<내압을 받는 압력용기(Pressure vessel)의

원통두께 계산>

1. 부호설명-----1)t=두께(mm),P=최고사용압력(Kg/Cm^2), Di=원통내경(mm),

∑=재료의 인장강도(Kg/Cm^2),x=인장강도에 대한 허용응력비

이지만(안전율이라 생각하면 됩니다=압연강재=1/4,

항복점이 인장강도의 70%초과80%이하의 압연강재에서는

x= 1/2.5, n=이음효율(0.5~1.0)=0.8로 한다

2)단위환산

응력------->1MPa=0.101972 Kg.f/mm^2

압력 -->3.2 MPa *0.101972=0.3263=0.33 Kg.f/mm^2

인장강도--->500*0.101972=50.986=51 Kg.f/mm^2

3)두께계산

t=[ P * Di/200*∑* x *n-2P(1-k)]+알파

=[0.33 *1011.8/200*51 *(1/2.5)*0.8-2*0.33(1-0.4)+알파

=333.89/200*51* 0.4* 0.8 - 2*0.198 +알파

=333.89/(3264 - 0.396) +알파=333.89/3263.6=

=0.102 +알파(2.5=부식여유/부식이 예상되는 경우의 값,스테인레스강=0)=2.60

mm

그러나

두께제한에서 탄소강,합금강판으로 용접이음이 있는곳에는 3mm 이상

리벳이음에는 5mm두께 이상을 사용하여야 하는 규정이 있으므로

3>2.60-------->3mm 이상 두께를 선택 합니다

참고로 하세요~^^*

(출처 : '내압을 받는 보일러의 두께 계산법을 가르쳐 주세요~' - 네이버 지식iN)

인장강도 500MPa의 연강판으로 지름 1011.8mm에 3.2MPa의 내압을 받는

원통형의 보일러를 만드는데 필요한 연강판의 두께는? 단 안전율은 2.5입니다~

어떻게 계산하는지 수식으로 좀 가르쳐 주세요~

(출처 : '내압을 받는 보일러의 두께 계산법을 가르쳐 주세요~' - 네이버 지식iN)

압력용기의 분류

(1) 에너지이용합리화법규상의 분류

(가) 1종 압력용기

최고사용압력(㎫{㎏f/㎠})과 내용적(㎥)을 곱한 수치가 0.004{0.04}를 초과하는

다음의 것.

○ 증기, 기타 열매체를 받아들이거나 증기를 발생시켜 고체 또는 액체를 가열하는

기기로서 용기안의 압력이 대기압을 넘는 것.

○ 용기안의 화학반응에 의하여 증기를 발생하는 용기로서 용기안의 압력이 대기압을

넘는 것.

○ 용기안의 액체의 성분을 분리하기 위하여 해당 액체를 가열하거나 증기를

발생시키는

용기로서 용기안의 압력이 대기압을 넘는 것.

○ 용기안의 액체의 온도가 대기압에서의 비점을 넘는 것.

(나) 2종 압력용기

최고사용압력이 0.2 ㎫{2 ㎏f/㎠}를 초과하는 기체를 그 안에 보유하는 용기로서

다음의 것.

○ 내용적이 0.04 ㎥이상인 것.

○ 동체의 안지름이 200 ㎜이상(증기헤더의 경우에는 안지름이 300 ㎜초과)이고

그 길이가 1,000 ㎜이상인 것.

(2) 기능에 따른 분류

(가) 가열을 목적으로 하는 기기

○ 열교환기 : 물, 기름, 작업용 유체 등을 가열 또는 냉각하는 기기

○ 온수가열기 : 급탕용으로 물을 가열하여 온수를 발생시키는 기기

○ 증자기 : 제지용, 양조용, 식품용 등의 원료를 가열 처리하는 기기 또는

약액을 넣어 가열하는 기기

○ 염색기 : 섬유 등의 염색을 하는 기기

○ 정련기 : 섬유 등에 포함되어 있는 불순물을 제거하는 기기

○ 셋팅기 : 섬유 등을 열처리하여 그 성질을 개선하는 기기

○ 소독(살균)기 : 의료기구, 식기류 등의 소독(살균)을 하는 기기

○ 가류기 : 고무 등에 유황을 첨가하여 그 재질을 개선하는 기기

○ 다단식취사기 : 학교, 공장 등에서 급식을 위하여 취사하는 기기

(나) 반응을 목적으로 하는 기기

○ 반응기 : 유지, 약품, 셀룰로이드 등을 가열, 교반을 하면서 화학반응을 하는 기기

○ 반응탑 : 석유, 메탄올, 암모니아 등의 촉매화학반응을 하는 기기

(다) 성분분리를 목적으로 하는 기기

○ 증발기 : 용액의 성분을 증발시켜 분리하는 기기

○ 증류탑 : 용액의 성분을 증발시켜서 증발분을 응축하여 원하는 성분별로 분리하는

기기

○ 추출기 : 용액에 용제를 가해 목적성분을 증발, 분리하는 기기

(라) 고온의 압력유체를 보유하는 기기

○ 스팀어큐뮬레이터 : 보일러의 증기를 축적하여 필요에 따라서 방출을 하는 기기

○ 플래시탱크 : 고온 응축수 또는 보일러의 연속 블로우 등에서 열회수를 위하여

저압증기를 발생하는 기기

○ 탈기기 : 보일러급수 등의 용존기체를 제거하는 기기

○ 헤더 : 증기, 온수 등을 한곳에 모아서 분배하는 기기

(3) 동체형상에 따른 분류

(가) 원통형용기

○ 원통형 압력용기는 압력용기의 기본형으로서 가장 일반적으로 이용되고 있다.

내부에 여러 가지 가열장치, 교반장치 등이 설치되어 있는 것도 있다.

○ 재킷을 설치하기 위하여 외통과 내통으로 되어 있는 이중형의 것도 있다.

(나) 구형용기

○ 제지공장, 양조공장의 증자기에 주로 이용된다. 내용물을 균일하게 혼합,

교반하기 위하여 구형으로 하고 있다.

○ 회전식과 정치식이 있고, 정치식으로는 내부에 교반장치를 설치한다.

(다) 각형(상자형)용기

○ 내압에는 약한 형상이지만 내용물을 수용하는 용적이 낭비없이 이용되기 때문에

낮은 압력의 소독(살균)기, 다단식취사기 등에 이용된다.

○ 탈지면용의 정련기, 고무가류기 등 가공상이나 작업상 각형이 편리한 경우에

이용된다.

(4) 전열방식에 따른 분류

(가) 직접가열방식

직접 열매를 흡입, 혼합, 가열하는 것으로 내부에 분배관, 칸막이판 등을

설치하는 것과 내부장치를 설치하지 않는 것이 있다.

(나) 간접가열방식

열매를 가진 열을 칸막이벽을 통과시켜 전달하는 것으로 칸막이벽의 구조에 따라

전열관형과 격판형으로 크게 나뉜다.

(5) 순환방식에 따른 분류

(가) 자연순환방식

용기의 액체를 가열하면 부분적으로 온도차가 생기게 되고, 그 온도차에 의한

밀도차에 의해 대류가 이루어진다.

이 원리를 이용한 것으로는 저탕조(본체에 가열관을 설치한 것), 증류탑 등의

재열기(리보일러)와 같은 것이 있다.

(나) 강제순환방식

다음의 3종류로 크게 나뉜다.

○ 순환펌프에 의하여 유체가 순환을 하는 것.

○ 회전날개에 의하여 내용물이 교반을 하는 것.

○ 용기자체의 회전에 의하여 교반을 하는 것.

(6) 조작방법에 따른 분류

(가) 배치식

작업개시마다 재료를 넣어서 작업정지마다 제품을 꺼내는 것이다.

(나) 연속식

원료의 공급 및 제품의 반출이 연속적으로 행해지는 것이다.

(다) 반배치식

배치식과 연속식의 중간적인 형태이다.

제4조(재료기준) ①압력용기 및 그 부속품의 압력을 받는 부분에 사용하는 주요 재

료는 용도에 따라 다음의 KS에 적합한 것 또는 이것들과 동등이상의 기계적 성

질을 갖는 것이어야 한다. 다만, 재료규격에 규정된 크기나 두께에 대한 제한조

건을 벗어나는 재료는 재료규격의 다른 요구조건이 만족되고, 용기 제조의 규정

에 이러한 제한이 주어지지 않았으면 사용되어도 무방하다. 크기나 두께에 따라

화학성분이나 기계적 성질이 변하는 재료중 규정범위를 벗어나는 재료는 가장 가

까운 규정 범위에 대한 화학조성 및 기계적성질을 가져야 한다.

KS D 3503 (일반 구조용 압연 강재)

KS D 3560 (보일러 및 압력용기용 탄소강 및 몰리브덴강 강판)

KS D 3557 (리벳용 원형강)

KS D 3515 (용접 구조용 압연 강재)

KS D 3521 (압력용기용 강판)

KS D 3710 (탄소강 단강품)

KS D 3507 (배관용 탄소 강관)

KS D 3562 (압력 배관용 탄소강 강관)

KS D 3564 (고압 배관용 탄소 강관)

KS D 3570 (고온 배관용 탄소 강관)

KS D 3583 (배관용 아크용접 탄소강 강관)

KS D 3573 (배관용 합금강 강관)

KS D 3576 (배관용 스테인리스 강관)

KS D 3563 (보일러 및 열교환기용 탄소 강관)

KS D 3572 (보일러·열교환기용 합금강 강관)

KS D 3577 (보일러·열교환기용 스테인리스 강관)

KS D 3752 (기계구조용 탄소 강재)

KS D 3708 (니켈 크롬강 강재)

KS D 3709 (니켈 크롬 몰리브덴 강재)

KS D 3707 (크롬 강재)

KS D 3711 (크롬 몰리브덴강 강재)

KS D 3706 (스테인리스 강봉)

KS D 3705 (열간 압연 스테인리스 강판 및 강대)

KS D 3698 (냉간 압연 스테인리스 강판 및 강대)

KS D 4101 (탄소강 주강품)

KS D 4102 (구조용 고장력 탄소강 및 저합금강 주강품)

KS D 4103 (스테인리스 주강품)

KS D 4301 (회 주철품)

KS D 4302 (구상 흑연 주철품)

KS D 4303 (흑심 가단 주철품)

KS D 4305 (백심 가단 주철품)

KS D 4304 (펄라이트 가단 주철품)

KS D 5539 (이음매 없는 니켈동 합금관)

KS D 6701 (알루미늄 및 알루미늄 합금의 판 및 조)

KS D 6711 (알루미늄 및 알루미늄 합금의 도장판 및 조)

KS D 6770 (알루미늄 및 알루미늄 합금 단조품)

KS D 6761 (이음매 없는 알루미늄 및 알루미늄 합금관)

KS D 6763 (알루미늄 및 알루미늄 합금 봉 및 선)

KS D 6759 (알루미늄 및 알루미늄 합금의 합금 압출 형재)

KS D 6702 (반 공업용 납 및 납 합금관)

KS D 6703 (수도용 폴리에틸렌 라이닝 납관)

KS D 6007 (고강도 황동 주물)

KS D 6002 (청동 주물)

KS D 6014 (실리콘 청동주물)

KS D 6010 (인청동 주물)

KS D 6015 (알루미늄 청동 주물)

KS D 6008 (알루미늄 합금 주물)

②산업안전기준에 관한 규칙 별표1 제6호에서 규정한 부식성물질을 취급하는 압력

용기에 사용하는 재료는 내용물에 대한 내성을 고려하여 선정하여야 한다.

제5조(재료의 사용제한) 압력용기의 사용재료중 다음에서 사용한 제한이 요구되는

재료들은 사용되어서는 안된다.

1. 탄소강

가. KS D 3521(압력용기용 강판)에 적합한 탄소강재는 최고 사용온도 350℃

를 초과하는 압력용기의 동체, 경판 기타 이와 유사한 부분에 사용해서는

안된다.

나. KS D 3515(용접 구조용 압연강재)의 강판규격에 적합한 탄소강재는 설

계 압력 30kgf/㎠(3㎫)를 초과하는 압력용기 또는 최고 사용온도 350℃

를 초과하는 압력용기의 동체, 경판 기타 이와 유사한 부분에 사용해서는

안된다.

다. KS D 3503(일반 구조용 압연강재)의 강판규격에 적합한 탄소강재는 다

음 부분에 사용해서는 안된다.

(1) 설계압력 16kgf/㎠(1.6㎫)를 초과하는 압력용기의 동체, 경판, 기타

이와 유사한 부분

(2) 최고 사용온도 350℃를 초과하는 압력용기의 동체, 경판, 기타 이와

유사한 부분

(3) 설계압력 10kgf/㎠(1㎫)를 초과하는 압력용기의 동체에서 길이방향이

음을 용접하는 것 및 경판에 용접이음이 있는 것

(4) 압력용기의 동체, 경판 그 밖에 이와 유사한 부분으로서 용접부의 모재

가 16㎜를 초과하는 것

(5) 유해물질을 보유하는 압력용기의 동체, 경판 기타 이와 유사한 부분(유

해물질의 정의 : 산업안전보건법 시행령 <별표9> 참조)

라. KS D 3507(배관용 탄소 강관)에 적합한 강관은 설계압력 10kgf/㎠(1

㎫)를 초과하는 압력용기에 사용해서는 안된다.

마. 탄소함유량이 0.35%를 초과하는 탄소강재 또는 저합금강재는 압력용기

의 용접구조 재료로 사용해서는 안된다.

2. 주철

가. 주철은 인화성 또는 유독성이 있는 증기를 발생하는 압력용기 또는 기타

부분에 사용해서는 안된다.

나. 회 주철은 가목의 규정을 따르는 것 이외에 다음에 게재한 압력용기 또는

그런 부분에 사용해서는 안된다.

(1) 내부의 기체 또는 액체의 온도가 250℃를 초과하는 것

(2) 11kgf/㎠(1.1㎫)를 초과하는 압력을 받는 것(부속품 제외)

(3) 부속품에서 16kgf/㎠(1.6㎫)를 초과하는 압력을 받는 것

다. 흑심 가단 주철 및 기타 원소를 첨가한 특수 주철은 가목의 규정을 따르

는 것 이외에 다음에 게재하는 압력용기 또는 그런 부분에 사용해서는 안

된다.

(1) 내부의 기체 또는 액체의 온도가 350℃를 초과하는 것

(2) 18kgf/㎠(1.8㎫)를 초과하는 압력을 받는 것(부속품 제외)

(3) 부속품으로서 24kgf/㎠(2.4㎫)를 초과하는 압력을 받는 것

3. 동 및 동합금

가. 동은 내부의 기체 또는 액체의 온도가 250℃를 초과하는 것(압력계 혹은

액면계의 연락관, 내장 또는 패킹 제외)에 사용해서는 안된다.

나. KS D 6002(청동주물)의 청동주물 제3종의 규격에 적합한 것은 내부의

기체 또는 액체의 온도가 235℃가 초과하는 것에 사용해서는 안된다.

다. 나목의 청동주물 제3종의 규격에 적합한 것 이외의 동 합금은 내부의 기

체 또는 액체의 온도가 250℃ 초과하는 것에 사용해서는 안된다.

4. 알루미늄 및 알루미늄 합금

알루미늄 및 알루미늄 합금은 내부의 기체 또는 액체의 온도가 205℃를 초

과하는 것(압력계 혹은 액면계의 연락관, 내장 또는 패킹 제외)에 사용해서

는 안된다.

5. 납

가. 납관은 내부의 기체 또는 액체의 온도가 120℃를 초과하는 것에 사용해

서는 안된다.

나. 경납관은 내부의 기체 또는 액체의 온도가 160℃를 초과하는 것에 사용

해서는 안된다.

제6조(재료의 치수 허용차) 재료의 치수 허용차는 다음 각호에 따른다.

1. 판재두께 허용치는 0.25㎜나 공칭두께의 6%의 값 중에서 작은 값 이하일 것

2. 내압부에 사용되는 관재는 KS B 6733(압력용기 기반규격)에서 정한 허용

치 이내일 것

제7조(재료의 인장강도) 사용재료의 인장강도는 다음 규정을 따라야 한다.

1. 계산에 사용하는 강재의 인장강도는 해당 종류의 강재에 관해서 KS에 정해

진 인장강도의 최소치(동일 종류의 강재를 동일 용도에 사용하는 경우이므

로, 각 강재의 인장강도가 모든 KS에 규정된 해당 종류의 강재의 인장강도

의 최소치보다 클 때는 각 강재의 인장강도의 최소치)로 한다. 다만, 강관

을 제외하고는 36kgf/㎟(353N/㎟)미만으로 할 필요는 없다.

2. KS에 규정된 시험을 생략한 탄소강재의 계산에 사용하는 인장강도는 다음

의 요구를 따라야 한다. 단, 36kgf/㎟(353N/㎟)미만으로 할 필요는 없다.

가. KS에 규정된 시험을 생략한 강재에서 그 이후 인장시험을 행한 것의 해

당 인장시험의 결과가 명확해진 인장강도(그 값이 39kgf/㎟(382N/㎟)

를 초과할 때에는 39kgf/㎟(382N/㎟))

나. 인장강도가 명확하지 않는 강재(강관 제외)는 36kgf/㎟(353N/㎟)으로

한다.

3. 클래드강의 인장강도

가. 클래드의 인장강도는 다음의 식에 의하여 산출한다. 다만, 부식의 우려가

있는 것에 대하여는 클래드재에 적당한 부식여유를 감안하여야 하며, 그

두께는 다음의 계산식에는 넣지 않는다.

σ₁t₁+ σ₂t₂

σ = ------------------

t₁+ t₂

여기에서 σ : 클래드강의 인장강도(kgf/㎟){N/㎟}

σ₁: 모재의 인장강도(kgf/㎟){N/㎟}

σ₂: 클래드의 인장강도(kgf/㎟){N/㎟}

t₁ : 모재의 두께(㎜)

t₂ : 클래드재의 두께(㎜)

나. 위의 식을 적용할 경우는 클래드재와 모재가 물리적으로 완전히 접착되고

또한 클래드강의 맞대기 이음 부분에서 클래드재의 부분이 내부식성의 용

착금속에 의하여 완전하게 융착되어 있는 것을 조건으로 한다. 만약 이

조건이 만족되지 않을 경우의 계산에는 모재만의 두께를 취한다.

4. 허용인장응력의 값

계산에 사용하는 각종 재료의 허용인장응력은 KS B 6733(압력용기 기반규

격) (부표 1.1∼3.2)을 적용하여야 한다.

제8조(재료의 허용인장응력) 압력용기의 계산에 사용하는 재료별 허용인장응력은

다음과 같이 적용하여야 한다.

1. 철강재료의 최대 사용온도가 350℃이하인 경우에 있어서 페라이트계 강재

의 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 값중에서 최소의 것으

로 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.

여기서는 재료에 관한 법만 써봤어요..

(출처 : '압력용기 내부구조 명칭을 알려주세요! 내공 많이 드리겠습니다.' - 네이버

지식iN)