제3장 압력용기 및 부속설비
제45조 (압력용기 및 부속설비의 재료)
① 기술기준 제73조에서 “안전한 화학적 성분 및 기계적강도를 가지는 것”이란 용접성, 인장강도, 연성, 인성 및 경도 등이 동등 이상의 것을 말하며, 압력용기에 적합한 재료는 제46조부터 제50조까지 만족하는 것을 말한다.
② 기술기준 제73조에서 규정하는 “압력을 받는 부분”은 용기의 내면 또는 외면에 0.1MPa을 초과하는 압력을 받는 부분을 말한다.
제46조 (재료사용의 일반)
① 압력에 의하여 응력을 받는 재료는 달리 허용된 경우를 제외하고는 KS B 6750 부표 1 및 ASME Sec Ⅱ, Part D Table 1A, 1B에서 열거한 재료규격 중의 하나를 사용하여야 한다.
② KS B 6750 부표 1 및 ASME Sec Ⅱ, Part D Table 1A, 1B에서 확인되지 않은 재료의 허용응력 값은 KS B 6750 부표 1 및 ASME Sec Ⅱ, Part D Table 1A, 1B에서 사용되는 재료와 유사한 재료에서 허용된 최대허용응력 값의 80% 이하이어야 한다.
③ 이 기준에서 규정한 재료는 재료규격의 요건에 만족하는 한 제작 방법에 대해서는 규제하지 않는다.
④ 이 기준에서 언급되지 않은 재료에 대해서도 안전한 화학적 성분 및 기계적 강도를 가지면 사용할 수 있다.
⑤ 이 기준에서 사용이 허용된 재료규격의 제목 및 적용범위에 규정된 크기 또는 두께에 대한 제한조건을 벗어나는 재료는 해당 재료규격의 다른 모든 요건에 적합하고 허용응력표에 크기 또는 두께에 대한 제한이 없으면 사용할 수 있다.
제47조 (판재) 압력을 받는 부품 제작에 사용되는 판재는 달리 규정된 경우를 제외하고, KS B 6750 부표 1 및 ASME Sec Ⅱ, Part D Table 1A, 1B의 재료규격 중 하나를 사용하여야 한다.
제48조 (단조품) ① 단조재료는 충분히 단련 가공하고 거친 강괴(ingot) 부분을 제거하면 압력용기의 제작에 사용할 수 있다. 단조재료에 대한 재료규격 및 최대허용응력값은 KS B 6750 부표 1 및 ASME Sec Ⅱ, Part D Table 1A, 1B에 따른다.
② 단조 로드(rod)나 바(bar)는 제한범위 내에서 사용될 수 있다.
제49조 (주조품) 주조재료는 압력용기 및 압력용기부품의 제작에 사용할 수 있다. 사용할 수 있는 주조재료에 대한 재료규격 및 최대허용응력값은 KS B 6750 부표 1 및 ASME Sec Ⅱ, Part D Table 1A, 1B에 따른다. 이들 허용응력값은 주철을 제외한 모든 재료에 대해서는 제51조제4항에 주어진 주조품질계수를 곱하여야 한다.
제50조 (관 및 튜브) ① 이음매 없는 관 및 튜브는 또는 용접관 및 튜브는 압력용기의 동체 및 다른 부품에 사용할 수 있다.
② 일체형 핀붙이 튜브는 이 기준에서 주어진 재료규격을 만족하는 튜브를 사용하여 제작할 수 있다. 이러한 튜브는 다음의 조건에서 사용할 수 있다.
1. 핀을 부착시킨 튜브는 적용 재료규격에서 템퍼링하거나 또는 적용 재료규격에서 규정된 것 중 하나의 조건을 만족하는 것이어야 한다. 또한 별도로 규정된 경우에는 제작된 상태(as-fabricated condition)로 공급할 수 있다. 여기에서 ”제작된 상태“란 튜브에서 핀이 부착된 부분은 냉간 성형 가공된 상태이고 핀이 없는 부분은 핀 성형 전 템퍼링 상태에 있는 것을 말한다.
2. 핀 붙이 튜브에 대한 최대허용응력값은 핀 성형가공전의 튜브에 대하여 주어진 값을 사용하여야 한다.
3. 튜브 내․외의 최대허용사용압력은 핀이 부착된 부분의 골지름 및 최소 벽두께를 사용하여 구하거나 또는 핀이 부착되지 않은 부분의 바깥지름 및 벽 두께를 사용하여 구한 압력 중에서 작은 값을 선택하여야 한다.
4. 핀 가공 후 각각의 튜브는 아래의 시험 중 하나를 실시하여야 한다.
가. 누출 흔적 없이 5초 동안 1,7 ㎫ 이상의 내부기압시험
나. 튜브의 누출을 완벽하게 검출할 수 있도록 제80조에 따른 개별 수압시험
제51조 (압력용기 재료의 최대허용응력) ① 기술기준 제74조에서 규정하는 “최대허용응력”가운데 허용인장응력은 KS B 6750 부표 1 및 ASME Sec Ⅱ, Part D Table 1A, 1B에서 규정하는 값으로 한다.
② 제1항에 규정되어 있지 않은 재료로서 크리프영역에 이르지 않은 철강재료(주조품 및 용접관 제외) 및 비철금속재료(용접관 제외)의 허용인장응력 값은 아래에 기재된 값 중 최소의 것으로 한다.
1. 실온 이상의 설계온도에서의 기본허용응력은 다음의 값 중 최소값 이하로 한다.
가. 상온에서 규정 최소 인장강도의 1/3.5
나. 설계 온도에서의 인장강도의 1/3.5
다. 상온에서의 규정최소 항복강도 또는 0.2% 내구력의 2/3
라. 설계 온도에서의 항복강도 또는 0.2% 내구력의 2/3
단 오스테나이트계 스텐레스강 강재로서 사용장소에 따라 약간 큰 변형이 허용되는 부재에 대해서는 설계온도에서의 0.2% 내구력의 0.9 배까지 취할 수 있다.
2. 실온 미만의 설계 온도에서의 기본 허용 응력은 제1호가목 또는 나목의 값 중 작은 값 이하로 한다.
③ 철강 재료 및 비철금속 재료 용접관의 기본 허용 응력은 다음과 같다.
1. 실온 이상의 설계 온도에서의 기본 허용 응력은 다음 값 중 최소값 이하로 한다.
가. 상온에서의 규정 최소 인장 강도의 0.85/3.5
나. 설계 온도에서의 인장 강도의 0.85/3.5
다. 상온에서의 규정 최소 항복점 또는 0.2% 내구력의 0.85/1.5
라. 설계 온도에서의 항복점 또는 0.2% 내구력의 0.85/1.5 또는 0.85×0.9
2. 실온 미만의 설계 온도에서의 기본 허용 응력은 제1호가목 또는 나목의 값 중 작은 값 이하로 한다.
④ 주강품 및 비철 금속 주조품의 설계 온도에서의 기본 허용 응력은 제2항에 따라 구한 값에 다음의 주조 품질 계수를 곱한 값으로 한다.
1. 비파괴시험을 할 정적주조품(static casting)의 경우에는 0.8 이하
2. 모든 표면이 열처리 후에 기계가공에 의해서 6.35μm의 평균조도보다 거칠지 않게 표면가공되는 원심주조품의 경우에는 0.85 이하
3. 비철금속 및 구상흑연주철 재료의 경우에는 제1호 및 제2호의 요건에 추가하여 다음의 조건이 만족된다면, 0.9 이하
가. 각각의 주조품의 모든 표면, 특히 기계가공이나 드릴링에 의해서 노출되는 표면을 면밀히 검사했을 때 어떠한 결함도 있어서는 아니 된다.
나. 새로운 설계나 변경된 설계로부터 제조된 5개의 주조품으로 이루어진 첫 번째 로트를 대표하는 최소한 3개의 파일럿 주조품(새로운 주형을 사용하여 주조한 최초의 주조품 중 임의의 1개)에 대해서는, 모든 취약부분을 절단하거나 또는 방사선투과시험을 했을 때 어떠한 결함도 있어서는 아니 된다.
다. 그 다음의 5개로 이루어진 각각의 로트로부터 임의로 선택하여 추가한 1개의 주조품에 대해서 모든 취약부분을 절단하거나 또는 방사선투과시험을 했을 때 어떠한 결함도 있어서는 아니 된다.
라. 방사선투과시험을 실시하는 주조품 이외의 모든 주조품은 모든 단면에 대해서 자분탐상시험 또는 침투탐상시험을 실시하여야 한다.
4. 비철금속과 구상흑연주철 재료의 경우, 모든 단면에 대해서 방사선투과시험을 하고 결함이 없음을 확인한 단일 주조품에 대해서는 0.9 이하
5. 비철금속과 구상흑연주철 재료의 경우, 주조품의 벽두께보다 작은 간격으로 구멍을 낸 관판(tube sheet)에서와 같이 모든 단면이 전체적인 벽두께에 걸쳐서 검사가 가능하게 노출되도록 기계 가공되는 주조품에 대해서는 0.9 이하
⑤ 회 주철품 및 가단 주철품의 기본 허용 응력은 다음과 같다.
1. 실온 이상의 설계 온도에서 기본 허용응력은 다음의 값 중 최소값 이하로 한다.
가. 상온에서의 규정 최소 인장강도의 1/6.25
나. 설계 온도에서의 인장강도의 1/6.25
다. 상온에서의 규정 최소 항복강도 또는 0.2% 내구력의 1/1.5
라. 설계 온도에서의 항복강도 또는 0.2% 내구력의 1/1.5
2. 실온 미만인 설계 온도에서의 기본 허용 응력은 제1호가목 또는 나목의 값 중 작은 값 이하로 한다.
⑥ 구상 흑연 주철품 및 흑심 가단 주철품의 기본 허용응력은 설계 온도에서의 인장 강도의 1/8이하로 한다.
⑦ 크리프 영역의 설계 온도에서의 기본 허용응력은 다음의 값 중 최소값 이하로 한다. 단 주철품, 가단 주철품, 덕타일 철주조품, 맬리어블 철주조품 및 구조용 품질의 재료에는 적용하지 않는다.
1. 설계 온도에서 1000시간에 0.01%의 크리프 변형이 생기는 응력 평균값의 100%
2. 설계 온도에서 100000시간에서의 크리프 파단 응력 평균값의 67%
3. 설계 온도에서 100000시간에서의 크리프 파단 응력 최소값의 80%
제52조 (압력용기 및 부속설비의 구조)① 기술기준 제74조에서 “안전한 것”이란 제2항요건 외 제53조부터 제73조까지에 규정한 구조로 되어 있고, 제73조부터 제78조까지에 따라 제작, 시험되고, 제79조부터 제81조까지의 요구조건에 따라 내압시험에 합격한 것을 말한다.
② 설계온도
1. 최고온도 : 설계에 사용되는 최고온도는 고려하는 부품의 운전조건하에서 예상되는 두께에 따른 평균 금속온도보다 낮아서는 아니 된다. 필요시 금속온도는 계산 또는 동등한 운전조건하에서 사용되는 기기의 온도 측정에 의하여 구해져야 한다.
2. 최저온도 : 설계에 사용되는 최저금속온도는 사용중 예측되는 가장 낮은 온도로 한다. 최저운전온도, 운전조건의 급격한 변화(upset), 자동냉동, 대기온도 및 기타 냉각원을 고려하여야 한다.
3. ASME Sec. II Part D 표 1A, 1B, 2A, 2B, 3, 4, U의 규정에 있는 적용한도를 초과하는 설계온도는 허용되지 않는다. 또한, 외압을 받는 압력용기의 설계온도는 외압곡선에 주어진 최고온도를 초과해서는 아니 된다.
4. 압력용기 각부의 금속온도가 다를 경우 각각의 온도에 근거하여 그 부분을 설계할 수 있다.
③ 설계 압력 :
1. 각각의 압력용기 부품은 통상 운전시 예견되는 압력과 온도에 일치하는 가장 가혹한 조건으로 설계 되어야 한다.
2. 압력용기는 정상적인 운전상태의 운전압력으로 운전온도에서 가장 엄격한 조건에 대해서 설계하여야 한다. 이러한 조건에 있어서 압력용기의 내․외 또는 2실 이상으로 구분되는 압력용기에 대해서는 두 압력실 사이의 최대 압력 차를 고려하여야 한다.
④ 하중 : 압력용기 설계에서 고려할 하중에는 다음의 하중을 포함하여야 한다.
1. 내압 또는 외압의 설계압력
2. 운전조건 또는 시험조건하에서의 압력용기 및 내용물의 중량
3. 전동기, 기계장치, 압력용기, 배관, 라이닝, 단열재와 같은 부착물의 중량에 의하여 중첩되는 정하중
4. 내장품, 러그, 링, 스커트, 새들(saddle) 및 레그(leg)와 같은 압력용기의 지지 구조물과 같은 부착물에 의한 하중
5. 압력변동 및 온도변화 혹은 압력용기에 부착된 장비 및 기계적 하중에 의해 반복되는 동하중
6. 필요한 경우 바람, 눈 및 지진에 의한 하중
7. 유체의 충격과 같은 충격하중
8. 온도 변화 및 열팽창의 차이
9. 폭연에 의한 압력과 같은 비정상적인 압력
10. 시험압력과 시험 중 동시에 작용하는 정수두
➄ 특수 설계 및 제작
1. 복합 용기.
복합용기는 두개 이상의 독립되거나 독립되지 않은 압력실로 구성되고 압력 및 온도가 동일하거나 다른 조건으로 운전되는 압력용기이다. 공통부재(common element)란 각각을 독립된 압력실로 분리하는 부품을 말하며, 공통부재를 포한한 모든 부재는 정상 운전 중 동시에 발생할 수 있는 압력과 온도 변화에 가장 가혹한 조건으로 설계되어야 한다.
가. 공통부재의 설계
공통부재는 인접한 압력실 설계압력의 최고값보다 낮은 차압(차압설계)과 설계온도의 최고값보다 낮은 평균 금속온도로(평균 금속온도 설계) 설계하는 것이 허용된다. 이 경우 용기는 공통부재 설계조건을 조절하는 계통 내에 설치되어야 한다.
나. 차압설계
차압설계 시 공통부재의 설계압력은 인접한 압력실 사이의 예상되는 최대 설계압력 차이어야 하며, 차압은 공통부재 설계압력을 초과하지 않도록 조절되어야 한다.
다. 평균금속온도설계
평균금속온도설계 시 위➁항1.에 따라서 정해진 최고 공통부재설계온도는 그 인접한 압력실의 최고설계온도 중 가장 높은 온도보다 낮을 수는 있으나 가장 낮은 온도보다 높아야 된다. 필요하다면 유체의 온도, 유량과 압력은 공통부재 설계압력을 초과하지 않도록 조절되어야 한다.
2. 특수한 형상
원통형 및 구형 이외의 압력용기는 일반적으로 주어진 조건하에서 설계할 수 있다.
3. 압력용기 및 부품의 강도를 정확히 계산할 수 없을 경우, 완성된 압력용기의 최대허용사용압력을 결정하기 위해 적합한 시험을 하여야 한다.
➅ 설계 일반.
1. 압력을 받는 동체 및 경판의 최소두께
성형 후의 동체 및 경판에 허용되는 최소두께는 제품의 형태나 재질에 관계없이 부식여유를 제외하고 1.5 ㎜이어야 한다. 다만, 아래에 열거한 특별한 경우는 이 최소두께 규정을 적용하지 않는다.
가. 판형 열교환기의 열전달판
나. 이중관형 열교환기의 안쪽 관 및 기계적 손상으로부터 동체, 케이싱 또는 덕트에 의해 보호되는 관 및 튜브로 공칭지름이 DN 150 이하의 것. 이 규정에 따라 제조되는 열교환기의 다른 모든 압력부품은 최소두께 1.5 ㎜를 만족하여야 한다.
다. 비직화식 증기보일러의 동체 및 경판의 최소두께는 부식여유를 제외하고 6 ㎜ 이상 이어야 한다.
2. 가공 하한공차
판재는 설계두께보다 두껍게 구매하여야 한다. 판재로 제작되는 용기의 구매 두께는 0.25mm 또는 6% 중 작은 값의 하한을 허용하고 구매된 판재는 모든 설계압력에서 사용할 수 있다.
3. 관의 하한허용오차
관 또는 튜브를 공칭 벽두께로 주문하는 경우에는 제63조 및 제66조에 따른 노즐벽의 보강범위에 대한 요건을 제외하고 그 벽두께에 대한 제작상의 하한허용오차를 고려하여야 하며, 한단계 위의 두꺼운 상용 벽두께를 허용한다. 최소두께를 결정한 후, 해당하는 관의 규격에서 허용하는 제작상의 하한허용오차를 제외하고 충분히 두꺼운 두께의 규격으로 증가시켜야 한다.
4. 설계식의 부식여유
이 규정에서 쓰인 모든 설계식의 치수는 부식된 상태에서의 치수를 나타낸다.
⑦ 기술기준 제74조 2항에 따라 압력용기 및 부속설비에 대한 내진설계를 하는 경우에는 제160조부터 제162조까지의 규정에 따른다.
제53조 (내압을 받는 원통체의 두께) ① 내압을 받는 동체의 두께는 다음 식에 의해서 계산된 값 이상이어야 한다.
1. 원통형동체의 최소두께 또는 최대 허용사용압력은 아래 가 또는 나에 따른다.
가. 원주방향 응력(길이방향 이음) 원통형동체의 두께가 안쪽 반지름의 ½ 초과하지 않거나 또는 P가 0.385을 초과하지 않을 경우에는 다음 식을 적용하여야 한다.
또는
나. 길이방향응력(원주방향 이음) 원통형동체의 두께가 안쪽 반지름의 ½ 초과하지 않거나 또는 P가 1.25E를 초과하지 않을 경우에는 다음 식을 적용하여야 한다.
또는
2. 완전한 구형 압력용기의 동체 두께가 0.356 R 초과하지 않거나 또는 P가 0.665E를 초과하지 않을 경우에는 다음 식을 적용하여야 한다.
또는
② 바깥반지름을 기준으로 하는 경우에는 제1항의 식 대신 다음의 식을 사용하여야 한다.
1. 원통형동체 및 구형동체의 두께
가. 원통형동체(원주방향 응력)의 경우,
t = 또는 P = (1)
여기에서,
Ro = 동체 바깥반지름, ㎜
나. 구형동체의 경우,
t = 또는 P = (2)
2. 두꺼운 원통형동체
가. 길이방향 이음에 내부압력을 받는 원통형동체의 두께가 안쪽반지름의 ½ 을 초과하는 경우 또는 P가 0.385SE를 초과하는 경우에는 다음의 식을 적용하여야 한다.
(1)를 알고 를 계산할 경우 :
(1)
(2) 를 알고 를 계산할 경우 :
(2)
나. 원주방향 이음에 내부압력을 받는 원통형동체의 두께가 안쪽반지름의 ½ 을 초과하는 경우 또는 P가 1.25SE를 초과하는 경우에는 다음의 식을 적용하여야 한다.
(1) P를 알고, t를 구하는 경우,
(3)
여기에서,
(2) t를 알고, P를 구하는 경우,
(4)
여기에서,
3. 두꺼운 구형동체
가. 내부압력을 받는 완전 구형인 압력용기의 동체 또는 반구형경판의 두께가 0.356R을 초과하는 경우 또는 P가 0.665SE를 초과하는 경우에는 다음의 식을 적용하여야 한다.
(1) 를 알고 를 계산할 경우 :
(1)
(2) 를 알고 를 계산할 경우 :
(2)
③ 제1항 및 제2항에서 사용되는 용어의 정의는 다음과 같다.
= 동체의 최소요구두께, ㎜
= 설계 내압, ㎫
= 동체의 안쪽 반지름(관에서의 안쪽 반지름 R은 공칭바깥반지름에서 공칭 벽두께를 뺀 값)mm
= 최대허용응력값, ㎫
= 원통이나 구형동체의 이음효율 또는 구멍 사이의 리거먼트 효율 중에서 작은 효율로서 용접으로 제작되는 압력용기의 이음효율은 그림 23의 용접이음의 분류에 따라 표 9에서 규정한 효율, 구멍사이의 리거먼트에 대해서는 제73조에 주어진 규정으로부터 계산한 효율을 말한다.
[표 9] 아크 및 가스용접 이음에 대한 최대 허용 이음효율
| 형식 번호 | 이음의 방법 | 제한조건 | 이음의 분류 | 방사선투과시험의 정도 | 형식 | |
| 번호이음의 방법제한조건이음의 분류(a) 완전 | (b) 부분 | (c) 해당없음 | ||||
| (1) | 내,외부 용접면상에 용착된 용접금속과 동일한 성질을 얻을 수 있는 양면용접 또는 다른 방법으로 이루어진 맞대기 이음.(위치를 고정시키는 금속받침쇠를 사용하는 용접은 제외된다) | 없음 | A, B, C, D | 1.00 | 0.85 | 0.70 |
| (2) | 형식에 포함되지 않는 받침쇠를 갖는 한면용접 맞대기 이음 | (a) 아래 (b)를 제외하고는 없음 (b) 단일판 옵셋을 갖는 원주맞대기 이음; 그림30의 (k) 참조 | A, B, C, D A, B, C | 0.90 0.90 | 0.80 0.80 | 0.65 0.65 |
| (3) | 받침쇠를 사용하지 않는 한면 용접 맞대기 이음 | 두께 16 ㎜ 및 바깥지름 600 ㎜이하의 원주 맞대기 이음에만 적용 | A, B 및 C | 해당없음 | 해당없음 | 0.60 |
| (4) | 전길이 양면필릿 겹치기 이음 | (a) 두께 10㎜ 이하의 길이방향 이음 (b) 두께 16㎜ 이하의 원주방향 이음 | A B 및 C(3) | 해당없음 해당없음 | 해당없음 해당없음 | 0.55 0.55 |
| (5) | 플러그 용접으로 된 전체 한면 필릿 겹치기 이음 | (a) 두께 13㎜ 이하의 동체에 바깥지름 600㎜를 넘지 않는 경판부착을 위한 원주방향 이음(1) (b) 플러그 용접중심에서 판 가장자리까지의 거리가 플러그 용접을 위한 구멍 지름의 1.5배거리를 갖고 공칭두께 16㎜를 넘지 않는 재킷의 동체에 부착을 위한 원주방향 이음 | B C | 해당없음 해당없음 | 해당없음 해당없음 | 0.50 0.50 |
| (6) | 플러그 용접을 사용하지 않는 전체 한면 필릿 겹치기 용접 | (a) 동체 내부에 필릿용접만을 사용하고, 요구두께 16㎜ 이하인 동체에 압력을 받게 하기 위해 볼록한 경판을 부착하는 경우 (b) 단지, 경판 플랜지 외부에 필릿용접한 요구두께 6㎜ 및 안지름 600㎜ 이하인 동체에 대하여 둘 중에서 어느 한쪽이 압력을 받는 동체를 부착하는 경우 | B C | 해당없음 해당없음 | 해당없음 해당없음 | 0.45 0.45 |
주 (1) 반구형 경판을 동체에 부착시키는 이음은 제외된다.
(2) 압축상태에 있는 맞대기 이음의 경우는 =1.0
(3) 형식번호 (4) 분류 C이음은 볼트조임 플랜지연결에는 적용하지 않는다.
[그림 23] 용접 이음부의 분류(A, B, C 및 D의 위치의 일반적인 예)
주 (1) 맞대기 용접이음이 분류 B에서 원통부에 지름변화부를 연결하는 앵글 이음각도α는 30˚ 이내이다.
제54조 (외압을 받는 동체와 튜브의 두께) ① 외압을 받는 동체 또는 튜브에 대한 설계 규정은 그림 24와 같이 보강링이 있거나 없는 원통형동체, 튜브 및 구형동체에만 적용한다. 이들 구성품의 최소요구두께 결정은 부도를 사용한다.
[그림 24] 외압을 받는 원통형 용기의 설계 변수를 나타내는 개략도
1. 원통형동체 및 튜브 : 이음부가 없거나 또는 길이방향으로 맞대기이음이 있고, 외압을 받는 원통형동체의 최소요구두께는 다음의 절차에 따른다.
가. / ≥ 10인 원통
순서 1. 를 가정하고 / 및 / 를 구한다.
순서 2. 순서 1에서 구한/ 을 부도의 세로축에서 찾는다. 인 경우에는 / = 50을 사용하고, 인 경우에는 / = 0.05를 사용한다
순서 3. 순서 1에서 구한 에 대한 선까지 수평으로 이동한다. 의 중간값에 대해서는 보간법을 사용할 수 있다. 그러나 외삽법은 허용되지 않는다. 이 교점으로부터 아래 방향으로 수직이동하여 계수 를 구한다.
순서 4. 순서 3에서 계산된 를 부도의 해당 재료에 대한 곡선의 가로축에서 찾는다. 수직 이동하여 설계온도에 대한 재료-온도 곡선과의 교점을 구한다. 중간온도에 대해서는 곡선들 사이에서 보간법을 사용할 수 있다. 가 재료-온도 곡선의 오른쪽을 벗어나는 경우에는 재료-온도 곡선의 오른쪽의 끝으로부터 수평으로 연장한 선과의 교점을 구한다. 가 재료-온도 곡선의 왼쪽을 벗어나는 경우는 순서 7로 간다.
순서 5. 순서 4에서 구한 교점으로부터 왼쪽으로 수평 이동하여 계수 를 읽는다.
순서 6. 를 가지고 다음 식을 사용하여 최대허용사용외압 를 계산한다.
순서 7. 가 해당 재료-온도 곡선의 왼쪽을 벗어나는 경우에는 다음의 식을 사용하여 를 계산할 수 있다.
순서 8. 순서 6 또는 순서 7에서 계산된 와 를 비교한다. 가 보다 작으면 보다 큰 를 선택하여 가 이상이 될 때까지 계산절차를 반복한다.
나. / ＜ 10인 원통
순서 1. 가에 주어진 것과 같은 절차를 사용하여 를 구한다. / 가 4보다 작은 경우에는 계수 를 다음 식을 사용하여 계산할 수 있다.
가 0.10보다 크면 0.10을 사용한다.
순서 2. 순서 1에서 얻은 를 가지고 다음 식을 사용하여 을 계산한다.
순서 3. 다음 식을 사용하여 를 계산한다.
여기에서, 는 설계금속온도에서 최대허용응력의 2배 또는 설계온도에서 재료 항복강도의 0.9배 중에서 작은 값이다. 항복강도는 다음과 같이 적용외부압력으로부터 구한다.
ⓐ 주어진 온도곡선의 왼쪽 끝점에 해당하는 를 구한다.
ⓑ 항복강도는 위의 ⓐ에서 구한 의 2배로 한다.
순서 4. 순서 2에서 계산된 또는 순서 3에서 계산된 중에서 작은 값을 최대 허용사용외압 로 사용하여야 한다. 와 비교해서 가 보다 작으면 보다 큰 를 선택하여 가 이상이 될 때까지 계산절차를 반복한다.
2. 구형동체 : 이음부가 없거나 맞대기 이음구조로 제조하고 외압을 받는 구형동체의 최소 요구두께는 다음의 절차에 따라서 결정하여야 한다.
순서 1. 를 가정하고 다음 식을 사용하여 계수 를 구한다.
순서 2. 순서 1에서 계산된 를 부도의 해당 재료곡선의 가로축에서 찾는다. 수직이동하여 설계온도에 대한 재료-온도 곡선과의 교점을 구한다. 중간 온도에 대해서는 곡선 사이에서 보간법을 사용할 수 있다. 가 재료-온도 곡선의 오른쪽을 벗어나는 경우에는 재료-온도 곡선의 오른쪽 끝에서부터 수평으로 연장한 선과의 교점을 구한다. 가 재료-온도 곡선의 왼쪽을 벗어나는 경우에는 순서 5로 간다.
순서 3. 순서 2에서 구한 교점으로부터 오른쪽으로 수평 이동하여 계수 를 읽는다.
순서 4. 순서 3에서 얻은 를 다음 식에 대입하여 최대 허용외압 를 계산한다.
순서 5. 가 해당 재료-온도 곡선의 왼쪽을 벗어나는 경우에는 다음 식을 사용하여 를 계산할 수 있다.
순서 6. 순서 4 또는 순서 5에서 얻은 와 를 비교한다. 가 보다 작으면 보다 큰 를 선택하여 가 이상이 될 때까지 계산절차를 반복한다.
3. 설계외압 또는 최대허용사용외압은 어떤 경우에도 압력용기의 운전압력에 따라 용기의 외측과 내측사이에 발생하는 예측 최대차압 이상이어야 한다.
4. 위 1 및 2의 식에서 사용되는 용어의 정의는 다음과 같다.
= 부도로부터 결정되는 계수로서, 부도의 해당 재료에 대한 곡선을 이용하는데 사용된다. 원통형의 경우에 /의 값이 10보다 작을 때에는 1. 가를 참조한다.
= 동체 또는 보강링에 사용되는 재료의 최고설계금속온도에 대하여 부도의 해당 재료에 대한 곡선으로부터 결정되는 계수, ㎫
= 원통형동체 또는 튜브의 바깥지름, ㎜
= 설계온도에서 재료의 탄성계수, ㎫. 기준에 따라 외압설계를 할 경우에 사용 할 탄성계수는 부도의 해당 재료에 대한 도표로부터 선택하여야 한다.(중간 온도에 대해서는 곡선들 사이에는 보간법을 사용할 수 있다.)
= 원추 또는 원추 부분의 축방향 길이(그림25 참조)
관판 사이의 튜브의 전체 길이(㎜) 또는 압력용기부분에서 지지선 사이의 설계길이(㎜). 여기에서 지지선이란 다음을 말한다.
1) 그림 24 에 표시된 것과 같이 경판(원추경판은 제외)의 탄젠트라인(tangent line)으로부터 경판 깊이의 ⅓ 에 위치한 경판의 원주방향의 선
2) 제55조의 요건을 만족하는 보강링
= 설계외압, ㎫
= 가정된 t에 대해서 계산된 허용사용외압, ㎫
= 구형동체의 바깥 반지름, ㎜
= 원통형동체, 튜브 또는 구형동체의 최소요구두께, ㎜
= 원통형동체 또는 튜브의 공칭두께, ㎜
[그림 25] 외압을 받는 원통형 압력용기의 설계에서 지지선을 나타내는 개략도
주 (1) 원추와 원통의 접합부 또는 너클과 원통의 접합부가 지지선(line of support)이 아닌 경우에는 원추, 너클 또는 접시원추형 부분의 공칭두께는 이웃하는 원통형동체의 최소요구두께 이상이어야 한다.
(2) 치수 L로 표시된 각부의 지름과 이 지름에 대응하는 두께를 사용하여 계산하여야 한다.
(3)원추-원통의 접합부 또는 너클-원통의 접합부가 지지선인 경우에는 관성모멘트를 적용하여야 한다.(제59조제5항 참조)
제55조 (외압을 받는 원통형동체의 보강링) ① 제6항에서 면제되는 경우를 제외하고 원주방향 보강링의 관성모멘트는 다음 두 가지 식 중 하나에 의해 구해지는 값 이상이어야 한다.
= 동체의 축과 평행한 중립축 주위의 보강링 단면의 요구되는 관성모멘트,
= 동체 축과 평행한 중립축 주위의 조합된 링-동체단면의 요구되는 관성모멘트,
= 동체 축과 평행한 중립축 주위와 보강링 횡단면의 사용될 수 있는 관성모멘트,
= 동체의 축과 평행한 중립축 주위의 조합된 링-동체횡단면의 사용될 수 있는 관성모멘트, 공칭 동체 두께가 사용되어야 하고, 조합된 단면의 관성모멘트에 영향을 미치는 것으로 생각되는 동체의 폭은보다 작아야 하며, 링 중심의 양쪽에 ½ 씩 놓여야 한다.
1. 최대허용유효동체부분이 보강재의 한면 혹은 양면에 중첩되도록 보강재가 위치되어야 한다면, 이 보강재의 유효동체부분은 각 중첩의 0.5배로 짧게 하여야 한다.
= 보강링의 단면적, ㎟
= 아래의 계수 와 고려중에 있는 동체에 대한 설계온도에 해당하는, 보강링에서 사용되는 재료에 대해 부도에 있는 적용곡선으로부터 구해진 계수
= 보강링에 대해 사용되는 재료에 대해 부도에 있는 적용곡선으로부터 구해진 계수, ㎫
= 보강링의 중심으로부터 한면 위에 있는 지지물의 다음 선까지 거리의 ½ 에 보강링의 다른면 위에 있는 지지물의 다음 선까지의 중심선거리의 ½ 을 추가한 값, ㎜
와 는 제54조에 정의된 바와 같다. 보강링을 위한 관성모멘트의 적합성은 다음 절차에 의해 결정되어야 한다.
순서 1. 동체의 설계가 완료되어 , 및 를 알고 있다고 가정하고, 보강링에 사용할 부재를 선택하고 보강링의 단면적 를 결정한다. 이후에 다음 식을 사용하여 계수 를 계산한다.
순서 2. 순서 1에 의해서 구한 를 사용하려는 재료에 대한 부도의 해당 적용곡선의 오른쪽에서 찾는다. 만약 동체와 보강링에 상이한 재료를 사용할 경우에는 아래 순서 4에서 더 큰 를 얻는 적용곡선을 사용한다.
순서 3. 왼쪽으로 수평 이동하여 설계금속온도에 대한 재료-온도 곡선과의 교점을 구한다. 가 재료-온도 곡선의 왼쪽 끝을 벗어나는 경우에는 순서 5로 옮겨간다.
순서 4. 적용곡선의 아래 방향으로 수직 이동하여 를 읽는다.
순서 5. 가 설계온도에 대한 재료-온도 곡선의 왼쪽 끝을 벗어나는 경우에 는 다음 식을 사용하여 계산할 수 있다.
순서 6a. 단지 보강링만 고려하는 경우에는 위의 ①항에 주어진 에 대한 식을 사용하여 요구관성모멘트를 계산한다.
순서 6b. 보강링과 동체를 동시에 고려하는 경우에는 위의 ①항에 주어진
에 대한 식을 사용하여 요구관성모멘트를 계산한다.
순서 7a. 단지 보강링만 고려하는 경우에는 순서 6a에서 사용한 단면에 대응하는 보강링의 단면을 사용하여 유효관성모멘트 를 계산한다.
순서 7b. 보강링과 동체를 동시에 고려하는 경우에는 순서 6b에서 사용한 단면에 대응하는 보강링과 동체의 단면을 이용하여 유효관성모멘트 를 계산한다.
순서 8. 보강링이 부착되어 있지 않거나 또는 보강링과 동체의 복합 강도를 고려하지 않는 경우로서 요구관성모멘트가 선정된 단면의 유효관성모멘트보다 큰 경우에는 더 큰 관성모멘트를 갖는 새로운 단면을 선정하거나 보강링을 동체에 확실히 부착시키고 복합 강도를 고려하거나 또는 전에 고려하지 않았던 보강링과 동체의 복합강도를 고려하여야 한다. 보강링과 동체를 동시에 고려하는 경우로서 요구관성모멘트가 유효관성모멘트보다 큰 경우에는 더 큰 관성모멘트를 갖는 새로운 보강링 단면을 선정하여야 한다. 새로운 단면이 사용될 때에는 보강링 또는 보강링과 동체를 조합한 새로운 단면 특성을 사용하여 모든 계산을 반복하여야 한다. 요구관성모멘트가 보강링 또는 보강링과 동체의 조합 단면에 대해 실제의 관성모멘트보다 작다면 보강링 단면 또는 조합 단면은 만족스러운 것으로 본다.
② 보강링은 원통의 원주 전체에 걸쳐서 제4항에서 허용하는 경우를 제외하고 완전히 둘러싸여 있어야 한다. 그림 26 Ⓐ 및 Ⓑ와 같이 보강링의 양단 또는 부분 사이의 이음 및 그림 26 Ⓒ와 같이 동체의 안쪽 또는 바깥쪽에 있는 보강링의 인접 부분 사이의 연결은 어떠한 이음이나 연결에서도 보강링과 동체의 결합된 조합 단면에 의한 요구관성모멘트가 유지 되어야 한다.
③ 그림 26 Ⓔ와 같이 보강링의 요구관성모멘트 또는 그림 26 Ⓕ와 같이 보강링과 동체 조합 단면의 요구관성모멘트가 표시된 단면 내에 유지된다면 압력용기의 안쪽에 놓이는 보강링은 그림 26 Ⓔ와Ⓕ와 같이 배치할 수 있다. Ⓐ또는 Ⓔ에서의 간격이 동체 판 두께의 8배를 넘지 않는 경우에는 동체와 강화 부재의 복합관성모멘트를 이용할 수 있다. 그림 26 Ⓓ 및 Ⓔ와 같이 동체를 지지하는 보강링 부분에 있는 어떠한 간격도 그림 27에 주어진 원호의 길이를 초과해서는 아니 된다. 다만, 그림 26 Ⓒ처럼 추가 보강을 하는 경우 및 다음 조건을 모두 만족하는 경우에는 예외로 한다.
1) 지지되지 않는 동체 원호는 보강링당 하나만이 허용되는 경우
2) 지지되지 않는 동체 원호의 중심각이 90˚를 초과하지 않는 경우
3) 이웃하는 보강링에서 지지되지 않는 동체 원호가 180˚ 엇갈려 있는 경우
4) 제54조에서 정의한 치수 을 다음 중에서 큰 값을 선택한 경우
4.1) 하나 거른 보강링사이의 거리 또는
4.2) 경판의 탄젠트라인으로부터 두번째 보강링까지의 거리에 경판 깊이의 ⅓ 을 더한 거리
④ 버블(bubble) 트레이 또는 배플판(baffle plates)과 같은 원통의 길이방향 축에 수직인 내부 평면 구조물을 압력용기에 사용할 경우에는 그 구조물이 보강링의 기능을 갖도록 설계한다면 구조물이 보강링으로서 역할을 한다고 본다.
⑤ 동체의 보강링으로 사용되는 내부 스테이나 지지물은 실질적으로 연속적인 링을 매개로 하여 압력용기의 동체를 지지하여야 한다.
⑥ 봉합봉(closure bar)이나 또는 다른 링재가 압력용기의 동체 안쪽 및 바깥쪽 재킷에 부착되는 경우로서 재킷과 동체 내부 사이의 공간에 압력이 걸리는 구조는 적절한 자체의 강도를 가지고 있으므로 위의 규정들을 적용하지 않는다.
[그림 26] 외압을 받는 원통형동체에 대한 보강링의 배열 방법
[그림 27] 외압을 받는 원통형동체에서 보강링의 틈새로 인한 지지되지 않는 동체 원호의 최대 길이
제56조 (보강링의 부착) ① 보강링은 압력용기의 안쪽이나 바깥쪽에 설치할 수 있고 용접으로 동체에 부착시켜야 한다. 보강링은 반드시 동체와 결합시켜야 하고 제55조제2항 및 제3항에 만족하여야 한다.
② 보강링은 연속, 단속 또는 연속과 단속의 조합 용접으로 동체에 부착할 수 있다. 보강링을 부착하는 방법은 그림 28과 같이 하여야 한다.
평행한 단속용접 엇갈린 단속용접 한쪽은 연속필릿용접 다른 한쪽은 단속용접
s ≤ 8t 바깥쪽 보강 부재
s ≤ 12t 안쪽 보강 부재
(a) (b) (c)
(d) (e)
[그림28] 허용하는 보강링 부착 방법의 예
③ 단속 용접은 보강 부재의 양쪽에 실시하여야 하며, 병렬식이나 지그재그식으로 하여도 좋다. 각 필릿용접 세그먼트(segments)의 길이는 50㎜ 이상이고, 인접한 용접 세그먼트(segments)의 끝단부 사이의 최대 간격은 외부링의 경우에는 , 내부링의 경우에는 이하이어야 한다. 여기에서 는 부착 동체의 두께이며, 보강링의 각각 편측 용접부 길이의 합은 다음과 같이 하여야 한다.
1. 바깥쪽에 설치하는 보강링은 최소한 압력용기의 바깥 원둘레의 ½ 이상이어야 한다.
2. 안쪽에 설치하는 보강링은 최소한 압력용기의 원둘레의 ⅓ 이상이어야 한다.
④ 연속적으로 완전용입 용접하는 것은 그림 28 (e)에서와 같이 허용된다. 그림 28 (a), (b), (c) 및 (d)에서 보는 바와 같은, 보강부재의 한쪽을 연속적
으로 필릿용접 또는 단속 용접 하는 것은 허용된다. 다만, 이때에 튀어나온 보강부재의 두께 [그림 28 (a) 및 (c)] 또는 동체에 접하고 있는 보강부재의 폭 [그림 28 (b) 및 (d)]가 25㎜보다 커서는 아니 된다. 용접 세그먼트의 길이는 50㎜ 이상이어야 한다. 인접한 용접 세그먼트의 끝점 사이의 최대 간격은 24가 되어야 한다.
⑤ 부착용접의 최소 필릿용접의 다리길이는 다음에 주어진 값 중에서 제일 작은값 이상이어야 한다.
1. 6㎜
2. 용접부 위치에서의 압력용기 두께
3. 용접부 위치에서의 보강재의 두께
제57조 (튜브 또는 동체로 사용되는 튜브 및 관) ① 내압을 받는 튜브와 관의 요구되는 벽두께는 제53조의 동체에 대한 규정에 따라서 결정 한다.
② 외압을 받는 튜브와 관의 요구 벽두께는 제54조에 따라서 결정 한다.
③ 제1항 및 제2항에 의해서 결정된 두께는 다음 요건을 만족하기 위하여 필요하다면 증가 시켜야 한다.
1. 부식, 침식, 세척작업 등에 의해서 마모가 예상될 경우 벽두께를 증가시켜야 한다.
2. 튜브 끝단에서 나사이음이 될 경우 증가시킬 벽두께는 20/㎜ 이다[여기에서 은 25.4㎜당의 나사산의 수를 말한다].
제58조 (내압을 받는 성형경판 및 용기) ① 내압을 받는 타원형, 반구형, 원추형, 접시형 및 접시원추형경판에서 성형 후에 가장 얇은 부분의 요구두께는 다음의 식으로 계산하여야 한다. 다만 볼트체결형 플랜지를 가진 경판은 제61조 요건에 따른다.
1. 타원형경판
가. ts/L ≥0.002의 타원형 경판 : 경판의 안쪽 깊이에서 스커트 길이를 뺀 길이, 즉 단축의 ½ 이 경판 스커트 안지름의 ¼이 되는 반타원형 형태의 접시형경판의 요구두께는 다음 식에 의해서 결정 한다.
또는 (1)
나. 2:1의 타원형경판으로 근사화할 수 있는 것은 너클 반지름이 0.17 이고, 구형 부분의 반지름이 0.90 인 경판을 말한다.
2. 접시형경판
가. ts/L ≥0.002의 접시형 경판 : 너클 반지름이 크라운 안쪽 반지름의 6％ 이상이고, 크라운 안쪽 반지름이 스커트의 바깥지름과 같은 접시형경판의 요구두께는 다음 계산식에 의해서 결정하여야 한다.
또는 (2)
나. 규정 최소 인장강도가 500㎫을 초과하는 재료로 제작할 접시형 경판은 실내온도인 경우에는 값을 150㎫로 하고 실온이 아닌 경우에는 별표 1, 2 및 ASME Sec Ⅱ, Part D의 1A, 1B 에서 해당 온도의 최대허용응력값이 감소하는 비율로 줄인 값을 사용하여 설계하여야 한다.
3. 반구형경판
반구형경판의 두께가 0.356 이상이거나 또는 가 0.665 이하인 경우에는 다음의 식을 적용하여야 한다.
또는 (3)
4. 원추형경판과 그 부분(천이 너클이 없는 경우)
가. 반꼭지각의 가 30˚ 보다 작은 원추형경판 또는 원추형동체 부분의 요구두께는 다음 식에 의하여 결정하여야 한다.
또는 (4)
나. 반꼭지각의 α 가 30˚ 보다 큰 원추형경판 또는 원추형동체부분(천이 너클이 없는 부분)의 요구두께는 위의 가에 주어진 식과 빔-탄성-기초해석과 같은 특별한 해석에 기초하여 설계한다면 불연속부에서 계산된 국부응력은 다음 값 이하이어야 한다.
(1) (원주방향 멤브레인 응력)+(원주방향 평균 불연속 응력)은 1.5SE 이하. 여기에서, “원주방향 평균 불연속 응력”이란 표면에서의 길이방향 응력에 포아송 비를 곱한 효과를 무시한 접속부에서 불연속에 기인한 벽 두께에 걸친 평균 원주방향 응력이다.
(2) (길이방향 멤브레인 응력)+(굽힘에 기인한 길이방향 불연속 응력)은 4SE 이하원추 및 원통 사이의 앵글이음은 양면 맞대기 용접 이음과 동등하게 설계하여야 하고, 높은 굽힘응력 때문에 앵글이음의 주위에는 취약한 구역이 있어서는 아니 된다. 원통의 두께는 앵글이음이 완만한 곡면을 갖도록 두께차이를 줄이기 위하여 증가시킬 수 있다. 이음효율 E는 표9에 따라야 한다.
5. 접시원추형경판
가. 너클 반지름이 경판 스커트 바깥지름의 6％ 이상이며, 또한 너클 두께의 3배보다 작지 않은 접시형 원추경판에서 원추 부분의 요구두께는 위의 4에 주어진 식에 의해서 결정하여야 한다. 이 경우 대신에를 사용한다.
나. 너클의 요구두께는 제58조제2항의 식(3)에 의해서 결정하여야 한다. 이 때 은 다음 식으로 정의한다.
다. 접시원추형경판은 ≤ 30˚일 경우에도 사용할 수 있으며, 원추형경판의 설계에 있어서 가 30°를 초과할 경우에는 제58조제1항제4호나목에 따르는 경우를 제외하고는, 반드시 접시원추형경판으로 설계하여야 한다.
6. 제1호부터 제5호까지의 식에서 사용되는 용어의 정의는 다음과 같다.
= 성형후 경판의 최소요구두께, ㎜
= 성형 후 경판의 최소규정두께, 는 이상이어야 한다.
= 설계 내압, ㎫
= 경판 스커트의 안지름(㎜) 또는 타원형경판 장축의 안쪽길이(㎜) 또는 원추형경판에서 길이방향 축에 수직으로 측정한 해당부위에서의 안쪽 반지름, ㎜
= 접시원추형경판에서 원추의 축에 수직으로 측정한 너클과의 접촉점에서의 원추 부분의 안쪽 반지름 [D-2r(1-cos α)], ㎜
= 너클안쪽 반지름, ㎜
= 인장시의 최대허용응력, ㎫
= 경판에 있는 이음의 최저효율; 구형경판에 대해서 이것은 경판과 동체이음을 포함하고 용접된 압력용기에 대해서는 표9에 규정된 효율을 사용하여야 한다.
= 구 또는 크라운에서의 안쪽 반지름, ㎜
= 경판의 중심선에 있는 원추 사이각의 ½
② 그림 29 에서 주어진 것 이외의 비율을 갖는 성형경판의 설계는 다음에 따른다.
1. 타원형경판(t/L ≥0.002의 타원형 경판)
가. K>1.0 으로 설계된 타원형경판 및 규정최소인장강도가 485㎫를 초과하는 재료로 만들어진 모든 접시형경판은 별표 1, 2에서 나타낸 재료에 대한 실내온도에서 138 ㎫와 동등한 S 값을 사용하여 설계되어야 하고, 그리고 별표 1, 2의 해당온도에서 최대허용응력값이 감소하는 것에 비례하여 줄여야 한다.
또는
또는
여기에서
나. 계수 K의 수치는 아래 표 10 에 주어져 있다.
[표 10] 계수 K의 값 (D/2h의 가장 근사치를 사용한다 : 보간법은 필요없음)
| D/2h | 3.0 | 2.9 | 2.8 | 2.7 | 2.6 | 2.5 | 2.4 | 2.3 | 2.2 | 2.1 | 2.0 |
| k | 1.83 | 1.73 | 1.64 | 1.55 | 1.46 | 1.37 | 1.29 | 1.21 | 1.14 | 1.07 | 1.00 |
| D/2h | 1.9 | 1.8 | 1.7 | 1.6 | 1.5 | 1.4 | 1.3 | 1.2 | 1.1 | 1.0 | … |
| k | 0.93 | 0.87 | 0.81 | 0.76 | 0.71 | 0.66 | 0.61 | 0.57 | 0.53 | 0.50 | … |
2. 접시구형경판(t/L ≥0.002의 접시형 경판)
가. K>1.0 으로 설계된 타원형경판 및 규정최소인장강도가 482 ㎫를 초과하는 재료로 만들어진 모든 접시형경판은 별표1, 2에서 나타낸 재료에 대한 실내온도에서 138 ㎫와 동등한 S 값을 사용하여 설계되어야 하고, 그리고 별표1, 2의 해당온도에서 최대허용응력 값이 감소하는 것에 비례하여 줄여야 한다.
또는
또는
여기에서,
나. 계수 M의 수치는 아래 표 11에 주어져 있다.
[표 11] 계수 M 값 (L/r의 가장 근사치를 사용한다 : 보간법은 필요없음)
| L/r | 1.0 | 1.25 | 1.50 | 1.75 | 2.00 | 2.25 | 2.50 | 2.75 | 3.00 | 3.25 | 3.50 | 4.0 | 4.5 | 5.0 | 5.5 | 6.0 | 6.5 |
| M | 1.00 | 1.03 | 1.06 | 1.08 | 1.10 | 1.13 | 1.15 | 1.17 | 1.18 | 1.20 | 1.22 | 1.25 | 1.28 | 1.31 | 1.34 | 1.36 | 1.39 |
| L/r | 7.0 | 7.5 | 8.0 | 8.5 | 9.0 | 9.5 | 10.0 | 10.5 | 11.0 | 11.5 | 12.0 | 13.0 | 14.0 | 15.0 | 16.0 | 16⅔ | |
| M | 1.41 | 1.44 | 1.46 | 1.48 | 1.50 | 1.52 | 1.54 | 1.56 | 1.58 | 1.60 | 1.62 | 1.65 | 1.69 | 1.72 | 1.75 | 1.77 |
3. 원추형경판
또는
또는
4. 제1호부터 제3호까지의 식에서 사용되는 용어의 정의는 다음과 같다.
t = 성형후 경판에 대한 최소요구두께, ㎜.
P = 내부설계압력, ㎫
D = 경판 스커트의 안지름 또는 타원형경판의 장축 내부길이 또는 길이방향축에 수직하게 측정한 원추형경판의 안지름, ㎜.
= 경판 스커트의 바깥지름, 타원형경판의 장축 외부길이 또는 길이방향 축에 수직하게 측정한 원추형경판의 바깥지름, ㎜.
S = 최대허용사용응력, ㎫
E = 경판에 있는 분류 A 이음의 최저이음효율(반구형경판의 경우, 이것은 경판-동체 이음을 포함한다). 용접 압력용기의 경우는 표9에 규정한 효율을 사용한다.
r = 너클 안쪽반지름, ㎜.
L = 접시형 및 반구형경판에 대한 구형 또는 크라운의 안쪽반지름, ㎜.
= 타원형 경판의 경우 K1D이며, K1은 표 13에서 구함
= 구형 또는 크라운의 바깥반지름, ㎜
L/r = 표 11에서 사용된 크라운 안쪽반지름을 너클 안쪽반지름으로 나눈 비율
M = 경판 비율 L/r에 좌우되는 접시형경판에 대한 식에서의 계수
h = 타원형경판의 단축 길이의 ½ 또는 탄젠트라인(경판-굽힘선)으로부터 측 정된 타원형경판의 내부깊이, ㎜
K = 경판 비율 D/2h에 좌우되는 타원형경판에 대한 식에서의 계수
D/2h = 경판 내부깊이(높이)의 2배로 나누어지는 경판 스커트의 안지름과 동일하고, 또한 표10에서 사용되는 타원형경판 장축에 대한 단축의 비율
= 경판의 중심선에서 원추 꼭지각의 ½
[그림 29] 일반적인 경판의 주요 치수
③ 타원형, 접시형, 반구형, 원추형 또는 접시원추형경판이 제58조에 따라서 구한 요구두께보다 작은 경우에는 평판으로 간주하여 브레이스 또는 스테이로 지지되는 평판에 대한 규정에 따라서 스테이로 지지하여야 한다.
④ 접시형경판으로서 스테이로 지지되지 않는 경우에 안쪽 크라운 반지름은 경판 스커트의 바깥쪽 지름보다 커서는 아니 된다. 접시형경판의 너클 안쪽 반지름은 경판 스커트의 바깥쪽 지름의 6％ 이상, 경판 두께의 3배 이상이어야 한다.
⑤ 동체보다 두껍고 내압을 받으며 맞대기 용접으로 부착하는 모든 성형경판들은 테이퍼에 의한 두께 변화부가 필요할 경우 그림 30의 요건을 만족시키기에 충분한 길이의 스커트를 가져야 한다. 경판의 두께가 동체의 두께 이하인 경우 내압을 받으며 맞대기 용접으로 부착하는 모든 성형경판은 일체형 스커트를 가질 필요가 없다. 스커트를 줄 경우, 스커트의 두께는 최소한 같은 지름의 이음매 없는 동체에 대한 요구두께와 같아야 한다.
(a) 한쪽면 필릿 겹치기 용접
(b) 양면 필릿 겹치기 용접 (c) 플러그 용접이 있는 한쪽면 필릿 겹치기 용접
(d) 맞대기 용접
(g-1) (g-2) (h) (j)
(k) 한쪽판 가장자리 치우침을 가진 맞대기 용접
주 ⑴ 또는 = 최대 16㎜ 다만, 반구형경판을 동체에 연결하는 이음에 대해서는 다음을 적용하여야 한다.
a) 또는 = 최대 10㎜
b) 또는 의 최대 두께 차이 = 2.4㎜
비고1. 그림 (f)에서, 맞대기 용접 및 필릿용접이 사용될 경우에는 존재할 수 있는 차압의 1.5배에 해당하는 전단응력을 견딜 수 있도록 설계되어야 한다.
2. 그림 (f)에서 과 는 다를 수 있다.
3. 그림 (g-1), (g-2), (h) 및 (j)는 허용되지 않는 형태이다.
(l) (m)
비고1. 요구되는 테이퍼의 길이, 은 용접의 폭을 포함할 수 있다.
2. 어떠한 경우에도 테이퍼된 길이 은 3y 이상이어야 한다.
3. 동체 판 중심선은 경판 중심선의 내, 외부 어느 쪽으로 하여도 좋다.
(n) (o)
비고1. 가 보다 클 때에는 어떠한 경우에도 길이 은 3y 이상이어야 한다. 스커트의 최소길이는 이다. 그러나 요구되는 테이퍼의 길이를 제공하기에 필요한 경우를 제외하고는 38㎜를 초과할 필요가 없다.
2. 가 1.25 이하인 경우에도 스커트의 길이는 요구되는 어떠한 테이퍼에 대해서도 충분하여야 한다.
3. 요구되는 테이퍼의 길이, 은 용접부의 폭을 포함할 수 있다. 동체 판 중심선은 경판 중심선의 내, 외부 어느 쪽으로 하여도 좋다.
[그림 30] 동체에 부착되는 경판 (제한사항은 표9. 참조)
⑥ 접시형, 타원형 또는 반구형의 경판이 평평한 곳이나 표면을 갖게 성형되는 경우에 평평한 곳의 지름은 제60조의 식(1)에서 = 0.25를 사용하여 구한 평경판에 대해서 허용되는 값을 초과해서는 아니 된다.
⑦ 내압을 받는 성형경판 구멍들은 제62조부터 제72조까지의 요건을 만족하여야 한다.
제59조 (볼록면이 압력을 받는 성형경판) ① 볼록면이 압력을 받는 타원형, 접시형, 반구형, 접시원추형 그리고 원추형경판과 원추형부분에 있어서 성형 후 가장 얇은 부분의 요구두께는 다음 식으로 계산하여야 한다. 다만, 볼트체결형 플랜지를 가진 경판은 제61조 요건에 따른다.
1. 타원형경판과 접시형경판의 경우, 요구두께는 아래 가 와 나 중에서 큰 값이어야 한다. 타원형경판 또는 접시형경판의 볼록한 면에 대한 최대허용사용압력을 결정할 경우 가목 및 나목의 절차를 역순으로 구한 압력 중에서 작은 값을 사용하여야 한다.
가. 볼록면에 대한 설계압력의 1.67배한 값을 설계압력으로 사용하여 오목면에 압력을 받는 경우에 대한 제58조의 절차로 계산한 두께. 이때에는 모든 경우에 있어서 이음효율, E = 1.0으로 가정한다.
나. 제3항 및 제4항에 주어진 절차로 계산한 두께
2. 반구형경판의 요구두께는 제54조제1항제2호에 주어진 절차에 따라 결정하여야 한다.
3. 원추형경판과 접시원추형경판 그리고 원추부분의 요구두께는 제5항에 주어진 규정에 따라서 결정하여야 한다.
② 볼록면이 압력을 받는 반구형경판의 요구두께는 제54조제1항제2호에 주어진 구형동체의 두께를 결정하는 방법에 따라서 결정하여야 한다.
③ 이음부가 없거나 맞대기 이음으로 제작되는 타원형경판으로 외면에 압력을 받는 경우의 요구두께는 다음 절차에 따라 구한 값이상 이어야 한다.
순서 1. 를 가정하고 다음 식을 사용하여 계수 A를 계산한다.
순서 2. 순서 1에서 계산된 A를 사용하여, 제54조제1항제2호에 주어진 구형 동체에 대한 순서 2에서 순서 6까지의 절차와 동일한 절차를 따른다.
④ 이음부가 없거나 또는 맞대기 이음으로 제작되는 접시형경판으로 외면에 압력을 받을 경우의 요구두께는 제3항에 주어진 타원형경판의 설계절차에 적당한을 사용하여 구한 값 이상이어야 한다.
⑤ 원추-원통 접합부가 지지선이 아닌 경우에는 외면에 압력을 받는 원추형 경판 또는 원추부분의 요구두께는 이음부가 없거나 맞대기이음부로 제작되어도 인접한 원통형 동체의 최소요구두께 이상이어야 하며, 원추-원통 접합부가 지지선인 경우의 요구두께는 다음의 절차에 따라서 결정하여야 한다.
1. °인 경우
가. 인 원추
순서 1. 를 가정하고 과 의 비율을 계산한다.
순서 2. 순서1에서 계산된 과 같은 을 부도1에 넣는다. 이 50보다 큰 경우에는 = 50을 사용한다.
순서 3. 순서 1에서 계산된 와 같은 에 대응하는 선까지 수평선을 연장한다. 그러나 외삽법은 허용되지 않는다. 이 교점에서 아래 방향으로 수직선을 내려서 계수 를 결정한다. 의 중간값에 대해서는 보간법으로 계산할 수 있다.
순서 4. 순서 3에서 계산된 를 부도의 해당 재료곡선에 넣는다. 설계온도에 대한 재료-온도 선까지 수직선을 긋고 그 교점을 구한다. 중간 온도에 대해서는 선들 사이에서 보간법을 사용할 수 있다. 가 재료-온도 선의 우측 끝을 벗어나는 경우에는 재료-온도 선의 상단에서부터 수평으로 연장한 선과의 교점을 가정한다. 재료-온도 선의 좌측을 벗어나는 에 대해서는 순서 7을 참조한다.
순서 5. 순서 4에서 구한 교점에서 우측으로 수평 이동하여 계수 를 읽는다.
순서 6. 순서 5에서 구한 를 다음 식에 대입하여 최대 허용외압 를 계산한다.
순서 7. 가 해당 재료-온도 선의 좌측을 벗어나는 경우의 는 다음 식을 사용하여 계산 할 수 있다.
순서 8. 순서 6 또는 7에서 구한 와 를 비교한다. 만약 가 보다 작다면, 더 큰 를 선택하여 가 이상의 값이 구해질 때까지 계산 절차를 반복한다.
순서 9. 원추-원통의 접합부에는 충분한 관성모멘트를 고려하여 보강하여야 한다. 너클이 있는 접합부는 보강 계산이 필요 없으며, 관성모멘트는 너클의 존재를 감안하여 계산하거나, 존재하지 않지만 그 원추가 인접 원통과 교차한다고 가정하여서 계산을 한다.
나. 〈 10 인 원추
순서 1. 위의 가. 에서와 같은 절차를 사용하여 를 구한다. 가 4보다 작은 경우의 계수 는 다음 식을 사용하여 계산할 수 있다.
가 0.10보다 큰 경우에는 0.10을 사용한다.
순서 2. 순서 1에서 구한 를 사용하여 다음 식으로 을 계산한다.
순서 3. 다음 식을 사용하여 를 계산한다.
여기에서, 는 부도에 참조된 곡선으로부터 구한 설계금속온도에서의 최대 허용응력의 2배 또는 설계온도에서 재료의 항복강도의 0.9배 중에서 작은 값, ㎪. 항복강도의 값들은 해당 곡선으로부터 다음과 같이 구한다.
1) 주어진 온도 곡선에 대해서 곡선의 오른쪽 방향의 끝점과 일치하는 를 결정한다.
2) 항복강도는 위의 1) 에서 구한 의 2배이다.
순서 4. 순서 2에서 계산한과 순서 3에서 구한중에서 작은 값을 최대허용외압로 사용하여야 한다.와를 비교하여,가보다 작으면 더 큰 값의 를 선택하여,가 이상으로 될 때까지 계산 절차를 반복한다.
순서 5. 원추-원통의 접합부에는 충분한 관성모멘트를 고려하여 보강하여야 한다. 너클이 있는 접합부는 그 보강을 계산이 필요 없으며, 관성모멘트는 너클의 존재를 감안하여 계산하거나, 존재하지 않지만 그 원추가 인접 원통과 교차한다고 가정하여 계산 한다.
2. 원추의 가 60° 보다 클 경우, 원추 두께는 그 지름이 원추의 최대 지름과 같은 외압을 받는 평경판의 요구두께와 같아야 한다.
3. 편심원추의 두께는 가장 작은 를 사용하여 구한 두께와 가장 큰 를 사용하여 구한 두께 중에서 큰 값을 선택하여야 한다.
⑥ 이음부가 없거나 맞대기 이음으로 제작된 접시원추형경판의 외면에 압력을 받는 경우의 요구두께는 제5항으로부터 결정되는 두께 이상이어야 한다. 그러나 이 경우 제5항에서 요구두께 계산에 사용될 는 다음 식으로 결정하여야 한다.
1. 그림 31 (c)의 경우
2. 그림 31 (d)의 경우
3. 그림 31 (e)의 경우
4. 그림 31 (a) 및 (b)의 경우
(a) (b)
(c) (d) (e)
[그림 31] 외압을 받는 원추부분의 길이 에 대한 정의
⑦ 제1항부터 제6항까지의 식에서 사용되는 용어의 정의는 다음과 같다. ,, 와 는 제54조와 같다. 대표적인 경판의 주요 치수는 그림 29와 같다.
= 경판 스커트의 바깥지름, ㎜
= 타원형경판의 단축에 대한 장축의 비. 경판 스커트의 바깥쪽 지름을 경판 높이의 2배로 나눈 것과 같다(표12 참조).
= 원추 부분의 유효 두께, ㎜
= 접시원추형경판 또는 부분에서 너클을 제외한 원추 부분의 축방향 길이(그림 31 참조), ㎜
= 원추 또는 원추부분의 축 방향 길이
= 원추나 원추부분의 축방향 길이 (그림31 참조)<삭제>
= 해당 원추부분 소단부의 바깥지름, ㎜
= 해당 원추부분의 대단부 바깥지름, ㎜
= 타원형경판의 바깥쪽 단축 길이의 반 또는 탄젠트라인에서 측정한 타원형경판의 바깥쪽 높이, ㎜
= 타원형경판에 대한 형태의 비율 에 의존하는 계수[표 12 참조 ]
= 반구형경판의 경우에는 바깥 반지름, 타원형경판의 경우에는로서 구해지는 구의 바깥쪽 동등 반지름 또는 접시형경판의 경우에는 경판의 크라운 부분의 바깥 반지름, ㎜
= 성형 후 경판의 최소요구두께, ㎜
= 원추형경판과 원추 부분에서의 반꼭지각
[표 12] 볼록면에 압력을 받은 타원형경판에 대한 구의 반지름 계수 의 값
(중간값에 대해서는 보간법을 사용한다)
| ／2 | … | 3.0 | 2.8 | 2.6 | 2.4 | 2.2 | 2.0 | 1.8 | 1.6 | 1.4 | 1.2 | 1.0 |
| … | 1.36 | 1.27 | 1.18 | 1.08 | 0.99 | 0.90 | 0.81 | 0.73 | 0.65 | 0.57 | 0.50 |
⑧ 외압을 받는 성형경판 구조 또는 원추형경판의 세로 이음에 겹치기 이음을 사용할 경우에 경판의 두께는 위에서 서술한 규정에 의해서 결정하여야 한다. 다만, 요구두께를 구하기 위해서 대신에 를 사용하여야 한다.
⑨ 외면에 압력을 받는 경판에 설치한 구멍들은 제62조부터 제72조까지의 요건을 만족하여야 한다.
제60조 (스테이로 지지되지 않은 평경판 및 덮개판) ① 스테이로 지지되지 않는 그림32와 같은 평경판, 덮개판 및 블라인드 플랜지의 최소두께는 다음의 요건에 따라야 한다. 이 요건은 원형 및 비원형 경판과 덮개에도 적용된다.
C=0.17 또는 C=0.17 C=0.33m C=0.30
C=0.10 Cmin=0.20 C=0.20 또는 0.13
(a) (b-1) (b-2) (c)
C=0.13
(d) (e) 주(5) (f) 주(5) (g) 주(5)
C=0.33 C=0.33m C=0.3 C=0.3
Cmin=0.20
(h) (i) (j) 주(6) (k)(6)
C=0.30 C=0.30 C=0.30
(m) (n) (o)
C=0.25 C=0.75 C=0.33 C=0.33
(p) (q) (r) (s)
[그림 32] 스테이로 지지되지 않는 평판 및 덮개의 허용되는 부착 방법
주 (1) ≤ 38㎜인 경우에는㎜, 〉38㎜인 경우에는 다만, 19㎜보다 클 필요는 없다.
(2)는 최소 또는 1.2 이상이어야 한다. 다만, 보다 클 필요는 없다.
(3)는 1.25 이상이어야 한다.
(4) 바깥쪽 용접이음에 대한 상세 사항은 그림 33 (a) ～ (g)를 참조할 것.
(5) 원형 덮개의 경우에 = 0.33m, = 0.2
(6) 식 (2) 또는 (5)를 사용할 것.
1. 스테이로 지지되지 않는 평경판, 덮개와 블라인드 플랜지의 두께는 다음 3가지 요건 중의 하나에 따라야 한다.
가. 원형의 블라인드 플랜지가 그림 32의 (j) 및 (k)에 있는 형식일 경우에는 해당되는 플랜지 규격에 규정된 지름과 압력-온도 등급을 만족하여야 한다.
나. 스테이로 지지되지 않는 원형평경판, 덮개와 블라인드 플랜지의 최소 요구두께는 다음 식으로 계산하여야 한다. (1)
다만, 경판, 덮개 또는 블라인드 플랜지가 가장자리 모멘트[그림32 (j) 및 (k)]를 발생시키는 볼트에 의해서 부착되는 경우는 제외하며, 이런 경우의 두께는 다음 식으로 계산하여야 한다.
(2)
식 (2)를 사용할 경우에 두께 는 사용조건 및 개스킷 시트(자리)에 대해서 계산하여 두 값 중에서 큰 값을 사용하여야 한다. 여기에서, 사용조건의 경우에는 는 설계압력이고, 는 설계온도에서의 허용인장응력이다. 개스킷 시트의 경우, 는 0이고, 는 대기 온도에서의 허용인장응력이며, 는 운전조건에서 요구되는 최소 볼트하중을 사용하여야 한다.
3) 스테이로 지지되지 않는 평경판, 덮개 또는 블라인드 플랜지의 형상은 정사각형, 직사각형, 타원형, 비원형(obround), 세그먼트형(segmental) 또는 기타 비원형 일 수 있다. 이 경우의 요구두께는 다음 식으로 계산하여야 한다
(3)
여기에서,
(4)
이며, 의 값은 2.5보다 클 필요가 없다는 제한조건을 갖는다.
식 (3)은 가장자리 모멘트를 발생시키는 볼트에 의해서 부착된 비원형경판, 덮개 또는 블라인드 플랜지에는 적용하지 않는다. 이러한 형식의 비원형 경판에 대한 요구두께는 다음 식으로 계산하여야 한다
(5)
식 (5)를 사용할 경우에 두께 는 위의 식 (2)에서 규정한 것과 같은 방식으로 계산하여야 한다.
2. 그림 32에 나타낸 각 구조 형식에 대한 위의 식 (1), (2), (3), 및 (5)에서 사용되는의 최소값은 다음과 같다.
가. 그림 (a)
(1) = 0.17 : 압력용기와 일체로 단조 되거나, 압력용기에 맞대기 이음으로 용접되는 플랜지붙이 원형 및 비원형경판으로서, 모서리의 안쪽 반지름이 경판의 요구두께의 3배 이상이며, 플랜지의 길이에 대해서는 특별한 요건이 없고, 원주방향 이음에 대해서는 용접에 관한 이 기준의 모든 요건을 만족하는 경우
(2) = 0.10 : 위의 (1)과 같이 설계된 경판으로서, 플랜지 길이가 다음 식으로 계산되는 값보다 큰 원형경판
(6)
(3) = 0.10 : 플랜지 길이 가 식 (6)에 주어진 요건보다 작지만, 최소한 압력용기의 길이에 걸쳐서 동체의 두께가 다음 식으로 계산되는 값 이상인 원형경판
(7)
= 0.10 이 사용될 경우 테이퍼길이는 최소한 1 : 3이 되어야 한다.
나. 그림 (b-1)
= 0.17 : 압력용기와 일체로 단조되거나 압력용기에 맞대기 이음으로 용접되는 단조된 원형 및 비원형경판으로서, 플랜지 두께가 동체 두께의 2배 이상이며, 모서리 부분의 안쪽 반지름이 최소한 플랜지 두께의 3배 이상이고, 원주방향 이음에 대해서는 용접에 관한 이 기준의 모든 요건을 만족하는 경우
다. 그림 (b-2)
= 0.33으로 0.20 이상인 값 : 압력용기와 일체로 단조되거나 압력용기에 맞대기 이음으로 용접되는 단조된 원형 및 비원형경판으로서, 플랜지 두께가 동체 두께 이상이며, 원주방향 이음에 대해서는, 용접에 관한 이 기준의 모든 요건을 만족하고, 모서리에서의 안쪽 반지름이 다음 식으로 주어지는 값 이상인 경우.
≤ 38㎜인 경우 = 10.0㎜
＞ 38㎜인 경우 = 0.25
그러나 후자의 경우에 최소 반지름이 19㎜보다 클 필요는 없다.
라. 그림 (c)
(1) = 0.13 : 동체에 겹치기 이음으로 용접되는 원형경판으로서, 모서리 부분의 반지름이 3 이상이며, 플랜지의 길이 Y가 식(6)에 의해서 요구되는 값 이상이고 이 기준을 만족하는 경우
(2) = 0.20 : 위의 (1)과 같은 겹치기 이음으로 용접되는 원형 및 비원형경판으로서, 길이 Y에 관한 특별한 요건이 없는 경우
(3) = 0.30 : 압력용기 끝 부분의 외부에 나사이음 되는 원형의 플랜지붙이 평판으로서, 모서리 부분에서의 안쪽 반지름이 3 이상인 경우, 이 경우에 압력으로 인한 단부에서의 힘(end force) 때문에 발생하는 전단, 인장 및 압축에 의한 파손을 방지하기 위한 나사이음의 설계에 있어서는 최소한 4의 안전계수를 주어야 하며, 나사 부분의 강도는 최소한 같은 지름의 표준형 관용나사의 강도와 같아야 한다. 필요하다면, 누출방지용접을 할 수 있다.
마. 그림 (d)
= 0.13 : 일체형 원형 평경판의 경우로서, 가 600㎜를 넘지 않고, 에 대한 경판 두께의 비가 0.05 이상이고 0.25 이하이며, 경판 두께
가 동체 두께 이상이며, 모서리 부분의 안쪽 반지름이 0.25 이상이며, 그 구조가 헤더의 끝을 폐쇄하는 것과 같은 방법으로 동체의 끝부분을 옵셋팅 및 스피닝하는 특수한 성형기법을 사용하여 제조하는 경우
바. 그림 (e), (f) 및 (g)
(1) = 0.33으로 0.2 이상인 값 : 압력용기의 안쪽에 용접된 원형 평판으로서, 기타의 용접에 대해서는 용접압력용기의 각 형식에 대한 요건을 만족하는 경우. 를 계산할 때 1보다 작은 을 사용할 경우에는 경판의 안쪽 면에서부터 안쪽으로 최소한 와 같은 거리에 걸쳐서 동체의 두께를 유지하여야 한다. 그림32의 (e) 및 (f)에 있는 필릿용접의 목 두께는 최소한 0.7가 되어야 한다. 그림32 (g)에 있는 용접의 크기는 이음매 없는 동체의 요구두께의 2배 이상이고, 또한 동체의 공칭두께의 1.25배보다 커야 하지만, 경판의 두께보다 클 필요는 없다. 용접금속은 그림32에서 보는 것과 같이 경판의 안쪽 면에서 용접그루브의 용접부 루트에 용착하는 것이어야 한다.
(2) = 0.33 : 압력용기의 안쪽에 용접된 비원형 평판으로서, 기타의 용접에 대해서는 용접압력용기의 각 형식에 대한 요건을 만족하는 경우. 그림32 (e)및 (f)에 있는 필릿용접의 목 두께는 최소한 0.7이어야 한다. 그림32 (g)에 있는 용접의 크기는 이음부 없는 동체의 요구두께의 2배 이상이고, 또한 동체의 공칭두께의 1.25배 이상이어야 하지만, 경판 두께보다 클 필요는 없다. 용접금속은 그림32에서 보는 것과 같이 경판의 안쪽 면에서 용접그루브의 용접부 루트에 용착하여야 한다.
사. 그림 (h)
= 0.33 : 동체의 끝 부분에 용접되는 원형평판으로서, 가 최소한 1.25이고, 용접에 대한 상세한 사항들이 그림33 (a)～(g)까지의 요건에 따르는 경우
아. 그림 (i)
= 0.33으로 0.2 이상인 값 : 원형평판으로서, 안쪽 필릿용접의 최소 목두께가 0.7이고, 바깥쪽 용접에 대한 상세 사항은 그림33 (a)에서 (g)의 요건을 따르는 경우, 안쪽 용접은 치수 와 의 합계에 의해서와 같은 양만큼 기여하는 것으로 생각할 수 있다
자. 그림 (j) 및 (k)
= 0.3 : 압력용기에 볼트 이음되는 원형 및 비원형경판과 덮개로서, 볼트이음에 의해서 덮개에 여분의 모멘트가 작용하기 때문에 식(2) 또는 (5)를 사용하여야 한다는 점을 유의하여야 한다.
그림 (k)에서 보는 바와 같이, 가장자리에 개스킷을 설치하기 위하여 덮개판에 그루브를 판다면, 그루브 아래 또는 그루브와 덮개판 바깥쪽 테두리 사이의 덮개판의 외부 끝 사이에서의 순수 덮개판 두께는 다음 식에서 주어지는 값 이상이어야 한다.
(1) 원형경판 및 덮개의 경우
(2) 비원형경판 및 덮개의 경우
차. 그림 (m), (n) 및 (o)
= 0.30 : 압력용기의 끝 부분에 삽입되고, 확실한 기계적 잠금 기구에 의하여 유지되는 원형평판으로서, 모든 가능한 파손형식들(압력과 열팽창의 차이에 의해서 발생하는 전단, 인장, 압축 또는 플래어링(flaring)을 포함하는 반지름 방향의 변형)은 최소한 4의 안전계수를 주어야 한다.
파. 그림 (p)
= 0.25 : 동체, 플랜지 또는 측면판에 전면 개스킷으로 볼트이음하는 원형 및 비원형 덮개의 경우
하. 그림 (q)
= 0.75 : 안지름 가 300㎜ 이하인 압력용기의 끝 부분에 나사이음 되는 원형평판 또는 안지름 가 300㎜ 이하인 압력용기의 끝 부분에 나사이음 되는 일체형 플랜지를 갖는 경판, 압력과 열팽창의 차이에 의해서 발생하는 전다만, 인장, 압축 또는 플래어링(flaring)을 포함하는 반지름 방향의 변형에 의한 파손을 방지하기 위한 나사이음의 설계에 있어서는 최소한 4의 안전계수를 주어야 한다.
거. 그림 (r)
= 0.33 : 지름 가 450㎜ 이하인 압력용기에 삽입되는 원형평판으로서 용접압력용기의 각 형식에 대한 요건을 만족하는 경우 압력용기의 끝 부분은 최소한 30˚이상 45˚이하로 구부려야 한다. 이 공정에서 재료에 손상이 가지 않는다면 구부리는 것은 냉간가공 하여도 좋다. 용접의 목 두께는 평경판과 동체 두께 중에서 더 큰 것 이상이어야 한다.
너. 그림 (s)
= 0.33 : 지름 가 450㎜ 이하인 가장자리 면을 개선가공한 압력용기에 삽입되는 원형평판으로서 압력용기의 끝 부분은 최소한 30˚이상 45˚이하로 고정하기 위하여 두께를 감소시키는 가공을 한 후에도 최소한 동체 두께의 80％를 유지하는 경우 개선가공은 경판 두께의 75％ 이상이어야 한다. 구부리는 것은 원통의 전체원주를 사용 재료에 대하여 단조하기에 적절한 온도로 균일하게 가열한 후에 실시하여야 한다. 이 구조의 경우 비 는 비 이상이어야 하고, 0.05보다 작아서는 아니 되며, 최대 허용압력 를 넘지 않아야 한다. 이 구조는 압연판으로부터 가공하는 경우에는 허용되지 않는다.
(a) (b) (c) (d)
(e-1) (e-2) (f) (g)
대표적인 스테이로 지지되지 않는 평경판 및 볼트조임 플랜지가 없이 지지되거나 지지되지 않는 관판 또는 직사각형 압력용기의 측면판
(h) (i) (j) (k) (l)
대표적인 볼트이음 플랜지를 가진 지지되는 또는 지지되지 않는 관판
[그림 33] 모서리 이음의 평판과 압력부품의 부착
주 (1) 받침쇠를 사용할 수 있다.
(2) 이 용접금속은 이음을 완성하기 전에 용착되어도 좋다
② 제1항의 식에서 사용되는 용어의 정의는 다음과 같다.
= 경판의 부착 방법, 동체의 치수 및 제1항제2호에 열거된 다른 항목들에 의존하는 계수로서 무차원 상수이다. 용접된 덮개에 대한 계수들은 0.667의 계수를 포함한다.
= 비원형경판 또는 덮개의 짧은 스팬에 대하여 직각으로 측정한 긴 스팬(span), ㎜
= 지름이나 짧은 스팬으로 그림32에서와 같이 측정한 길이, ㎜
= 그림 23에서 정의한 분류 A의 용접에 대해서 표9로부터 구하는 이음효율
= 개스킷 모멘트의 팔 길이로 볼트들의 중심선으로부터 개스킷 반력의 기준선까지의 반지름방향 거리, ㎜
= 볼트이음 비원형경판에서 볼트 구멍의 중심을 따라 측정한 경판의 둘레 길이, ㎜
= 두께의 비[ ], 무차원 상수
= 설계 내압, ㎫
= 플랜지 이음 또는 단조에 의한 성형경판의 모서리 부분의 안쪽 반지름, ㎜
= 최대허용응력값, ㎫
= 평경판 또는 덮개의 최소요구두께, ㎜
= 단조된 경판의 대단부 플랜지의 공칭 두께로서, 그림 32 (b)에 표시된 두께, ㎜
= 평경판 또는 덮개의 공칭 두께, ㎜
= 압력을 받는 이음매 없는 동체의 요구두께, ㎜
= 동체의 공칭두께, ㎜
= 그림32 (g)에 예시된 바와 같이 경판의 끝을 압력용기의 내부에 접합시키는 용접 용입부의 두께, ㎜
= 폐쇠용접의 목 치수로 그림32 (r)에 표시된 것과 같은 길이, ㎜
= 총 볼트하중, N
= 너클의 탄젠트라인으로부터 측정한 플랜지 경판에서의 플랜지 길이로, 그림32 (a)와 (c)에 표시된 것과 같은 길이, ㎜
= 긴 스팬에 대한 짧은 스팬의 비율에 따라 결정되는 비원형경판과 덮개의 계수로 ①항 1에서 구해지는 무차원 상수
제61조 (볼트체결 접시형 경판) ① 내압 및 외압을 받는 그림 34와 같은 볼트체결 플랜지붙이 구형 접시형경판은 다음의 식에 따라서 설계하여야 한다.
1. 그림 34 (a) 형식의 경판
가. 경판의 두께 는 내면에 압력을 받는 경우 제58조의 적당한 식으로 계산하여야 하고, 외면에 압력을 받는 경우 제59조제1항제1호의 방법에 따라 계산하여야 한다. 스커트의 두께는 오목 면에 작용하는 압력에 대해서는 제53조, 볼록 면에 작용하는 압력에 대해서는 제54에 있는 원통형 동체에 대한 공식으로 산정하여야 한다.
나. 경판의 반지름 또는 너클의 반지름 은 제58조에 주어진 제한조건에 따라야 한다.
2. 그림 34 (b) 형식의 경판 (이음효율계수는 필요 없음)
가. 경판의 두께
[그림 34] 볼트체결 플랜지를 갖는 접시형 경판
(1) 오목한 면에 압력을 받는 경우
(2) 볼록한 면에 압력을 받는 경우, 경판의 두께는 구형경판 부분의 바깥 반지름을 사용하여 제59조제1항제2호의 방법에 따라 계산하여야 한다.
3. 그림 34 (c) 형식의 경판(이음효율계수는 필요 없음)
가. 경판의 두께
(1) 오목한 면에 압력을 받는 경우
(2)
(2) 볼록한 면에 압력을 받는 경우, 경판의 두께는 구형경판 부분의 바깥 반지름을 사용하여 제59조제4항제2호의 방법에 따라 계산하여야 한다.
4. 그림 34 (d) 형식의 경판 (이음효율계수는 필요 없음)
가. 경판의 두께
(1) 오목한 면에 압력을 받는 경우
(3)
(2) 볼록한 면에 압력을 받는 경우, 경판의 두께는 구형경판 부분의 바깥 반지름을 사용하여 제59조제1항제2호의 방법에 따라 계산하여야 한다.
② 위 식에서 사용되는 용어는 다음과 같다
A = 플랜지 바깥지름, B = 플랜지 안지름, C =: 볼트 중심원(mm)
= 성형 후 경판의 최소요구두께, ㎜.
= 구형 또는 크라운 부분의 안쪽 반지름, ㎜.
= 너클의 안쪽 반지름, ㎜.
= 오목한 면에 압력을 받는 경우에는 내압, 볼록한 면에 압력을 받는 경우에는 외압, ㎫.
= 최대허용응력값, ㎫
= 플랜지 두께, ㎜.
Mo = 총모멘트, N․m
Hr = 접시형 덮개의 두께 중앙선과 플랜지링 내면교차점에서 작용하는 구형부분의 멤브레인 하중의 반지름방향 성분, N
hr = 플랜지 링의 중심에 대한 힘 Hr의 모멘트 암길이, mm
HD = 플랜지 링의 내면에 작용하는 구형부분에서 멤브레인 하중의 축방향 성분, N = 0.785B² P
hD = 볼트 원에서부터 플랜지 링의 내면까지의 반지름방향 길이, mm
β1 = 플랜지 링과 교차되는 지점에서 접시형 덮개의 두께 중앙선이 접시형덮개
축에 수직인 선의 법선과 만들어지는 각도
=
제62조 (압력용기의 구멍) ① 압력용기의 원통 또는 원추부분이나 성형경판에 설치하는 구멍은 원형이나 타원형 또는 장원형(두 개의 평행한 변과 양 끝에 반원으로 이루어진 구멍)으로 하여야 한다. 타원 또는 비원형 구멍에 있어서 긴 축의 길이가 짧은 축의 길이보다 2배 이상으로 클 경우에는 비틀림 모멘트에 의해서 발생되는 과대한 변형을 방지하기 위하여 짧은 축을 가로지르는 방향으로 필요한 만큼 보강을 하여야 한다. 압력용기에 연결되는 배관의 열팽창 또는 지지되지 않은 자중에 의한 것과 같은 외적하중은 고려하고 있지 않다.
② 구멍의 형상은 제1항에 열거한 형상 이외의 다른 형상으로 할 수 있지만, 그 경우에는 모든 모서리 부위에 적절한 크기의 반지름을 주어야 한다. 구멍이 정확한 강도계산을 할 수 없는 구조로 되어 있거나 구멍으로 인해 용기의 안전이 의심스러울 경우에는 실증시험을 실시하여야 한다.
③ 구멍의 크기
1. 원통형 및 원추형 동체에 있는 적절히 보강된 구멍은 다음의 규정을 제외하고는 그 크기를 제한하지 않는다. 제62조에서 제69조까지의 규정은 다음의 크기보다 작은 구멍에 적용한다.
가. 안지름이 1520㎜ 이하인 압력용기의 경우에는 압력용기 지름의 1/2 이하이고 510㎜ 이하인 구멍
나. 안지름이 1520㎜를 초과하는 압력용기의 경우에는 압력용기 지름의 1/3 이하이고 1020㎜ 이하인 구멍
2. 성형경판 및 구형동체에 있는 보강된 구멍은 크기에 제한을 받지 않는다. 한쪽 끝의 덮개(end closure)에 있는 구멍이 동체 안지름의 1/2 보다 클 경우에는 다음 방법 중 하나를 사용함으로써 보강을 대체할 수 있다.
가. 그림35 (a)와 같은 원추 부분
나. 그림35 (b)와 같은 대단부에 너클 반지름이 있는 원추
다. 그림35 (c) 및 (d)와 같은 역방향으로 구부러진 부분
라. 그림35 (d)와 같이 소단부의 플레어 반경을 사용
이와 같은 경우, 설계는 리듀서 부분에 대한 모든 요건[제6항 참조]에 따라야 한다.
3. 원통형동체에서 큰 구멍에 대한 조치는 다음과 같이 하여야 한다.
가. 제3항제1호에 주어진 치수한계를 초과하는 원통형동체에서의 큰 구멍은 다음 조항을 만족하는 보강을 하여야 하며 요구되는 보강의 2/3 는 다음 한계 이내에 있어야 한다.
(1) 압력용기 벽에 평행한 범위 : 제66조제2항제1호에 주어진 제한 값의 3/4배 또는 제66조제2항제2호의 제한 값과 같은 것 중에서 큰 것.
(2) 압력용기 벽에 직각인 범위 : 제66조제3항제1호 또는 제2호의 제한 값 중에서 작은 것
나. 제3항제1호에 규정된 제한 값을 초과하는 반지름방향 노즐의 구멍 및 다음의 제한사항에서 규정된 범위 이내의 것은 아래 다 및 라의 요건을 만족하여야 한다.
(1) 압력용기 안지름이 1500㎜보다 크거나
(2) 노즐 안지름이 1000㎜를 초과하고, 또한 3.4를 초과할 경우 ; 용어 및 는 그림 35.1 및 그림 35.2를 참조한다.
(3) 의 비율이 0.7 이하일 경우 ; 이 0.7을 초과하는 노즐 구멍의 경우에는 아래 바.를 참조한다.
이 조항은 내부에 돌출되지 않고, 외부로 적용된 기계적인 하중으로부터 응력 결과에 대한 분석을 포함하지 않는 원통형동체에 있는 반지름 방향 노즐에 한정된다.
다. 아래 라.(1)의 식 (1) 또는 (2)에 의해 계산되는 멤브레인 응력은 사용재료의 설계조건에서 제63조에 정의된 이하이어야 하고, 최대 조합 멤브레인 응력 및 굽힘응력 는 설계조건에서 1.5 이하이어야 하며, 는 아래 라. (3)의 식(5)에 의해 계산하여야 한다.
라. 멤브레인 응력 계산의 경우에는 그림35.1에 규정한 한계 값을 사용하고 보강의 강도와 제63조의 요건을 만족하여야 한다. 굽힘 응력 계산의 경우에 그림 35.1 및 35.2 에 규정한 한계 값 중에서 보다 큰 것을 사용할 수 있다. 강도 감소비의 제67조의 요건은 동체의 재료 허용응력으로 세분된 노즐 넥, 노즐 단조품, 보강패드 및 노즐 플랜지에서 재료의 허용응력비가 최소한 0.80 인 경우에는 적용하지 않아도 된다.
비고. 식 (5)에 따라 계산된 굽힘 응력 는 단지 노즐넥-동체 접속부에서만 효과가 있고 또한 적용할 수 있다. 최초굽힘응력은 보강의 측정이 식 (3)에 의해 계산된 굽힘 모멘트에 의하여 노즐-동체 교차부의 길이방향 축 접속부에서 평형을 유지하도록 요구되기 때문이다.
[그림35.1]
A의 경우 : 보강 패드를 한 노즐 B의 경우 : 일체형으로 보강된 노즐
[그림 35.2]
비고. 플랜지의 어떤 부분이라도 그림 35.1 또는 35.2의 ‘경우 A’에서 나타낸 한계값 또는 중 큰 값 내에 있거나, 그림 35.1 또는 35.2의 ‘경우 B’에서 또는 중 큰 값 내에 있을 경우, 플랜지는 굽힘 모멘트에 저항하는 부분의 부품으로 포함할 수 있다.
(1) 경우 (그림35.1 참조)
(1)
(2) 경우 (그림35.2 참조)
(2)
(3) 경우 및 (그림35.1 또는 그림35.2 참조)
(3)
(4)
(5)
마. 그림 35.1 및 그림 35.2에 사용된 용어의 정의는 제63조 및 다음의 정의와 같다.
= 또는 의 경우, 그림 35.1의 빗금친 면적 , ㎟
= 중심축에 대하여 그림 35.1 또는 그림35.2의 빗금친 면적의 관성모멘트, ㎜4
= 그림 35.1 또는 그림 35.2의 빗금친 면적의 중립축과 압력용기의 내벽사이의 거리,
= 동체의 중간 반지름, ㎜.
= 노즐넥의 중간 반지름, ㎜.
= 빗금친 면적의 중립축과 동체의 두께 중심 사이의 거리, ㎜.
= 식 (1) 또는 (2)에 의해서 계산된 멤브레인 응력, ㎫
= 압력용기 동체의 길이방향 축을 따라 노즐넥의 내면 및 압력용기 동체 내면의 교차부 굽힘응력, ㎫
= 시험온도에서 재료의 항복강도, 부도 2 참조, ㎫
바. 제작 세부사항과 큰 구멍에 대한 검사는 특별한 주의를 하여야 한다. 압력용기 원둘레방향(course)에 대하여 좀더 두꺼운 동판을 사용하거나 또는 국부적으로 구멍 주위에만 두꺼운 판을 사용하여 요구되는 보강을 하여야 하며, 용접부는 오목하게 갈아내고 구멍의 내부 모서리는 응력 집중을 줄일 수 있도록 완만한곡률로 둥글게 하여야 한다.
용접부에 대한 방사선투과시험이 비현실적인 경우, 비자성체 재료는 침투탐상시험을 사용할 수 있고 자성체 재료는 침투탐상시험 또는 자분탐상시험을 사용할 수 있으며, 자분탐상시험을 사용하는 경우에는 프로드법을 사용한다.
④ 완성된 구멍의 강도와 설계
1. 그림 36에서의 치수는 부식여유를 제외한 최종 치수이다. 설계 목적을 위하여 부식여유로 포함된 재료는 보강재로 고려해서는 아니 된다.
2. 원통형 및 원추형동체 또는 성형경판에 있는 구멍은 아래 4의 규정에 의한 경우를 제외하고는 제63조의 요건을 만족하도록 보강하여야 한다.
3. 평경판에 있는 구멍은 제65조의 요건을 만족하도록 보강하여야 한다.
4. 급격한 압력 변동을 받지 않는 압력용기에 있는 구멍은 다음과 같은 조건을 만족할 경우 원래 형성된 구멍 구조 외에 추가보강은 하지 않아도 된다.
가. 해당 규정에 따라 용접, 경납땜, 플루우(flued)연결로서 완성된 구멍의 크기가 다음보다 크지 않은 경우
(1) 최소요구두께가 10㎜ 이하인 압력용기 동체 또는 경판에 있는 지름 89㎜의 구멍
(2) 최소요구두께가 10㎜를 초과하는 압력용기 동체 또는 경판에 있는 지름 60㎜의 구멍
나. 동체나 경판의 절단면 직경이 60㎜ 이하인 나사연결, 스터드 연결 또는 확관 연결
다. 위의 가 및 나에 따른 독립된 보강되지 않은 임의의 두 구멍 중심 사이의 거리는 두 구멍의 지름의 합 보다 더 커야 한다.
라. 세 개 이상의 구멍 집단에 있어서, 위의 가 및 나에 따른 보강되지 않은 임의의 두 구멍의 중심 사이의 거리는 다음에 주어지는 거리 이상이어야 한다.
(1) 원통형 및 원추형동체의 경우
여기에서, 임의의 두 구멍의 중심거리이다.
(2) 2중 곡선의 동체 또는 경판의 경우
여기에서, = 구멍들의 중심을 연결하는 선과 동체의 길이방향 축 사이의 각도
= 인접하는 두 구멍의 최종 지름
⑤ 용접이음부를 관통하는 구멍의 경우, 방사선투과시험을 하고 이에 합격한 경우에는 구멍을 설치할 수 있다.
⑥ 내압을 받는 리듀서 부분
1. 이 조항에서의 식과 규정은 동심의 리듀서 부분에 적용되며, 이 때 길이방향의 모든 하중은 전부 리듀서의 동체를 통해서 전달된다. 만일 하중의 일부 또는 전부가 다른 요소(내부 동체와 스테이 또는 튜브)에 의해서 전달된다면 이 규정들은 적용하지 않는다.
2. 제4호에서 정의하는 내압을 받는 리듀서 각 요소의 두께는 해당 식에 의해서 계산한 것 이상이어야 한다. 추가로 다른 하중이 작용하는 경우에는 이들 하중에 대해서 고려하여야 한다.
3. 이 조항에서 사용하는 용어는 제58조 및 아래와 같다.(그림 34 참조)
= 성형후 최소요구두께, ㎜
= 작은 원통의 안쪽 반지름, ㎜
= 큰 원통의 안쪽 반지름, ㎜
= 큰 쪽 원통에서 너클의 안쪽 반지름, ㎜
= 원추 또는 원추 부분의 반꼭지각,
= 작은 끝에서 플래어(flare) 내면에 대한 반경, ㎜
4. 아래 조항의 요건을 만족하면 공통의 축을 갖는 지름이 다른 두 개의 원통형동체 부분을 연결하기 위하여 하나 이상의 요소로 이루어진 지름이 변화하는 리듀서를 사용할 수 있다.
가. 원추형동체의 요구두께 또는 주어진 두께의 원추 부분에 대한 허용사용압력은 제58조제1항제4호에 주어진 식에 따라서 결정하여야 한다.
나. 너클을 리듀서 부분의 대단부에 사용하는 경우에 연결부의 모양은 타원형, 반구형, 접시형경판의 부분과 같은 형상이어야 한다. 두께 및 기타 치수는 제58조에 주어진 해당 식과 규정들의 요건을 만족시켜야 한다.
5. 다른 두께를 갖는 제4호에 주어진 요소를 조합해서 리듀서를 형성할 경우에는 요구하는 테이퍼(옵셋 길이보다 3배 이상)를 포함한 이음들은 결합되는 요소 중에서 얇은 쪽의 제한조건 내에 있어야 한다.
(a) (b) (c) (d)
(e)
[그림 35] 경판의 큰 구멍 – 역방향 굴곡 리듀서 및 원추동체 리듀서 부분
비고1. 그림 (a)-(d)에서 의 치수는 0.12 또는 중에서 큰 값보다 커야된다. 에 대한 치수요건은 없다.
2. 그림 (e)에서 ＞인 경우에는 설계식에서는 을 사용한다.
5.1) 반꼭지각 가 30° 보다 크지 않은 경우, 그림 35 (a)와 같은 너클이 없는 단순 원추형동체 부분을 리듀서로 사용할 수 있다. 특별히 요구하는 경우에는 리듀서의 양쪽 단부나 또는 한쪽 단부에 보강링을 설치하여야 한다.
5.2) 반꼭지각 가 30° 보다 크지 않은 경우, 그림 35 (b)의 접시형원추 리듀서는 제58조제1항제5호의 접시형원추경판의 일부분으로, 반구형경판의 일부분에 원추경판의 부분을 합친 모양 또는 타원형 경판의 일부분에 원추경판의 부분을 합친 모양으로 만들 수 있다. 특별히 보강링이 요구되는 경우에는 리듀서 원추 요소의 소단부에 보강링을 설치하여야 한다.
5.3) 그림35 (c) 및 (d)와 같은 역방향 굴곡 리듀서도 사용할 수 있다,
⑦ 외압을 받는 리듀서의 설계는 제59조제5항을 만족하여야 한다.
⑧ 내압을 받는 경사진 원추형동체 부분은 다음의 요건을 만족한다면 지름과 축이 각각 다른 2개의 원통형동체 부분을 연결하기 위하여 경사진(oblique) 원추동체 부분으로 이루어진 지름이 변화하는 리듀서를 사용할 수 있다.
1. 요구두께는 제58조제1항제4호의 식에 따라서 결정하여야 한다.
2. 비대칭 원추와 접속된 원통 부분 사이의 최대 내각을 각도로 사용하여야 하며, 이 각도는 30° 보다 커서는 아니 된다.
3. 설계식에서 사용하는 지름은 원추가 접속되는 원통의 축에 직각으로 측정하여야 한다.
제63조 (동체 및 성형경판의 구멍에 요구되는 보강)
① 원통형동체 및 성형경판에 있는 구멍의 보강은 다음과 같은 구멍을 제외한 모든 경우에 적용한다.
1. 제62조제4항가목에서 규정하는 소형 구멍
2. 제65조에서 규정하는 평경판의 구멍
3. 제62조제6항에서 규정하는 리듀서 부분으로 설계하는 구멍
4. 제62조제3항제2호에서 규정하는 경판의 큰 구멍
5. 제73조의 규정에 따르는 구멍들 사이에 리가먼트를 갖는 튜브 구멍
② 보강면적에 대한 요건이 구멍의 중심을 통과하고 압력용기의 표면에 직각인 모든 평면에서 만족하도록 보강의 양과 분포를 가지고 보강을 하여야 한다. 원통형동체에 있는 원형 구멍의 경우에는 동체의 축을 포함하는 면이 압력에 의해서 가장 큰 하중을 받는다. 요구보강량의 ½ 보다 적지 않은 보강을 단일 구멍 중심선의 양측에 적용하여야 한다.
③ 내압을 받는 동체 또는 성형경판의 구멍을 통과하는 임의의 평면에 있어서 총 요구보강 단면적 는 최소한 다음 식에 의해서 구해지는 값 이상이어야 한다.
④ 외압에 대한 설계
1. 외압을 받는 단일 벽의 압력용기에 있는 구멍에 대한 보강은 제3항에서 규정한 내압에 대한 보강량의 50%만을 필요로 한다. 여기에서,은 외압을 받는 압력용기에 대한 규정에 따라서 구한 압력용기벽의 요구두께이며, 모든 외압에 대한 F 값은 1.0을 사용하여야 한다.
2. 여러 개의 벽으로 이루어진 압력용기의 각 동체에 있는 구멍에 대한 보강은 그 동체가 외압을 받을 경우에는 위 1의 요건을 따라야 하며, 동체가 내압을 받을 경우에는 제3항의 요건에 따라야 한다. 이때, 1개 이상의 동체에 강도용접으로 부착된 공통 노즐의 존재여부는 관계되지 않는다.
⑤ 내압과 외압이 교대로 작용하는 압력용기를 보강하는 경우에는 내압에 관해서는 제3항의 요건을, 외압에 관해서는 제4항의 요건을 따라야 한다.
⑥ 용기의 바깥쪽에 부착하는 노즐의 보강판과 새들에는 용기의 안쪽과 밀봉하는 용접부의 기밀을 시험하기 위한 압축공기와 비눗물로 시험을 위하여 탭 나사로 적어도 1개의 누설검지공[최대 지름 11㎜(7/16 ㏌.)]을 구비하여야 한다. 이 누설검지공은 그 용기를 사용하는 중에 열어 두거나 플러그를 채워 둘 수 있다. 만일 그 구멍을 플러그를 채우면, 이에 사용하는 플러그 재료는 보강판과 용기 벽 사이에 압력을 유지할 수 없어야 한다.
⑦ 여기에서 사용되는 용어의 정의는 다음과 같다
= 고려하고 있는 평면에 대한 총 요구보강 단면적 (그림 36 참조)
( Sn/Sv < 1.0이면 동체를 관통하는 노즐면적을 고려한다), ㎟
= 보강에 이용될 수 있는 압력용기벽의 초과두께 면적 (그림 36 참조)
( Sn/Sv < 1.0이면 동체를 관통하는 노즐면적을 고려한다), ㎟
= 보강에 이용될 수 있는 노즐벽의 초과두께 면적 (그림 36 참조), ㎟
= 노즐이 압력용기벽 안쪽까지 돌출된 경우에 보강으로 이용될 수 있는 면적 (그림 36 참조), ㎟
= 보강에 이용될 수 있는 여러 용접부분의 단면적(그림 36 참조), ㎟
= 보강용으로 추가된 재료의 단면적 (그림 36 참조), ㎟
= 부식여유, ㎜
= 동체의 안지름, ㎜
= 보강요소의 바깥지름, ㎜
= 원형 구멍의 완성된 지름 또는 고려하고 있는 평면에서의 구멍중심축이 용기 중심축을 따르지 않는 구멍의 완성된 치수(보강에 유효한 초과두께를 제외한 두께 중간 면에서의 현의 길이)(그림 36 참조), ㎜
= 과 의 정의 참조 (= 1.0)
= 일체판(solid plate) 이나 분류 B의 맞대기 이음이 있는 경우에는 1.0을 적용한다.
= 0.85, 구멍이 ERW 또는 무용가제 용접의 관이나 튜브에 있는 경우. 만일 ERW 또는 무용가제 용접 이음이 분명히 확인가능하고 구멍이 용접 이음을 통과하지 않음을 알 수 있으면, E1은 이 절의 다른 규정을 이용하여 결정할 수 있다. 또는,
= 구멍의 임의의 부분이 다른 용접이음을 지날 경우, 표 9에서 구하는 이음효율
= 압력용기의 축과 다른 평면에 작용되는 압력에 의한 응력의 변화를 보상하기 위한 보정계수. 원통형동체 및 원추에 있는 일체형으로 보강된 구멍에 대해서는 그림 37을 적용할 수 있고, 그 외의 경우에는 모든 형상에 대해서 1.0을 사용하여야 한다.
= 1.0 보다 작은 강도감소계수
= 압력용기벽을 관통하여 삽입된 노즐벽에 대한 경우로 이다.
= 압력용기벽에 맞대어진(관통하지 않은) 노즐벽에 대한 경우에는 1.0을 적용한다.
=
= ( 또는 중 작은 값) /
=
= 압력용기벽의 안쪽 면에 돌출한 노즐의 돌출거리 (압력용기벽의 안쪽 면으로 돌출한 치수에는 제한이 없다. 그러나, 보강을 계산할 때에는 제한범위를 벗어난 부분은 보강면적에 포함하여서는 아니 된다)
= 구형일 경우 반지름 계수 (에 대한 정의 및 표 13 참조)
[표 13] 타원형경판의 구형 반지름 계수 의 값
| – | 3.0 | 2.8 | 2.6 | 2.4 | 2.2 | 2.0 | 1.8 | 1.6 | 1.4 | 1.2 | 1.0 | |
| – | 1.36 | 1.27 | 1.18 | 1.08 | 0.99 | 0.90 | 0.81 | 0.73 | 0.65 | 0.57 | 0.50 |
비고1. = 등가 구형 반지름
2. = 축비
3. 사용되는 용어의 정의는 제58조 ②항 2를 참조할 것.
4. 중간값에 대해서는 보간법을 사용할 수 있다.
= 설계압력, ㎪
= 동체의 안지름, ㎜
= 노즐의 안쪽 반지름, ㎜
= 해당 별표(또는 ASME Section Ⅱ)로부터 구하는 재료의 허용응력, ㎫.
= 노즐 재료의 허용응력 (위의 에 대한 정의 참조), ㎫
= 압력용기 재료의 허용응력 (위의 에 대한 정의 참조), ㎫
= 보강부재 재료의 허용응력 (위의 에 대한 정의 참조), ㎫
= 압력용기벽의 공칭두께. ㎜
= E=1.0을 사용하여 이 기준의 규정에 따라서 계산된 설계압력에 대한 이음매 없는 동체에서의 원주방향 응력에 근거한 요구두께 또는 성형경판의 요구두께(㎜).다만, 다음 사항은 예외이다.
1) 구멍과 그 구멍의 보강이 접시형경판의 구형부분에 완전히 포함되는 경우에는 은 을 사용하여 구하는 제58조제2항제2호에 따른 요구두께이다.
2) 구멍이 원추에 있는 경우에는은 지름이 인 이음매 없는 원추의 요구두께이다. 이때, 지름 는 노즐 축이 원추 안쪽 벽을 관통하는 곳에서 측정한 값이다.
3) 구멍과 그 구멍의 보강이 타원형경판에 있고 경판의 중심과 일치하는 중심에서 동체 지름의 80%인 지름을 갖는 원내에 완전히 포함되는 경우에는은 반지름 를 갖는 이음매 없는 구형동체에 대한 요구두께이다. 이떄 는 동체 지름이며, 은 표 13에 주어진 계수이다.
= 노즐벽 두께(관의 경우 공칭두께, 그 외는 성형감소여분을 제외한 두께), ㎜
= 이음매 없는 노즐 벽의 요구두께, ㎜
= 보강부재의 두께 또는 높이, ㎜
= 노즐벽 내부 돌출부의 두께, ㎜
= 접합된 용접부가 받는 총 하중, kN
| 보강부재가 없는 경우 | ||
| = A = | 요구면적 | |
| = A1 = = | 동체내의 유효면적 : 큰쪽의 값을 사용할 것 | |
| = A2 = = | 압력용기 바깥쪽으로 돌출한 노즐내의 유효면적 : 작은 쪽의 값을 사용할 것 | |
| = A3 = = = | 안쪽 노즐내의 유효면적 | |
| = A41 = 바깥쪽 노즐 용접부 = 용접부 = (leg)2 | 바깥쪽 용접부내의 유효면적 | |
| = A43 = 안쪽 노즐 용접부 = (leg)2 | 안쪽 용접부내의 유효면적 | |
| ≥ 인 경우 | 구멍이 적절히 보강됨 | |
| 〈 인 경우 | 구멍이 적절하게 보강되지 않으므로 보강부재를 덧붙이거나 또는 두께가 증가되어야됨 | |
| 덧붙혀진 보강부재가 있는 경우 | ||
| = 위의 와 같다. | 요구면적 | |
| = 위의 와 같다. | 유효면적 | |
| = = = = | 바깥쪽으로 돌출한 노즐내의 유효면적 작은 쪽의 면적을 사용할 것 | |
| = = 위의 와 같음 | 안쪽 노즐내의 유효면적 | |
| = = 바깥쪽 노즐 용접부 = | 바깥쪽 용접부 내의 유효면적(노즐부) | |
| = = 바깥쪽 노즐 용접부 = | 바깥쪽 용접부 내의 유효면적(동체부) | |
| = = 안쪽 노즐 용접부 = | 안쪽 용접부 내의 유효면적 | |
| = = | 부재 내의 유효면적 | |
| ≥인 경우 | 구멍이 적절히 보강됨 |
[그림 36] 구멍 보강에서의 기호 및 식
비고 1. 이 식은 보강 한계내에 있는 직사각형 단면적의 부재에 대해서 적용할 수 있다.
길이방향 축과 면의 각도.
[그림 37] F의 값을 결정하기 위한 곡선
제159조
160조
162조
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