▣ 배관 응력해석 배관계통의 설계 안전성을 수치적으로 검증하고, 설계규정을 준수하며 배치 및 지지물의 위치나 형식, 설계요구 조건 등을 만족하는지를 규명 설계수명에 도달할 때까지 설계규격이나 사양에서 요구하는 다양한 하중조건 하에서 허용응력 범위에 있는지, 안전하게 사용할 수 있는지의 여부를 수치적으로 증명 고온유체를 이송하는 배관계에 있어서는 열 하중에 의하여 발생하는 응력이 규정치 이내에 있어야 하고, 충분한 유연성을 지니도록 배치 ▣ 배관 응력해석 자중이나 열 하중에 대한 정적 설계뿐만 아니라 지진, 바람 이외의 동적 조건에서도 배관의 건전성을 보장하면서 경제적인 운전이 되도록 설계함이 타당 해석업무는 하중조건 또는 경계조건을 수학적 모델을 통해 수행해야 하나 계산과정이 복잡하기 때문에 컴퓨터 프로그램을 이용한 수치해석을 사용하여 실제 운전조건과 유사한 모델링 기법을통해 하중에 의한 변위와 배관의 건전성 결과 확인
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▣ 응력해석 역무의 요약 건전성 확인을 위한 응력해석의 세분화 플랜트의 특성 또는 현장의 설계요건에 부합하는지를 검토 압력, 열팽창, 자중, 바람, 지진 등의 하중에 대한 배관의 안전성 여부 배관과 연결되는 기기노즐이 과도한 하중을 받고 있는지의 검토 배관지지대 및 배관지지물의 위치 및 타입을 적절하게 선정 열팽창이나 진동으로 배관이나 구조물과의 간섭발생 여부를 검토 경험에 의한 과도한 설계보다는 최적화를 설현하기 위한 과학적 수법 배관계통의 안전성을 수치적으로 검증하고, 해석관련 설계규정을 준수
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▣ 배관 응력해석의 목적 1) 응력해석 적용규격(기준 규격) 및 해석기준
ASME B & PV Code, Section I, ASME B31.1 또는 B31.3 이 외의 사항은 설계기준서에 따라 적용 유체 에너지밀도 및 계통의 중요도에 따라 임계배관(Critical Piping)과 일반 배관으로 구분 응력해석이 요구되는 임계배관 계통
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2) 발전플랜트의 임계배관 계통
주증기 계통 (Main Steam System) 보일러 급수 계통 (Boiler Feedwater System) 급수가열기 배수 계통 (Heater Drain System) 추기 계통 (Extraction Steam System) 복수 계통 (Condensate System) ANSI 900 lbs 이상 설계온도 400℃이상의 배관계통
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▣ 응력해석 필수대상 A 해석대상 제외가 가능한 일반 배관계 B 단순 계산식 또는 그래픽을 이용한 근사 해석 가능한 배관계 C 해석전용 프로그램을 사용하여 상세검토가 필요한 배관계 ▣ 응력해석 필수대상 1) 발전 및 화학플랜트에서 해석검토가 요구되는 주요대상
Turbine의 Inlet & Outlet 배관 Compressor 및 Blower의 Inlet & Outlet 배관 프로세스용 펌프 Suction & Discharge 배관 Air Fin Cooler의 Inlet & Outlet 배관 Fired Heater 관련 배관 Reactor, Regenerator 관련 배관 이중 보온관(Jacketed) 배관
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2) 발전 및 화학플랜트에서 해석검토가 요구되는 주요대상
Flange 누수 발생으로 인하여 위험성이 높은 배관 Fluid “M” Service로 분류되는 위험물 취급 배관 1500# 이상 고압(High Pressure)로 분류되는 주요 배관 인허가 사항이 필요한 배관 비 금속성 배관으로 주요 프로세스에 사용되는 배관 침하(Settlement)가 크게 발생하는 Tank, Vessel 배관 이상 유체(Two Phase Flow) 또는 충격하중 발생이 예상되는 배관 Expansion Joint가 설치되는 배관
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▣ 응력해석에 필요한 상관자료 1) 공정흐름도 (Process Flow Diagram: PFD)
– 온도, 압력, 유량 등을 참조
2) 공정배관계장도 (P&ID)
– 배관크기 및 보온재 두께 등을 파악
3) 배관자재 사양서 (PMS)
– 배관크기 및 보온재 두께 등을 파악
4) 기기 배치도 (Equipment Drawing)
– 연결되는설비에 대한 위치 검토
5) 철 구조물 도면
– 배관 구속력의 위치, 높이, 방향 및 부재의 크기 확인
6) 배관 배치도 (Piping Arrangement)
– 배관의 위치, 높이 및 방향, 이격 거리
7) 3차원 배관해석도
– 지지점을 포함하여야 하며 전산 입력용으로 활용