 산업 분야에서 요구된다:
  • 전해연마 전 표면 처리
  • 의료 기기 및 장비
  • 화학 및 식품 제조 설비
  • 반도체 및 LCD 제조용 가스 배관 등 고순도 환경

 

사용되는 도구 및 재료

파이프 내부 버핑에는 파이프 직경과 길이에 따라 다양한 도구와 연마재가 사용된다.

• 샌드 페이퍼/연마 휠: 일반적으로 샤프트에 연결된 휠 형태의 샌드페이퍼 또는 임펠러(해바라기 페이퍼로 불리기도 함)가 사용된다.
• 연마재: 탄화규소(Silicon Carbide)나 산화알루미늄(Aluminum Oxide)과 같은 연마 입자가 코팅된 제품들이 일반적이다.
• 유연 샤프트 연마 기계 (Flexible Shaft Polishing Machines): 연마 스핀들이나 브러시를 파이프 안으로 밀어 넣을 수 있도록 유연한 샤프트를 사용하는 수동 공구로서 다양한 직경과 길이의 파이프에 적합하다.
• 내부 튜브 키트 (Internal Tube Kits): 내부 용접부 제거 및 미러 마감 처리를 위한 특정 연마재 (세라믹 연마 플랩 휠, 유니타이즈드 스타, 펠트 스타 등)가 포함된 전문 키트이다.
• 실린더 혼 (Cylinder Hones): 엔진 실린더와 유사하게 파이프 내벽을 연마하는 데 사용되는 도구이다.
• 연마재 (Abrasives): 초기 연삭을 위해 거친 입자의 벨트 또는 휠을 사용하고, 더 부드러운 마감을 위해 점점 더 고운 입자의 연마재로 전환한다.
• 버핑 컴파운드 및 광택제 (Buffing Compounds and Polishes): 부드러운 천이나 펠트 패드와 함께 사용하여 광택을 극대화한다. 브라운 트리폴리(Brown Tripoli)나 화이트 버핑 컴파운드(White Buffing Compound)와 같은 특정 컴파운드가 사용된다.
• 수동 공구: 작은 파이프나 접근하기 어려운 영역의 경우, 고운 스틸 울, 스카치 브라이트 패드, 또는 천에 연마제를 묻혀 손으로 직접 작업할 수 있다.

 

고려사항

• 부식 저항성: 기계적 연마는 표면을 아름답게 만들지만, 스테인리스 스틸의 경우 부식 저항성을 저하시킬 수 있으므로, 부식성 환경에서 사용 시에는 부동태화 처리(passivation treatment)가 필요하다.
• 표면 거칠기: #200 그릿 마감은 Ra(표면 거칠기) 값으로 약 8μm(마이크로미터) 내외의 거칠기를 나타낼 수 있다. 이는 원하는 최종 조도(예: 반도체 분야에서 요구되는 Ra 0.2-0.8 μm)에 따라 추가적인 더 고운 그릿(#300, #400 이상) 연마나 전해연마가 필요할 수 있다.

 

Polishing (연마)는 기계적, 화학적 혹은 전기화학적 방법을 통해 밝고 평평한 표면을 갖기 위해 SS배관의 표면 거칠기를 줄일 목적으로 가공한다. 대부분의 SS배관은 기계적인 연마를 이용한다. 특히 sanitary tubing의 경우 tubing 내외부에서 biological buildup을 방지하기 위해 polishing을 한다.

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장점으로는 밝고, 표면 청결이 우수하고 이송 물질의 접착을 줄일 수 있다. 반면, 단점으로는 광택이 일정하지 않고 부식에 민감하며 기계적 강도가 저하될 수 있다. 기계적 연마 이후 종종 전해 연마를 하여 마이크론 미터 수준으로 거칠기를 줄인다.

 

공정 단계

일반적인 기계적 버핑 공정은 다음과 같다:

1. 표면 준비 및 청소: 파이프 내부를 검사하고 와이어 브러시나 세척제를 사용하여 먼지, 녹, 또는 오염 물질을 제거한다.
2. 초기 연삭: 용접 비드 또는 깊은 흠집과 같은 심각한 결함을 제거하기 위해 거친 연마재를 사용하여 연삭을 시작한다.
3. 정밀 연마: 원하는 광택 수준에 도달할 때까지 점차적으로 고운 입자의 연마재로 단계를 올린다.
4. 버핑 및 광택: 마지막 단계로, 버핑 휠이나 펠트 패드에 적절한 버핑 컴파운드를 적용하여 거울 같은 마감(mirror finish)을 얻는다.
5. 최종 청소: 모든 연마 잔류물을 제거하기 위해 파이프 내부를 철저히 청소한다. 브러시, 압축 공기 또는 화학 세척제를 사용할 수 있다.

 

기타 방법

• 화학적 및 전기화학적 연마: 이러한 방법은 특히 위생 표준이 요구되는 식품, 의약품 산업의 파이프 내부 표면 처리에 사용되며, 매끄럽고 광택 있는 마감을 제공한다.

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