[플랜트배관재톺아보기]플랜트산업의 헌법? ASME 2
ASME Standard & Code의 구성
ASME의 표준과 규격이 만들어진 배경을 설명드린 지난주에 이어서 ASME Standard & Code가 어떻게 구성되어 있는지 전달드리려고 하는데, ASME가 다루는 분야가 기계 장치와 관련된 거의 모든 분야에 이를 만큼 광범위합니다. 그래서 오늘 전달드리는 글에서는 플랜트 산업에 가장 많이 적용되고, 현재의 ASME가 있게 해 준 압력용기에 대한 규정과 배관재와 관련된 규정이 어떻게 구성되어 있는지 설명드리겠습니다.
ASME Standard & Code의 전체 구성은?
ASME Standard & Code가 전체적으로 어떻게 구성되어 있는지 궁금하신 분들을 위해 아래 링크를 전달드립니다. ASME에서 카테고리 별로 잘 분류해서 정리했는데, 아래 링크로 이동하셔서, 아래 캡처한 화면의 동그란 아이콘을 클릭하시면 해당 카테고리로 바로 이동합니다.
카테고리 별로 정리된 ASME Standard & Code 리스트플랜트 산업에 가장 많이 적용되는 ASME Standard & Code
모든 플랜트의 기본적인 흐름은 저장하고 이송하고 처리하는 것입니다. 저장과 처리는 압력용기가 담당하고 이송은 배관 시스템으로 이루어지는데, 플랜트에 주로 적용되는 ASME의 표준과 규격은 크게 압력용기에 대한 규정인 ASME Section과 배관 시스템에 대한 규정인 ASME B31로 구성되어 있습니다.
ASME Section I ~ XII (BPVC, Boiler and Pressure Vessel Code): 압력용기에 대한 규정
ASME B31.1 ~ 12, B31G: 압력배관에 대한 규정
압력용기 - ASME Section I ~ XII
아래 제가 정리한 테이블에서 보시는 것처럼, ASME Section I ~ XII에는 압력용기의 제작 방법, 재질, 운전, 검사 등 관련된 거의 모든 내용이 규정되어 있습니다.
예를 들어, 화력 발전소에 사용되는 보일러의 제작 규정을 확인하려면 ASME Sec. I, 일반적인 압력용기를 제작하기 위해 필요한 내용이 궁금하다면 ASME Sec. VIII Division 1을 참고하시면 됩니다. 만약에 화력 발전소에 들어가는 보일러를 납품하는 계약서에 ASME Sec. III를 적용하라고 규정되어 있다면, 계약서의 내용이 잘못된 거라고 볼 수 있습니다.
가장 친숙한 ASME Sec. VIII
가장 많이 보게 되는 ASME Sec. VIII을 조금 더 설명드리면, ASME Sec. VIII은 세 개의 division으로 나누어지는데, division을 나누는 기준은 압력의 범위입니다. 대기압에서 약 200 bar(3000 psi)까지는 division 1, 200 bar 이상의 고압에서는 division 2나 division 3가 적용됩니다.
Division 1을 적용해도 200 bar 이상의 고압 압력용기를 제작할 수 있지만, 엄청난 압력을 견딜 수 있게 만들려면 압력용기의 두께가 굉장히 두꺼워집니다. 그래서 200 bar 이상의 고압에서는 계산 방법이나 테스트 조건이 까다롭지만 압력용기의 두께를 division 1보다 얇게 제작할 수 있는 division 2 또는 division 3을 적용하는 것이 훨씬 경제적입니다.
압력배관 - ASME B31
ASME B31에 대한 ASME의 설명을 아래 테이블에 정리했습니다. 플랜트 산업에 사용되는 거의 모든 배관이 압력 배관이기 때문에, (압력이 없는 배관이 뭐가 있는지 떠오르지 않습니다;;) ASME B31에 플랜트에 사용되는 배관 전부와 관련된 규정이 포함될 수 있을 것 같습니다. B31은 아래와 같이 구분됩니다.
테이블에 B31.1은 전력용 배관(발전소), B31.3은 석유화학 플랜트에 사용되는 것으로 설명드렸는데, 발전소에도 process piping이 사용되기 때문에 발전소에 사용되는 배관도 B31.3 코드가 적용될 수 있습니다.
B31.1의 단점?
ASME B31은 협회에 소속된 수많은 전문가에 의해 만들어지고-개정되어서, 플랜트 배관에는 헌법처럼 적용되기 때문에 문제가 있을 거라는 생각을 해본 적은 없습니다. 그래도, 조금이라도 다른 의견이 있을까 싶어서 ‘단점’을 검색해 봤는데, 찾았습니다.
우리나라의 엄청난 연구원 분들이 작성한 논문인데, 논문 전체를 이해할 만큼 제 지성이 깊지 않아서 초록만 읽어봤습니다.
이형연, 손석권, 정지영. (2019). ASME B31.1을 따른 크리프 영역 장기간 가동 고온 배관의 설계 비보수성 기술 현안. 대한기계학회 논문집 A권, 43(7), 475-위에 캡처한 초록을 보고 단번에 이해한 대단한 분들도 계시겠지만, 저처럼 이해하는 데 시간과 노력이 필요한 분들을 위해 제 노력을 간략하게 전달드리면,
변함이 없는 일정한 힘을 계속 가할 때, 시간이 흐를수록 변형이 계속되는 현상을 “크리프 변형”이라고 부른다고 합니다. 배관 시스템은 일정한 환경에서 오랜 시간 안정적으로 유체가 흘러야 하는데, 크리프 변형이 일어나면 당연히 문제가 될 것 같습니다. 그런데, “ASME B31이 크리프 영향을 고려하여 만들어지지 않았기 때문에 높은 온도에 노출되는 시간이 길어지면 크리프 변형이 발생하고 결국에는 파손되더라”.. 이런 내용인 것 같습니다.
그 외..
오늘 전달드린 ASME Section I ~ XII, ASME B31 외에도 자주 볼 수 있는 ASME 규격은
피팅(fitting)과 플랜지(flange), 밸브(valve)는 ASME B16,
유량 측정과 관련된 규정은 ASME MFC,
게이지는 ASME B89,
테스트와 관련된 규정은 ASME PTC로
분류되어 있습니다.
크리프 영향은 고려하지 않았지만, 이렇게 다양하고 상세하게 만들어진 ASME 규정을 엄격하게 지켜서 제작했는데, 인정받지 못하면 억울해집니다. 다음 주에는 품질 보증을 위해 ASME가 만든 인증 제도인 stamp에 대해서 전달드리겠습니다.
좋은 한 주 되세요!
