영진엔지니어링 & 히터

금속의 비중

금속의 부식 방지방법

ASME B31.1 POWER PIPING 104.1.2(A) 기준 두께 계산식

 1.1 직관부 두께 계산

   직관부에서 요구되는 최소두께는 다음식에 의해 구해진다.
        

   tm = t + c

         여기서, tm : 배관의 최소 요구두께, ㎜
                     t   : 내압 및 외압에 의한 두께, ㎜
                    c   : 추가두께, ㎜

(1) 배관의 최소요구두께 : tm
    유체의 설계압력 및 부식/마모 등을 고려한 최소 요구두께를 나타낸다.
(2) 내압 및 외압에 의한 두께 : t
    유체의 설계압력(내압) 및 외압에 의해 계산된 두께를 나타낸다.
(3) 추가두께 : c
    기계적 이음을 하기 위하여 나사내기, 홈내기 및 유체의 부식/마모에 대한 추가두께를

    나타내며 아래각항을 고려하여야 한다.
① 기계적 이음을 하기 위해서 홈내기, 나사내기 등에서 깍여진 재료에 대한 보상

    (나사산 깊이 만큼 여유값을 보상)
② 부식 또는 마모에 대한 보상 유체에 대한 부식 및 마모의 발생이 예상될 경우 배관의 예상 

   수명 기간동안의 여유값을 보상
③ 기계적 강도
    배관지지물 또는 기타 원인으로 인해 부과된 하중에 의한 배관의 손상, 파괴, 과도한 처짐

   또는 좌굴방지를 위해 기계적 강도를 유지하기 위한 보상

1.1.1 내압을 받는 직관부의 두께계산 방법

  내압을 받는 직관부의 두께는 다음식에 의해 구해진다.

     1) tm = P·Do / 2(S·E + P·y) + c                                 ------  O.D. Control Pipe
     2) tm = (P·d x 2·S·E x A  + 2·y·P·A) / 2(S·E + P·y - P)   ------  I.D. Control Pipe(튜브)

        여기서,   P : 내부설계압력, kPa
                   Do : 배관의 바깥지름,. ㎜
                     S : 배관재질의 허용응력, kPa
                      y : 보정계수
                     E : 용접이음계수
                     d : 허용 제작공차가 고려된 최대 내경, mm (inch)
 (1) 내부설계압력 : P
     배관내부에 흐르는 유체의 설계압력을 나타낸다.
 (2) 배관의 바깥지름 : Do
     배관의 바깥지름을 나타낸다.
 (3) 배관재료의 허용응력 : S
     배관재질의 사용 온도에서의 최대 허용응력을 나타낸다.
 (4) 보정계수 : Y
    배관재질의 온도에 따른 보정계수는 아래표에 제시된 값을 적용한다.

* 온도에 따른 Y값은 보간법에 의해 구하며 주철 및 비철금속 재료의 Y값은 0.4이다.
* Do/tm < 6 의 경우 900℉(480℃) 이하의 y값은 d/(d+Do)이다.
 

(5) 용접이음 계수 : E
    이음이 없는 배관의 용접이음계수는 1.0이며 이음이 있는 배관의 경우는 이음형태에

    따라 아래표에 제시된 값을 적용한다.

1.1.2 외압을 받는 직관부의 두께계산 방법

 외압을 받는 직관부의 두께는 다음의 절차에 따라 구해진다.

(1) Do/t ≥ 10일 경우
   ① t의 값을 가정하고, L/Do 및 Do/t를 구한다.(L : 강화테 사이의 직관부 길이)
   ② ①항에서 구한 L/Do의 값을 그림 1의 세로축에서 찾는다.
       L/Do의 값이 50보다 큰 경우에는 L/Do = 50의 값을 사용한다. L/Do의 값이 0.05보다 작을

       경우에는 L/Do = 0.05의 값을 사용 한다.
   ③ ①항에서 구한 Do/t의 값에 대한 선까지 수평으로 이동한다. Do/t의 중간값에 대해서는

       보간법을 사용할 수 있다. 이 교점으로부터 아래 방향으로 수직이동하여 계수 A의 값을

      구한다.
   ④ ③항에서 계산된 A의 값을 그림 2의 해당 재료에 대한 도표의 가로축에서 찾는다.

      (수직이동하여 설계온도에 대한 재료/온도 곡선과의 교점을 구한다. 중간 온도에

       대해서는 곡선들 사이에서 보간법을 사용할 수 있다. A의 값이 재료/온도 곡선의 오른쪽을

       벗어나는 경우에는 재료/온도곡선의 오른쪽 끝에서 부터 수평으로 연장한 선과의 교점을

       구한다. A의 값이 재료/온도 곡선의 왼쪽을 벗어나는 경우에는 ⑦항으로 옮겨간다.)
   ⑤ ④항에서 구한 교점으로부터 오른쪽으로 수평이동하여 계수 B의 값을 읽는다.
   ⑥ B의 값을 가지고 다음 공식을 이용하여 최대허용외압 Ρa의 값을 계산한다.

                         Ρa =  4Β / 3(Do/t)
 

   ⑦ A의 값이 해당 재료/온도 고선의 왼쪽을 벗어나는 경우에는 다음 공식을 이용하여 Ρa의

      값을 계산할 수 있다.

          Ρa =  2ΑΕ ／ 3(Do/t)
  

   ⑧ ⑥항 또는 ⑦항에서 계산된 Pa의 값과 P를 비교한다. Ρa의 값이 Ρ보다 작으면 보다

      큰 t의 값을 선택하여 Ρa의 값이 Ρ 이상이 될 때까지 설계절차를 반복한다.

(2) Do/t < 10일 경우

   ① (1)항에 주어진 것과 같은 절차를 이용하여 B의 값을 구한다.
       Do/t의 값이 4보다 작은 경우에는 계수 A의 값을 다음식을 이용하여 계산할 수 있다.

         Α =  1.1 ／ (Do/t)²

      A의 값이 0.10보다 크면 0.10의 값을 이용한다.
  

   ② ①항에서 얻은 B의 값을 가지고 다음 공식을 이용하여 Ρa₁의  값을 계산한다.

         Ρa₁=  [ 2.167 ／ (Do/t)  -  0.0833 ] Β

   ③ 다음 공식을 이용하여  Ρa₂의 값을 계산한다.

         Ρa₂=  2S ／ (Do/t) [ 1 - 1 ／ (Do/t) ]

      여기서 S는 해당 재료의 설계 온도에서의 최대 허용응력값의 1.5배, 또는 설계온도에서의

      재료의 항복강도의 0.9배중에서 작은 값이다.

    ④ ②항에서 계산된 Ρa₁의 값 또는 ③항에서 계산된 Ρa₂의 값중에서 더 작은 값을

     최대허용  외압 Ρa로 사용하여야 한다. Ρa와 비교해서 Ρa가 Ρ보다 작으면 보다 큰 t의 값을

     선택하여 Ρa의 값이 Ρ이상이 될 때까지 설계절차를 반복한다.

1.2 곡관부 두께 계산
  

(1) 곡관부의 관의 굽힘이 완료된 어느 부위에서도 관의 최소두께는 1.1항에서 구한 직관부의

    최소 두께보다 작아서는 안된다.
(2) 곡관을 만들때 곡관외곽부의 얇아짐에 대해 보상을 위해 아래표에 나타 난 여유값을 적용

    한다.  

B31.1, B31.3의 배관 두께 계산

tm = t + c

td = tm + tm x 배관제작 허용치(12.5%)

td : 최종 결정 배관 두께

tm : 계산배관 경에 부식, 침식, 기계적 가공 여유를 더 한 두께

c  : 부식, 침식, 기계적 가공 여유를 더 한 두께는 배관 Material spec에서 결정된다.

      배관내의 유체, 배관접속 방법(나사식)에 따라 여유가 달라 진다.

t  : 계산 두께.

ASME B31.1

  t = P·Do/2(S·E + P·y) + A ------------------  mm, (Do/tm > 6, ℃<=480℃)

ASME B31.2, ASME B31.4, ASME B31.9

   t = P·Do/2(S·E) + A     --------------------- mm

ASME B31.3

   t = P·Do/2(S·E + P·y) + A    ---------------- mm, (tm < Do/6)

E 값은 CODE에 따라 다르므로 각 Code에서 값을 확인 후 계산 할 것.

Pipe의 규격별 제작 허용치