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스테파노 Stefano

23-10-28 17:58

압력용기뿐 만 아니라 기기장치는 운전온도나 운전 압력에서 아주 오래 사용해도 <열화되거나 변형되거나 파손>되지 않아야 되겠지요. 압력용기의 경우에도 운전조건(압력)보다 더 가혹한 고압에서도 <열화 변형 파손>이 되지 않고 견딜 수 있도록 최대 허용압력을 정해두고 설계합니다.

최대사용(허용)압력은 ASME, API등의 표준에서 사용하는 영문자로 나타내면 Maximum Allowable Working Pressure(MAWP)인데 이 조건은 압력용기 재질이 파손되는 조건에서의 압력이 아니라 연속사용해도 아무런 문제가 없다고 생각되어 허용되는 최고의 압력을 말합니다.

용기재질의 강도를 기준으로 설명하면 재료에 걸리는 응력(단면적당 부과되는 힘, 응력의 단위, 압력단위와 같은 단위)은 재료에 하중을 가했어도 탄성변형 영역에서는 힘이가해졌다가 풀어주면 그 재료는 원래의 모양을 그대로 유지하게됩니다 탄성변형 이상의 힘(응력)을 가하게 되면 재료의 변형이 일어나게 되는데 이 변형을 일으킬때 나타내는 재료의 응력을 Yield Stress (YS)라고 합니다.

압력용기에 압력을 가해서 변형이 일어나게 되면 풍선처럼 불어나다가 터져버리게 될 것이므로 이 Stress가 걸리도록 설계하게 되면 그 용기는 위험해서 사용할 수가 없을 것입니다. 따라서 실제로 ASME, ISO, KS 등의 표준에서 재료의 종류마다 압력용기 재질로 사용하는 종류마다 걸릴 수 있는 응력을 제한시켜 두었는데 이것이 바로 Allowable Stress (AS)허용응력입니다

이제 질문으로 돌아가서..

(A1) 압력용기는 MAWP로 운전해도 YS 보다 훨씬 낮은 값을 AS로 해 두었기 때문에 단시간동안 수압시험이나 내압시험으로 압력을 더 걸어준다고 해도 용기가 파손되는 것은 아닙니다.

압력용기의 최소 혹은 최고 내압시험 압력을 정해두었는데 압력이 낮을 경우 MAWP의 150%정도로 높지만 압력이 높아질수록
110%, 105% 이렇게 줄어듦니다. 또한 내압시험은 대체로 2시간 이상 압력을 걸어두지 못하도록 정해두었는데 허용압력이상으로 오래 응력을 걸어두면 피로현상이 나타날 수도 있기 때문입니다. 내압시험을 기체로 수행하는 경우 시험도중 폭발위험도 존재할 수 있기 때문에 기상내압시험은 운전압력으로 실시하거나 110%이상에서의 누설시험 등으로 크게 높이지 않는 것이 상례입니다.

(A2) 용기벽에 걸리는 응력이 Yield Stress 를 초과하게 되면 용기는 변형을 일으키기 시작하게 되고 Yield Stress를 벗어나 한참더 응력이 걸리게 되면 재료내 응력이 최고가 되는 Ultimate Stress를 나타내고 이후 변형이 더 지속도다가 파손(Fracture)이 일어나게 됩니다 Yild Sress를 한번 겪고난 용기는 원래의 모습으로 되돌아 올 수 없어서 더 이상 쓸모가 없어져 버리게 되는데 용기가 파손되는 점의 압력을 지칭하는 용어는 없습니다.

치사량(섭취했을 때 50%는 살아남고 50%는 죽을 수 있는 확률을 나타내는 물질량)을 알아내기 위해 2차대전때 한국인과 아시아계 전쟁 포로를 대상으로 실험했었던 일본군 731부대 의사들 처럼 .... 용기의 치사량(?)에 해당하는 압력(응력)을 걸어둘 용사(?)는 일본을 제외하고 전세계 어느 곳에도 존재하지 않기 때문입니다

압력용기뿐 만 아니라 기기장치는 운전온도나 운전 압력에서 아주 오래 사용해도 <열화되거나 변형되거나 파손>되지 않아야 되겠지요.  압력용기의 경우에도 운전조건(압력)보다 더 가혹한 고압에서도 <열화 변형 파손>이 되지 않고 견딜 수 있도록 최대 허용압력을 정해두고 설계합니다.

최대사용(허용)압력은 ASME, API등의 표준에서 사용하는 영문자로 나타내면 Maximum Allowable Working Pressure(MAWP)인데 이 조건은 압력용기 재질이 파손되는 조건에서의 압력이 아니라  연속사용해도 아무런 문제가 없다고 생각되어 허용되는 최고의 압력을 말합니다.

용기재질의 강도를 기준으로 설명하면 재료에 걸리는 응력(단면적당 부과되는 힘, 응력의 단위, 압력단위와 같은 단위)은 재료에 하중을 가했어도  탄성변형 영역에서는 힘이가해졌다가 풀어주면 그 재료는 원래의 모양을 그대로 유지하게됩니다  탄성변형 이상의 힘(응력)을 가하게 되면 재료의 변형이 일어나게 되는데 이 변형을 일으킬때 나타내는 재료의 응력을 Yield Stress (YS)라고 합니다.

압력용기에 압력을 가해서 변형이 일어나게 되면 풍선처럼 불어나다가 터져버리게 될 것이므로  이 Stress가 걸리도록 설계하게 되면  그 용기는  위험해서 사용할 수가 없을 것입니다.    따라서 실제로 ASME, ISO, KS 등의 표준에서 재료의 종류마다 압력용기 재질로 사용하는 종류마다  걸릴 수 있는 응력을  제한시켜 두었는데 이것이 바로  Allowable Stress (AS)허용응력입니다

이제 질문으로 돌아가서..

(A1) 압력용기는 MAWP로 운전해도 YS 보다 훨씬 낮은 값을 AS로 해 두었기 때문에 단시간동안 수압시험이나 내압시험으로 압력을 더 걸어준다고 해도 용기가 파손되는 것은 아닙니다.

압력용기의 최소 혹은 최고 내압시험 압력을 정해두었는데  압력이 낮을 경우 MAWP의 150%정도로 높지만 압력이 높아질수록 
110%, 105% 이렇게 줄어듦니다.    또한 내압시험은 대체로 2시간 이상 압력을 걸어두지 못하도록 정해두었는데  허용압력이상으로 오래 응력을 걸어두면 피로현상이 나타날 수도 있기 때문입니다.   내압시험을 기체로 수행하는 경우 시험도중 폭발위험도 존재할 수 있기 때문에 기상내압시험은 운전압력으로 실시하거나 110%이상에서의 누설시험 등으로 크게 높이지 않는 것이 상례입니다.

(A2) 용기벽에 걸리는 응력이 Yield Stress 를 초과하게 되면 용기는 변형을 일으키기 시작하게 되고 Yield Stress를 벗어나 한참더 응력이 걸리게 되면 재료내 응력이 최고가 되는  Ultimate Stress를 나타내고 이후 변형이 더 지속도다가 파손(Fracture)이 일어나게 됩니다   Yild Sress를 한번 겪고난 용기는 원래의 모습으로 되돌아 올 수 없어서 더 이상 쓸모가 없어져 버리게 되는데 용기가 파손되는 점의 압력을 지칭하는 용어는 없습니다.

치사량(섭취했을 때 50%는 살아남고 50%는 죽을 수 있는 확률을 나타내는 물질량)을 알아내기 위해 2차대전때 한국인과 아시아계 전쟁 포로를 대상으로 실험했었던 일본군 731부대 의사들 처럼 .... 용기의 치사량(?)에 해당하는 압력(응력)을 걸어둘 용사(?)는 일본을 제외하고 전세계 어느 곳에도 존재하지 않기 때문입니다