배관 이음에서 직경이 다른 두 배관을 연결할 때 리듀서를 사용한다. 캡과 플러그는 배관 끝을 막는 용도이고, 유니온은 분해 가능한 연결을 담당한다. 부품의 기능을 밀폐, 연결, 직경 변경으로 나누어 판단한다.
도시가스 배관에서 피크 시 가스 공급압력 저하를 방지하려면 인근 배관과 상호 연결하는 환상망배관 설계를 적용한다. 상호 연결 구조는 한쪽 공급이 원활하지 않아도 다른 쪽에서 가스를 받을 수 있게 한다.
용접부 외관검사에서는 균열, 오버랩, 스패터 부착, 비드 형상, 언더컷의 허용 기준을 확인한다. 보강 덧붙임은 모재 표면보다 낮지 않도록 하며 설계와 규격에 따른 적정 높이를 유지한다. 보강 덧붙임 높이를 절대적인 최소 수치로 단정하지 않고, 과도한 보강이 응력 집중을 일으킬 수 있음을 함께 판단한다.
고압가스 제조장치의 재료는 가스의 화학적 성질과 재질의 부식 저항성을 함께 고려하여 선정한다. 암모니아와 아세틸렌은 구리와 반응하여 폭발 위험을 만들 수 있으므로 구리재 사용을 금지한다. 상온건조 염소는 보통강 표면의 부동태 피막을 이용할 수 있고, 탄소강은 저온에서 취성이 커지는 점을 주의한다. 암모니아 합성탑 내통에는 18-8 스테인레스강을 사용한다.
저압 가스 배관에서 내경이 1/2로 줄면 유속이 4배가 되고, 유속 제곱과 지름 반비례를 함께 고려하여 압력손실이 32배가 된다. 관경 산정에서는 폴 공식에 유량, 압력강하, 배관 길이, 비중을 대입하여 관경을 역산한다. 열응력 제거 이음으로 상온스프링, 슬라이드 이음, 벨로우즈 이음을 구분하고 플랜지 이음은 단순 연결 부재로 판단한다.
예제
내경이 1/2로 줄면 단면적은 1/4이 되고 유속은 4배가 된다. 유속 제곱에 따른 16배와 지름 감소에 따른 2배를 함께 적용하여 압력손실이 32배가 된다.
폴 공식 Q = 0.707√(d⁵ΔP/LS)에 Q=200, ΔP=15, L=225, S=0.64를 대입하면 d⁵은 약 7.6×10⁷이 되고, d는 약 15cm로 산출된다.
대표 기출 3문항
배관 등의 용접 및 비파괴검사 중 용접부의 외관검사로서 기준에 맞지 않는 것은?
보강 덧붙임은 그 높이가 모재 표면보다 낮지 않도록 하고, 3mm 이상으로 할 것
외면의 언더컷은 그 단면이 V자형으로 되지 않도록 하며, 1개의 언더컷 길이 및 30mm 이하 및 0.5mm 이하이어야 한다.
용접부 및 그 부근에는 균열, 아아크 스트라이크, 위해하다고 인정되는 지그의 흔적, 오버랩 및 피트 등의 결함이 없을 것
비이드형상이 일정하며, 슬러그, 스패터등의 부착되어 있지 않을 것
정답과 해설 보기
정답 ① · 문항은 용접부 외관검사에서 기준에 맞지 않는 진술을 고르라는 내용이다. 보강 덧붙임에 관해서는 모재 표면보다 낮지 않아야 한다는 원칙은 있으나 특정 수치인 '3mm 이상'을 절대적 기준으로 제시하는 것은 일반 규격의 통상적 요구사항과 일치하지 않아 과도한 조건이다.
용접부 외관검사 기준에서 보강 덧붙임(오버레이)의 높이는 일반적으로 모재 표면보다 낮아서는 안 되며, 최소 두께 규정이 있지만 '3mm 이상'이라는 절대적 최소값은 기준에 맞지 않는 과도한 요구사항이다.
다음 고압가스 제조장치의 재료에 대한 설명으로 틀린 것은?
상온건조 상태의 염소가스에서는 보통강을 사용해도 된다.
암모니아 아세틸렌의 배관재료에는 구리재를 사용해도 된다.
탄소강의 충격치는 -70℃ 부근에서 거의 0으로 된다.
암모니아 합성탑 내통의 재료에는 18-8 스테인레스강을 사용 한다.
정답과 해설 보기
정답 ② · 문항은 고압가스 제조장치의 재료에 대한 설명 중 틀린 것을 찾는 문제이다. 구리 재료는 암모니아나 아세틸렌과 접촉할 경우 위험한 화합물을 형성하거나 반응을 일으킬 수 있어 이들 가스의 배관이나 장비용으로는 금지된다; 따라서 '암모니아·아세틸렌 배관에 구리 사용 가능'이라는 설명이 틀리다.
고압가스 제조장치 재료 선정 시, 가스의 화학적 성질과 재질의 부식 저항성을 고려해야 하며, 구리는 암모니아와 반응하여 폭발성 폭발물을 생성할 수 있어 사용이 금지된다.
배관 연장 225m 의 본관에 200m³/h 의 가스를 흐르게 하려면 관경을 얼마로 하면 좋은가? (단, 기점-종점간의 압력 강하를 : 15㎜H20, 가스비중 : 0.64, 유량계수를 : 0.707로 한다.)
약10㎝
약15㎝
약25㎝
약30㎝
정답과 해설 보기
정답 ② · 배관의 유량 계산식이나 미치(Michael)식 등을 이용하여 역산하면 됩니다. 폴(Pole) 공식 Q = 0.707 × √(d⁵ × ΔP / (L × S))에 주어진 값을 대입하여 관경 d를 산출합니다.
폴 공식 Q = 0.707√(d⁵ΔP/LS)에 유량, 압력강하, 길이, 비중을 대입하여 관경 d를 역산한다.