압력용기제작기준·안전기준및검사기준-용접이음,후열처리,비파괴검사, 내압시험-

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압력용기제작기준·안전기준및검사기준

- 용접이음, 후열처리, 비파괴검사, 내압시험 -

 

[시행 2002. 1. 1.] [노동부고시 제59호, 2001. 10. 10., 일부개정]

 

 

제23조(용접설계 일반)  ① 용접이음의 효율은 다음에 따른다. 

1. 계산에 사용하는 용접이음의 효율은 <표 2.17>에 따른다. 

2. <표 2.17>은 방사선 투과시험을 하는 경우를 포함한 용접이음의 효율을 규정하고 있으며 이 수치는 설계시 반영되어야 한다.

<표2.17> 용접이음의 효율

 

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제26조(용접 후 열처리)  

 

① 용접 후 응력제거를 위한 열처리 수행시 다음 규정을 따라야 한다. 

1. 용접후 열처리는 다음의 경우에 실시하여야 한다.

다만, KS B 6732(압력 용기의 용접 시공방법의 확인시험)의 부표1에 의한 P번호 8A, 21, 22, 23, 25, 27, 31, 32, 34, 35, 41, 42, 43, 45, 51, 52, 61 및 62의 재료를 용접하여 제작한 압력용기 및 압력용기 부분은 원칙적으로 용접후 열처리를 할 필요가 없다. 

가. KS B 6733 부속서 10의 4에 의해 용접후 열처리가 요구되는 압력용기 및 압력용기의 부분 

나. 사용환경에 의해 용접 후 열처리가 요구되는 압력용기 및 압력용기의 부분 

다. 탄소강 및 저합금강(P번호 1, 3, 4, 5, 9A, 9B, 11A 및 11B의 강재)으로 제작된 압력용기에서 다음의 것 

     (1) 독성물질을 넣은 압력용기 및 압력용기의 부분 

     (2) 설계온도가 －45℃ 이하이고 또한 설계인장응력값이 허용인장응력값의 0.4배 이상의 저온용기 및 그 부분(재료의 충격시험을 할

          필요가 있는 저온용기) 

라. 마찰압접법으로 P번호 3, 4, 5, 6, 7(다만, STS 또는 STSF의 405 및 410S 재료는 제외한다) 및 11A의 강재를 용접한 용접부 

 

2. 모재의 두께는 용접부에 있어서의 모재의 호칭 두께로 하고 모재의 두께가 다를 때에는 다음에 따른다. 

    가. 맞대기 이음일 경우 얇은쪽 모재의 두께 

    나. 겹치기 이음일 경우 얇은쪽 모재의 두께 

    다. 관, 노즐, 플랜지 등을 부착하는 용접부일 경우 이들을 부착하는 부분의 두께 

 

3. 후열처리 대상인 대형 압력용기로서 설치장소에서 직접 용접하는 부위의 응력제거를 하기가 곤란한 것은 국부가열 응력제거 방법 혹은 그밖의 유효하다고 인정되는 방법으로서 잔류응력을 제거하여야 한다. 

 

② 탄소강의 로내에서 응력제거는 다음에 따라야 한다. 

1. 서서히 가열하여 각 부분이 600℃ 이상 650℃ 이하가 되도록 할 것. 이 온도는 T÷25(T는 용접부의 최대두께, ㎜단위)의 시간을 유지할 것 

2. 냉각은 로안에서 서서히 행할 것. 다만, 온도가 300℃이하로 떨어진 이후에는 로 밖에서 공냉할 것 

3. 전체를 둘로 나누어 응력제거를 하는 경우에는 가열부의 겹침부분을 1,500㎜ 이상으로 하고 또한 로 밖으로 나오는 부분의 온도 구배가 재질에 유해하지 않도록 보온할 것 

 

③ 탄소강의 국부가열 

1. 탄소강의 국부가열에 의해 응력제거를 하는 경우에는 용접선을 중심으로 해서 판두께의 12배(관에 대해서는 개선폭의 3배) 이상의 폭을 전 제2항제1호의 규정에 따라 가열 및 냉각을 하여야 한다. 

2. 현장 용접등과 같이 600℃ 이상 가열하는 것이 곤란한 경우에는 피가열물의 온도 및 해당온도의 유지시간은 다음 표에 따라야 한다. 

 

④ 다음에 열거하는 용접부분의 열처리는 다음에서와 같이 국부적인 가열 방법에 따라 수행해 주어도 좋다. 

1. 동체, 관 등의 둘레 이음 

2. 노즐, 와셔 등을 부착하는 용접부분(동체판의 일부를 떼어서 부착물을 맞대기 용접한 부분 제외) 

3. 중요도가 낮고 국부가열의 방법으로 지장없다고 인정되는 용접부분 

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제28조(용접부의 비파괴 시험)  용접부의 결함 여부를 확인할 수 있도록 다음과 같은 기준에 의한 비파괴시험을 하여야 한다.  

 

1. 전길이 방사선투과시험

    다음 각목에 해당하는 용접이음은 그 전길이에 대하여 방사선투과시험을 해야 한다. 

    가. 산업안전기준에 관한 규칙 [별표1]의 제7호에서 규정하는 독성물질을 취급하는 압력용기의 용접이음 

    나. 탄소 강판제의 동체, 경판 그 밖에 이와 유사한 부분의 용접이음으로서 두께 38㎜를 초과하는 것 

    다. 저합금강 및 오스테나이트계 스테인레스강(300계열)의 동체 및 경판 그 밖에 이와 유사한 부분의 용접이음으로서 두께가 25㎜를

          초과하는 것 

    라. 기압시험을 하는 압력용기의 용접이음 

    마. 용접이음의 효율로서 전길이 방사선투과시험을 하는 것의 효율을 사용하는 용접이음 

    바. 페라이트계 스테인레스강(STS 430 TB, STS 405 및 STS 430)으로 제작된 압력용기의 용접이음.

         다만, 두께가 25㎜ 이하(판의 경우에는 13㎜ 이하)로서 오스테나이트계의 용접봉을 사용하는 경우에는 제외 

    사. 클래드강 이음부로서 클래드재가 강도 부재로서 계산되어 있는 경우의 용접부(클래드재가 강도 부재로서 계산되어 있지 않은 경우에는

        모재의 종류에 따라서 결정한다.) 

 

2. 부분 방사선 투과시험 

    가. 제1호에 규정된 이음 이외의 용접 이음에는 부분 방사선 투과시험를 해야 한다.

          다만, 을종압력용기로서 방사선투과시험를 하지 않는 것으로 설계되어 있는 용접이음은 제외한다. 

    나. 부분 방사선 투과시험은 다음에 따라 실시한다. 

         (1) 동일 용접방법 및 동일 용접조건에 의한 용접부 전체길이의 20% 이상의 길이에 대하여 방사선투과시험을 한다.

              다만, 동일 용접방법에 의한 용접부란 동일 용접조건에 의한 동일 자격의 용접사가 하는 용접부이고, 동일 용접조건이란 용접시공

              방법의 확인 시험에 의해 정한 동일 용접조건을 말한다. 

        (2) 용접이음이 교차하는 부분이 있는 경우에 그 교차부분은 모두 방사선 투과시험을 하여야 하며, 외경이 275㎜를 초과하거나

              또는 두께가 29㎜를 초과하는 제23조제2항의 노즐의 B 및 C 용접이음은 용접부 전체길이에 포함해야 한다. 

 

3. 방사선 투과시험의 방법과 결과의 판정 

가. 강재의 용접부의 방사선 투과시험은 KS B 0845(강 용접부의 방사선 투과시험방법)및 다음에 따라 실시한다. 

     (1) 상기 규격에서 정하는 상질은 덧살을 제거한 맞대기 용접부에 대해서는 B급, 그밖에 대해서는 A급으로 한다. 

     (2) (1)에서 규정한 상질의 등급에 따라 상기 규격에서 정하는 투과도계 식별도 및 계조계의 값을 만족해 한다. 

     (3) 상기 규격에서 정하는 제1종, 제2종 또는 제4종의 결함에 대하여는 2류 이하인 경우를 합격으로 한다. 제3종 결함은 불합격으로 한다. 

나. 알루미늄 및 그 합금의 용접부에 대한 방사선 투과시험은 다음에 따라 실시해야 한다. 

    (1) KS D 0242(알루미늄 용접부의 방사선 투과시험방법 및 투과사진의 등급 분류방법)에 의해 실시하고 동 규격에서 정하는 1급 및 2급을

        합격으로 한다. 

    (2) 알루미늄관의 원둘레 용접부의 방사선투과시험은 KS D 0243(알루미늄관의 원둘레 용접부의 방사선 투과시험방법)에 따라하고,

         결과의 판정은 (1)의 규정에 준한다. 

    (3) 알루미늄의 T형 용접부의 방사선투과시험은 KS D 0245(알루미늄의 T형 용접부 방사선 투과시험방법)에 따르며, 결과의 판정은 (1)의

         규정에 준한다. 

다. 스테인레스 강재의 용접부에 대한 방사선 투과시험은 KS D 0237(스테인레스강 용접부의 방사선 투과시험방법 및 투과사진의 등급 분류

     방법)및 다음에 따라 실시한다. 

     (1) 상기 규격에서 정하는 상질은 덧살을 제거한 맞대기 용접부에 대해서는 특급, 그밖에 대해서는 보통급으로 한다. 

     (2) (1)에서 규정한 상질등급에 따라 상기 규격에서 정하는 기준을 만족해야 한다. 

     (3) 상기 규격에서 정하는 제1종, 제2종 및 제4종의 결함에 대해서는 각각 동 규격에서 정하는 1급 및 2급을 합격으로 하며, 제3종 결함은

          불합격으로 한다. 

라. 티타늄의 용접부에 대한 방사선 투과시험은 KS D 0239(티타늄 용접부의 방사선 투과시험방법)에 따라서 하고, 동 규격에서 정하는 1급,

      2급 및 3급을 합격으로 한다. 

 

4. 초음파 탐상시험 

    가. 초음파탐상시험은 다음의 경우에 해당될 때 실시한다. 다만, 두께 6㎜ 이하의 강용접부와 오스테나이트계 스테인레스강 및 9% 니켈강의

         용접부는 제외한다. 

        (1) 제1호의 각목에 해당되는 이음으로서 방사선투과시험이 곤란한 경우의 완전용입부 

        (2) 재질, 판두께, 구조, 사용조건 등에 따라서 특히 필요하다고 인정되는 용접부 

나. 강용접부의 초음파탐상시험은 KS B 0896(강용접부의 초음파 탐상시험방법 및 시험결과의 등급 분류방법) 및 다음에 따른다. 

     (1) 검출레벨은 L검출레벨로 한다. 

     (2) 감도조정을 위해 사용하는 대비시험편은 상기 규격에서 정하는 RB－4로 한다. 

     (3) 상기 규격에서 정하는 1급 및 2급을 합격으로 한다. 

다. 알루미늄 용접부의 초음파탐상시험은 다음과 같다. 

     (1) 알루미늄 맞대기용접부의 초음파탐상시험은 KS B 0897(알루미늄 맞대기 용접부의 초음파 경사각탐상시험방법)에 따라하고,

          평가레벨은 C평가레벨(다만, 동일 시험부에 대해서 방사선 투과시험을 병행하여 실시할 경우 미세한 블로우 홀 및 이와 유사한

          결함의 검출을 필요로 하지 않을 경우는 B평가레벨)로 하며, 동 규격에서 정하는 1급 및 2급을 합격으로 한다. 

     (2) 알루미늄관의 용접부의 초음파탐상시험은 KS B 0521(알루미늄관 용접부의 초음파 경사각탐상시험방법)에 따라하고, 평가레벨은

          B평가레벨(다만, 동일 시험부에 대해서 방사선 투과시험을 병행하여 실시할 경우 미세한 블로우 홀 및 이와 유사한 결함의 검출을

          필요로 하지 않을 경우는 A평가레벨)로 하며, 동 규격에서 정하는 1급 및 2급을 합격으로 한다. 

     (3) 알루미늄의 T형 용접부의 초음파탐상시험은 KS B 0522(알루미늄 T형 용접부의 초음파 탐상 시험방법)에 따라 하고, 평가레벨은

          C평가레벨(다만, 동일시험부에 대해서 방사선 투과시험을 병행하여 실시할 경우 미세한 블로우 홀 및 이와 유사한 결함의 검출을

          필요로 하지 않을 경우는 B평가레벨)로 하며, 동 규격에서 정하는 1급 및 2급을 합격으로 한다. 

 

5. 침투탐상시험 

가. 침투탐상시험은 다음의 경우에 해당될 때 실시한다. 

     (1) 제1호의 전길이 방사선투과시험 대상 용기의 개구부, 보강재 등의 부속품을 부착하는 용접부로서 자분탐상시험이 곤란한 경우 

     (2) 재질, 판두께, 구조, 사용조건 등에 따라서 특히 필요하다고 인정되는 용접부 

나. 침투탐상시험을 실시하는 경우에는 KS B 0816(침투탐상 시험방법 및 지시모양의 분류)을 준용하며 탐상결과 갈라짐에 의한 침투지시

     모양이 없어야 한다. 

 

6. 자분탐상시험 

가. 자분탐상시험은 다음의 경우에 해당될 때에 실시한다. 

    (1) 제1호의 전길이 방사선투과시험이 지정된 압력용기의 개구부 및 보강재 등을 부착하는 용접부 

    (2) 재질, 판두께, 구조, 사용조건 등에 따라서 특히 필요하다고 인정되는 용접부 

나. 자분탐상시험은 KS D 0213(철강재료의 자분탐상 시험방법 및 결함 자분모양의 분류)을 준용하며, 탐상결과 균열에 의한 자분모양이

     없어야 한다. 

 

7. 비파괴시험 재시험
용접부의 육안에 의한 시험 및 방사선투과시험 등 비파괴시험에 불합격한 경우에는 다음에 근거하여 보수를 하고 합격하여야 한다. 

가. 방사선투과시험을 하여 불합격한 경우는 다음과 같다. 

     (1) 전길이 방사선투과시험을 한 것은 불합격 원인이 된 결함부를 완전히 제거하여 재용접하고 그부분에 대하여 다시 방사선투과시험을

          하여 합격을 해야한다. 

     (2) 부분 방사선투과시험을 한 것은 합격하지 못한 부분에 인접한 2곳 혹은 합격하지 못한 방사선 사진이 대표하는 용접이음, 이음부분

           또는 이음군 중에 임의의 2곳에 대하여 다음의 요령으로 방사선투과 시험을 해야한다. 다만, 이 시험을 생략하고 곧 그 용접이음 부분

           또는 이음군의 전길이 방사선투과시험을 해도 좋다.
          (가) 상기의 2곳 쌍방이 방사선투과시험을 한 결과 합격했을 때는 그 용접이음, 이음부분 또는 이음군은 최초의 방사선투과시험의

                결과가 불합격된 부분을 완전히 제거하여 재용접하고, 그부분에 대하여 다시 방사선투과시험을 하고 합격하면 방사선투과시험에

                합격한 것으로 간주한다.
           (나) 상기의 2곳 중 적어도 1곳이 방사선투과시험을 한 결과 합격하지 않았을 때에는 그 용접이음, 이음부분 또는 이음군은 전체길이에

                 합격하지 않은 것으로 하고 용접을 다시 해야한다. 다만, 그 용접 이음, 이음부분 또는 이음군의 전체길이에 대해 방사선투과시험을

                 하고 합격하지 않은 모든 결함부를 완전히 제거하여 재용접한 다음, 그부분에 대해 다시 방사선투과시험을하여 모두 합격하면 용접

                 을 하지 않아도 된다. 

나. 방사선투과시험 이외의 비파괴시험(육안검사, 자분탐상시험, 침투탐상시험 및 초음파탐상시험)에서 결함이 검출되어 불합격된 결함부는

     충분히 제거하고 결함부의 보수를 하여 각각 시험을 실시하여 합격해야 한다. 

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  제29조(내압시험)  압력용기는 제작 후 국부적인 팽창, 늘어남 또는 누설 등이 없다는 것과 내압성능을 확인하여야 한다.  

 

1. 내압시험의 압력
    압력용기는 다음 각목의 구분에 따라 각기 각목에서 정한 압력으로 수압에 의한 내압시험(이하 "수압시험"이라 한다.)을 하고

     이에 합격하여야 한다. 

     가. 강제 또는 비철금속제의 압력용기는 최고 허용압력(또는 설계압력)의 1.5배의 압력에 다음의 온도보정을 한 압력

여기에서 Ρa: 온도보정된 내압시험압력 (kg/㎠){㎫}
Ρ: 온도보정전의 내압시험압력 (kg/㎠){㎫}
σn: 내압시험을 할 때의 온도에 있어서의 재료의 허용인장응력(kg/㎟){N/㎟}
σa: 설계온도에 있어서의 재료의 허용인장응력(kg/㎟){N/㎟} 

 

     나. 최고허용압력(또는 설계압력)이 1kg/㎠ (0.1㎫) 이하인 주철제 압력 용기는 2kg/㎠ (0.2㎫)의 압력 

     다. 최고허용압력(또는 설계압력)이 1kg/㎠ (0.1㎫)를 초과하는 주철제 압력용기는 최고사용압력의 2배의 압력 

     라. 법랑 또는 유리 라이닝한 압력용기는 최고허용압력(또는 설계압력) 

     마. 특수한 형상 등으로 강도를 계산하기 어려운 부분은 다음 계산식에 의하여 계산한 검정수압 시험압력으로 한다. 

 

(1) 내압을 받는 압력용기의 부분에는 다음에 따라 계산한 검정수압 시험압력

Ρo : 검정수압 시험압력 (kg/㎠){㎫}
Ρ : 최고사용압력 (kg/㎠){㎫}
σ : 인장강도의 규격 최소치(kg/㎠){㎫}
σa : 설계온도에 있어서 재료의 허용인장응력 (kg/㎟){N/㎟}
σo : 시험온도에 있어서 재료의 허용인장응력 (kg/㎟){N/㎟} 

 

(2) 외압을 받는 압력용기의 부분에 대한 수압시험 압력은 예정하는 최고 허용압력(또는 설계압력)의 1.5배 이상의 검정수압 시험압력을

      가한다.   

      또한 진공 또는 부분적으로 진공인 용기의 수압시험 압력은 대기압과 사용절대압력과의 차에 1.5배의 검정수압시험 압력을 용기 내부에

       가하며, 수압시험이 곤란할 경우에는 기압시험에 의하여 대신할 수 있다. 

바. 다음에 해당되는 압력용기의 수압시험은 기압시험으로 대신할수 있다. 이 경우에 있어서 시험압력은 최고허용압력(또는 설계압력)의

      1.25배의 압력에 가.목에 의한 온도보정을 한 압력으로 한다. 

     (1) 물의 존재가 해당 압력용기의 사용상 허가되지 않은 경우 

     (2) 수압시험 후 물기가 완전히 없어지지 않은 경우 

     (3) 물을 가득 채우면 해당 압력용기 및 그 지지구조 등에 부적당한 변형 또는 응력이 발생할 위험이 있는 것으로서 그 대책이 실용적이지

          않은 경우 

    (4) 물을 구입하기가 현저하게 어려운 경우 

     (5) 적절한 수질의 물을 구입하기가 곤란한 경우(오스테나이트계 스테인레스강인 경우의 염소이온 농도 등) 

 

2. 내압시험의 방법 

     가. 수압시험에 사용하는 물의 온도는 압력용기가 취성파괴를 일으킬 우려가 없는 온도로 해야 한다. 

     나. 수압시험에 있어서 물을 충전한 다음 잔류공기를 제거하고 가압으로 승압시킨 다음 압력을 유지하면서 용접부분을 비롯한 각 연결부분

          을 점검해서 누설, 변형등 기타의 이상이 없을 때에 합격으로 해야 한다. 

     다. 기압시험은 공기, 질소 등 위험성이 없는 기체를 사용해야 한다. 

     라. 기압시험에 사용하는 기체의 온도는 압력용기가 취성파괴를 일으킬 염려가 없는 온도로 해야 한다. 

     마. 기압시험은 시험압력의 50%까지 서서히 승압시키고 이상이 없는 것을 확인한 이후에는 내압시험 압력의 10%씩 서서히 승압시키고,

           그때 마다 안전한 위치로부터 이상 유무를 감시하면서 내압시험 압력에 도달할 때까지 승압시킨다. 

     바. 압력유지 시간은 내압시험 압력까지 상승시킨 후 압력이 안정된 후에 최저 10분간 유지하고, 그 후에 부분적으로 팽창, 연신 등의

          이상유무를 확인하여야 하며, 이 경우 이상 유무 확인은 안전한 방법에 따른다. 

     사. 내압시험 중에 이상 징후가 확인된 경우는 즉시 강압시키고 이상을 수정한 후에 시험을 다시하여야 한다. 

     아. 내압시험 종료 후 수압시험인 경우에 배수는 부압이 발생하지 않도록 하여야 하며 기압시험인 경우의 강압은 현저하게 음이 발행하지

           않도록 서서히 하여야 한다. 또한 시험기체를 대기에 방출한 경우에는 밸브, 배관 등에 과냉각이 발생하지 않는 강압속도로 제어하여야

           한다. 

     자. 압력계는 최대눈금이 내압시험 압력의 1.5배 이상 3배 이하의 것을 2개 사용해야 한다. 

     차. 내압시험 후 내압부의 주요부분에 보수용접을 한 경우에는 내압시험을 재실시하여야 한다. 

     카. 2개 이상의 방으로 구성된 복합용기의 내압시험은 다음과 같이 실시한다. 

         (1) 각 방이 독립적으로 운전되는 경우에는 각각 별도의 압력용기로 취급하며 한쪽 방에 내압시험을 할 때에는 다른 쪽 방은

               대기압상태로 비워둔다. 

         (2) 복합용기의 각 방이 운전개시, 운전 중 및 정지기간 중에 생길 수 있는 최대차압으로 설계된 공통부재가 있는 경우와 그 차압이

              인접한 방의 높은 쪽의 압력보다 작은 경우 그 공통부재는 설계차압을 설계압력으로 하고 제1호의 규정에 의한 내압시험압력으로

              시험한다. 

 

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