사람과 일
배관 재질 사양 지침
poongkum
2008. 12. 10. 19:53
1. 목적
이 지침은 산업안전보건법 제49조의 2, 동법 시행규칙 제130조의 2 및 노동부
고시 공정안전보고서의 제출·심사 등에 관한 규정 제22조의 규정에 의하여
유해·위험물질의 누출로 인한 화재·폭발 및 중독등을 예방하기 위하여
유해·위험물질 등의 종류, 온도, 부식성 등에 적합한 배관, 플랜지 및 가스
킷 등 배관 재질사양 작성에 필요한 사항을 정하는데 목적이 있다.
2. 적용범위
이 지침은 산업안전기준에 관한 규칙(이하 안전규칙 이라 한다) 별표3 화학
설비 및 그 부속설비의 종류 중 제2호“가”항의 배관·밸브·관·부속류
등 화학물질 이송관련 설비(이하“배관류”라 한다)에 적용한다.
3. 용어의 정의
(1) 이 지침에서 사용하는 용어의 정의는 다음과 같다.
(가) 유해·위험물질 이라 함은 안전규칙 <별표 1>에서 규정하는 위험물질
과 산업보건기준에 관한 규칙(이하 보건규칙 이라 한다) <별표 4> 및
<별표6>에서 각각 규정하는 유기용제 및 특정화학물질 등을 말하며 액
체 또는 가스상태로 취급하는 경우에 한 한다.
(나)“재질사양”이라 함은 KOSHA CODE D-25-97“공정배관계장도(P&ID)
작성지침”제7항에서 규정하는 배관번호 부여방법 중 플랜지의 호칭압력,
배관류의 재질 및 특수사양 등을 표시하는 것을 말한다.
(다) “호칭압력”이라 함은 플랜지의 압력등급을 나타내기 위하여 사용하는
수치를 말한다.
3.2 기타 이 지침에서 사용하는 용어의 정의는 특별한 규정이 있는 경우를 제외
하고는 산업안전보건법, 동법 시행령, 동법 시행규칙, 안전규칙 및 보건규칙
에서 정하는 바에 따른다.
4. 재질사양
4.1 재질사양의 구성
4.1.1 재질사양은 취급유체의 종류 및 상태를 고려하여 배관재질, 호칭압력,
플랜지면의 상태 및 부식여유 등을 감안하여 결정하여야 한다.
4.1.2 재질사양은 다음의 표기방법을 참조하여 사업장에서 자율적으로 규정하여
사용할 수 있다. 또한 공정의 종류 및 공정특성에 따른 특수한 요구
조건이 있는 경우에는 그 공정에 적합하도록 재질사양을 별도로 구성하여
사용할 수도 있다.
○ ○ ○ ○
─┬─ ─┬─ ─┬─ ─┬─
│ │ │ └──→ 부식여유 기호
│ │ │
│ │ └──────→ 플랜지면의 상태 기호
│ │
│ └──────────→ 호칭압력 기호
│
└──────────────→ 재질 기호
예) A 1 A 1
─┬─ ─┬─ ─┬─ ─┬─
│ │ │ │
│ │ │ └──→ 1.6mm의 부식여유
│ │ │
│ │ └──────→ 돌출면 플랜지
│ │
│ └──────────→ 호칭압력이 150인 플랜지
│
└──────────────→ 일반탄소 강 재질
4.2 기호의 선정
재질 기호, 호칭압력 기호, 플랜지면의 상태 기호 및 부식여유 기호는 <표 1>,
<표 2>, < 표 3> 및 <표 4>를 각각 참조하여 사업장에서 자율적으로 선정하여
사용할 수 있다.
<표 1> 재질 기호
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┃기호 │재질의 종류 │기호 │재질의 종류 ┃
┣━━━┿━━━━━━━━━━━┿━━━━┿━━━━━━━━━━━━━┫
┃A │ 일반탄소 강 │M │ TP316 ┃
┠───┼───────────┼────┼─────────────┨
┃B │ 킬드 강 │N │ TP316L ┃
┠───┼───────────┼────┼─────────────┨
┃E │ 1¼Cr-½Mo 강 │O │ TP316H ┃
┠───┼───────────┼────┼─────────────┨
┃F │ 2¼Cr-1Mo 강 │P │ TP317 ┃
┠───┼───────────┼────┼─────────────┨
┃G │ 3Cr-1Mo 강 │Q │ TP321/347 ┃
┠───┼───────────┼────┼─────────────┨
┃H │ 5Cr-½Mo 강 │R │ Monel ┃
┠───┼───────────┼────┼─────────────┨
┃J │ 9Cr-1Mo 강 │S │ 3½Nikel ┃
┠───┼───────────┼────┼─────────────┨
┃K │ TP304 │T │ 저온용 탄소 강 ┃
┠───┼───────────┼────┼─────────────┨
┃L │ TP304L │ │ ┃
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<표 2> 호칭압력 기호
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┃기호 │호칭압력 │기호 │호칭압력 ┃
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┃1 │ 150(PN20, 10K) │5 │ 900(PN150, 63K) ┃
┠───┼───────────┼────┼─────────────┨
┃2 │ 300(PN50, 20K) │6 │ 1500(PN250) ┃
┠───┼───────────┼────┼─────────────┨
┃3 │ 400(PN68) │7 │ 2500(PN420) ┃
┠───┼───────────┼────┼─────────────┨
┃4 │ 600(PN100, 40K) │8 │ 특수설계 ┃
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<표 3> 플랜지면의 상태 기호
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┃기호 │플랜지면의 상태 │기호 │플랜지면의 상태 ┃
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┃A │ 돌출면(RF) │C │ 링 죠인트(RJ) ┃
┠───┼───────────────┼───┼──────────┨
┃B │ 매끄럽게 마감한 돌출면(RFSF) │D │ 평면(FF) ┃
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<표 4> 부식여유 기호
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┃기호 │부식여유 │기호 │부식여유 ┃
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┃0 │ 0 │3 │ 0.188″(4.8㎜) ┃
┠───┼───────────────┼───┼──────────┨
┃1 │ 0.063″(1.6㎜) │4 │ 0.250″(6.4㎜) ┃
┠───┼───────────────┼───┼──────────┨
┃2 │ 0.125″(3.2㎜) │ │ ┃
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5. 재질선정시 고려사항
5.1 유체의 특성
취급하는 유체의 물리·화학적 특성에 따라 부식, 침식, 마모 등에 많은
영향을 주므로 그 유체의 특성에 적합한 재질을 선정하여야 한다.
5.2 재질의 특성
재질선정시에는 재질의 종류에 따라 다음과 같은 특성이 달라지므로 이 특성을
고려하여야 한다.
(1) 강도(STRENGTH)
(2) 내식성(CORROSION RESISTANCE)
(3) 인성(TOUGHNESS)
(4) 열충격성(THERMAL SHOCK)
(5) 내마모성(ABRASION RESISTANCE)
(6) 내산화성(OXIDATION RESISTANCE)
5.3 설치의 편의성
재질에 따라 용접 등 작업의 용이성, 비파괴검사 방법, 용접후 열처리 방법
등이 달라지므로 재질선정시에 이를 고려하여야 한다.
5.4 내구 연한과 경제성
내구 연한과 경제성도 배관의 설치비용과 보수·유지비용에 커다란 영향을
주므로 재질선정시에는 이에 대한 사항도 반드시 검토하여야 한다.
6. 재질선정 일반기준
6.1 일반탄소 강
(1) 일반탄소 강 재질은 가장 많이 쓰이는 재질이나 정유·석유화학 공정설비
에는 사용하지 않는 것이 좋다.
(2) 6.2항에서 규정하는 배관에는 일반탄소 강을 사용하여서는 아니된다.
6.2 킬드 강
수소취성으로 인한 사고를 최소화하기 위하여 다음에 해당하는 경우에는 킬드
강 또는 이와 동등 이상의 재질을 사용하여야 한다.
(1) 운전조건에서 수소의 분압이 절대압으로 3.5㎏f/㎠ 이상이 되는 배관
(2) 액체상태로서 몰분율로 0.3% 이상의 황화수소를 포함하고 있는 유체를
취급하는 배관
(3) 10ppm이상의 황화수소를 포함하고 있는 물(SOUR WATER)을 취급하는
배관
(4) 무게분율로 5% 이상의 알카놀아민류(ALKANOLAMINES)를 포함하고 있
는 유체를 취급하는 배관
(5) 농도에 관계없이 불화수소산, 삼불화보론(BF3) 및 BF3 화합물을 포함하는
유체를 취급하는 배관
6.3 합금 강 및 특수 강
저합금 강, 스테인리스 강 및 특수 강은 재질에 따라 특성 등이 다르므로
다음을 참조하여 적합한 재질을 선정한다.
6.3.1 저합금 강
(1) C-½Mo 및 Mg-½Mo 강은 일반탄소 강보다 높은 온도에서 사용하며, 중
간온도에서 수소에 대한 내성을 갖이고 있다. 킬드 강과 같은 최대사용
허용온도를 갖이고 있으나 370℃ 이상에서는 킬드 강보다 강도가 높다.
(2) 1Cr-½Mo 및 1¼Cr-½Mo 강은 고온에서 수소에 대한 내성을 갖이고
있으며 또한 황에 의한 부식에 대하여도 내성이 있다.
(3) 2¼Cr-1Mo 및 3Cr-1Mo 강은 1¼Cr-½Mo 강과 같은 용도를 갖이고 있으
며 수소에 대한 내성이 보다 크고, 높은 온도에서 강도가 높다.
(4) 5Cr-½Mo 강은 290℃ 이상에서 황에 대한 내성이 크다.
(5) 7Cr-½Mo 강은 원유정제설비의 가열로 튜브로 많이 사용한다.
(6) 9Cr-⅓Mo 강은 높은 온도에서 황에 대한 내성이 크며 주로 가열로 튜브로
많이 사용한다.
6.3.2 페라이트 및 마르텐사이트계 스테인리스 강
(1) 12Cr 강(405 및 410S)은 크래딩(CLADDING) 및 라이닝(LINNING)에 주로
사용하며 황 화합물에 대한 내성이 매우 높으며 또한 저농도 및 중간
온도의 황화수소에 대한 내성이 좋다.
(2) 13Cr 강(410)은 주로 밸브의 트림 재질로 사용된다.
6.3.3 오스테나이트계 스테인리스 강
(1) 18Cr-8Ni 강(304)은 높은 온도에서 수소 및 황화수소에 대한 내성이 높으
나 폴리치오닉 응력부식(POLYTHIONIC STRESS CORROSION) 및 염소
응력부식(CHLORIDE STRESS CORROSION)에 취약하다.
(2) 25Cr-12Ni 강(309) 및 25Cr-20Ni 강(310)은 1100℃ 이내의 온도에서 산화
(OXIDATION)에 대한 내성이 매우 높으며 고온의 용도에 사용한다.
(3) 18Cr-20Ni 안정화 강(321/347)은 용접할 때 탄화물 석출을 방지하기 위하
여 Ti 또는 Nb를 첨가하여 안정화 시킨 강으로 후열처리가 필요한 경우에
사용한다.
(4) 16Cr-12Ni-2Mo 강(316)은 인산(PHOSPHORIC ACID), 나프텐산
(NAPHTHENIC ACID) 및 저농도의 황산을 취급하는 배관에 사용한다.
또한 높은 온도와 저농도 황화물을 취급하는 배관에 사용한다.
(5) 20Cr-29Ni-2Mo-3Cu 강(CARPENTER 20)은 황산 및 염소에 대한 내성이
높으므로 황산 및 염소취급 배관류에 사용한다.
6.3.4 구리 및 구리합금 강
(1) 구리 및 그 합금 강은 염소, 염산 및 불산 등에 대한 내성이 강하며 해양
및 대기 부식에 대하여 내성이 높으나, 뜨거운 황화물(SULFIDES) 및 수분
이 포함된 암모니아에 취약하다.
(2) 구리·니켈 강(90Cu-10Ni, 80Cu-20Ni 및 70Cu-30Ni)은 바닷물, 광물성
산류(MINERAL ACID) 등을 취급하는 경우에 사용한다.
6.3.5 니켈 및 니켈합금 강
(1) 순수 니켈 강은 낮은 온도에서 염소에 대한 내성이 크다. 그러나 중간
온도이상에서는 황화물에 대한 내성이 매우 낮다.
(2) 70Ni-30Cu 강(MONEL)은 염소 및 불소에 대한 내성이 매우 높다.
(3) 80Ni-Cr 강(INCONEL)은 1100℃ 이내의 범위에서 산화 및 환원 분위기에
대한 내성이 매우 좋다.
(4) 인콜로이(INCOLY) 강은 염소 응력부식에 매우 강하다.
(5) 하스텔로이(HASTELLOY) 강은 부식에 대한 내성이 매우 높으나, 산화제
가 포함된 경우에는 매우 취약하다.
6.3.6 알루미늄 및 티타늄 강
(1) 알루미늄 강은 극저온 유체를 취급하는 경우에 사용한다.
(2) 티타늄 강은 부식환경에 대한 내성이 매우 좋다.
7. 재질의 사용온도 범위
배관재질별 사용온도 범위는 <별표 1>과 같다.
8. 배관의 두께
배관의 두께는 KOSHA CODE M-23-1998“배관두께계산 및 검사기술기준”
에서 규정하는 방법에 의하여 계산된 두께이상이 되는 스케쥴번호(SCHEDULE
NUMBER)의 배관을 사용하여야 한다(호칭지름 및 스케쥴번호별 배관의 두께
는 KOSHA CODE M-23-1997“배관두께 계산 및 검사 기술기준”의 <별표1>
참조).
9. 플랜지의 허용압력 및 사용온도
9.1 플랜지의 최고허용압력
플랜지의 종류(호칭압력 및 사용재질)별 온도에 따른 플랜지의 최고허용
압력은 KOSHA CODE D-2-1996“플랜지 및 가스킷 등의 접합부에 관한 기술
지침”의 <별표 1> 내지 <별표 7>에 따른다.
9.2 플랜지의 최고사용온도
호칭압역에 관계없이 각 재질별 플랜지의 최고사용허용온도는 KOSHA CODE
D-2-1996 플랜지 및 가스킷 등의 접합부에 관한 기술지침 의 <별표 8>에
따른다.
10. 가스킷의 선정
가스킷의 선정시에는 취급하는 유해·위험물질의 물리화학적 성질, 사용온도,
압력등과 KOSHA CODE D-2-1996 플랜지 및 가스킷 등의 접합부에 관한
기술지침 의 <별표 9>를 참고하여 적당한 재질의 가스킷을 선정한다.
11. 재질비교표
각국의 기준에 따른 재질의 분류기호는 <별표2> 각국의 재질분류기호를 참조
한다.
12. 재질사양의 예
<부록>의 재질사양의 예를 참조하여 사업장에서 자율적으로 작성하여 사용한
다.
<별표 1> 재질사용온도 범위