배학민
2007-12-10 13:48:29
2
549
안녕하십니까.
압력용기의 피로에 대한 간단한 질문을 드릴까 합니다.
SB410 과 SS400의 용접구조물로 이루어진 압력용기가 있습니다.
최대 2.5KG/CM^2 의 압력에서 섭씨 300도로 유지되는 저압력용기로써 섬유기계의 방사설비 중의 하나입니다.
이 기계는 24시간 365일 운전되고 있으며, 내부에 다우섬이라는 열매를 heater 로 가열하는 방식으로 되어 있습니다.
한편, 이 압력용기를 약 2년에 1번꼴로 크리닝을 해주는데 약600~700도의 온도로 가열후 서냉을 반복하며 24시간정도 행하여 집니다.
제가 드리고하는 질문은 이 때, 재료의 균열 또는 강도 저하에 미치는 영향은 어느정도가 되는지? 그 밖에 발생할 수 있는 문제점은 어떤 것이 있을 지 궁금합니다.
너무 막연한 질문이지만, 간략하게나마 답변 부탁드립니다.
압력용기의 피로에 대한 간단한 질문을 드릴까 합니다.
SB410 과 SS400의 용접구조물로 이루어진 압력용기가 있습니다.
최대 2.5KG/CM^2 의 압력에서 섭씨 300도로 유지되는 저압력용기로써 섬유기계의 방사설비 중의 하나입니다.
이 기계는 24시간 365일 운전되고 있으며, 내부에 다우섬이라는 열매를 heater 로 가열하는 방식으로 되어 있습니다.
한편, 이 압력용기를 약 2년에 1번꼴로 크리닝을 해주는데 약600~700도의 온도로 가열후 서냉을 반복하며 24시간정도 행하여 집니다.
제가 드리고하는 질문은 이 때, 재료의 균열 또는 강도 저하에 미치는 영향은 어느정도가 되는지? 그 밖에 발생할 수 있는 문제점은 어떤 것이 있을 지 궁금합니다.
너무 막연한 질문이지만, 간략하게나마 답변 부탁드립니다.
우선 제시된 온도가 해당 강재에 어떤 영향을 미칠 수 있을 지에 대해 생각해 봐야하겠습니다.
700도를 넘지 않는 수준이라면 이는 일반적인 응력제거 열처리에 해당하는 수준입니다.
따라서 운전중에 혹은 압력기기 제조과정중에 발생한 응력을 어느 정도 완화시켜 줄 수 있는 수준이라고 얘기할 수 있습니다.
피로와 관련된 사항은 우선 강재가 제시된 온도에서 어느 정도 팽창과 수축을 반복하느냐와 그러한 반복된 응력 발생이 어느 정도의 주기를 가지고 발생하느냐의 문제라고 할 수 있습니다.
정확한 것은 실제 운전 조건을 기준으로 평가되어야 하겠으나, 단순하게 생각해 볼때, 이정도의 운전 조건이라면 그리 큰 문제가 되지는 않을 것으로 예상합니다.
석유화학공장에서 Batch Operation 되는 기기는 대부분 이렇게 고온과 운전 온도 사이를 반복해서 오고가는 피로 유발 운전 분위기에서 가동됩니다.
하지만 그런 경우에 문제는 초기 재료 선정 측면에서도 고려되어야 하지만, 그 보다 더 중요한 것은 그때 발생하는 응력의 수준이 어느 정도인가라고 할 수 있습니다.
아마도 일정 주기 마다 기기의 내부를 청소하는 개념으로 고온으로 올리는 것으로 이해되는 데, 그렇다면 그렇게 걱정안해되 되겠습니다.
제 경험으로는 기기 자체보다는 기기가 설치된 환경에 따라 Anchor Bolt나 Skirt등이 열팽창에 의해 발생하는 응력으로 인해 문제가 발생하는 경우가 더 많았습니다.
해당 기기가 고온에 올라갈 경우에 예상되는 팽창의 크기와 방향에 대한 검토를 통해 Skirt와 Anchor Bolt의 안정성에 대해 먼저 고려해 보시길 추천합니다.
700도를 넘지 않는 수준이라면 이는 일반적인 응력제거 열처리에 해당하는 수준입니다.
따라서 운전중에 혹은 압력기기 제조과정중에 발생한 응력을 어느 정도 완화시켜 줄 수 있는 수준이라고 얘기할 수 있습니다.
피로와 관련된 사항은 우선 강재가 제시된 온도에서 어느 정도 팽창과 수축을 반복하느냐와 그러한 반복된 응력 발생이 어느 정도의 주기를 가지고 발생하느냐의 문제라고 할 수 있습니다.
정확한 것은 실제 운전 조건을 기준으로 평가되어야 하겠으나, 단순하게 생각해 볼때, 이정도의 운전 조건이라면 그리 큰 문제가 되지는 않을 것으로 예상합니다.
석유화학공장에서 Batch Operation 되는 기기는 대부분 이렇게 고온과 운전 온도 사이를 반복해서 오고가는 피로 유발 운전 분위기에서 가동됩니다.
하지만 그런 경우에 문제는 초기 재료 선정 측면에서도 고려되어야 하지만, 그 보다 더 중요한 것은 그때 발생하는 응력의 수준이 어느 정도인가라고 할 수 있습니다.
아마도 일정 주기 마다 기기의 내부를 청소하는 개념으로 고온으로 올리는 것으로 이해되는 데, 그렇다면 그렇게 걱정안해되 되겠습니다.
제 경험으로는 기기 자체보다는 기기가 설치된 환경에 따라 Anchor Bolt나 Skirt등이 열팽창에 의해 발생하는 응력으로 인해 문제가 발생하는 경우가 더 많았습니다.
해당 기기가 고온에 올라갈 경우에 예상되는 팽창의 크기와 방향에 대한 검토를 통해 Skirt와 Anchor Bolt의 안정성에 대해 먼저 고려해 보시길 추천합니다.
공지사항
- Differential temperature
- Cycle up to design life of equipment
- Geometry effect (i.e. discontinuity)
The temperature range between 600-700 deg.C to ambient is enough for necessary condition (Necessity) of fatigue stress. However the cycle may not be enough to exposure the fatigue stress (that is, not Sufficiency).
For the quantitative analysis, first of all, you may have to estimate the design thermal cycle.
After that, you may be able to use ASME Section VIII, Div.2, Appendix 5 and/or Stress Analysis Software (for shell and bolting) or ASME Section VIII, Div.2, Article D-9 and/or Stress Analysis Software (for attachments and supports)