Socket welding Gap 용접후에 확인해야 하나?

오늘은 Socket welding에 대하여 포스팅하도록 하겠습니다. 

작은 배관(NPS≤2)에서 시공의 용이성 때문에 Socket welding을 적용하고는 합니다. Socket welding의 장점으로는 Butt weld 보다 빠르고 많은 Skill을 요하지 않기 때문에 큰 강도가 필요하지 않은 곳(Drain)이나 Vent쪽에서 관경에 따라 다양하게 사용되고 있습니다. 

 

B31.1 Power Piping의 적용은 아래처럼 적용되며 NPS 3혹은 2와1/2 이하의 직경에서만 사용하게 되어 있습니다. 

 

위에서 언급한 것처럼 Process Piping 31.3에서는 아래와 같이 관경 NPS 2이하에서만 사용이 가능하도록 명시하고 있습니다(does not exceed NPS 2) 

 

다들 아시겠지만 NPS는 Piping에서 주로 쓰이는 단위이며, NPS12까지는 내경(ID)를 따르며, 12초과분 부터는 외경(OD)를 따라 매겨집니다. 두께는 Schedule이라고 표기하여 범용성을 두고 있습니다. 

 

그렇다면 이 Socket welding을 할때 중요하게 따져봐야 할것이 무엇이 있을까요?

 

1.Socket Welding 적용시 주의할 점

 

적용을 도면상에 검토하기 전에 몇가지 Environment 적으로 주의하셔야 할 점이 있습니다. 

1. Cyclic Stress 있는 부분은 아닌지? 

2. Crevice Corrosion에 취약한 부분은 아닌지? 

3. High Vibration이 있는곳은 아닌지? 

 

위와 같은 기본적인 장소에 대한 Engineering 적인 결정이 이루어진다음 NPS따라 허용되면 설계/시공이 가능합니다. 그렇다면 Gap은 왜 있는 것인까요? 

 

그것은 Fitting과 배관사이의 열팽창(Thermal Expansion) 때문에 존재하는 겁니다. 열이 가해지면 일반적으로 배관보다 연결 Fitting이 더 두꺼운 형상을 띄고 있기 때문에, 같은 열을 받으면 얇은 배관이 더 뜨거워지게 됩니다. 이때 열수축/혹은 팽창을 받아줄 만한(Accommodate) 공간이 없다면 해당하는 Fillet welding에 Crack이 발생하게 됩니다. 뭐 동의하지 않으시는 분들도 있지만 그건 Damage Mechanism에 해당하는 지식이 없으셔서 그런거라 생각됩니다. 

 

금속자체의 물성도 살펴야 하지만 Damage Mechanism에서 가장 중요한건 Operation중에 처해지는 상황이니까요. 예를 들면 Gap 자체가 있는 경우 Crevice corrosion에(내부에) 취약해지긴 하지만, 기존에 Posting 했듯이 Gap이 어느이하 이여야지 Crevice Corrosion도 활성화 되고, Stagnant 즉, 유체가 고이는 구조가 되어도 내부 Fluid의 성질에 대해서 많은 부분이 Corrosion 여부를 좌우합니다. 

 

그래서 유체의 성격이나 Operation 성격, 온도등의 환경적 사항이나 용접의 형상에 따라 적용되는 NDE도 아래와 같이 틀려집니다. 

 

결론적으로 이 Gap은 용접전 1.5mm(1/16")정도를 확보해야 합니다. 

용접후에는 별도로 확인을 하지 않아도 무방하고요. ASME Interpretation 상에도 명확하게 나와 있습니다. 

용접후나 Operation후에 이 Gap은 지켜지지 않아도 무방합니다. 하지만 용접 전에는 유지하는것이 좋다라고 Recommendation되어 있습니다. 

 

또한, Operation하고 나서 O.H 중에 문제가 없었던 부분들은 추가적으로 확인할 필요가 전혀 없습니다.

 

다만, 초층 Root Pass 용접하고 나서 Visual 검사를 확실히 해야할 수는 있습니다. 겉면에 대하여 PT 혹은 MT만 하는 경우가 많기 때문에, 겉면용접에만 집중하고 초층은 대충하는 경우가 많기 때문입니다. 

 

대부분의 Socket welding이 이러한 부분에서 Leakage가 발생하는 것이 대부분입니다. Seal weld도 마찬가지입니다. 

 

2.그럼 실제로 관리는 어떻게 해야할까요?

이런 상황에 대한 procedure를 Set up 하시면 됩니다. 아래처럼 미리 정해진 위치에 Mark를 해놓고 Random으로 검사를 하시면 됩니다. 

 

Pipe와 Fitting에 Marking을 해놓은 상태로(P.O)상에 들어가야 관리하기가 용이합니다. Fully하게 밀어넣은 상태에서 25mm 떨어지게 표시해놓고 살짝빼서 27mm정도 상에서(Max값이 없으므로) Tack 용접을 하고 진행하면 됩니다. 

 

물론 이렇게 진행하면 공정을 약간 뒤처질 수 있으나 관리측면에서 배관에서는 좋습니다. 혹은 요구되지는 않지만 추가적으로 RT Random Verification을 넣어놓으면 아래와 같이 찍어서 확인도 가능합니다. 

 

위의 이미지와 같이 Single View/ Double Exposure 방법으로 찍어서 Gap만 확인할 수 도 있고, Profile RT가 가능하다면 Multi View로 판독도 가능합니다.  

 

Code혹은 규격에서 지정해 놓았다고 해서 무조건적으로 따르기보다 왜 이런 규정이 생겼는지 물리적으로 혹은 Damage Mechanism적으로 이해하는 과정이 중요하다고 생각합니다. 그럼 다른 곳에 응용도 가능하다고 생각합니다. 

 

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