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May 13, 2023

연성 스풀 부품 고장의 원인과 해결 방법

화학 가공업자나 정유업자가 길고 힘든 작업을 할 때

화학 가공업자나 정유업자가 가공 공장이나 정유소의 건설을 지정하고 감독하는 길고 힘든 과정을 거치는 과정은 마치 백만 조각의 직소 퍼즐을 맞추는 것과 같습니다. 모든 길이의 파이프, 모든 밸브, 모든 플랜지 및 모든 스풀에는 종종 까다로운 온도와 압력 하에서 수행해야 할 특정 작업이 있으므로 다른 모든 부품이 제 역할을 하고 공장이 의도한 대로 작동할 수 있습니다.

때때로 상황이 잘못될 수 있습니다. 실패가 사소하든, 심각하든, 아니면 치명적이든 상관없이 원인을 파악하기 위한 조사가 이어집니다. 올바른 항목이 설치되었습니까? 올바르게 설치되었나요? 그렇다면 다음 업무 순서는 항목을 평가하는 것입니다. 왜 실패했나요?

단순히 부품만 교체하는 것이 아닙니다. 치명적인 오류로 인해 부상을 입거나 심지어 생명을 잃을 수도 있습니다. 부상이 발생하지 않은 경우에도 다음으로 고려해야 할 사항은 가동 중지 시간입니다. 공장의 규모나 생산 능력에 관계없이 장애 처리를 위해 시스템을 종료한 시스템은 다시 가동될 때까지 한 푼도 벌지 못합니다.

북미 석유 및 가스 산업의 일부 탄소강 사용자는 이러한 실패를 처리해야 했습니다. 화씨 -20도(섭씨 -29도)만큼 낮은 온도에서 사용하도록 승인된 일부 스풀 구성 요소는 취성 파괴로 인해 파손되었습니다. 종종 고장은 정수압 테스트, 냉간 시동 중에 발생했으며 때로는 작동 조건이 뒤바뀌는 동안에도 발생했습니다. 언제인지에 관계없이 후속 질문은 항상 동일합니다. 왜?

문제는 연성 대 취성 중 하나입니다. 단일 연속체를 따라 위치하는 연성은 인장 응력 하에서 재료가 변형되는 능력(파단 없이 늘어나는 능력)을 의미하는 반면, 취성은 그렇게 할 수 없음을 의미합니다. 재료의 연성이 증가하면 취성 파괴에 저항할 가능성이 감소합니다.

ASME VIII Div.에서는 탄소강(0.29~0.54% 탄소와 0.60~1.65% 망간을 함유한 모든 철 재료)으로 만든 부품을 고려합니다. I 및 ASME B31.3 코드는 본질적으로 연성이므로 취성 파괴에 대한 저항성을 갖습니다. 여기에는 A105N 플랜지가 포함됩니다. A234 등급 WPA, WPB 및 WPC 이음매없는 피팅; A106N 파이프(모든 등급); A53 이음매없는 파이프. 그러나 -29°C(-29°C)까지 서비스 등급을 받은 일부 구성 요소는 이러한 응용 분야에 적합하지 않은 것으로 확인되었습니다. 평방 인치당 300파운드(PSI) 미만으로 작동하는 A105 탄소강으로 제작된 일부 플랜지와 두께가 ½인치 미만인 A106 등급 B로 제작된 일부 파이프는 샤르피 V 노치 충격 인성 테스트와 화씨 68도보다 낮은 최소 설계 금속 온도에서는 사용하기에 부적합한 것으로 확인되었습니다.

벨기에 용접 연구소(Belgian Welding Institute)에서 실시한 파손 조사에 따르면 일부 플랜지의 입자 크기가 큰 것으로 나타났습니다. 추가 조사를 통해 하나의 특정 플랜지 내에서 심각한 미세 구조 변화가 발견되었는데, 이는 제조 일관성이 부족할 뿐만 아니라 열처리도 부족함을 나타냅니다. 또한, A350LF2 웰드 넥 플랜지에 대해 수행된 파손 분석에서는 잘못된 정규화 관행이 파손의 주요 원인인 것으로 나타났습니다. 게다가 함께 제공되는 인증서인 EN 10204: 3.1.B에 나열된 테스트 보고서 데이터가 플랜지의 테스트 특성과 일치하지 않았습니다.

실제로 이러한 구성 요소는 화학적 조성 및 기계적 특성에 대해 지정된 범위 내에 있으므로 연성이 있는 것으로 간주되지만 취성 파괴에 취약합니다. 새로 구입한 파이프 스풀 구성 요소의 갑작스럽고 치명적인 고장, 취성 파손을 초래하는 것으로 알려진 것은 장비 무결성, 신뢰성 및 프로세스 안전에 잠재적인 위험이 됩니다.

캐나다 앨버타의 압력 장비 안전을 감독하는 기관인 앨버타 안전 당국은 정보 게시판 IB16-018에서 다음과 같은 권고를 발표했습니다. "SA-105 재료로 만든 플랜지는 일반적으로 ASME에 따라 충격 테스트에서 면제되기 때문에 이는 문제가 될 수 있습니다. 온도 -29°C(-20°F) 이상의 경우 섹션 VIII, 디비전 1 단락 UG-20(f), UCS-66 또는 ASME B31.3 단락 323."