고압 공정 배관용 합금 피팅 선택

고압 공정 배관용 합금 피팅은 서로 다른 두 가지 요구사항을 충족해야 합니다. 설계 온도 범위 전체에서 압력을 견뎌야 하며, 유체와 접촉하는 표면은 실제 공정 환경에 대한 내성을 갖춰야 합니다. 적합한 합금도 부족한 압력 설계를 보완할 수 없으며, 벽 두께가 충분한 피팅도 재료가 국부 부식에 취약하면 조기에 고장 날 수 있습니다.

설계 조건과 적용 배관 코드를 먼저 확인한 다음, 유체, 온도, 접합 방식 및 검사 요구사항을 기준으로 후보 재료를 비교합니다. 호칭 관경과 스케줄만으로는 특정 용도에 적합한 피팅인지 판단할 수 없습니다.

압력 및 온도 범위 전체를 확인합니다

설계 압력과 온도뿐 아니라 정상 운전 범위도 기록합니다. 시동, 정지, 세척, 비정상 운전 및 압력 시험 조건을 포함해야 합니다. 최고 압력이 발생하는 시점과 다른 시점에 온도가 변동하더라도, 온도 변화 중에 피팅이 가장 가혹한 기계적 조건을 겪을 수 있습니다.

재료 강도는 일반적으로 온도에 따라 변합니다. 고온 운전의 경우, 해당 재료에 대해 적용되는 코드의 허용 응력과 설계 규칙을 사용합니다. 지속적인 고온으로 크리프가 고려 대상이 되는 경우, 단기 인장 강도만으로 장기 압력 성능을 판단하기에는 충분하지 않습니다.

저온에서는 인성이 제한 요소가 될 수 있습니다. 사양에는 최저 설계 온도와 재료, 두께 및 배관 코드에 적용되는 충격 시험 요구사항을 명시해야 합니다.

반복 하중 조건도 확인합니다. 빈번한 압력 변화, 온도 과도 현상 및 진동은 특히 용접부, 단면 변화부 및 응력 집중 부위에서 피로 문제를 일으킬 수 있습니다. 정압 계산을 충족하는 피팅이라고 해서 심한 반복 하중 조건에 자동으로 적합한 것은 아닙니다.

공정 화학 조건에 맞는 합금을 선택합니다

내식성 재료를 선정할 때는 유체의 이름만으로 판단할 수 없습니다. 농도, 온도, 용존 산소, 염화물, 오염물 및 유동 조건에 따라 같은 합금의 거동도 달라질 수 있습니다. 주 흐름뿐 아니라 정체 구역과 침전물도 고려해야 합니다. 침전물 아래나 접합부의 틈새는 벌크 액체보다 더 가혹한 환경을 만들 수 있습니다.

예를 들어, 염화물이 포함된 공정 유체에서 공식이나 틈새 부식 위험이 있는 경우 C-276 또는 C-22와 같은 니켈-몰리브덴-크롬 합금을 고려할 수 있습니다. 두 합금 중 어느 것을 선택할지는 산화성 및 환원성 조건을 포함한 전체 화학적 노출 환경에 따라 달라집니다. 어느 등급도 모든 산 혼합물에 보편적으로 내성이 있다고 간주해서는 안 됩니다.

B-2 및 B-3과 같은 니켈-몰리브덴 합금은 일부 염산 적용을 포함한 특정 환원성 산 환경의 후보 재료입니다. 산화성 오염물이 있으면 적합성이 달라질 수 있습니다. 반대로 Hastelloy X와 같이 주로 고온 강도를 위해 선정된 합금이 강한 화학 환경용으로 선정된 등급과 동일한 수용액 내식성을 제공한다고 가정해서는 안 됩니다.

티타늄은 일부 염화물 함유 환경과 해수 환경에 적합할 수 있지만, 니켈 합금을 보편적으로 대체할 수 있는 재료는 아닙니다. 환원성 산, 틈새 조건 및 보호 산화막의 특성은 모두 티타늄의 적합성에 영향을 줄 수 있습니다. 구리-니켈 합금은 일부 해양 환경에 적합할 수 있지만, 성능은 유동 조건과 수질에 따라 달라지며 니켈 기반 내식 합금과 서로 대체할 수 없습니다.

공개된 부식 데이터가 공정 혼합물을 반영하지 않는 경우, 필요한 경우 용접부와 예상되는 침전물까지 포함하여 실제 공정을 대표하는 조건에서 후보 재료를 평가합니다. 일반 부식률이 낮다는 사실만으로 국부 부식이나 응력 부식 균열을 배제할 수는 없습니다.

피팅이 압력 경계 부품으로 적합한지 확인합니다

피팅의 종류와 제조 방법을 확인합니다. 심리스 또는 용접 맞대기 용접 피팅, 단조 소켓 용접 또는 나사식 피팅, 특수 설계 부품 등이 이에 해당합니다. 엘보, 레듀서, 티 및 분기관은 응력 분포가 서로 다를 수 있으므로, 직관과 호칭 벽 두께가 같다는 것만으로 설계 검토가 완료되는 것은 아닙니다.

적용 배관 코드와 해당 부품 표준 또는 문서화된 부품 설계 방법을 함께 사용합니다. 피팅의 지정 치수, 제조 공차, 재료 등급 및 압력-온도 성능을 확인합니다. 비표준 형상이나 표준 부품의 확립된 설계 범위를 벗어나는 용도에는 추가 계산 또는 적격성 평가가 필요할 수 있습니다.

완성품의 최소 벽 두께에 특히 주의를 기울여야 합니다. 성형, 가공 및 용접 준비 과정에서 국부 두께가 줄어들 수 있으며, 사용 중에는 부식 및 침식 여유가 필요할 수 있습니다. 중요한 것은 원소재의 호칭 벽 두께가 적절했는지가 아니라, 완성된 부품이 가장 제한적인 위치에서도 요구 두께를 유지하는지입니다.

누출의 결과가 크거나 진동, 부식 또는 반복 하중이 중요한 경우에는 나사식 연결부를 별도로 면밀히 검토해야 합니다. 나사산 부위의 단면 감소와 조인트의 밀봉 방식 때문에 다른 연결 방식이 더 적합할 수 있습니다. 최종 선택은 코드, 압력 등급, 유지보수 요구사항 및 사용 조건에 따라 달라집니다.

피팅뿐 아니라 접합부 전체를 고려합니다

피팅 성능은 용접부와 인접 배관에 따라 달라집니다. 각 접합부 양쪽의 재료, 용가재 및 승인된 용접 절차를 지정해야 합니다. 서로 다른 금속의 용접부는 희석으로 인해 용접 금속의 화학 조성이 바뀌고 내식성이나 기계적 특성에 영향을 줄 수 있으므로 특히 주의해야 합니다.

제작 관리도 중요합니다. 표면 오염, 부적절한 입열 또는 적절하지 않은 열처리는 내식 합금의 성능을 저하시킬 수 있습니다. 예를 들어 티타늄은 용접 중 고온 금속의 오염을 제한하기 위해 효과적인 차폐가 필요합니다. 니켈 합금의 경우 용접 절차에서 선택된 등급과 완성된 접합부에 요구되는 특성을 고려해야 합니다.

같은 공정 시스템에 니켈 합금 튜브가 사용되는 경우, Hastelloy Alloy Tubes에는 C-276, C-22, B-2, B-3 및 X와 같은 등급이 포함됩니다. 이는 배관 재료의 적합성을 평가할 때 유용한 출발점이지만, 튜브 사양만으로 해당 합금으로 만든 피팅의 압력 등급이나 제조 적격성이 입증되지는 않습니다.

검증 가능한 구매 사양을 작성합니다

재료와 피팅 설계를 선정한 후에는 입고 시 확인할 수 있는 요구사항으로 결정 내용을 구체화합니다. 합금의 상품명만으로는 충분하지 않습니다. 적용 재료 지정 및 제품 사양, 치수, 피팅 표준 또는 승인된 설계 기준, 제조 방법을 명시해야 합니다.

검사 및 문서화 패키지는 고장 결과와 적용 프로젝트 요구사항에 맞춰야 합니다. 적용 분야에 따라 다음 항목을 포함할 수 있습니다.

• 화학 조성, 기계적 특성, 열처리 및 추적성을 확인할 수 있는 재료 인증서.
• 중요 위치의 최소 벽 두께를 포함한 치수 검사.
• 재료 등급 혼동 위험을 줄이기 위한 양성 재료 식별(PMI).
• 용접부 또는 완성품에 요구되는 비파괴 검사.
• 적용 코드 또는 프로젝트 사양에서 요구하는 압력 시험.
• 용접 절차, 용접사 및 요구되는 부식 시험에 관한 기록.

주문 전에 데이터시트를 배관 설계와 일치시킵니다. 압력 및 온도 범위, 유체 조성, 부식 여유, 연결부 상세, 검사 요구사항 및 예상 운전 사이클을 제공합니다. 이를 통해 제조업체는 의도된 사용 조건에 맞는 재료, 형상 및 문서를 갖춘 피팅을 공급할 수 있습니다.