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DAY 2 : 10월14일 수요일 <API Tank, Valves, Piping Conference>
◦ (세션명) Valve & Piping
B1: LOW EMISSIONS
◦ (주제) Valve Fugitive Emission Testing (API Fugitive Emission Standards Update)
◦ (발표자 이름) Rich Davis (소속) Flexitallic LP.
◦ (발표내용)
- API Standard 622: 'Type testing of Process Valve Packing for Fugitive Emissions'의 3
차 개정판은 2011.08. 발행되었으며 다음 세 가지 시험에 관한 요건과 변수 수립
① 유해물질 누설(Fugitive Emissions), ②부식(Corrosion), ③패킹 재료의 구성 및 특성
(Packing Material Composition and Properties)
상기 시험은 상승 및 회전식 Stem을 갖는 on-off 밸브에 사용되는 패킹에 적용 및 현재
개정 작업중
- 추가 혹은 변경 사항
① 유해물질 누설은 조정 가능한 500 ppmv를 조정 불가능한 100 ppmv로 개정
② 유해물질 누설 감지를 위한 시험 모니터링 장비 공개
- API Standard 624: 'Type testing of Rising Stem Valves Equipped with Flexible
Graphite Packing for Fugitive Emissions'의 2012.11. 초판에 대하여 설명
- 상기 규격은 API 622 규격에 따라 시험된 제품의 인정기준(100 ppmv) 요건을 규정하며
패킹은 사용온도 -29℃~538℃(-20℉~1000℉)에 적합하여야 하고 시험요건은 EPA Method 21을 기준으로 제정
NPS24보다 크거나 Class1500 이상 밸브는 이 규격 적용대상이 아님
- 규격의 주요내용은 다음과 같음
① 총 310회의 기계적 시험 사이클과 3회의 열적 시험 사이클 적용
기계적 시험은 상온에서 시작
② 추가적으로 구매자 요구가 있을 경우, -29℃(-20℉)에서 저온시험 수행
③ 260℃±2%(500℉±5%)에서 고온시험 시행
④ 시험압력은 600 psig보다 낮게 또는 ASME B16.34에 따른 재료 그룹별로 500℉에서
최고 허용 압력 적용, 시험 중 일정하게 유지
- 규격을 만족하는 밸브
① 형식승인을 받은 밸브의 실 장치 설계, 패킹 재료, 패킹 제조자, 패킹형식 변경시,
재승인을 받아야 함.
② 제조 설비의 장소 등이 변경된 경우, 구매자는 재승인을 받도록 요구할 수 있음
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- API Standard 641: 'Type testing of Quarter turn Valves for Fugitive Emissions'는 현재
개발중이며 다음 요건을 포함할 것
① 모든 Stem seal 재료에 적용 가능
② 시험 가스는 메탄(methane)
③ 기계적 및 열적 시험 사이클 횟수 증가
④ 누설량이 100 ppm을 초과하지 않는다면, 합격으로 간주
- 다만, 모든 형식의 밸브, Stem seal 종류 등에 대한 포괄적 규격이라서 개발 작업이
복잡할뿐만 아니라 기계적 및 열적 시험 사이클 횟수에 대한 논의도 진행중임.
- Upstream & Midstream용 API 6D 밸브와 관련하여 'Association of Wellhead Equipment
Manufactures'이 작업반을 구성하여 'Technical Recommendation'을 2016년 말까지 끝낼 예정
[질의 및 답변]
◦ 질의 :
- ISO에서의 누설 시험과 차이점은 무엇인가?
◦ 답변 :
- API에서는 시험가스로 헬륨은 허용되지 않음 (US EPA 요건)
[의견]
◦ 국내 상황
- 현재 국내 업체가 API 규격 인증을 받고자 할 경우, 국내에서 시험 불가함,
국내 API 인증시험 관련 규격의 적용방법 및 향후 개정 동향을 참고하여 개발.설계를
추진하여야 할 것임.
◦ 발전방안
- 특기사항 없음
◦ (세션명) Coatings/Linings
A3
◦ (주제) Fitness for service evalutation of stroage tanks & associated piping and
pipelines
◦ (발표자 이름) Joel L. Andreani (소속) The Equity Engineering Group
◦ (발표내용)
- Case Study를 통해 FFS 기술이 어떻게 수리-교체 결정을 묘사할수 있는지 설명할 것임
- API 653과 API 579규정에 기반을 둔 구조물의 강도 평가와 손상원인, 형상에 따른
하중 적용, 검사 방법 등이 주로 다룸
- API 579 평가하기 위해서는 다음의 8가지 단계를 거쳐야 하며, 3단계의 분석 실시
① Daamge의 식별(API 571)
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② Geometry/ Location/ Load가 절차대로 적용되었는지 확인
③ 필요 데이터의 검사(그리드 enRP, 크랙의 크기, 변형 모양 등)
④ 실제와 같은 FFS 절차와 허용기준
⑤ 남은 수명 평가
⑥ 교정
⑦ 진행사항 모니터링
⑧ 분석
- 구조물의 응력, 변형, ASME stress categorization, 좌굴 평가 실시
좌굴 하중은 구조물 전체에서 나타날 수도 있지만 국부적인 부분에서 빈번하게 발생되므로
설계시 필수적으로 고려해야하는 하중 요소
- 좌굴 안전계수 RSF(Remaining Strengt Factor)는 좌굴 하중/저항 강도로 나타내어지는
데 이 값이 0.9보다 커야 구조물이 적절한 강도를 지녔다고 판단 가능
즉, 구조물에 작용되는 하중이 구조가 견딜 수 있는 하중의 90%가 넘지 않아야 함
이러한 하중-파단 평가는 아래 표와 같은 순서로 진행
a. Case study 1.: AST Localized Thinning, Tank 제원: 245 x 54 foot, Floating Roof Tank,
Crude
- Tank shell의 코너부분에 국부적으로 Thinning 이 발생할 수 있음
API 579 PART 5(또는 4) 규정에 의해서 Critical thickness profiles(CTP)를 작성
t-min 계산 수행, 이때의 RSF ≧ 0.9
Shell profile의 국부적 thinning 평가 방법은 아래 그림과 같음
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- 구조물의 강도를 평가하기 위한 방법으로 FEA(finite element analysis) 방법 활용하였음
- 상기 simulation 결과, 향후 1, 2년의 부식은 문제없음
b. Case study 2: Thinning - pipeline 과 연결된 24, 42, 48인치 Crude Lines
- ① API 579 PART 4(LEVEL 2), API 579 PART 5(LEVEL 2, 3)에 대해 수행
c. Case study 3: Crack- Like Flaw (CLF)
- API 579 part 9 수행
① CLF의 비파괴 검사
a) Length(2c)
b) Depth(a)
c) Location, orientation
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② 재료 강도
③ 응력
- Hydrostatic Test를 활용한 Crack 검사
- Hydrostatic test기 제원: 116 X 50 Foot, 벤젠탱크(Benzene Tank),
API 650 Annex F Design
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- FEA 해석
첫 번째 그림은 tank에 작용하는 하중을 보여 줌
일반적인 tank는 기본적으로 중립축에 대하여 축대칭 구조를 지니고 있으며, 이에 따
라 작용하는 하중 역시 축대칭적인 압력 작용
황색 화살표는 tank내부의 유체의 density에 의한 유체정수압을 나타내고 있으며 tank
bottom 쪽으로 갈수록 선형적으로 증가하는 특징을 보여 줌
두 번째로 보라색 화살표의 경우 내부 유체의 vapour pressure의 하중을 나타냄
이는 tank 면을 따라 수직성분으로 단일하게 작용하는 압력 임
빨간 화살표는 중력가속도 이며, tank 의 각 part별 밀도에 작용, 하중으로 나타남
이러한 하중들을 오른쪽 그림과 같이 FEM을 통한 geometry에 적용시켜 각 part별
stress를 평가하게 됨
d. Case study 4: Settlement/Deformation
- 아래와 같은 그림의 다양한 예제들을 활용하여 simulation 수행
크기: 40~ 300 foot, Floating Roofs, Fxed Roofs, 사용기간: 10년이하~50년,
Edge Settlement, Shell Edge Settlement, Botton Edge Settlement,
Combination
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- FEM을 통하여 수행한 part별 stress는 아래 그림과 같이 결과를 확인할 수 있다.
- 결과: 수리가 전혀 필요없는 경우, 배수시설 향상 및 부수적인 수리가 요함
최악의 경우, 주요 부품 교체
[질의 및 답변]
◦ 질의 :
- 없음
◦ 답변 :
- 없음
[의견]
◦ 국내 상황
- FEM의 경우 국내의 선박 기자재의 강도를 평가하기 위하여 많이 수행되고 있음,
국내 중대형 조선소에서 많은 선박을 건조, 그에 따른 무수한 데이터가 존재.
이에, API 진출시 해외업체보다 많은 경쟁력 확보가 가능
◦ 발전방안
- 특기사항 없음
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DAY 3 : 10월15일 목요일 <API Tank, Valves, Piping Conference>
◦ (세션명) Valve & Piping
B1: LOW EMISSIONS
◦ (주제) Surge Protection Methods in Pipelines
◦ (발표자 이름) Gobind Khiani (소속) Fluor Canada Ltd.
◦ (발표내용)
- Surge란 유동 속도의 급격한 변동으로 유발된 압력파에 의한 수격 현상(Water
hammer)
수격(Water Hammer)이라는 용어는 밸브를 급격하여 열거나 닫아서 배관 작업시 발생
하는 망치 소리와 같은 소리가 발생하는 현상에서 유래
- Surge 해석이 필요한 이유는 다음과 같음
① 배관 및 그 부속품의 보호
② 인명 보호
③ 배관 비용 감소
④ 시스템 개선을 위한 가치 공학
⑤ 보전 및 안전
- Surge 해석이 필요한 경우는 다음과 같음
* 다음 조건중 하나라도 해당될 경우 Surge 해석을 고려할 필요가 있음
① 최대 유속 변동이 4 feet/sec(=1.31 m/sec)를 초과할 때
② 배관의 길이가 1000 feet(=300 m)를 초과할 때
③ 시스템에 급속 작동 밸브가 있을 때
④ 시스템에 펌프가 있을 때
⑤ 헤더 시스템에 여러 배관이 연결될 때
- Surge 시스템 설계시 고려 사항
① 배관내 최대 허용 압력
② 배압
③ Surge 완화 밸브를 통한 유량
④ 유체의 온도
⑤ 밸브 위치
⑥ 최고 사용압력에서 포화압력
⑦ 외부 승인의 필요성 등
- Surge 밸브 설계시 고려 사항
① 선호 밸브 형식 (앵글 글로브, 체크, 볼 등)
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② 요구되는 밸브의 직경 및 압력 등급
③ (주문자 요건의) 밸브가 열리기 전 까지 최대 허용 시간
④ 도출 밸브의 최대 연속 방출 시간
⑤ 설치 지역의 지진 환경 조건
⑥ 최대 허용 밸브 시트 누설
⑦ 배관에 연결 방법
⑧ 수동 개방 장치 요건, 배출 흐름 지시계 등 부속품
⑨ 요구되는 재료
- 급수 관장치에서의 Surge 계산 가이드라인
∗
여기서, Δh = 파이프 압력 수두 변화
a = 압력파 속도
g = 중력 가속도
Δh = 속도 변화
∗∗
여기서, k = 액체의 체적 탄성 계수
E = 배관 재료의 종탄성 계수
D = 파이프 내경 (인치)
e = 파이프 벽 두께 (인치)
u = 포아송 비
- Surge 밸브의 형상은 다음과 같음
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- Surge 밸브의 운용
[질의 및 답변]
◦ 질의 :
- 특기사항 없음.
◦ 답변 :
- 특기사항 없음.
[의견]
◦ 국내 상황
- 국내 밸브 제작사도 마찬가지로 배관내 Surge 현상을 제어하기 위한 밸브 개발에 참
고 할수 있을 것으로 생각됨.
◦ 발전방안
- 특기사항 없음.
◦ (세션명) Valve & Piping
B6: Valve Tracking and Pressure Surge
◦ (주제) Valvees NDE: Basics & Benefits
◦ (발표자 이름) Greg Johnson (소속) United Valve
◦ (발표내용)
- 근래의 비파괴 시험(NDE) 이전에는 사용이력, 수압시험, 파단(내력)시험 및 육안검사가
있었음
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- NDE 시 발전사를 간략하게 살펴보면 다음과 같음
① 1850년대: 기름과 호분을 이용, 최초 침투 탐상 시험
② 1924: 밸브 주물에 대한 최초 방사선 시험
③ 1934: 최초 상업적 자분탐상 시험
④ 1975: 휴대식 PMI(Positive Material Inspection) 기기 이용
- 밸브에 NDE 적용은 대략 1950대부터이며, NDE 종류별 약어 표시를 아래에 나타냄
- 육안 검사(Visual) VT
- 액체 침투 탐상(Liquid Penetrant) PT
- 자분 탐상 시험(Magnetic Particle) MT
- 초음파 탐상 시험(Ultrasonic) UT
- 방사선 투과 시험(Radiographic) RT
- 휴대식 성분 분석 시험(Positive Material Identification) PMI
- NDE 관련 미국의 'American Society for Nondestructive Testing (ASNT), SNT-TC1A'에
기술자 등급은 Level I,Ⅱ,Ⅲ로 구분 (Level Ⅲ가 취상급)
- 각 NDE 별 특성을 설명하면 다음과 같음
① 육안 검사(VT)
o 최소 비용
o 용접검사시 중요
o API 598: MSS SP-55에 따른 주조품 검사에 중요
o 시력 검사가 필요하며 색맹인 사람을 검사를 할 수 없는 경우가 있음
② 액체침투 탐상 시험(PT)
o 표면 결함만 검출 가능
o 약간의 훈련 필요
o 용접 검사시 균열 발견에 유용
o 주조품 표면 결함 및 표면에 연결된 결함 발견에 유용
o 유의점은 거친 표면의 주조품에는 적용 곤란
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③ 자분 탐상 시험(MT)
o 자성체에만 적용 가능
o 표면 및 깊지 않은 표면하 검출 가능
o 균열 검출 능력 탁월
o 요크 형식 등 휴대식
④ 초음파 탐상 시험(UT)
o 내부 결함 검출 가능
o 기계 가공되지 않은 주.단조품에 적용 가능
o 용접부 검사에도 적용 가능
o 적절한 훈련 필요
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⑤ 방사선 투과 시험(RT)
o 주조품의 내부 결함 탐상에 최적
o 검사 결과가 기록물로 남음
o 용접부 검사에 최적
o 정확한 주조품 검사에는 적절한 기능과 많은 경험이 필요함
o 비싼 비용
⑥ 휴대식 성분 분석 시험(PMI)
o 금속재료의 화학성분 분석 및 식별
o QA/QC 관리업무에 최적
o 덧붙임 용접 등 용접 공정 검증
o 장비가 고가
o 훈련은 크게 어렵지 않음
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⑦ 경도 시험
o 열처리 검증에 유용
o 용접 절차상 요구되는 경우 많음
o 특별하게 NACE MR0175 & MR0103 등을 적용할 경우 중요
o 탄소강의 재료강도를 추정할 경우 사용 가능
o 시험기기의 다양한 형식
⑧ 추가 NDE가 요구되는 밸브 사용 분야
o 원자력 분야
o NACE MR0175 & MR0103
o 수소 처리 관련 분야
o ASME B31.2_Process Piping, Category M의 극독성 배관용
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- 각 NDE 별 표준 및 규격은 다음과 같음
① 육안 검사(VT)
o MSS SP-55 : Quality Standard for Steel Castings, for Valves, Flanges,
Fittings and Other Piping Components
o MSS SP-112 : Quality Standard for Evaluation of Cast Surface Finishes –
Visual & Tactile Method
o B&PVC Code, Section V, article 9
② 침투 탐상 시험(PT)
o ΗMSS SP-93 : Quality Standard for Steel Castings and Forgings for Valves,
Flanges, Fittings and Other Piping Components – Liquid
Penetrant Method
o ASME B16.34 : Valves- Flanged, Threaded and Welding End, Mandatory
Appendix III
o B&PVC Code, Section V, article 6
③ 자분 탐상 시험(MT)
o MSS SP-53 : Quality Standard for Valves, Flanges, Fittings and Other Piping
Components – Magnetic Particle Method
o ASME B16.34 : Valves- Flanged, Threaded and Welding End, Mandatory
Appendix II
o B&PVC Code, Section V, article 7
④ 방사선 투과 시험(RT)
o MSS SP-95 : Quality Standard for Ferritic & Martensitic Steel Castings for
Valves, Flanges, Fittings and Other Piping Components –
Ultrasonic Method
o ASME B16.34 : Valves- Flanged, Threaded and Welding End, Mandatory
Appendix IV
o B&PVC Code, Section V, article 5
① 휴대식 성분 분석 시험(PMI)
o MSS SP-137 : Quality Standard for Positive Material Identification of Metal
Valves, Flanges, Fittings and Other Piping Components
o API 578 : Material Verification Program for New and Existing Alloy Piping
Systems
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- 방사선 투과 시험(RT)와 관련 유의 사항을 정리하면 다음과 같음
① 결함 형식과 결함 등급간 차이가 크지 않아 특별하게 해석이 필요한 경우
② 최악의 결함은 주관적이지 않고 분간하기 쉽다. 예로, 균열, 고온 터짐, 수축 등
Level V 이상
③ 성능 또는 작업자 숙련도 관련 결함의 식별. 예로, 성능 관련 Level 4 수축과
숙련도 관련 Level 5 수축, 성능 관련 고온 터짐 및 Level 5 수축 등
[질의 및 답변]
◦ 질의 :
- 특기사항 없음.
◦ 답변 :
- 특기사항 없음.
[의견]
◦ 국내 상황
- 발표자의 수많은 경험을 검사자 및 제작사 등에서 참고하여 발표자가 했던 실수 등을
되풀이 하지 않을 수 있는 좋은 기회가 될 것으로 생각됨.
◦ 발전방안
- 특기사항 없음.
