압력 배관 시스템을 설계할 때, 지정 엔지니어는 시스템 배관이 ASME B31 압력 배관 코드의 하나 이상의 부분을 준수해야 한다고 지정하는 경우가 많습니다. 엔지니어는 배관 시스템을 설계할 때 어떻게 코드 요구 사항을 올바르게 따를 수 있을까요?
먼저 엔지니어는 어떤 설계 사양을 선택해야 할지 결정해야 합니다. 압력 배관 시스템의 경우 이는 반드시 ASME B31에 국한되지 않습니다. ASME, ANSI, NFPA 또는 기타 관리 기관에서 발행한 다른 코드는 프로젝트 위치, 응용 프로그램 등에 따라 관리될 수 있습니다. ASME B31에는 현재 7개의 별도 섹션이 적용됩니다.
ASME B31.1 전기 배관: 이 섹션에서는 발전소, 산업 및 기관 시설, 지열 난방 시스템, 중앙 및 지역 난방 및 냉방 시스템의 배관에 대해 다룹니다. 여기에는 ASME 섹션 I 보일러를 설치하는 데 사용되는 보일러 외부 및 보일러가 아닌 외부 배관이 포함됩니다. 이 섹션은 ASME 보일러 및 압력 용기 코드에서 다루는 장비, 특정 저압 난방 및 냉방 분배 배관, ASME B31.1의 100.1.3항에 설명된 기타 다양한 시스템에는 적용되지 않습니다. ASME B31.1의 기원은 1920년대로 거슬러 올라가며, 첫 번째 공식 판은 1935년에 출판되었습니다. 부록을 포함한 첫 번째 판은 30페이지 미만이었고 현재 판은 300페이지가 넘습니다.
ASME B31.3 공정 배관: 이 섹션에서는 정유소, 화학, 제약, 섬유, 제지, 반도체 및 극저온 공장과 관련 처리 공장 및 터미널의 배관에 대해 다룹니다. 이 섹션은 특히 직관의 최소 벽 두께를 계산할 때 ASME B31.1과 매우 유사합니다. 이 섹션은 원래 B31.1의 일부였으며 1959년에 별도로 처음 발표되었습니다.
ASME B31.4 액체 및 슬러리용 파이프라인 수송 시스템: 이 섹션에서는 플랜트와 터미널 간, 그리고 터미널, 펌핑, 컨디셔닝 및 측정 스테이션 내에서 주로 액체 제품을 수송하는 배관에 대해 다룹니다. 이 섹션은 원래 B31.1의 일부였으며 1959년에 별도로 처음 발표되었습니다.
ASME B31.5 냉동 배관 및 열전달 구성품: 이 섹션에서는 냉매 및 2차 냉각수용 배관에 대해 다룹니다. 이 부분은 원래 B31.1의 일부였으며 1962년에 별도로 처음 발표되었습니다.
ASME B31.8 가스 전송 및 분배 배관 시스템: 여기에는 압축기, 조절 및 측정 스테이션을 포함하여 공급원과 터미널 간에 주로 기체 제품을 운송하는 배관과 가스 수집 배관이 포함됩니다. 이 섹션은 원래 B31.1의 일부였으며 1955년에 처음으로 별도로 발표되었습니다.
ASME B31.9 건물 서비스 배관: 이 섹션에서는 산업, 기관, 상업 및 공공 건물에서 일반적으로 발견되는 배관과 ASME B31.1에서 다루는 크기, 압력 ​​및 온도 범위가 필요하지 않은 다중 주택에 대해 다룹니다. 이 섹션은 ASME B31.1 및 B31.3과 유사하지만 덜 보수적이며(특히 최소 벽 두께를 계산할 때) 세부 정보가 적습니다. ASME B31.9 단락 900.1.2에 명시된 대로 저압, 저온 응용 분야에만 국한됩니다. 이 문서는 1982년에 처음 게시되었습니다.
ASME B31.12 수소 배관 및 파이핑: 이 섹션에서는 기체 및 액체 수소 서비스의 파이핑과 기체 수소 서비스의 파이핑을 다룹니다. 이 섹션은 2008년에 처음 게시되었습니다.
어떤 설계 코드를 사용할지는 궁극적으로 소유주에게 달려 있습니다. ASME B31 서문에는 "제안된 배관 설치에 가장 근접한 코드 섹션을 선택하는 것은 소유주의 책임입니다."라고 명시되어 있습니다. 경우에 따라 "여러 코드 섹션이 설치의 여러 섹션에 적용될 수 있습니다."
ASME B31.1의 2012년판은 이후 논의를 위한 주요 참고 자료로 사용될 것입니다. 이 기사의 목적은 지정 엔지니어에게 ASME B31 규격에 맞는 압력 배관 시스템을 설계하는 데 있어 주요 단계를 안내하는 것입니다. ASME B31.1의 가이드라인을 따르면 일반적인 시스템 설계를 잘 표현할 수 있습니다. ASME B31.3 또는 B31.9를 따르면 유사한 설계 방법이 사용됩니다. ASME B31의 나머지 부분은 주로 특정 시스템이나 응용 프로그램을 위한 좁은 범위의 적용 분야에 사용되므로 더 이상 논의하지 않습니다. 여기서는 설계 프로세스의 주요 단계를 강조하지만, 이 논의가 모든 것을 다루는 것은 아니며 시스템 설계 중에는 항상 전체 코드를 참조해야 합니다. 달리 명시되지 않는 한, 모든 텍스트 참조는 ASME B31.1을 참조합니다.
시스템 설계자는 올바른 코드를 선택한 후 시스템별 설계 요구 사항도 검토해야 합니다.122항(6부)은 증기, 급수, 블로우다운 및 블로우다운, 계측 배관, 압력 방출 시스템과 같이 전기 배관 응용 분야에서 일반적으로 발견되는 시스템과 관련된 설계 요구 사항을 제공합니다.ASME B31.3에는 ASME B31.1과 유사한 항이 포함되어 있지만 세부 사항이 적습니다.122항의 고려 사항에는 시스템별 압력 및 온도 요구 사항과 보일러 자체, 보일러 외부 배관, ASME Part I 보일러 배관에 연결된 보일러가 아닌 외부 배관 간에 구분된 다양한 관할권 제한이 포함됩니다.그림 2는 드럼 보일러의 이러한 제한 사항을 보여줍니다.
시스템 설계자는 시스템이 작동할 압력과 온도, 그리고 시스템이 충족해야 할 조건을 결정해야 합니다.
101.2항에 따르면, 내부 설계 압력은 정적 헤드의 영향을 포함하여 배관 시스템 내의 최대 연속 작동 압력(MSOP)보다 낮을 수 없습니다. 외부 압력을 받는 배관은 작동, 정지 또는 테스트 조건에서 예상되는 최대 차압에 맞게 설계해야 합니다. 또한 환경적 영향도 고려해야 합니다. 101.4항에 따르면, 유체의 냉각으로 인해 배관의 압력이 대기압 이하로 낮아질 가능성이 있는 경우, 배관은 외부 압력을 견딜 수 있도록 설계하거나 진공을 해제하기 위한 조치를 취해야 합니다. 유체의 팽창으로 압력이 증가할 수 있는 상황에서는 배관 시스템이 증가된 압력을 견딜 수 있도록 설계하거나 과도한 압력을 해소하기 위한 조치를 취해야 합니다.
섹션 101.3.2부터, 배관 설계를 위한 금속 온도는 예상되는 최대 지속 조건을 대표해야 합니다. 단순화를 위해 일반적으로 금속 온도는 유체 온도와 같다고 가정합니다. 원하는 경우, 외벽 온도를 알고 있는 한 평균 금속 온도를 사용할 수 있습니다. 또한 열교환기나 연소 장비를 통해 끌어온 유체에 특히 주의하여 최악의 온도 조건을 고려해야 합니다.
종종 설계자는 최대 작동 압력 및/또는 온도에 안전 여유를 추가합니다. 여유의 크기는 응용 분야에 따라 달라집니다. 설계 온도를 결정할 때 재료 제약 조건을 고려하는 것도 중요합니다. 높은 설계 온도(750F 이상)를 지정하려면 보다 표준적인 탄소강 대신 합금 재료를 사용해야 할 수 있습니다. 필수 부록 A의 응력 값은 각 재료에 허용되는 온도에 대해서만 제공됩니다. 예를 들어, 탄소강은 최대 800F까지의 응력 값만 제공할 수 있습니다. 탄소강을 800F 이상의 온도에 장시간 노출시키면 파이프가 탄화되어 더 취성이 강해지고 파손되기 쉽습니다. 800F 이상에서 작동하는 경우 탄소강과 관련된 가속 크립 손상도 고려해야 합니다. 재료 온도 한계에 대한 자세한 내용은 124항을 참조하십시오.
엔지니어는 각 시스템에 대한 시험 압력을 지정할 수도 있습니다. 137항은 응력 시험에 대한 지침을 제공합니다. 일반적으로 정수압 시험은 설계 압력의 1.5배로 지정됩니다. 그러나 압력 시험 중 배관의 후프 응력과 종방향 응력은 102.3.3(B)항에 명시된 재료 항복 강도의 90%를 초과해서는 안 됩니다. 일부 보일러가 아닌 외부 배관 시스템의 경우, 시스템 부품 분리가 어렵거나 시스템 구성상 초기 가동 중 간단한 누출 시험이 가능하기 때문에 가동 중 누출 시험이 누출을 확인하는 더 실용적인 방법일 수 있습니다. 동의합니다. 이는 허용 가능합니다.
설계 조건이 확립되면 배관을 지정할 수 있습니다. 가장 먼저 결정해야 할 것은 사용할 재료입니다. 앞서 언급했듯이 재료마다 온도 한계가 다릅니다. 단락 105에서는 다양한 배관 재료에 대한 추가 제한 사항을 제공합니다. 재료 선택은 부식성 화학 배관 응용 분야에서 니켈 합금을 사용하거나, 깨끗한 계측기 공기를 공급하기 위해 스테인리스 스틸을 사용하거나, 흐름 가속 부식을 방지하기 위해 크롬 함량이 높은(0.1% 이상) 탄소강을 사용하는 것처럼 시스템 유체에 따라 달라집니다. 흐름 가속 부식(FAC)은 일부 가장 중요한 배관 시스템에서 심각한 벽 두께 감소 및 파이프 파손을 유발하는 것으로 나타난 침식/부식 현상입니다. 배관 구성 요소의 두께 감소를 적절히 고려하지 않으면 심각한 결과를 초래할 수 있으며 실제로 초래되었습니다. 2007년 KCP&L의 IATAN 발전소에서 과열 방지 파이프가 파열되어 작업자 2명이 사망하고 1명이 중상을 입은 사례가 그 예입니다.
104.1.1절의 방정식 7과 방정식 9는 각각 내부 압력을 받는 직관에 대해 필요한 최소 벽 두께와 최대 내부 설계 압력을 정의합니다. 이러한 방정식의 변수에는 최대 허용 응력(필수 부록 A에서 발췌), 파이프의 외부 직경, 재료 계수(표 104.1.2(A)에 나와 있음) 및 추가 두께 허용치(아래 설명)가 포함됩니다. 관련된 변수가 너무 많기 때문에 적절한 파이프 재료, 공칭 직경 및 벽 두께를 지정하는 것은 유체 속도, 압력 강하, 파이프 및 펌핑 비용을 포함할 수 있는 반복적인 프로세스가 될 수 있습니다. 적용 분야에 관계없이 필요한 최소 벽 두께를 검증해야 합니다.
추가 두께 허용 오차는 FAC를 포함한 다양한 이유를 보상하기 위해 추가될 수 있습니다. 기계적 접합을 만드는 데 필요한 나사산, 슬롯 등의 재료를 제거하기 때문에 허용 오차가 필요할 수 있습니다. 단락 102.4.2에 따르면 최소 허용 오차는 나사산 깊이에 기계 가공 허용 오차를 더한 값과 같아야 합니다. 또한 단락 102.4.4에서 설명한 중첩 하중이나 기타 원인으로 인한 파이프 손상, 붕괴, 과도한 처짐 또는 좌굴을 방지하기 위해 추가 강도를 제공하기 위해 허용 오차가 필요할 수도 있습니다. 용접 접합부(단락 102.4.3) 및 엘보(단락 102.4.5)를 고려하여 허용 오차를 추가할 수도 있습니다. 마지막으로 부식 및/또는 침식을 보상하기 위해 허용 오차를 추가할 수 있습니다. 이 허용 오차의 두께는 설계자의 재량에 달려 있으며 단락 102.4.1에 따라 파이프의 예상 수명과 일치해야 합니다.
선택 사항인 부록 IV에서는 부식 방지에 대한 지침을 제공합니다. 보호 코팅, 음극 방식 및 전기적 절연(절연 플랜지 등)은 모두 묻히거나 잠긴 파이프라인의 외부 부식을 방지하는 방법입니다. 부식 방지제나 라이너를 사용하여 내부 부식을 방지할 수 있습니다. 또한 적절한 순도의 정수압 시험수를 사용하고, 필요한 경우 정수압 시험 후 파이프를 완전히 배수해야 합니다.
이전 계산에 필요했던 최소 파이프 벽 두께 또는 일정은 파이프 직경 전체에 걸쳐 일정하지 않을 수 있으며, 직경에 따라 다른 일정에 대한 사양이 필요할 수 있습니다. 적절한 일정 및 벽 두께 값은 ASME B36.10 용접 및 이음매 없는 단조 강관에 정의되어 있습니다.
파이프 재료를 지정하고 앞서 설명한 계산을 수행할 때 계산에 사용된 최대 허용 응력 값이 지정된 재료와 일치하는지 확인하는 것이 중요합니다.예를 들어, A312 304 스테인리스 스틸 파이프 대신 A312 304L 스테인리스 스틸 파이프를 잘못 지정한 경우 두 재료 간의 최대 허용 응력 값에 상당한 차이가 있어 제공된 벽 두께가 부족할 수 있습니다.마찬가지로 파이프 제조 방법도 적절히 지정해야 합니다.예를 들어, 계산에 이음매 없는 파이프의 최대 허용 응력 값을 사용하는 경우 이음매 없는 파이프를 지정해야 합니다.그렇지 않으면 제조업체/설치업체가 이음매 용접 파이프를 제공할 수 있으며, 이는 최대 허용 응력 값이 낮아 벽 두께가 부족할 수 있습니다.
예를 들어, 파이프라인의 설계 온도가 300F이고 설계 압력이 1,200psig라고 가정합니다.2인치와 3인치. 탄소강(A53 등급 B 원활) 와이어가 사용됩니다. ASME B31.1 방정식 9의 요구 사항을 충족하도록 지정할 적절한 배관 계획을 결정합니다. 먼저 설계 조건을 설명합니다.
다음으로, 표 A-1에서 위의 설계 온도에서 A53 등급 B에 대한 최대 허용 응력 값을 결정합니다. 원활한 파이프가 지정되어 있기 때문에 원활한 파이프에 대한 값이 사용됩니다.
두께 허용 오차도 추가해야 합니다. 이 적용 분야에서는 1/16인치의 부식 허용 오차가 가정됩니다. 별도의 밀링 허용 오차는 나중에 추가됩니다.
3인치.파이프가 먼저 지정됩니다.Schedule 40 파이프와 12.5% ​​밀링 허용 오차를 가정하여 최대 압력을 계산합니다.
스케줄 40 파이프는 위에 명시된 설계 조건에서 3인치 튜브에 적합합니다. 다음으로 2인치를 확인합니다. 파이프라인은 동일한 가정을 사용합니다.
2인치. 위에 명시된 설계 조건에서는 배관에 Schedule 40보다 두꺼운 벽 두께가 필요합니다. 2인치를 사용해 보세요. Schedule 80 파이프:
파이프 벽 두께는 종종 압력 설계의 제한 요소가 되지만, 사용된 부속품, 구성 요소 및 연결부가 지정된 설계 조건에 적합한지 확인하는 것이 여전히 중요합니다.
일반적으로 104.2, 104.7.1, 106 및 107항에 따라 표 126.1에 나열된 표준에 따라 제조된 모든 밸브, 피팅 및 기타 압력 함유 구성품은 정상 작동 조건 또는 ASME B31.1에 명시된 표준 압력-온도 정격 아래에서 사용하기에 적합한 것으로 간주됩니다. 사용자는 특정 표준이나 제조업체가 ASME B31.1에 명시된 것보다 정상 작동 편차에 더 엄격한 제한을 부과할 수 있는 경우 더 엄격한 제한이 적용된다는 사실을 알고 있어야 합니다.
파이프 교차점에는 표 126.1에 나열된 표준에 따라 제조된 티형, 횡단형, 교차형, 분기 용접 조인트 등이 권장됩니다. 어떤 경우에는 파이프라인 교차점에 고유한 분기 연결이 필요할 수 있습니다. 단락 104.3.1에서는 압력을 견딜 수 있는 충분한 파이프 재료가 있는지 확인하기 위해 분기 연결에 대한 추가 요구 사항을 제공합니다.
설계를 단순화하기 위해 설계자는 ASME B16.5 파이프 플랜지 및 플랜지 조인트 또는 표 126.1에 나열된 유사한 표준에 명시된 특정 재료에 대한 압력-온도 등급에 따라 정의된 특정 압력 등급(예: ASME 등급 150, 300 등)의 플랜지 정격을 충족하도록 설계 조건을 더 높게 설정할 수 있습니다. 이는 불필요한 벽 두께 증가나 기타 구성 요소 설계로 이어지지 않는 한 허용됩니다.
배관 설계의 중요한 부분은 압력, 온도 및 외부 힘의 영향이 가해진 후에도 배관 시스템의 구조적 무결성이 유지되도록 하는 것입니다. 시스템의 구조적 무결성은 설계 과정에서 간과되는 경우가 많으며, 제대로 수행하지 않으면 설계에서 비용이 많이 드는 부분 중 하나가 될 수 있습니다. 구조적 무결성은 주로 두 곳, 즉 104.8항: 파이프라인 구성 요소 분석과 119항: 확장 및 유연성에서 논의됩니다.
단락 104.8에는 배관 시스템이 허용 응력을 초과하는지 여부를 판별하는 데 사용되는 기본 코드 공식이 나열되어 있습니다. 이러한 코드 방정식은 일반적으로 연속 하중, 임시 하중 및 변위 하중이라고 합니다. 지속 하중은 배관 시스템에 가해지는 압력과 무게의 효과입니다. 부수 하중은 연속 하중에 가능한 풍하중, 지진 하중, 지형 하중 및 기타 단기 하중을 더한 것입니다. 적용되는 각 부수 하중은 동시에 다른 부수 하중에 작용하지 않는다고 가정하므로 각 부수 하중은 분석 시점에 별도의 하중 사례가 됩니다. 변위 하중은 열 성장, 작동 중 장비 변위 또는 기타 변위 하중의 효과입니다.
119항에서는 배관 시스템에서 파이프 확장 및 유연성을 처리하는 방법과 반응 부하를 결정하는 방법을 설명합니다. 배관 시스템의 유연성은 대부분 장비 연결부에서 가장 중요한데, 대부분의 장비 연결부는 연결 지점에 적용되는 최소한의 힘과 모멘트만 견딜 수 있기 때문입니다. 대부분의 경우 배관 시스템의 열 성장은 반응 부하에 가장 큰 영향을 미치므로 시스템의 열 성장을 그에 따라 제어하는 ​​것이 중요합니다.
배관 시스템의 유연성을 확보하고 시스템이 제대로 지지되도록 하려면 표 121.5에 따라 강관을 지지하는 것이 좋습니다. 설계자가 이 표의 표준 지지 간격을 준수하도록 노력하면 자중 처짐을 최소화하고, 지속 하중을 줄이며, 변위 하중에 대한 가용 응력을 증가시키는 세 가지 효과를 얻을 수 있습니다. 설계자가 표 121.5에 따라 지지대를 배치하면 일반적으로 튜브 지지대 사이의 자중 변위 또는 처짐이 1/8인치 미만이 됩니다. 자중 처짐을 최소화하면 증기 또는 가스를 운반하는 배관의 응축 가능성을 줄이는 데 도움이 됩니다. 표 121.5의 간격 권장 사항을 따르면 설계자는 배관의 지속 응력을 규정의 연속 허용값의 약 50%로 줄일 수 있습니다. 방정식 1B에 따르면 변위 하중에 대한 허용 응력은 지속 하중과 반비례합니다. 따라서 지속 하중을 최소화함으로써 변위 응력 허용치를 최대화할 수 있습니다. 파이프 지지대에 권장되는 간격은 그림 3에 나와 있습니다.
배관 시스템 반응 하중이 적절하게 고려되고 코드 응력이 충족되는지 확인하기 위해 일반적인 방법은 시스템의 컴퓨터 지원 배관 응력 분석을 수행하는 것입니다.Bentley AutoPIPE, Intergraph Caesar II, Piping Solutions Tri-Flex 또는 기타 상용 패키지 중 하나와 같이 다양한 파이프라인 응력 분석 소프트웨어 패키지가 있습니다.컴퓨터 지원 배관 응력 분석을 사용하는 이점은 설계자가 배관 시스템의 유한 요소 모델을 만들어 쉽게 검증하고 구성을 필요에 따라 변경할 수 있다는 것입니다.그림 4는 파이프라인 섹션을 모델링하고 분석하는 예를 보여줍니다.
새로운 시스템을 설계할 때 시스템 설계자는 일반적으로 모든 배관과 구성 요소가 사용되는 코드에 따라 요구 사항에 따라 제작, 용접, 조립되어야 한다고 지정합니다. 그러나 일부 개조 또는 기타 적용 분야에서는 5장에서 설명한 대로 지정된 엔지니어가 특정 제조 기술에 대한 지침을 제공하는 것이 유익할 수 있습니다.
개조 적용에서 흔히 발생하는 문제는 용접 예열(단락 131)과 용접 후 열처리(단락 132)입니다. 이러한 열처리는 여러 가지 이점 외에도 응력을 완화하고, 균열을 방지하고, 용접 강도를 높이는 데 사용됩니다. 용접 전 및 용접 후 열처리 요구 사항에 영향을 미치는 항목에는 다음이 포함되지만 이에 국한되지는 않습니다. P 번호 그룹, 재료 화학 및 용접할 조인트의 재료 두께. 필수 부록 A에 나열된 각 재료에는 지정된 P 번호가 있습니다. 예열의 경우 단락 131에서는 용접이 발생하기 전에 기본 금속을 가열해야 하는 최소 온도를 제공합니다. PWHT의 경우 표 132에서는 유지 온도 범위와 용접 영역을 유지하는 시간을 제공합니다. 가열 및 냉각 속도, 온도 측정 방법, 가열 기술 및 기타 절차는 코드에 명시된 지침을 엄격히 따라야 합니다. 적절하게 열처리하지 못하면 용접 영역에 예상치 못한 부정적인 영향이 발생할 수 있습니다.
가압 배관 시스템에서 우려되는 또 다른 잠재적 영역은 파이프 굽힘입니다.파이프를 굽히면 벽이 얇아져 벽 두께가 부족해질 수 있습니다.102.4.5항에 따르면, 최소 벽 두께가 직선 파이프의 최소 벽 두께를 계산하는 데 사용되는 것과 동일한 공식을 만족하는 한 해당 코드는 굽힘을 허용합니다.일반적으로 벽 두께를 고려하여 허용 오차가 추가됩니다.표 102.4.5는 다양한 굽힘 반경에 대한 권장 굽힘 감소 허용 오차를 제공합니다.굽힘에는 굽힘 전 및/또는 굽힘 후 열처리가 필요할 수도 있습니다.129항은 엘보 제조에 대한 지침을 제공합니다.
많은 압력 배관 시스템에서는 시스템 내 과압을 방지하기 위해 안전 밸브나 방출 밸브를 설치해야 합니다. 이러한 응용 분야에서는 선택 사항인 부록 II: 안전 밸브 설치 설계 규칙이 매우 귀중하지만 때로는 잘 알려지지 않은 리소스입니다.
II-1.2항에 따라 안전 밸브는 가스 또는 증기 서비스에 대해 완전히 열리는 팝업 동작을 특징으로 하는 반면, 안전 밸브는 상류 정압에 대해 열리고 주로 액체 서비스에 사용됩니다.
안전 밸브 장치는 개방형 또는 폐쇄형 배출 시스템인지에 따라 특징지어집니다.개방형 배기에서는 안전 밸브 출구의 엘보가 일반적으로 대기로 배기관으로 배출합니다.일반적으로 이로 인해 역압이 낮아집니다.배기관에 충분한 역압이 생성되면 배기 가스의 일부가 배기관의 입구 끝에서 배출되거나 역류할 수 있습니다.배기관의 크기는 역류를 방지할 만큼 충분히 커야 합니다.폐쇄형 배출구 적용 시 배출 라인의 공기 압축으로 인해 릴리프 밸브 출구에서 압력이 증가하여 압력파가 전파될 가능성이 있습니다.II-2.2.2항에서는 폐쇄형 배출 라인의 설계 압력이 정상 상태 작동 압력보다 최소 2배 이상 높아야 한다고 권장합니다.그림 5와 6은 각각 안전 밸브가 열린 상태와 닫힌 상태를 보여줍니다.
안전 밸브 설치는 단락 II-2에 요약된 대로 다양한 힘의 영향을 받을 수 있습니다. 이러한 힘에는 열 팽창 효과, 동시에 배출되는 여러 개의 방출 밸브의 상호 작용, 지진 및/또는 진동 효과, 압력 방출 이벤트 동안의 압력 효과가 포함됩니다. 안전 밸브의 출구까지의 설계 압력은 다운 파이프의 설계 압력과 일치해야 하지만 배출 시스템의 설계 압력은 배출 시스템의 구성과 안전 밸브의 특성에 따라 달라집니다. 단락 II-2.2에는 개방형 및 폐쇄형 배출 시스템의 배출 엘보, 배출 파이프 입구 및 배출 파이프 출구에서 압력과 속도를 결정하기 위한 방정식이 제공됩니다. 이 정보를 사용하여 배기 시스템의 다양한 지점에서 반작용력을 계산하고 설명할 수 있습니다.
II-7항에는 개방형 배출 적용에 대한 문제 예가 나와 있습니다. 릴리프 밸브 배출 시스템에서 유량 특성을 계산하는 다른 방법도 있으며, 독자는 사용하는 방법이 충분히 보수적인지 확인해야 합니다. 그러한 방법 중 하나는 GS Liao가 ASME에서 1975년 10월 Journal of Electrical Engineering에 발표한 "발전소 안전 및 압력 릴리프 밸브 배기 그룹 분석"에 설명되어 있습니다.
안전 밸브의 위치는 굽은 부분에서 직선 파이프의 최소 거리를 유지해야 합니다. 이 최소 거리는 II-5.2.1항에 정의된 시스템의 서비스 및 기하학에 따라 달라집니다. 여러 개의 방출 밸브가 있는 설비의 경우, 밸브 분기 연결에 권장되는 간격은 표 D-1의 주 (10)(c)에 표시된 대로 분기 및 서비스 파이프의 반경에 따라 달라집니다. II-5.7.1항에 따라 열 팽창 및 지진 상호 작용의 영향을 최소화하기 위해 방출 밸브 배출구에 위치한 파이프 지지대를 인접 구조물이 아닌 작동 파이프에 연결해야 할 수도 있습니다. 안전 밸브 조립품 설계 시 이러한 사항과 기타 설계 고려 사항에 대한 요약은 II-5항에 나와 있습니다.
당연히 이 기사의 범위 내에서 ASME B31의 모든 설계 요건을 다루는 것은 불가능합니다. 그러나 압력 배관 시스템 설계에 참여하는 모든 엔지니어는 적어도 이 설계 코드에 익숙해야 합니다. 위의 정보를 통해 독자들은 ASME B31을 더욱 가치 있고 접근하기 쉬운 리소스로 찾을 수 있기를 바랍니다.
Monte K. Engelkemier는 Stanley Consultants의 프로젝트 리더입니다.Engelkemier는 Iowa Engineering Society, NSPE 및 ASME의 회원이며, B31.1 전기 배관 코드 위원회와 하위 위원회에서 활동합니다.그는 배관 시스템 레이아웃, 설계, 브레이싱 평가 및 응력 분석 분야에서 12년 이상의 실무 경험을 보유하고 있습니다.Matt Wilkey는 Stanley Consultants의 기계 엔지니어입니다.그는 다양한 공공 서비스, 지자체, 기관 및 산업 고객을 대상으로 배관 시스템을 설계한 전문 경험이 6년 이상이며, ASME와 Iowa Engineering Society의 회원입니다.
이 콘텐츠에서 다루는 주제에 대한 경험과 전문 지식이 있으신가요? CFE Media 편집팀에 기고하여 귀하와 귀사가 마땅히 받아야 할 인정을 받아보세요. 여기를 클릭하여 시작하세요.