압력용기 두께 계산

여러 법에서 압력용기의 제작기준과 안전기준 및 검사기준을 규정하고 있는데 그 중에서도 압력용기의 근원적인 안전성인 압력용기의 두께가 중요하다.

따라서 금번 압력용기 두께 계산을 하는 방법을 공유하고자 한다. 

 

 

 

압력용기 두께 계산

 

법적 근거

노동부고시 제59호(압력용기제작기준·안전기준및검사기준)

 

적용범위

화학공정 유체취급 용기와 모든 사업장의 공기 및 질소저장 탱크 등으로서 사용압력의 값(음의 압력을 포함)이 게이지 압력으로 0.2kgf/㎠(20㎪) 이상이 되고 사용압력(단위：kgf/㎠)과 용기내용적(단위：㎥)의 곱이 1 이상인 압력용기에 대하여 적용

* 압력용기 중 고압가스 안전관리법의 적용을 받는 용기, 에너지이용합리화법의 적용을 받는 용기, 원자력 관계의 용기, 수냉식 관형 응축기(다만, 동체측에 냉각수가 흐르고 관측의 사용압력이 동체측의 사용 압력보다 낮은 경우), 사용 온도 60℃ 이하의 물만을 취급하는 용기, 판형 열교환기, 핀형 공기냉각기, 유압실린더 및 수압실린더는 적용 제외

 

 

동체에 대한 강도계산식

1. 내압을 받는 원통형 동체 또는 구형 동체의 강도

가. 원통형 동체 :

 

 

 

나. 구형 동체

 

 

2. 원통형 동체의 둘레이음 :

 

원통형 동체내에 있는 둘레 이음의 압력만에 대한 강도는 길이 이음의 50% 이상이어야 한다. 다만, 양 끝의 경판이 관 또는 길이 스테이로 지지되어,둘레이음에 작용하는 길이 방향의 힘이 관 또는 길이 스테이가 없는 경우의 50% 이하로 되는 경우에는 길이 이음강도의 35% 이상이면 된다.

 

3. 외압을 받는 원통형 또는 구형 동체의 강도 : 추후에 필요 시 설명 예정

 

재료의 허용인장응력

1. 철강재료의 최대 사용온도가 350℃ 이하인 경우에 있어서 페라이트계 강재의 최대 허용응력은 다음 각목의 값중에서 최소의 것으로 해야 한다.

가. 실온도에서의 최소 인장강도(규격치)의 1/4

나. 설계온도에서의 인장강도의 1/4

다. 실온도에서의 최소 항복점(규격치)의 5/8

라. 설계온도에서의 항복점의 5/8

2. 오스테나이트계 강재의 최대 허용응력은 다음 각목의 값 중에서 최소의 것으로 하여야 한다.

가. 실온도에서의 최소 인장강도(규격치)의 1/4

나. 설계온도에서의 인장강도의 1/4

다. 실온도에서의 최소 항복점(규격치)의 5/8

라. 설계온도에서의 항복점 90%

다만, 실온도에서의 최소 항복점(규격치)의 5/8를 넘지 않는 것

3. 재료의 허용전단응력은 허용인장응력의 80%를 계산에 적용하여야 한다.

4. 기타 재료의 각종 허용응력도 강도계산은 KS B 6733(압력용기 기반규격) 또는 이와 동등이상의 기준에 따라야 한다.

 

 

사용 철판의 최소두께

1. 탄소강 및 저합금 강판 : 3㎜

2. 고합금 강판

가. 부식이 예상되지 않는 경우 : 1.5㎜

나. 부식이 예상되는 경우 : 2.5㎜

3. 비철금속판

가. 부식이 예상되지 않는 경우 : 1.5㎜

나. 부식이 예상되는 경우 : 2.5㎜

 

부식여유

1. 부식이 예상되는 압력용기 부분에 대해서는 계산식에 의해서 정해지는 두께에 부식여유를 더해 주어야 한다.

2. 탄소강 및 저합금강의 부식 여유는 1㎜ 이상으로 한다.

   다만, 스테인레스강 및 내식성 재료는 0으로 할 수 있다.

3. 라이닝된 용기의 경우 모재의 부식여유는 생략할 수 있다.