KGS AC111(고압가스용 저장탱크 및 압력용기 제조 기준) 개정안 항목별 개정사유

현   행

개  정  (안)

개정 사유

1.3 다른 기준의 인정

1.3.1 신기술 제품 검사기준

1.3.1.1 <생 략>

1.3.1.2 압력용기등이 표 1.3.1.2에 따른 인정기준에 따라 해당 공인검사기관에서 검사를 받은 것에 대하여는 1.3.1.1에 따른 안전관리를 저해하지 아니한다고 산업통상자원부장관이 인정한 경우로 보아 검사특례 신청·심사 없이 해당 인정기준에 따라 검사를 실시할 수 있다.

표 1.3.1.2 외국 압력용기등의 인정기준 및 공인검사기관

인정기준	공인검사기관
<생략>	<생략>
<생략>	<생략>
<생략>	<생략>
API 530(직화식열교환기) <생 략>	<생략>
<생략>	<생략>

1.3 ---------

1.3.1 -----------

1.3.1.1 <현행과 같음>

1.3.1.2 ----------------------------------------------------------------------않는다고 ----------------------------------------------------------------.

표 1.3.1.2 -------------------------

인정기준	공인검사기관
<현행과 같음>	<현행과 같음>
<현행과 같음>	<현행과 같음>
<현행과 같음>	<현행과 같음>
API 560(직화식열교환기) <현행과 같음>	<현행과 같음>
<현행과 같음>	<현행과 같음>

ㅇ 재료, 설계, 제작방법, 검사, 시험 등 API 직화식열교환기의 제조기준은 API 560으로서, API 직화식열교환기의 외국 인정기준 수정

- API 530은 API 직화식열교환기의 튜브 및 피팅류의 두께 결정 등 설계에 관한 기준

※ API 560에는 직화식열교환기의 튜브 등의 두께 결정은 API530을 따르도록 규정하고 있음

1.3.2 외국 압력용기등 제조등록기준

1.3.2.1 <생 략>

1.3.2.2 「고압가스 안전관리법 시행령」제5조의2제2항제2호에 따라 표 1.3.1.2의 인정기준으로 제조하고 해당 공인검사기관의 검사를 받은 것으로 한다. 다만, API 기준으로 제조한 직화식 열교환기 및 평저형저장탱크는 제외한다.

<신 설>

1.3.2 ---------------

1.3.2.1 <현행과 같음>

1.3.2.2 ---------------------------------------------------------------------------. ---------------------------------------.

1.3.2.3 1.3.2.2에도 불구하고 3.2.7.2에 따른 압력용기등을 제조하는 경우에는 이 기준 3.8.1.1에서 3.8.1.4까지에 적합해야 한다. 다만, 다음에 해당하는 압력용기등은 3.8.1.2에서 3.8.1.4까지에 적합한 것으로 본다.

(1) 표 1.3.1.2에 따른 ASME SEC.Ⅷ으로 제조되어 ASME SEC.Ⅷ DIV.3에서 정한 KD-10(수소 압력용기용 특별 요구사항)에 적합한 압력용기

(2) 표 1.3.1.2에 따른 PED로 제조되어 독일 압력용기 워킹그룹(Arbeitsgemeinschaft Druckbehalter, 이하 “AD”라 한다) 압력용기 규격 AD-2000 S2(피로하중 분석)에 적합한 압력용기

ㅇ 외국 인정기준에 따라 제조한 압력용기등 중 내수소취성 성능을 검증하지 않은 경우에 대해 이 기준의 내수소취성 검증을 실시토록 규정

ㅇ 또한, 외국 인정기준에 따라 내수소취성 성능을 검증한 압력용기에 대하여 이 기준의 저속변형률 인장시험을 실시토록 규정

1.4 용어정의

이 기준에서 사용하는 용어의 뜻은 다음과 같다. 다만, 이 기준에서 정의하지 아니한 용어에 대하여는 규칙, 「액화석유가스의 안전관리 및 사업법 시행규칙」 및 「도시가스사업법 시행규칙」에서 사용한 용어와 같으며 그 밖에 용어는 한국산업표준에 따른다.

1.4.1 ~ 1.4.5 <생 략>

<신 설>

1.4 ----

----------------------------------------- 않은 ------------------------------------------------------------------------------------------.

1.4.1 ~ 1.4.5 <현행과 같음>

1.4.6 “수소취성(hydrogen embrittlement)” 이란 금속이 수소원자의 침입으로 연성을 잃고 취성균열로 이어지는 현상을 말한다.

ㅇ“수소취성”용어 정의

<신 설>

1.6 경과조치

1.6.1 이 기준은 공포한 날부터 시행한다. 다만, 1.3.2.3의 단서 규정에 따른 압력용기등에 적용하는 3.8.1.1의 저속변형률 인장시험 기준은 이 기준 공포 후 3개월이 경과한 날부터 시행한다.

ㅇ 외국 인정기준으로 제조하는 압력용기등에 대한 저속변형률 인장시험 적용 시 시험소요기간 등 사업자 준비기간을 고려한 경과조치 신설

3.2 재료

압력용기등의 재료는 그 압력용기등의 안전성을 확보하기 위하여 다음 기준에 따른다.

3.2.1 ~ 3.2.4(2)  <생 략>

<신 설>

3.2 --

-------------------------------------------.

3.2.1 ~ 3.2.4(2)  <현행과 같음>

(3) AD-2000 S2에서 정한 뜨임강(tempered steel, 34CrMo4)

ㅇ 외국의 기준에 따른 인정재료로서 독일 AD-2000 S2에 따른 뜨임강(tempered steel, 34CrMo4)을 추가

- 내수소취성을 검증해야 하는 압력용기등의 재료에 한함

3.2.7 수소가 포함된 액화가스 또는 압축가스를 내용물로 하는 압력용기등의 경우에는 고온의 운전조건에서 수소침식 등의 우려가 있으므로 재료를 선택하는 경우 미국석유협회(American Petroleum Institute, API) Reco㎜ended Practice 941에 따른다.

< 신 설 >

3.2.7 수소가 포함된 액화가스 또는 압축가스를 내용물로 하는 압력용기등은 다음의 기준을 준수해야 한다.

3.2.7.1 고온의 운전조건에서 사용하는 압력용기등의 경우에는 미국석유협회(american petroleum institute, API) Recommended Practice 941에 적합할 것

3.2.7.2 95 ℃ 이하에서 운전하는 다음의 압력용기등은 3.8.1에 따른 내수소취성 성능을 만족할 것

(1) 설계압력 중 수소분압(수소가 차지하는 압력을 말한다. 이하 같다)이 41 ㎫을 초과하면서 용접부가 없는 압력용기등

(2) 설계압력 중 수소분압이 5.2 ㎫을 초과하고, 인장강도가 945 ㎫를 초과하면서 용접부가 없는 압력용기등

ㅇ 내수소취성 성능 검증을 실시해야 하는 압력용기등 대상을 규정

(3) 설계압력 중 수소분압이 17 ㎫을 초과하면서 용접부가 있는 압력용기등

(4) 설계압력 중 수소분압이 5.2 ㎫을 초과하고, 인장강도가 620 ㎫를 초과하면서 용접부가 있는 압력용기등

3.8 성능(내용 없음)

<신 설>

3.8 성능

3.8.1 내수소취성

3.2.7.2에 따른 압력용기등은 그림 3.8.1과 같이 내수소취성 성능에 대한 평가를 실시해야 한다.

그림 3.8.1 내수소취성 평가 흐름도

ㅇ 내수소취성 성능 평가 방법을 규정

➊ 저속변형률 인장시험

➋ 파괴시험

➌ 피로파괴시험

3.8.1.1 저속변형률 인장시험

저속변형률 인장시험은 압력용기등에 사용하는 동일 재료(압력용기 제조 조건과 동일한 열처리 등을 적용한 재료를 말한다. 이하 같다)를 사용하여 다음 기준에 따라 실시한다.

(1) 시험방법

(1-1) 표 3.8.1.1에서 정한 시험편 등 시험조건을 만족하여 다음 기준에 따라 실시한다. 다만, 이 기준에서 정하고 있지 않은 시험조건에 관한 사항은 ASTM E8 및 ASTM G142에 따른다.

표 3.8.1.1 저속변형률 인장시험

구분		조건	비고
시험편	노치
	노치없음		알루미늄, 스테인리스강의 경우 노치시험편 대신 가능
	수량	시험군, 대조군 각각 3개씩
챔버분위기	시험군	상온에서 압력용기등의 설계압력으로 가압된 수소가스	300 계열의 스테인리스강의 경우에는 챔버분위기의 온도를 –53 ℃로 설정
	대조군	상온의 일반분위기(수소분위기 외의 불활성가스, 대기, 진공분위기를 말한다. 이하같다)
시험 속도	노치 시험편	0.02 ㎜/s ± 10 %	ASTM G142
	노치없는시험편	0.002 ㎜/s ± 10 %

(1-2) 시험군(설계압력의 고압수소 분위기) 및 대조군(일반분위기)의 인장시험결과를 다음의 식을 이용하여 비교한다.

[eqn: RNTS= {NTS _{H}} over {NTS _{R}} `]

[eqn: RRA= {RA _{H}} over {RA _{R}} `]

여기에서

RNTS: 수소/일반 노치인장강도 비교(relative notch tensile strength)

NTSH: 수소 노치인장강도(notch tensile strength after testing in the hydrogen environment)

NTSR: 일반 노치인장강도(notch tensile strength after testing in the reference environment)

RRA: 수소/일반 단면수축률 비교(relative reduction of area)

RAH: 수소 단면수축률(reduction of area after testing in the hydrogen environment)

RAR: 일반 단면수축률(reduction of area after testing in the reference environment)

(2) 적합기준

저속변형률 인장시험은 다음 기준을 모두 만족하는 경우 적합으로 한다.

(2-1) RNTS의 값이 0.5 이상이어야 한다. 이 경우, 3.8.1.3에 따른 피로 및 파괴시험을 추가로 실시하여 내수소취성 성능을 평가한다.

(2-2) 알루미늄 및 오스테나이트계 스테인리스강의 경우에는 RNTS 또는 RRA의 값 중 어느 하나가 0.9 이상이어야 한다.

3.8.1.2 파괴시험

3.8.1.2.1 표 3.8.1.2.1에서 정하고 있는 변환식으로 압력용기등에 사용하는 동일 재료에 대한 한계응력확대계수(KIc)을 정한다.

(1) KIc란 한계응력확대계수로서 I 모드의 파괴시험에서 구해지며, 균열이 발생하는 양상이 변화하는(급속도로 균열성장) 임계점(c)의 응력확대계수를 말한다.

(2) [eqn: K](㎫·m1/2) K는 응력(stress, σ)과 균열크기(crack size, a)가 결합된 복수인자로 응력확대계수(stress intensity factor)로 표현한다. 아래 첨자 중 I은 응력(σ)의 변화가 균열면의 수직한 축으로만 이루어지는 모드를 말한다.

ㅇ 압력용기등에 사용하는 재료가 수소환경에서 충분한 기계적강도 등을 갖는지에 대한 검증 시험으로서, 저속변형률 인장시험 실시

- 시험방법 및 적합기준 등을 규정

ㅇ 대기 중에서 압력용기 재료의 한계응력확대계수를 확인하기 위한 파괴시험 실시

표 3.8.1.2.1 한계응력확대계수(파괴인성) 변환식

파괴인성 인자	변환식	참조
한계응력확대계수(평면변형 파괴인성, KIc)	-	ASTM E399
탄성-소성 파괴인성(elastic-plastic fracture toughness, JIC)	[eqn: K _{Ic} = sqrt {J _{IC} BULLET E _{y}} `````````(plain`stress)# # K _{Ic} = sqrt {{J _{IC} BULLET E _{y}} over {1- nu ^{2}}} `````````(plain`strain)]	ASTM E1829
샤르피 V노치 충격시험에 의한 흡수에너지(CVN)	[eqn: LEFT ( {K _{Ic}} over {sigma _{YS}} RIGHT ) ^{2} =0.64 LEFT ( {CVN} over {sigma _{YS}} -0.01 RIGHT )]	ASTM SA-370
균열선단개구변위(Crack tip opening displacement, CTOD)	[eqn: K _{Ic} = sqrt {(CTOD) BULLET E _{y} BULLET sigma _{YS}}]	ASTM E1290
[비고] KIC = plane‐strain fracture toughness(평면변형 파괴인성) JIC = elastic-plastic fracture toughness(탄성-소성 파괴인성) CVN = charpy v‐notch i㎫ct strength(샤르피 V노치 충격시험에 의한 흡수에너지) CTOD = crack tip opening displacement(균열선단개구변위) E = modulus of elasticity (적정온도에서의 탄성계수) v = poisson’s ratio (푸아송 비) σYS = engineering yield stress evaluated at the temperature of interest (적정 온도에서의 항복 응력)

3.8.1.2.2 다음의 기준에 따라 압력용기등의 파열전누출(leak-before-burst, LBB)모드를 확인해야 한다.

(1) 표 3.8.1.2.1으로 구한 한계응력확대계수(KIc)로부터  한계균열깊이(ac)를 구한다.

(2) 한계균열깊이(ac)는 압력용기등의 두께 이상이어야 해당 압력용기등의 파열전누출모드를 갖춘 것으로 본다.

(3) 한계균열깊이(ac)가 압력용기등의 두께 미만이나 압력용기등의 두께 0.8배 이상일 경우에는 추가적으로 API579-1/ASME FFS-1에 따른 평가 방법을 적용하여, 그 결과가 균열부 선상에서 표면으로부터 남은 거리(ligament)가 (KIc/σYS)2 보다 작으면 파열전누출 모드로 볼 수 있다.

3.8.1.2.3 다음의 기준에 따라 고압수소 분위기에서 결정되는 수소한계응력확대계수(threshold stress intensity factors for hydrogen assisted cracking, KIH)을 확인해야 한다.

(1) 수소한계응력확대계수(KIH)은 표 3.8.1.2.3에 따른 시험방법을 통하여 결정한다. 다만, 이 기준에서 정하고 있지 않은 시험방법에 관한 사항은 ASTM E1681에 따른다.

표 3.8.1.2.3 수소한계응력확대계수(KIH) 결정 시험방법

구분

조건

비고

참조규격

ASTM E1681

시험순서

1.시험편 로딩 > 2.챔버 배기 > 3. 챔버 내 고압가스 가압 > 4. 시험 > 5. 수소 가스 조성 측정

시험편

두께

가능한 최종 열처리 조건에서 가장 두꺼운 단면, 압력용기등 설계 두께의 85 % 이상

85% 미만인 경우

비고의

시험편 구속유효성 조건만족시 사용 가능

노치

구조

노치 방향

TL 또는 CL

용접부와 열영향부에서 TL방향이 불가능할시 LT로 대체

수량

모재, 용접부, 열영향부 각각 3개씩

사전균열의 방법 (precracking)

1. 사전균열은 시험편 두께(B)의 10 % 또는 1 ㎜ 중 큰 값보다 커야 한다.

2. 사전균열 생성시 마지막 1 ㎜ 부위는 예상되는 수소한계응력확대계수(KIH)의 60 %보다 크지 않은 최대응력확대계수(Kmax)로 수행한다. 균열면은 시험편의 폭과 두께의 방향과 ±10 °범위 내에서 평행하게 한다.

3. KIH가 20 ㎫√m 아래인 민감한 물질은 예상되는 KIH의 60 %보다 큰 최대응력확대계수(Kmax)로 시작하여 단계적으로 힘을 줄여가며(force shedding or K decreaing) 사전균열을 제작한다.

4. 사전균열(precrack)을 내는 중에 균열부(crack)가 오염되는 것을 주의해야 한다.

챔버분위기

상온에서 압력용기등의 설계압력으로 가압된 수소가스

초기적용 탄성응력확대계수

일정

하중

초기값 필요없음. KIAPP ≧ KIH로 적용 응력확대계수(KIAPP)

일정

변위

1.5 KIH < KIAPP < 198 ㎫-m1/2

페라이트강의 경우, 항복강도에 따른 초기적용 탄성 응력확대계수(KIAPP)

항복강도(σYS, ㎫)	초기적용 탄성 응력확대계수(KIAPP, ㎫-m1/2)
621	159 ~ 198
759	85 ~ 159
897	71 ~ 115

시험시간

페라이트강 및 마르텐사이트 스테인리스강

1000시간

오스테나이트 스테인리스강

5000 시간

시험종료 직후 수소가스 불순물제한

시험종료 직후 수소가스 내 불순물의 제한

O2	CO2	CO	H2O
< 1ppm	< 1ppm	< 1ppm	< 3ppm

99.999 %의 수소가스순도로 시험할 경우에는 시험가스의 불순물 측정 제외

파괴인성 한계응력확대계수 관련 보고서

①시험편 정의: 시편 타입, 두께, 폭, 주방향 및 노치방향, 노치깊이, 사전균열 길이

②시험기기 정의: 로딩체, 로딩방법, 최초로딩속도, 변위측정기, 환경챔버 종류 등 시험에 쓰이는 모든 관측 및 측정 기기들

③시험대상 재료 정의 : 화학조성(측정방법), 기계적 특성(0.2 %오프셋 항복강도, 인장강도 등)

④사전균열 상세절차 : Kmax, 응력확대계수 범위, 사전균열시 최종에 사용된 ΔK

⑤시험전반 시험편 저장, 챔버 내 수소가스 등 가스 화학조성, 저장(사용)기간, 온도, 교체주기

⑥관측 및 측정결과(일별 기록 및 경향점검) : 환경변수 조절, 시험편 전위, 온도, pH, 시험가스 내 산소 등 불순물 포함 조성

⑦균열형태 : 피로균열 뷸균일성, 면외 균열, 균열가지, 전단선(shear lips), 임계이하 균열성장의 증거

⑧KIEAC : 1)한계값 결정에 사용된 KI 와 시간-균열 값 2)레플리카 시험의 수 3)고장(run out failure) 없는 시험기간 4) 한계응력확대계수 결정에 사용된 시험편의 a0/W 값 5)유효성 범위 포함 여부

⑨시험 중 특이점, 중단점, 변곡점의 크기, 시간, 발생수, 기간 등

[비고] 시험편 구속유효성 조건: 2.5 × (KIH/σYS)2의 값이 시험편의 두께(B), 초기균열길이(a0) 및 표면으로부터 남은 길이(ligament, W-a0) 각각의 값보다 같거나 작아야 유효하다.

ㅇ 파열전누출모드 확인 기준 신설

ㅇ 수소분위기에서의 압력용기 재료에 대한 한계응력확대계수 결정을 위한 기준 신설

- 시험방법 및 결정기준을 규정

(2) 시험편의 수소균열부는 다음의 방법으로 확인한다.

(2-1) 수소균열부를 약 300 ℃의 온도에서 30분 동안 열 착색한다.

(2-2) 열 착색한 수소균열부는 주사 전자 현미경(scanning electron microscope)으로 성장된 균열 크기를 측정한다. 이 경우 측정 지점은 사전균열과 수직한 방향으로 시험편 두께의 25 %, 50 %, 75 %의 위치에서 각각 측정한다.

(3) 수소한계응력확대계수(KIH)은 다음의 기준에 따라 결정한다.

(3-1) K1APP(시험 초기 시험편에 적용하는 탄성 응력확대계수을 말한다. 이하 K1APP라 한다)를 일정하중 방법으로 적용하여 시험한 경우에는 K1APP를 KIH로 한다.

(3-2) K1APP를 일정변위 방법을 적용하여 시험한 경우에는 K1APP의 1/2배가 되는 값을 KIH로 한다. 이 경우 최종균열크기는 시험편의 넓이(W)의 0.95배를 초과하지 않아야 한다.

(3-3) 표 3.8.1.2.3의 비고에 따른 시험편 구속유효성 조건과 일치하지 않는 시험편을 사용하여 결정된 수소한계응력확대계수(KIH)은 해당 압력용기등에만 적용해야 한다.

(3-4) 결정된 수소한계응력확대계수(KIH)은 동등재료(재료 제조사 및 재료의 화학조성, 열처리가 동일한 경우를 말한다)의 압력용기등에 적용할 수 있다. 이 경우 해당 압력용기등 재료의 인장강도 및 항복강도는 그 수소한계응력확대계수(KIH) 결정 시 사용된 재료의 인장강도 및 항복강도 각각의 5 %를 초과하지 않아야 한다.

(4) 시험시간 내 시험결과, 수소분위기에서의 한계균열깊이(acH)가 사전균열크기로부터 0.25 ㎜ 초과하지 않는다면, 해당 압력용기등의 재료는 내수소취성 성능을 갖는 것으로 본다.

3.8.1.3 피로파괴시험

압력용기등은 피로파괴시험을 통하여 고압수소 분위기에서의 피로균열성장률(fatigue crack growth rate, da/dN)과 그 압력용기등의 사용가능 사이클(수명)을 결정해야 한다.

3.8.1.3.1 피로균열성장률

(1) 시험은 표 3.8.1.3.1(1)에 따라 실시한다. 다만, 이 기준에서 정하고 있지 않은 시험방법에 관한 사항은 ASTM E647에 따른다.

표 3.8.1.3.1(1) 피로균열성장률 측정 시험방법

구분

조건

비고

참조규격

ASTM E647

시험순서

1.시험편 로딩 > 2.챔버 배기 > 3. 챔버 내 고압가스 가압 > 4. 시험 > 5. 수소 가스 조성 측정

시험편

노치

구조

노치 방향

TL 또는 CL

표3.8.1.3.2의 그림 참조

용접부 노치는 용접부의 중간, 열영향부는 노치가 열영향부를 최대한 많이 포함하도록 한다.

수량

모재, 용접부, 열영향부 각각 3개씩

사전균열의 방법 (precracking)

표3.8.1.2.3의 사전균열의 방법 동일

챔버분위기

상온에서 압력용기등의 설계압력으로 가압된 수소가스

시험속도 상한

1 Hz

CSA

R(Kmin/Kmax) 비율

설계에 사용되는 값보다 적지 않아야 한다.

최고사용압력, 최저사용압력에서 추론

시험종료 직후 수소가스 불순물제한

시험종료 직후 수소가스 내 불순물의 제한

O2	CO2	CO	H2O
< 1ppm	< 1ppm	< 1ppm	< 3ppm

99.999 %의 수소가스순도로 시험할 경우에는 시험가스의 불순물 측정 제외

피로균열성장률 관련 보고서

①시험편 정의: 시편 타입, 두께, 폭(MT 타입이나 타입이 정의되지 않는다면, 시편과 그립의 형상이 제공되야 함.)

②시험기기 정의 : 시험기기와 균열 측정 및 균열 정밀에 사용된 기기

③시험 재료 특성 : 열처리, 화학조성, 기계적 특성(0.2 %오프셋 항복강도, 인장강도, elongation 또는 reduction). 판재, 환재, 단조품의 크기, 모양. 가능하면 응력해소 방법. 열처리 방법의 상세, 시간, 온도, 분위기. 비열처리 방법인 경우 힘과 주기의 상세

④균열면 판방향, 시험편이 채취된 위치

⑤사전균열시 최종값에서의 ΔK, R. 만약 사전균열에 가해지는 힘을 단계적으로 줄인다면, 그 가해지는 절차를 제시하고, 최종 단계의 힘에서의 균열 양을 제시해야 함.

⑥로딩변수 : 압력차, R, 주기(cyclic frequency, 파형(cyclic waveform)

⑦환경변수 : 온도, 화학조성, 압력, 대기분위기 시험인 경우 상대습도. 불황성 분위기 시험인 경우 시험 후 잔가스의 수분 및 산소 수준. 모든 값은 최대 편차와 액면값을 기록해야 함. 챔버 내 포함된 가스와 불순물을 제거하는 화학/전기화학적 반응 등이 기술되어야 함.

⑧데이터 분석방법 : a와 N값을 da/dN으로 변환하는 기술, 균열 곡면(crack curvature)을 보정하는 특별 절차와 보정크기(magnitude)

⑨시편의 K-교정, 탄성거동이 주요한 크기 한계

⑩ΔK(x축)에 대하여 da/dN(y축). Log-Log 좌표로 주로 쓰임. 적합한 시험편의 크기 요건을 위반하는 모든 데이터는 확인필요(시편 크기를 위한 σYS 또는 σFS 중 사용값 언급

⑪특이 데이터 정의(테스트 중단에 따른 변곡 또는 로딩 변수의 변화 등)

⑫K-감소 시험의 경우, C의 값과 K와 a의 초기값. K-감소 데이터가 K-증가 데이터로 확인이 되었는지 확인 여부, 한계값 근처 성장률 ΔKth, ΔKth를 구하기 위한 피팅선, ΔKth를 구하기 위해 다른 방법을 사용했다면 그 절차. ΔKth를 구할 때 사용한 최저성장률.(주로 x의 경우, Kth(x)로 표현, x는 앞에서 언급한 최저성장률)

⑬ a, N, ΔK, da/dN 및 가능한 데이터(③, ⑥, ⑦의 시험변수)의 데이터는 각 시험별로 표로 작성. 적합한 시험편의 크기 요건을 위반하는 모든 데이터는 확인필요(시편 크기를 위한 σYS 또는 σFS 중 사용값 언급

(2) 피로균열성장률은 다음의 식으로 결정한다.

[eqn: da/dN{} = c( TRIANGLEK) ^{ m}[m/cycle]]

여기서,

c, m : 3.8.1.3.1(1)에 따른 시험을 통하여 얻은 상수

[eqn: ( TRIANGLEK)]: [eqn: K _{ Imax}-K _{ Imin}]

[eqn: K _{ Imax}]: 고압수소분위기 내 압력용기등의 한 사이클 내 최대운전압력에서의 한계응력확대계수로 KIH을 말한다

[eqn: K _{ Imin}]: 고압수소분위기 내 압력용기등의 한 사이클 내 최소운전압력에서의 한계응력확대계수를 말한다.

(3) 결정된 피로균열성장률은 동등재료(재료 제조사 및 재료의 화학조성, 열처리가 동일한 경우를 말한다)의 압력용기등에 적용할 수 있다. 이 경우 해당 압력용기등 재료의 인장강도 및 항복강도는 그 피로균열성장률 결정 시 사용된 재료의 인장강도 및 항복강도 각각의 5 %를 초과하지 않아야 한다.

ㅇ 수소분위기에서 사용하는 압력용기등에 대한 운전압력 대비 사용가능수명 결정 및 균열크기의 성장속도를 예상할 수 있는 피로균열성장률 결정 기준 신설

ㅇ 압력용기의 재료가 기존 피로균열성장률 결정 시 사용한 재료와 동등한 것으로서, 사용한 재료의 인장강도 및 항복강도 각각의 5%를 초과하지 않는 경우에는 기존 피로균열성장률 값을 사용하도록 허용

(4) (1)에도 불구하고, 다음의 조건을 모두 만족하는 압력용기등의 경우에는 표 3.8.1.3.1(4)에서 정하고 있는 값으로 피로균열성장률을 결정할 수 있다. 이 경우, 수소한계응력확대계수(KIH)는 40 ㎫·m1/2를 초과하지 않아야 한다.

(4-1) 재료의 측정된 인장강도가 915 ㎫을 초과하지 않는 것으로서 ASME Section Ⅷ에 따른 SA-372 또는 SA-723을 사용한 압력용기등

(4-2) 운전압력이 103 ㎫을 초과하지 않는 압력용기등

표 3.8.1.3.1(4) SA-372와 SA-723 재료의 피로균열성장률

1) 심부 [eqn: da/dN=C[f(R _{k} )]( DELTA K) ^{m}]

2) 표면부 [eqn: dl/dN=2C[f(R _{k} )]( DELTA K) ^{m}]

여기서, ΔK=Kmax–Kmin, Rk=Kmin/Kmax

, [eqn: f(R _{k} )= {1+C _{H} R _{k}} over {1-R _{k}}]

Kmin < 0 이면 Kmin=0으로 한다.

피로균열성장률 인자값

인자	da/dNlow	da/dNhigh
C(m/cycle)	3.5 E-14	1.5 E-11
m	6.5	3.66
CH	0.43	2.0

[eqn: DELTA K _{c} =(8.475+4.062R _{k} -1.696R _{k}^{2} )] ㎫√m

여기서 ΔK < ΔKc 이면 da/dNlow의 인자를, ΔK ≥ΔKc 이면 da/dNHigh의 인자를 사용한다.

[비고] 압력용기등 설치 이후 압력용기등의 안전성은 운전 중 검출된 결함의 크기가 해당 압력용기의 피로균열성장률에 대비하여 수소한계균열깊이(acH)으로 성장하지 않는지 평가하여 확인한다.

3.8.1.3.2 압력용기등의 사용가능 사이클(수명) 결정

3.2.7.2에 따른 압력용기등은 다음의 기준에 따라 해당 압력용기등의 사용가능 사이클(수명)을 결정해야 한다.

(1) 사용가능 사이클(수명)은 압력용기등의 운전압력에 따라 결정된 수소한계응력확대계수(KIH)에 대응하는 다음의 값 중 작은 값으로 결정한다.

(1-1) 한계사용횟수(Nc) 1/2배가 되는 시점의 사용횟수

(1-2) 압력용기등의 설계두께 또는 수소한계균열깊이(acH) 중 작은 값의 1/4배에 해당하는 시점의 사용횟수

(2) 그 밖에 압력용기등의 사용가능 사이클(수명) 결정에 필요한 사항은 ASME SEC.Ⅷ DIV.3에서 정한 KD-3(피로평가) 및 KD-4(파괴역학평가)를 참고한다.

3.8.1.4 사용수명 결정 피로시험

(1) 다음의 조건을 모두 만족하는 압력용기등은 AD-2000 S2에 따른 피로분석으로 사이클(최대·최소 압력(응력)변동 대비 압력용기등의 사용가능횟수를 말한다. 이하 같다)을 결정해야 한다. 이 경우, 최종 허용사이클은 결정된 사이클의 1/10 횟수로 사용해야 하며, 그 사이클은 1 000회에서 50 000회의 범위를 벗어나지 않아야 한다.

(1-1) 압연(rolled) 또는 압출(extruded)된 재료를 사용하는 압력용기등

(1-2) 3.2.4(3)에 따른 뜨임강을 사용한 압력용기등

(1-3) 3.8.1.1에 따른 저속변형률 인장시험에 적합한 재료를 사용하는 압력용기등

(2) (1)에도 불구하고, 3.2.4(3)에 따른 뜨임강을 사용한 압력용기등은 이 기준 3.8.1.2 및 3.8.1.3으로 사용수명을 결정할 수 있다.

ㅇ ASME SecⅧ Div3 Code Case 반영

ㅇ 독일 압력용기 기준 AD-2000 S2(피로하중 분석)에서 정한 뜨임강(34CrMo4)을 사용하는 압력용기등에 대한 사용수명 결정방법 규정

ㅇ 3.2.4(3)에 따른 뜨임강(tempered steel, 34CrMo4)을 사용한 압력용기등도 이 기준에 따른 파괴시험 및 피로파괴시험을 통하여 사용수명을 결정할 수 있도록 규정

3.12.3 제품표시

규칙 별표 24제4호에 따라 압력용기등 제조자나 수입자는 금속박판에 다음 사항을 각인하여 이를 그 압력용기등의 보기 쉬운 곳에 떨어지지 아니하도록 부착한다.

(1) 제조자의 명칭 또는 약호

(2) 충전하는 가스의 명칭

(3) 제조번호 및 제조연월

(4) 사용재료명

(5) 동체 및 경판의 두께(기호 : t, 단위 : ㎜)

(6) 내용적(기호 : V, 단위 :L)

(7) 설계압력(기호 : DP, 단위 : ㎫)

(8) 설계온도(기호 : DT, 단위 : ℃)

(9) 검사기관의 명칭 또는 약호

(10) 내압시험에 합격한 연월

(11) CS(냉간연신 공법으로 제조한 압력용기등에 한정한다)

<신 설>

3.12.3 ----

--------------------------------------------------------------------------않도록 -------.

(1) ---------------

(2) -------------

(3) ----------

(4) ----------

(5) -----------------

(6) -------------

(7) -------------

(8) -------------

(9) ---------------

(10) -------------

(11) -----------------------------

(12) 수소한계응력확대계수(KIH)값(내수소취성 성능 확인이 필요한 압력용기등에 한정한다)

ㅇ 내수소취성 성능 확인을 실시한 압력용기등에 대하여 수소한계응력확대계수* 값을 표시하도록 규정

* 압력용기가 사용처에 설치된 이후 운전압력 등을 평가하여 해당 압력용기의 사용수명을 결정 할 때 필요한 정보에 해당

4.4.2.2 생산단계검사

4.4.2.2.1 제품확인검사(전항목검사)

제품확인검사는 압력용기가 각 검사항목별 제조기술기준에 적합하게 제조되었는지 확인하기 위하여 다음 검사방법으로 실시한다.

(1) 제조기술기준 준수여부 확인

이 기준에 따른 제조기술기준 중 다음 사항을 확인한다.

(1-1) ~ (1-6) <생 략>

(1-7) 제품표시 확인

압력용기등에 대한 제품표시가 3.12.3에 적합한지 여부를 확인한다.

<신 설>

4.4.2.2 ------

4.4.2.2.1 -------(-----)

------------------------------------------------------------------.

(1) ----------------

-------------------------------.

(1-1) ~ (1-6) <현행과 같음>

(1-7) 내수소취성 성능 확인

압력용기등에 대한 내수소취성 성능이 3.8.1에 적합한지 여부를 확인한다.

(1-8) 제품표시 확인

압력용기등에 대한 제품표시가 3.12.3에 적합한지 여부를 확인한다.

ㅇ 제조기술기준 준수여부 확인 시 내수소취성 성능을 확인토록 검사항목 신설