화학설비 등 사용 전의 점검

 

화학설비 및 그 부속설비는 처음 사용하거나, 보수 또는 일정기간 이상 정지 후 재사용할 경우에 사용 전  안전검사내용을 점검한 후 해당 설비를 사용하여야 한다.

 

 

화학설비 등 사용 전의 점검

 

관련 법규

산업안전보건기준에 관한 규칙 제277조(사용 전의 점검 등) 

① 사업주는 다음 각 호의 어느 하나에 해당하는 경우에는 화학설비 및 그 부속설비의 안전검사내용을 점검한 후 해당 설비를 사용하여야 한다.

1. 처음으로 사용하는 경우

2. 분해하거나 개조 또는 수리를 한 경우

3. 계속하여 1개월 이상 사용하지 아니한 후 다시 사용하는 경우

② 사업주는 제1항의 경우 외에 해당 화학설비 또는 그 부속설비의 용도를 변경하는 경우(사용하는 원재료의 종류를 변경하는 경우를 포함한다)에도 해당 설비의 다음 각 호의 사항을 점검한 후 사용하여야 한다.

1. 그 설비 내부에 폭발이나 화재의 우려가 있는 물질이 있는지 여부

2. 안전밸브ㆍ긴급차단장치 및 그 밖의 방호장치 기능의 이상 유무

3. 냉각장치ㆍ가열장치ㆍ교반장치ㆍ압축장치ㆍ계측장치 및 제어장치 기능의 이상 유무

 

 

사용 전 점검 배경

화학설비를 처음 사용하거나, 보수 또는 일정기간 이상 정지 후 재사용할 경우에 그 화학설비에 포함되어 있는 공기, 기타 위험물질 등에 의해 화재·폭발 등이 일어나는 경우가 있다. 또는 그 설비에 포함되어 있는 기계·기구 등이 정상적으로 작동되지 않아 사고가 발생할 우려가 있다. 그러므로 이러한 사태를 미연에 방지하기 위해 그 기능을 점검한 후 사용해야 한다.

 

기밀시험 vs. 수압시험

단순하게 기계설비를 처음으로 사용하거나 분해조립, 계속하여 1개월 이상 사용하지 아니한 경우는 제300조 “기밀시험시의 위험방지"에 따라 설계압력의 90 %압력으로 기밀시험을 실시하여 누설여부를 확인하여야 한다.

 

제300조(기밀시험시의 위험 방지) 
① 사업주는 배관, 용기, 그 밖의 설비에 대하여 질소ㆍ탄산가스 등 불활성가스의 압력을 이용하여 기밀(氣密)시험을 하는 경우에는 지나친 압력의 주입 또는 불량한 작업방법 등으로 발생할 수 있는 파열에 의한 위험을 방지하기 위하여 국가교정기관에서 교정을 받은 압력계를 설치하고 내부압력을 수시로 확인하여야 한다.
② 제1항의 압력계는 기밀시험을 하는 배관 등의 내부압력을 항상 확인할 수 있도록 작업자가 보기 쉬운 장소에 설치하여야 한다.
③ 기밀시험을 종료한 후 설비 내부를 점검할 때에는 반드시 환기를 하고 불활성가스가 남아 있는지를 측정하여 안전한 상태를 확인한 후 점검하여야 한다.
④ 사업주는 기밀시험장비가 주입압력에 충분히 견딜 수 있도록 견고하게 설치하여야 하며, 이상압력에 의한 연결파이프 등의 파열방지를 위한 안전조치를 하고 그 상태를 미리 확인하여야 한다.

 

하지만, 높은 압력으로 운전하기 위해 설비를 개조하거나 용접보수 등으로 구조가 변경되거나 누설될 가능성이 있는 경우는 수압시험으로 내압 및 기밀시험을 하는 것이 원칙 한다. 수압시험은 가능한 도장이나 라이닝을 하기 전에 실시하는 것이 좋다.

 

 

점검 및 정비

점검주기 결정은 기기의 중요도 등급, 부식 및 마모속도 추이, 법이나 사회적인 요구 사항 및 사용자의 경험 등에 의해 결정한다. 

 

과거에는 납사분해공장, 정유공장은 매년 주기적인 장비를 하였으나 지금은 안전밸브 작동시험 점검주기에  맞추어 실시하는 경우가 많다.

 

기 포스팅한 정기보수(Turn Around)시 고려사항 참조

https://sec-9070.tistory.com/713

정기보수(Turn Around)시 고려사항

 

정비종류는 기계설비가 고장이 나면 정비하는 사후 장비(Breakdown Maintenance), 일정한 주기마다 정비하는 예방 장비(Preventive Maintenance), 설비의 운전상태를 주기적으로 측정해 고장이 나기 전에 수리하는 예측정비(Predictive Maintenance)와 설비를 준비할 때 수준 높은 정비로 고장가능성을 낮추는 신행정비(능동적 정비, Proactive Maintenance)가 있다.

 

그러나 일반적으로 예측정비는 고도의 기술과 경험이 요구되어 우주항공, 원자력, 석유화학공장에 주요설비의 정비에 많이 작용되지만, 업종별로 어느 방법이 경제적인지는 설비유지보수의 기술, 장비,인적 구성 및 경험에 의해 사업장에서 업종별, 설비마다 달리 적용되고 있다.

화학 및 석유화학공업에서의 안전을 향상시키는 방법으로 최근에는 근원적으로 안전성이 향상된 설계를 하는 방향으로 연구 발전하고 있다. 인적·물적 자원의 손실과 환경적 피해를 예방하기 위해 근원적으로 안전한 공장의 설계는 초기의 사건이 확대되는 것을 방지하기 위한 제어 시스템, 인터록 설비, 경보 설비 또는 절차 등을 설치하거나 개선하는 것이 있다.

하지만, 이것보다 사용하는 화학물질의 양을 줄이거나 유해·위험성이 적은물질로 대체하거나 사용하는 조건 등을 완화하는 방법 등을 이용하여 위험성이 적은 방향으로 진행되어야 한다.

이렇게 하는 것이 경제적으로도 훨씬 저렴하게 된다고 주장할 수 있지만 아직까지는 본질적으로 안전한 설비를 설치하는 것은 경제적인 한계가 있다. 따라서 일부 사례에 적용하고 대부분은 수동적인 방법, 능동적인 방법, 절차적인 방법을 병행함에 따라 설비의 유지보수는 필연적이고, 지속적으로 이루어져야 한다.

 

 

화학설비 사용 전 점검

화학설비는 대부분 압력용기, 펌프, 압축기, 원심기, 건조기, 저장탱크 등으로 구성되어 있다. 이들 설비 중에서 압력용기, 크레인, 호이스트, 리프트, 롤러기, 사출성형기 등은 안전인증 및 안전검사 대상으로 주요 구조를 변경할 경우는 안전인증을 다시 받아야 한다. 예를 들어, 기존의 압력용기 동체 및 경관에 신규로 노즐을 추가하면 안전인증을 처음부터 받아야 한다. 그리고 균열 등을 용접으로 보수를 한다면 제작중 검사를 받아야 한다.

 

압력시험(수압시험 vs. 기압시험)

누설을 방지하기 위한 일반적인 방법은 설비의 보수작업이 끝나고 마지막으로 압력시험을 실시한다. 압력시험 (Pressure test)은 압력용기, 가스 실린더, 배관, 보일러, 펌프 등이 사용 중의 압력에 충분히 견딜 수 있는지 여부를 알기 위한 목적으로 실시하는 시험을 말한다.

더불어 시험유체에 따라 액체를 사용하는 수압시험과 기체를 사용하는 기압시험으로 구분한다. 압력시험은 수압시험으로 실시하는 것을 원칙으로 한다. 하지만, 수압시험 후 물을 완전히 제거할 수 없는 때, 용기 또는 배관에 가득 채운 물의 무게로 인해 용기, 배관 또는 그 지지구조에 과다한 응력이 발생할 때, 용기 또는 배관에 가득 채운 물로 인해 용기 및 배관 라이닝에 손상이 발생할 때, 수압시험을 실시할 경우 재질상 문제가 발생하거나 완전히 제거되지 않은 물로 인해 공정운전에 지장을 초래하는 경우만 기압시험을 할 수 있다.

 

수압시험에 사용되는 유체는 일반적으로 수돗물, 정제수, 소방용수, 보일러수 등 독성이 없는 액체를 사용한다. 오스테나이트게 스테인리스강 재질의 용기 및 배관인 경우 염소이온 농도가 50 ppm 미만인 물을 사용한다. 동파방지를 위해 글리콜 수용액을 사용하는 경우 사용 후 처리방안을 마련한다. 기압시험에는 공기질소, 헬륨, 아르곤 등 특징 및 인화성이 없는 불활성 기체를 사용한다.

 

기 포스팅한 다음 링크 자료 참조

https://sec-9070.tistory.com/607

압력용기 내압시험

 

 

수압시험

-KS B 6750:2012 “압력용기 - 설계 및 제조 일반”에서 수압시험은 압력용기의 모든 작업이 끝나고, 압력용기 최상부에서의 수압시험압력은 내부압력에 대하여 설계된 압력용기는 다음 사항에 적합하여야 한다.

 

압력용기의 각 부위에서 최소한 압력용기에 표시될 최대허용사용압력에 설계온도에서의 응력값 S에 대한 압력용기 시험온도에서의 응력값 S의 최소비(압력용기의 제작에 사용하는 재료)를 곱한 값에 최소한 1.3배(2008년 이전에 제작한 압력용기는 1.5배)의 수압시험 압력을 가하여야 한다. 이 시험 중에 발생할 수 있는 모든 하중이 고려되어야 한다고 규정하고 있다.

 

시험상태에서 압력용기의 모든 최상부에는 압력용기를 충수할 때 생기는 공기포켓(Air Pocket)을 피하기 위해서 배기구를 설치하여 공기를 완전히 방출한다. 치사성 물질용 압력용기를 제외한 압력용기는 수압시험 전에 압력용기 내부 및 외부를 도색 및 코팅 또는 라이닝 할 수 있다.

 

그러나 사용자는 그러한 도색, 코팅 또는 라이닝이 압력시험 중 감지될 수 있는 누출을 막을 수 있어 가능하면 수압시험 이후에 라이닝 등을 하는 것이 권장된다.

 

수업시험은 시험 중 시험 요원의 부재중에 입력용기의 온도가 상승하게 되는 경우를 대비해 시험압력의 1 1/3의 압력으로 설정된 소형의 액체방출밸브를 사용하는 것이 바람직하다고 권장하고 있다. 이것으로 보아 1.3배를 초과하는 것은 용기의 영구 변형, 파손 등의 위험이 있어 금지하고 있다. 수업시험의 절차는 구체적으로 규정하지 않았지만 일반적으로 다음의 기압시험 절차를 준용하는 것을 권장한다.

 

기압시험 절차
기압시험 절차는 입력용기 내의 압력을 시험입력의 1/2까지 서서히 증가시킨 후, 요구되는 시험압력에 도달할 때까지 시험입력의 약 10%씩 단계적으로 증가한다. 이 때 시험입력에서 압력유지 시간은 구체적으로 명시하지 않았지만 적어도 10 분 이상 유지한 후 누출 및 변형 등의 이상 유무를 확인한다. 다시 시험압력을 1.1배로 나눈 압력까지 감압시키고 압력용기에 대한 검사를 충분히 할 수 있는 시간동안 입력을 유지한다. 용접 접속을 위한 개구부의 임시시험 마감부에 발생할 수 있는 누출을 제외하고는 요구되는 육안검사 중 누출은 허용되지 않는다.

 

어떠한 경우에도 기압시험 압력은 계산시험 압력값의 1.1배를 초과해서는 안된다. 2008년 말까지 제작되었던 압력용기는 수압시험을 최대허용사용압력의 1.5배에서 하도록 규정하고 있다. 따라서 설비의 보수 등으로 수압시험을 할 경우는 제작 당시에 압력용기의 명판에 표시된 수입(기압)시험압력으로 수압(기압)시험을 한다. 아울러 압력을 받는 설비는 일반적으로 제조자의 특별한 의견이 없다면 최대허용압력의 1.5배 압력으로 수압을 실시한다.

 

압력시험에 사용하는 압력계는 내압시험을 하는 배관 등의 내부압력을 항상 확인할 수 있도록 작업자가 보기 쉬운 장소에 최소한 2개 이상 설치한다. 압력계는 최대눈금이 시험압력의 1.5배 이상 4배 이하의 것으로 설치하여야 한다.

표준 정하중 시험기, 교정 마스터 게이지 또는 수은주와 비교하여 교정하고, 참조규격 또는 규격서에서 다르게 규정하지 않는 한 게이지는 최소한 1년에 한번은 재교정해야 한다.

 

 

운전 중 점검

압력용기는 KS B 6750:2012 “압력용기 - 설계 및 제조 일반”에서 운전 중에 두께를 측정해서 항상 다음과 같이 최소두께 이상으로 규정하고 있다. 이것은 압력용기 안전검사에서 합격/불합격의 판정기준이 된다.

 

1. 계산두께(요구두께)

2. 용접이음식 압력용기의 최소두께(부식여유 제외)

가. 탄소강, 저합금 강판 : 1.5 ㎜

나, 고합금 강판, 비철금속 : 1.5 ㎜

다. 동체, 경판의 최소두께 : 1.5 ㎜

라. 비직화식 보일러 동체, 경판 : 6 ㎜

마. 단 압축공기, 증기, 용수용 압력용기는 2.5 ㎜ 이상

바. 열교환기 튜브는 제외 

3. 국부적인 얇은 부위 [Local Thin Areas(LTA)] 이상

 

세부적인 내용은 첨부한 다음 KOSHA GUIDE 참조

KOSHA GUIDE M - 69 - 2012 압력용기의 잔여수명 평가에 관한 기술지침

M-69-2012 압력용기의 잔여수명 평가에 관한 기술지침.pdf

0.48MB

 

 

배관 등 부속설비 사용 전 점검

배관의 자체하중, 진동방지, 열팽창 등으로 배관에 가해지는 응력을 분산 또는 완화 및 고정시키는 목적으로 설치하는 배관 지지대는 화학설비와 부속설비의 수명, 정상 운전에 많은 영향을 준다. 설계자의 의도대로 배관이 지지되고, 정상기능이 유지될 수 있도록 수시로 점검한다.

운전과 정지 상태에서 온도차이가 클 경우는 배관의 길이가 수축 또는 팽창하여 지지대의 길이를 자동으로 조절하는 스프링 지지대(Hanger, support)를 사용한다. 스프링 지지대는 운전 시작하기 전(Cold) 위치와 정상운전(Hot) 위치를 맞는지 확인하여 정상위치로 조절한다.

 

배관 지지대의 종류는 철구조물, 목재, 플라스틱, 콘크리트 등으로 배관의 하중을 지지하는 지지대(Support), 배관의 상부, 측면에서 지지하는 Hanger, 배관의 진동, 열팽창 등으로 움직임을 방지하는 고정지지대(Anchor), 배관의 움직임을 제한 또는 방지하기 위해 Rod, Bar 등을 설치한 Tie, 보온에 필요한 공간을 확보하고, 배관의 원주방향으로 길이 방향의 움직임을 제한하는 Saddle, 배관의 열팽창으로 움직이는 길이를 자유롭고, 마찰을 줄이는 목적으로 설치하는 강판,

플라스틱 등의 Slide plate, 인접 배관이나 구조물에 배관을 고정하는 U-bolt 등이 있다.

 

기 포스팅한 다음 링크 자료 참조

https://sec-9070.tistory.com/715

Pipe Support

 

배관 지지대(Pipe support, pipe rack)는 배관의 재질, 직경, 두께, 배관 내의 유체 비중(액체, 기체, 분체), 보온재 유무, 설치방법(수직, 수평) 등의 하중에 따라 지지대의 간격, 높이 등은 달라 질 수 있다. 그러나 일반적으로 엔지니어링 회사의 표준을 적용하거나 구조물의 강도계산으로 결정한다.

일반적으로 Pipe rack에서 지지대 간격은 2" 배관을 기준하여 3 m 전후의 지지대 간격을 유지하여 2" 미만의 배관의 크기는 적정 지지대 간격을 초과하는 경우가 많아 큰 배관 옆에 설치한다.

 

큰 배관에 묶어서 지지하는 경우가 많아 Pipe rack 위에서 배관을 점검 또는 수리작업을 할 때 작업자가 밟거나, 보온을 실시하여 자체하중이 증가하고, 직경이 작은 것은 파손될 위험이 있다.

 

따라서 KOSHA GUIDE D-5-2012 "화학공정의 시스템 디자인 크라이테리어에 관한 기술지침 (System design criteria)”에서는 Pipe rack 위로 설치되는 배관의 최소 호칭지름은 2" 이상, 배관의 최소 직경을 3/4" 이상으로 설치하는 것을 권장하고 있다.

 

배관 시스템에서 벤트와 드레인은 유량조절이 쉽고, 작업자 실수에 의한 갑작스런 개폐를 방지할 수 있는 Globe valve를 다음 <표 1> “일반적인 배관의 벤트 및 드레인 사이즈”와 같이 배관 직경에 따라 3/4" · 1 1/2"를 설치하고, 평상시에는 Cap 또는 Blind flange를 설치하여 누출되지 않도록 한다. 

 

〈표 1〉일반적인 배관의 벤트 및 드레인 사이즈

배관 호칭지름(㎜)	벤트 호칭지름(㎜)	드레인 호칭지름(㎜)
20(3/4") ~ 100(4")	20(3/4")	20(3/4")
150(6") ~ 250(10")	20(3/4")	25(1")
300(12") ~	25(1"	40(1 1/2")

운전을 위한 것이 아니거나 단순하게 수압시험용 벤트와 드레인은 공정배관계장도(P&ID)에 꼭 표시하지 않아도 된다. 시료채취, 벤트와 드레인 밸브는 Cock, Ball valve와 같이 신속한 개폐가 가능하여 밸브는 작업자 실수로 다량의 유체가 외부로 누출될 가능성이 있어 권장되지 않는다.

 

또한, Control valve 고장 시 수리를 위해 임시로 설치하는 By-pass valve가 운전 중에 열리면 Control valve 기능이 떨어지거나 상실되어 수리기간 동안에 운전에 지장이 없거나 적은 경우는 가능한 설치하지 않는 것이 안전에 유리하고 설치한다면 유량조절이 쉬운 Globe valve를 설치한다.

 

 

화학설비 및 부속설비의 가동 전 안전점검 주요 내용

화학설비 및 부속설비의 가동 전 안전점검 주요 내용은 다음 지침 참조

 

KOSHA    GUIDE P -  97 - 2012 가동전 안전점검에 관한 기술지침

P-97-2012 가동전 안전점검에 관한 기술지침 (1).pdf

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