용접부는 일반적으로 모재에 비해 기계적 강도가 더 큽니다. 물론 여기에 피로가 가해지면 응력집중에 의한 문제점이 생길 수 있으나, 일반적으로는 강도가 모재 보다 더 크기 때문에 모재 이상의 용접두께가 확보된다면, 용접강도의 부족으로 인한 문제가 생길 가능성은 매우 작습니다.

관내 압력을 해당 용접부가 견디지 못했다면 아마도 배관 자체의 기계적 강도가 부족했을 수 있으며, 이 경우에는 배관의 어느 부분에서인가 국부적인 변형이 발생했을 수도 있습니다. Flage 연결부에서 누유가 발생한다면, Flange의 Bolting Stress 부족일 수 있으며, 애초에 Flange의 Rating이 잘못 산정되었을 수도 있습니다. 용접부에서 누수가 발생했다면, 반복된 피로에 의한 균열이 의심될 수 있으며, 보다 근본적으로는 용접부 결함의 가능성과 Full Penetration이 확보되지 않음으로 인한 용접부 강도 부족이 원인일 수 있습니다.

지금의 상황에서 막연한 가능성을 기준으로 추론해 보기 보다는 해당 손상 부위를 기준으로 손상원인 분석을 실시해 보시길 추천합니다.

테크노넷에서는 손상 분석을 직접 수행하기도 하며, 시편 분석과 평가를 수행하는 전문기관과 연계하여 서비스를 제공하기도 합니다.

약간의 시간과 비용이 들겠지만, 전문가의 기술자문과 손상원인 분석을 받아 보시길 추천합니다.

설명만으로는 배관 진동의 정도와 플랜지 부위의 구속 정도를 알 수는 없지만, 언뜻 보기에는 배관으로부터 오는 진동이 그대로 용접부에 집중되어 나타나는 것으로 보여집니다. 단순 용접부 개선 보다는 배관 진동을 점검하고 진동을 다스리는 조치를 하시는 것이 더 좋을 것으로 보여집니다. 

현재 주어진 조건이 너무 미약하므로 (unknown data-재질, Weld Joint detail, 결함부 사진, Size, 운전 온도/압력, Cyclic data 등) 대략적인 생각을 공유해 봅니다.

만약 강도계산이 필요하시면 아래를 참고하시면 될 것으로 봅니다.

ASME Sec. VIII, Div.1 Appendix 13 Vessels of Noncircular Cross Section

ASME Sec. VIII, Div.1 Appendix 2-10 Noncircular shaped flanges with circular bore (per ASME B31.3, 304.5.1)

FEA for Fatigue Stress (If applicable)

그러나 사각 Flange를 사용하였다면 압력, 온도가 그다지 높지는 않을 것으로 예상되므로 현재의 Leakage는 다음과 같은 결함에서 비롯될 가능성이 커 보이니 우선적인 검토가 필요해 보입니다.

-용접부의 결함 (Lack Fusion, Undercut, etc.) – by 육안검사 + NDE

- 사각 Flange 와 Pipe 사이의 용접후 변형 (국부적/전체적으로 90도를 벗어남-규정 오차 이상으로) -만약 운전 중 진동이 적용되었다면 사각 Flange 사용 자체의 적합성도 고려되어야 함

- Gasket Contact Face의 Roughness 가 요구치를 벗어남

- Bolting Torque가 규정치를 벗어남  

- Bolts 의 Galling (stress relaxation)도 확인 필요         

좋은 의견들 참고해서 검토해보겠습니다

감사합니다!