ASME FAQ - 압력용기의 허용공차

ASME FAQ - 9. ASME Section VIII Div.1 (6)

국제 공인기구인 ASME (The American Society of Mechanical Engineers, 미국기계학회)에서 제공하는 ASME 인증은 세계적으로 인정받는 ASME 기술 요건에 따라 기자재가 설계, 제작, 설치되었다는 것을 증명하는 엄격한 품질보증 제도입니다. 미국 수출품에 대한 강제 인증 제도이자 여러 국가에서 사용하고 있는 산업 표준으로 자리하고 있습니다.

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APAVE KOREA(아파브 코리아)는 ASME 공인검사기관 (AIA)으로 그동안 기존 고객사에서 빈번하게 질문하는 내용 중 ASME Section VIII, Division 1, UG-81, UW-33와 관련된 질문에 대한 답변을 정리해 보았습니다

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성형 경판 (Formed Heads)에 대한 공차 (Tolerance)

[UG-81, UW-33]

 

내압이 적용되는 성형 경판(formed head)에 대한 공차(tolerance)를 알아보도록 하겠습니다.

 

The inner surface of a torispherical, toriconical, hemispherical, or ellipsoidal head shall not deviate outside of the specified shape by more than 11/4% of D nor inside the specified shape by more than 5/8% of D.The knuckle radius shall not be less than that specified.
ASME Sec. VIII, Div. 1, UG-81(a)

 

ASME Sec. VIII-1, UG-81(a)에 성형 경판 내면(inner surface)의 형상(shape)에 대한 공차가 나와있습니다. 요약해 보자면 아래와 같습니다.

 

Permissible Outside Shap eDeviation ≤ 0.0125×D​

Permissible Inside Shape Deviation ≤ 0.00625×D

Permissible Knuckle Radius ≥Specified Dimension (e.g.approximation ellipsoida lhead: 0.17×D)​

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여기서 D는 부착 부분에서 용기 동체의 호칭 안지름입니다.

(D is the nominal inside diameter of the vessel shell at point of attachment.)

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knuckle radius는 보시는 바와 같이 마이너스 공차(minus tolerance ≒ inside shape deviation)가 허용되지 않습니다. 하지만 knuckle radius도 성형 경판의 내면에 해당되기 때문에 바깥쪽 형상에 대한 공차는 유효하며 이는 maximum 공차로 적용될 것입니다.

 

The skirts of heads shall be sufficiently true to round so that the difference between the maximum and minimum inside diameters shall not exceed 1% of the nominal diameter.
ASME Sec. VIII, Div. 1, UG-81(d)

 

또한, 성형 경판의 스커트(skirt ＝ straight flange) 부위는 UG-81(a)가 적용되는 부위가 아닙니다. 해당 부위에 적용되는 것은 아래 수식으로, 상기 UG-81(d) 조항이 적용되어 진원도(out-of-roundness) 공차를 적용시켜야 합니다.

 

Max inside diameter −Min inside diameter ≤ 0.01 × D

 

해당 내용을 이해가 쉽도록 도식화하면 다음과 같습니다.

마지막으로 얼라인먼트(alignment) 공차에 대한 조항인 UW-33을 경판에 간접적으로 적용시켜볼 수 있습니다. 즉, 성형 경판 검사에 직접적으로 적용되는 조항은 아니지만 추후 동체와 경판 이음부(shell to head joint)가 UW-33의 얼라인먼트 공차를 벗어나는 것을 방지하기 위해, 동체와 경판 원주(circumference)에 그 공차를 적용시켜 사전에 관리하고자 하는 것입니다. 하기 Table UW-33에 기재된 공차에 원주율(3.14)을 곱한 수치를 원주 공차로 적용시키는 경우가 많습니다. 관련된 예시를 들자면 아래와 같습니다.

 

UW-33(a) Alignment of sections at edges to be butt welded shall be such that the maximum offset is not greater than the applicable amount for the welded joint category under consideration, as listed in Table UW-33.
The section thickness t is the nominal thickness of the thinner section at the joint.​

<background> Joint for shell to ellipsoidal head
shell inside diameter: 1,000 mm / shell thickness: 18 mm
head inside diameter: 1,000 mm / head thickness: 20 mm
thinner nominal thickness at the joint: 18 mm
∴ alignment tolerance = 4.5 mm (∵ section thickness ≤ 19, Joint Caterory B)
head circumference(l = 2πr): 2 x 3.14 x (500 + 20) = 3,265.6 mm
∴ permissible head circumference: 3,265.6 mm ± 14.13 (4.5 x 3.14) mm​

exempli gratia

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