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압력 용기 석유 및 가스, 화학 가공, 발전, 제약 및 식품 생산과 같은 산업의 중요한 구성 요소입니다. 중요성에도 불구하고 압력 용기는 실패하면 심각한 안전 위험을 초래할 수 있습니다. 치명적인 실패는 생산 가동 중지 시간으로 이어질뿐만 아니라 환경 재난과 인간 생명의 상실을 초래할 수 있습니다.
1. 압력 용기 고장의 일반적인 원인
1.1 부식과 침식
부식은 종종 수분, 화학 물질 또는 공격적인 환경에 노출되어 재료의 화학적 또는 전기 화학적 악화입니다. 내부 부식은 부식성 유체 또는 가스를 핸드링하는 용기에서 일반적이며, 절연이 수분을 덫에 걸릴 때 외부 부식이 발생할 수 있습니다.
반면에 침식은 고속 유체 또는 미립자 물질이 용기 벽, 특히 굽힘, 관절 및 진입/출구 지점에서 물리적으로 마모 된 것으로 나타났습니다.
주목할만한 위험 :
단열재 아래 부식 (CUI)
비 유사 금속으로 인한 갈바니 부식
정체 된 구역의 구덩이 및 틈새 부식
결과:
벽 가늘어지는
누출 또는 파열
완전한 구조 실패
1.2 피로와 스트레스 균열
압력 용기는 종종 순환 적재 (정기 압력 및 억제)에서 작동하여 시간이 지남에 따라 피로 실패를 유발할 수 있습니다. 재료 나 용접의 작은 결함조차도 반복적 인 스트레스로 균열로 자랄 수 있습니다.
스트레스 부식 균열 (SCC)은 인장 응력과 부식성 환경이 결합 될 때 발생할 수 있습니다. 이러한 유형의 균열은 종종 감지하기 어렵지만 갑작스런 고장으로 이어질 수 있습니다.
위험 요소 :
변동 압력 및 온도
호환되지 않는 재료
용접으로 인한 잔류 응력
예방이 필요합니다 :
설계 중 정확한 피로 분석
SCC 방지 합금의 사용
스트레스를 완화하기위한 weld 후 열처리 (PWHT)
1.3 제조 결함
부적절한 제조 공정은 다음과 같은 결함을 일으킬 수 있습니다.
불완전한 용접 침투
슬래그 포함
부적절한 열처리
치수 편차
제조 또는 시운전 중에 발견되지 않은이 결함은 서비스 중 압력 및 스트레스 하에서 전파 될 수 있습니다.
실제 예제 :
용접 결함에서 비롯된 균열
복합 용기의 박리
플랜지 또는 노즐의 오정렬
제조 중 품질 보증 및 비파괴 테스트 (NDT)가 필수적입니다.
1.4 디자인 결함
제조가 완벽하더라도 설계 오류로 인해 압력 용기가 취약해질 수 있습니다. 여기에는 다음이 포함됩니다.
소형 벽 두께
부적절한 안전 요인
노즐 배치가 열악하거나지지 설계
동적 하중 또는 열 팽창을 무시합니다
오래된 설계 코드를 사용하거나 실제 작동 조건이 간과되면 종종 조기 장애가 발생합니다.
1.5 과압 이벤트
혈관 파열의 일반적인 원인은 과도한 압박이며, 이로 인해 발생할 수 있습니다.
차단 된 아울렛
실패한 제어 밸브
런 어웨이 화학 반응
연산자 오류
압력 릴리프 시스템이 실패하거나 부적절한 크기 인 경우, 용기는 과도한 압력을 견딜 수 없습니다.
결과:
폭발
화재 위험
날아 다니는 파편
적절한 압력 릴리프 장치와 실패 안전이 중요합니다.
1.6 유지 보수 및 검사 불량
시간이 지남에 따라 재료가 저하되고 사소한 문제는 확인되지 않은 상태로 유지 될 수 있습니다. 일상적인 검사를 건너 뛰거나 예방 유지 보수 일정이없는 것은 감지되지 않은 선박 악화의 가장 일반적인 원인 중 하나입니다.
종종 누락 된 경고 신호에는 다음이 포함됩니다.
플랜지 또는 밸브가 새는다
특이한 진동
변색 또는 녹 줄무늬
방치는 다음으로 이어질 수 있습니다.
갑자기 누출
환경 오염
직원에게 안전 위험
2. 예방 전략
2.1 정기 검사 및 테스트
일상적인 검사는 초기 단계의 손상이 중요 해지 기 전에 감지하는 데 도움이됩니다. 기술에는 다음이 포함됩니다.
초음파 테스트 (UT) : 벽 두께를 측정하고 내부 결함을 감지합니다.
방사선 테스트 (RT) : 숨겨진 균열 또는 포함을 식별합니다
자기 입자 검사 (MPI) : 강자성 물질의 표면 균열에 유용합니다.
정수압 테스트 : 누수 또는 약점을 확인하기 위해 용기를 물로 가압합니다.
권장 사항 : ASME, API 510 또는 지역 규정에 의해 설정된 검사 간격을 따르십시오.
2.2 적절한 재료 선택
물질적 선택은 중요합니다. 다른 응용 프로그램에는 다음과 같은 다른 속성이 필요합니다.
스테인레스 스틸 : 탁월한 부식 저항, 음식/제약에 적합합니다
탄소강 : 비용 효율적이지만 부식이 더 발생하기 쉽습니다
Hastelloy, Inconel 또는 Titanium : 고 부식성 또는 고온 환경
호환 재료를 선택하지 않으면 조기 분해가 발생할 수 있습니다.
2.3 품질 제조
준수하는 제조업체와 파트너 관계 :
ASME 보일러 및 압력 용기 코드
ISO 9001 품질 관리 시스템
인증 용접기 및 절차 (WPS/PQR)
팁 :
타사 검사를 주장합니다
재료 테스트 보고서 (MTR) 및 제조 도면을 검토하십시오
2.4 표준에 따른 설계
디자인은 다음과 같은 포괄적 인 표준을 기반으로해야합니다.
ASME 섹션 VIII (Div 1 & 2)
유럽의 PED (압력 장비 지침)
특정 스토리지 응용 프로그램의 경우 API 650/620
포함 할 설계 요소 :
안전 마진
피로 분석
부식 수당
적용 가능한 경우 지진 및 바람 부하
2.5 안전 장치를 설치하십시오
모든 압력 용기는 다음과 같이 보호되어야합니다.
압력 릴리프 밸브 (PRV) : 과도한 압력을 자동으로 방출합니다
파열 디스크 : 임계 압력 하에서 파손되는 실패 안전 장치
압력 및 온도 센서 : 경보 또는 셧다운 시스템에 연결
이러한 안전 장치의 정기적 인 테스트 및 재 보정이 필수적입니다.
2.6 교육 및 표준 운영 절차 (SOPS)
운영자는 첫 번째 방어선입니다. 제공하다:
지속적인 기술 교육
비상 대응 훈련
정상적이고 비정상적인 조건에 대한 명확하고 접근 가능한 SOP
인적 오류는 선박 실패의 주요 기여자입니다.이 위험을 최소화하면이 위험이 최소화됩니다.
3. 압력 용기 고장 사례 연구
사례 1 : BP 텍사스 시티 정유소 폭발 (2005)
원인 : 수준의 잘못된 지표 및 경보로 인해 타워의 과압.
결과 : 15 명의 사망, 180 명의 부상.
레슨 : 항상 계측을 확인하고 중복 안전 시스템을 설치하십시오.
사례 2 : 곡물 사일로 폭발
원인 : 먼지 축적은 압력 스파이크와 점화로 이어졌습니다.
결과 : 시설의 총 손실.
수업 : 작은 검사 문제를 무시하면 막대한 손실이 발생할 수 있습니다.
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