안녕하십니까
선배님들께 수압시험 관련해서 조언을 얻고자 합니다.
ASME Div1 수압시험에 보면 아래와 같이 수압시험을 할 때 최저온도에 관한 내용이 있는데요
SA-723 Gr3 Cl2 재질이 Div1 UCS파트에는 등재되지 않은 재질인 것 같은데
그렇다면 해당재질의 용기를 수압시험할 때
1) 수압시험을 하는 동안 MDMT보다 17도 정도 더 따뜻하게 하라는 요구가 반드시 해야(Should be)하는 것인지
2) the coldest metal temperature를 수압시험 당시의 외기온도로 보아야 할지 궁금하여
선배님들께 문의 드려봅니다. 감사합니다.
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(h) Minimum Hydrostatic Test Temperature
(2) For materials not covered in Part UCS, to minimize the risk of brittle fracture, the coldest metal temperature
during the hydrostatic test should be at least 30°F (17°C) warmer than the vessel MDMT and shall
never be colder than the vessel MDMT
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우선 “For materials not covered in Part UCS”의 대상은 Table UCS-23 & Figure UCS-66, Note (1)(a)에 해당된다고 판단합니다. 아울러 UCS는 CS & LAS 에 해당하는 모든 Product Types (including non-welded parts-bolts/nuts, blind flanges) 에 적용됩니다. 잘 아시다시피 MDMT는 한 용기내의 가장 Weakest Component 에서 결정되므로 다른 모든 부품도 확인이 필요합니다. 여기서는 이 부재가 가장 Weakest Component 로 두고 검토해 봅니다.
일단, UG-99, (h)(3) 와 비교할 필요가 있는데 이곳에는 Strength Calculation (e.g., Compress or PV Elite) 를 통해 얻어진 Threshold MDMT (허용 감소된 MDMT-일반적으로 Datasheet상의 MDMT보다 Colder)를 기준으로 할 수 있다는 말입니다. Calculation의 결과로 얻어진 Threshold MDMT 가 -10F이면 실제 Hydrotest는 Metal이 최소 +20F 를 유지하면 되지요.
그러나, 상기재료는 UG-99, (h)(2) 에 해당되어 Threshold MDMT를 허용하지 않고 Datasheet상의 MDMT (대개는 Metal의 Impact Test Temperature와 동일)를 그대로 적용해야 하므로 다음과 같은 Answer가 고려되어야 할 것으로 판단합니다.
A1) Should be 가 아니라 Shall be or Must가 적용되어야 합니다. 이 강종은 40F (4.4C) 에서 Impact test되는 강종이니 Hydrotest동안 Vessel의 Metal Temperature를 최소 70F (21C)로 유지해야 합니다.
만약 Hydrotest water control (with metal temperature) 이 critical factor가 된다면 이 자재의 구매시 SA723, S3를 적용하여 더 낮은 온도에서 Impact test를 실시하여야 겠지요. 그러나 이 과정도 Datasheet상의 MDMT도 함께 고려해야 하기에 이미 설계와 자재 구매가 완료되었다면 고려 대상이 될 수 없겠지요.
A2) 이 온도 규정은 Hydrotest 중 Vessel의 Metal 온도 기준입니다. 따라서 겨울철의 경우 Hydrotest water의 온도는 충분히 더 데워져야 합니다.
ASME B&PVC Sect. VIII-1, Div.1 UCS에 SA-723가 없는 이유부터 보죠.
아래는 SA-737의 Scope입니다. 용접되는 압력용기와 배관에 적용되는 재료입니다. 그리고 Steel Plate이구요.
1. Scope
1.1 This specification covers high-strength low-alloy steel plates for service in welded pressure vessels and piping components.
SA-723의 경우 아래보면, 용접 구조용에 사용되지 않는다라고 되어 있습니다. QT 단조강이며, 압력용기의 부품으로는 적용될 수 있습니다. 용접부가 없이요. 그래서 Table UCS-23에 없는 것입니다.
1. Scope
1.1 This specification covers requirements for high-strength quenched and tempered alloy steel forgings for pressure vessels, isostatic presses, shock tubes, and similar components.
1.2 These materials are not intended for welded construction.
수압시험의 경우 용접부의 결함이 확인이 우선이고, 모재의 결함도 확인할 수 있는 과한 시험입니다. 평생 걸리지도 않을 1.3배의 수압으로 확인을 하는 것입니다. 그러므로 UG-99의 (h)항을 참조하시면 될듯 하고, 일반적인 시험온도를 따라가면 될듯 합니다. 첨부에 KOSHA의 수압시험 자료를 첨부합니다. UG-99와 유사합니다.
뒤늦게 첨언을 드리면,
SA723 자재는 LDPE, EVA, EAA, EA 등 초고압의 Special Polymer 공정에 사용되는 Ultra-high Strength Steel입니다. 예전의 AISI 4140, 4340의 후속 자재라고 알고 있습니다. 용접이 제한되는 자재이며, T.S가 C.S의 약 2배정도 됩니다.
배관 및 반응기 자재로 사용되고 있으며, 아마도 제작 후 수압시업 압력이 매우 높기에 문의한 것 아닌가 싶은데요.
위에서 언급한 데로 MDMT+17'C 정도를 고려하는 것이 바람직하다는 데 의견을 보태고 싶네요.
수압시험 시의 Brittle Fracture를 방지하기 위한 코드(ASME, NBIC)의 요구사항이므로 Metal온도를 고려하여 충분히 높게 유지한 후 수압을 실시하는 것이 바람직해 보입니다.
말씀하신데로 수압시험 압력이 매우 높아 질문드렸습니다.
단, 3줄의 내용에 이렇게 흥미로운 내용이 많을 줄은 미처 생각치 못했습니다.
질문에 지나치지 않고 답글 남겨주셔서 감사합니다.
UCS가 Carbon and Low Alloy Steel인데, SA-723이 UCS에 해당되지 않는 다는 전제를 가지고 얘기를 시작하면 더 할 얘기가 없어집니다.
물론 이 규격은 단조품으로 제작되기에 그걸 일반 Plate가 주류인 UCS를 기준으로 설명하면 안된다는 반론도 있을 수는 있겠습니다.
하지만, 이 재료는 Low Alloy Steel이기에 UCS에 해당하지 않는다는 주장도 조금은 설득력이 부족하죠.
이런 질문이 왜 나오게 되었는지 뭔가 배경이 있을 것 같은 데요.
MDMT 보다 높은 온도에서 수압시험을 하라는 조항은 어느 Spec.에나 흔히 있는 조항이지만, 실제로 MDMT를 따져가면서 현장에서 수압 시험을 하는 경우는 사실 그리 많지 않습니다. Rule 보다 관습이 더 앞서는 상황이죠.
왜 이런 질문이 나오게 되었는지 배경을 설명해 주시면 뭔가 더 할 얘기가 있을 것 같습니다.