EI Guidelines for AIV

고주파 특성을 가지고 있는 음향 가진(Acoustic Excitation)은 배관 시스템 전체에 방사되므로 Pressure Let-down device 주변의 배관뿐만 아니라 Downstream Pipe를 포함하는 모든 배관 시스템의 불연속 구간에 대한 피로 파괴 가능성을 검토해야 한다. 배관의 불연속 구간은 Main Pipe에 연결된 보조배관의 접합부분과 배관 직경 확장/축소 구간을 의미하며, 최초 Pressure Let-down Device에서 발생한 음향 에너지의 거리감쇠 및 불연속 구간의 형식, 배관 재질 등에 따른 가중치를 적용하여, 전체 배관 시스템에 대한 피로 파괴 가능성(Likelihood of Fatigue Failure, LOF)을 정량적으로 검토하게 된다.

 

EI Guideline에서는 배관의 Acoustic Fatigue에 대한 피로 파괴 가능성을 정량적으로 평가하기 위한 절차를 아래와 같이 제시하고 있다. 피로 파괴 가능성에 대한 정량적인 검토는 자체 개발한 In-House 프로그램을 이용하여 각 불연속 지점에 대한 LOF 값을 산출함으로써 가능하며, LOF 값이 1.0을 초과하였을 경우 추가 제어 대책을 적용하게 된다.

 

[ Work Flow Chart for EI Guidelines ]

 

1. Screening Main Line

Plant 전체에 적용된 Pressure Let-down device 중에서 잠재적으로 Acoustic Fatigue가 발생할 수 있는 개소를 선별해야 한다. 각 위치에서의 음향 파워레벨이 155dB을 초과하는 개소에 대해서 Downstream Pipe에 대한 Detail Screening 작업을 진행하게 된다.

 

[ P&ID Review for Main Line Screening ]

 

2. Detailed Screening of Small Bore Connections

Downstream Pipe와 연결된 모든 불연속 구간에서의 Likelihood of Failure(LOF) 값을 산출하게 되며, 그 결과가 1.0을 초과하는 개소는 잠재적으로 Acoustic Fatigue Failure의 가능성이 있음을 확인해야 한다. 이러한 개소에 대해서는 설계 개선 대책을 적용하여, 운전 시 발생할 수 있는 Fatigue Failure 가능성을 차단해야 한다.

 

[ Detail Screening을 위한 설계 인자 ]

 

3. Modifications & Recommendation

Likelihood of Failure(LOF) 값이 1.0을 초과하는 Branch Connection 및 Pipe Support에 대해 가능한 Modification 방안이 제시되어야 한다. Modification 방안은 Project의 진행 상황과 관계가 있으므로 반드시 관련 부서와 협의하여 적용되어야 한다. 예를 들어 Pipe Thickness 변경 등의 대책은 Pipe 구매 및 기본 설계가 완료되는 시점에서는 의미가 없으므로 실제 적용 가능한 대안들이 제시되어야 한다.

 

EI Guideline에서 제시하는 평가 방법 역시 Concawe report 85/82의 음향 파워레벨 산출방법을 바탕으로 소개되고 있으며, 기존의 평가 방법에서 Pipe wall thickness와 각 small bore connection에서의 Welded Connection Type을 중요 설계 인자로 추가 검토하고 있다. 또한, 음향 에너지가 배관 내부에서 Downstream Pipe로 방사되는 과정에서의 거리 감쇠 평가 방법을 새롭게 제시하였으며, 이에 Acoustic Induced Vibration Study를 수행하는데 가장 보편적으로 사용되는 평가 방법이다.

 

그러나, EI Guideline에서는 Acoustic Induced Vibration에 대한 제어 대책 적용 후, Fatigue Resistance 개선에 대한 정량적인 평가는 제시하고 있지 않으며, Flow가 지속적으로 흐르지 않는 PSV, PRV 등의 Downstream Pipe 에서는 그 평가 결과가 보수적으로 진행될 수 있다.

 

 

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