압력용기에서의 내압시험을 설명하시오.[62회]

[조은산]

Ⅰ. 정의
     압력용기는 제작 후 국부적인 팽창, 늘어남 또는 누설 등이 없다는 것과 내압성능을 확인하기

     위하여 내압시험을 실시하여야 한다.

Ⅱ. 내압시험의 압력
     압력용기는 아래에 정한 구분에 따라 각기 항목에 대하여 정한 압력으로 수압에 의한 내압시
     험(이하 “수압시험”)을 하고 이에 합격하여야 한다.
      (1) 강제 또는 비철금속제의 압력용기는 최고 허용압력(또는 설계압력)의 1.5배의 압력에 다음
           의 온도보정을 한 압력
           Pa =P × σn/σa
          여기에서
           Ρa : 온도보정된 내압시험압력 (kg/㎠){㎫}
           Ρ : 온도보정전의 내압시험압력 (kg/㎠){㎫}
           σn : 내압시험을 할 때의 온도에 있어서의 재료의 허용인장응력(kg/㎟){N/㎟}
           σa : 설계온도에 있어서의 재료의 허용인장응력(kg/㎟){N/㎟}
      (2) 최고허용압력(또는 설계압력)이 1kg/㎠ (0.1㎫)이하인 주철제 압력 용기는 2kg/㎠ (0.2㎫)

           의 압력
      (3) 최고허용압력(또는 설계압력)이 1kg/㎠ (0.1㎫)를 초과하는 주철제 압력용기는 최고사용압

           력의 2배의 압력
      (4) 법랑 또는 유리 라이닝한 압력용기는 최고허용압력(또는 설계압력)
      (5) 특수한 형상 등으로 강도를 계산하기 어려운 부분은 다음 계산식에 의하여 계산한 검정

           수압시험압력으로 한다.
           (가) 내압을 받는 압력용기의 부분에는 다음에 따라 계산한 검정수압 시험압력
                  Po= (σ+3.5)P/(0.5×σ)×σo/σa
                  Ρo : 검정수압 시험압력 (kg/㎠){㎫}
                  Ρ : 최고사용압력 (kg/㎠){㎫}
                  σ : 인장강도의 규격 최소치(kg/㎠){㎫}
                  σa : 설계온도에 있어서 재료의 허용인장응력 (kg/㎟){N/㎟}
                  σo : 시험온도에 있어서 재료의 허용인장응력 (kg/㎟){N/㎟}
           (나) 외압을 받는 압력용기의 부분에 대한 수압시험 압력은 예정하는 최고 허용압력(또는

                 설계압력)의 1.5배 이상의 검정수압 시험압력을 가한다. 또한 진공 또는 부분적으로

                 진공인 용기의 수압시험 압력은 대기압과 사용절대압력과의 차에 1.5배의 검정수압시

                 험 압력을 용기 내부에 가하며, 수압시험이 곤란할 경우에는 기압시험에 의하여 대신

                 할 수 있다.
     (6) 다음에 해당되는 압력용기의 수압시험은 기압시험으로 대신할 수 있다. 이 경우에 있어서

          시험압력은 최고허용압력(또는 설계압력)의 1.25배의 압력에 가목에 의한 온도보정을 한

          압력으로 한다.
          (가) 물의 존재가 해당 압력용기의 사용상 허가되지 않은 경우
          (나) 수압시험후 물기가 완전히 없어지지 않은 경우
          (다) 물을 가득 채우면 해당 압력용기 및 그 지지구조 등에 부적당한 변형 또는 응력이 발생
                 할 위험이 있는 것으로서 그 대책이 실용적이지 않은 경우
          (라) 물을 구입하기가 현저하게 어려운 경우
          (마) 적절한 수질의 물을 구입하기가 곤란한 경우(오스테나이트계 스테인레스강인 경우의

                 염소이온 농도 등)

Ⅲ. 내압시험의 방법
     (1) 수압시험에 사용하는 물의 온도는 압력용기가 취성파괴를 일으킬 우려가 없는 온도로 해야

          한다.
     (2) 수압시험에 있어서 물을 충전한 다음 잔류공기를 제거하고 가압으로 승압시킨 다음 압력을

          유지하면서 용접부분을 비롯한 각 연결부분을 점검해서 누설, 변형등 기타의 이상이 없을

          때에 합격으로 해야 한다.
     (3) 기압시험은 공기, 질소 등 위험성이 없는 기체를 사용해야 한다.
     (4) 기압시험에 사용하는 기체의 온도는 압력용기가 취성파괴를 일으킬 염려가 없는 온도로

          해야한다.
     (5) 기압시험은 시험압력의 50%까지 서서히 승압시키고 이상이 없는 것을 확인한 이후에는

          내압시험 압력의 10%씩 서서히 승압시키고, 그때 마다 안전한 위치로부터 이상유무를

          감시하면서 내압시험 압력에 도달할 때까지 승압시킨다.
     (6) 압력유지 시간은 내압시험 압력까지 상승시킨 후 압력이 안정된 후에 최저 10분간 유지하

          고, 그 후에 부분적으로 팽창, 연신 등의 이상유무를 확인하여야 하며, 이 경우 이상유무

          확인은 안전한 방법에 따른다.
     (7) 내압시험 중에 이상 징후가 확인된 경우는 즉시 강압시키고 이상을 수정한 후에 시험을

          다시하여야 한다.
     (8) 내압시험 종료 후 수압시험인 경우에 배수는 부압이 발생하지 않도록 하여야 하며 기압시

          험인경우의 강압은 현저하게 음이 발행하지 않도록 서서히 하여야 한다. 또한 시험기체를

          대기에 방출한 경우에는 밸브, 배관 등에 과냉각이 발생하지 않는 강압속도로 제어하여야

          한다.
     (9) 압력계는 최대눈금이 내압시험 압력의 1.5배 이상 3배 이하의 것을 2개 사용해야 한다.
   (10) 내압시험 후 내압부의 주요부분에 보수용접을 한 경우에는 내압시험을 재실시하여야 한다.
   (11) 2개 이상의 방으로 구성된 복합용기의 내압시험은 다음과 같이 실시한다.
         (가) 각 방이 독립적으로 운전되는 경우에는 각각 별도의 압력용기로 취급하며 한쪽 방에

                내압시험을 할 때에는 다른 쪽 방은 대기압상태로 비워둔다.
         (나) 복합용기의 각 방이 운전개시, 운전 중 및 정지기간 중에 생길 수 있는 최대차압으로

                설계된 공통부재가 있는 경우와 그 차압이 인접한 방의 높은 쪽의 압력보다 작은 경우

                그 공통부재는 설계차압을 설계압력으로 하고 제1호의 규정에 의한 내압시험압력으로

                시험한다.

[우기술사]

조은산님 자료 감사합니다. 압력용기는 3개 정부산하기관에서 검사를 실시하고 있습니다. 보일러 및 스팀을 사용하는 압력용기는 에너지관리공단, 1MPa이상의 고압가스는 가스안전공사, 공기 또는 질소 그리고 화학공정유체사용 압력용기는 산업안전보건공단에서 설계검사 제작검사를 하고있습니다. KSB 6750(일반압력용기의 설계제작기준), KSB 6750-3(산업용압력용기의 설계 및 제작기준)을 보면 내압시험은 설계압력 또는 최대허용사용압력(MAWP)의 1.3배이상의 압력으로 가압하여 확인해야 한다고 나와있습니다.

[우기술사]

참고로 기술사 답안지 작성시 본인의 내압시험시 경험을 추가로 기술한다면 고득점을 얻을 수 있을 것 같습니다. 예를 들어 내압검사 시 맨홀부분이나 압력계를 연결한 노즐부분에서 누설이 되는 경우가 많이 발생되며 용접이음에서는 거의 누설되는 경우가 없다 또는 내압검사시 부피가 큰 압력용기를 검사하다보면 사다리를 타고 올라가는 경우가 있는데 추락사고가 종종 발생하므로 안전에 유의해야 한다는 등....
기술사는 이론과 실무를 겸비한 자를 선발하는 자격제도 이기때문에 답안작성시 실무경험도 조금은 적어주눈 센스가 필요합니다.

[조은산]

예~ 실무에서 직접 겪는 내용도 추가하여 정리하는 습관을 들이겠습니다.