«연변 온도 이상에서 작동하는 화학 용기의 경우 효력을 상실하는 판정은 일반적인 압력 용기와 달리 일반적으로 두 가지 효력을 상실하는 형태를 고려합니다.

«첫 번째는 연변으로 인해 너무 큰 변형이 생겨 부품의 효력을 상실하는 것이다. 이에 대해 설계 수명 범위의 허용 변형량을 설정해야 한다.

두 번째는 항응력의 작용으로 재료가 연변단열수명에 도달하여 갈라졌기 때문에 이에 대해 용기의 설계수명에 따라 상응하는 지구강도값을 찾아내고 작업응력이 지구강도보다 작도록 제한해야 한다.

(1) 고온 압력 용기의 일반적인 설계

일반적인 설계의 사고방식은 중요한 부위의 최대 주응력을 제한하는 것이다.우리 나라 규범에서 상술한 두가지 실효형식에 비추어 고온에서 응력을 허용하는 설정방법을 규정하였다.

« (1) 변형 준칙은 100000h 이후 응변이 1% (0.01) 를 초과하지 않는 제한에 따라 웜 데이터에서 응변 속도를 찾는다.

시의 응력은 재료의 연변 강도라고 하는데 코드명은 s10-7이다.연변 시험 데이터의 온도는 용기의 작업 온도와 같아야 한다.

이 경우 허용 응력은 다음과 같습니다.식에서 안전 계수 nn = 1.0.

n(2) 단열 준칙은 100000h의 지속 강도를 기준으로 재료가 lO5h 작업 후 단열이 발생하지 않도록 보장한다.lO5h의 지속 강도는 코드명이 s105이면 허용 응력:

식에서 안전 계수 nD는 1.5~1.6으로 취한다.실제 설계의 허용 응력은 양자의 작은 값을 취한다.

담론할 수 있는 것은 압력 용기와 파이프에 있어서 약간의 변형이 발생하는 데 별로 방해가 되지 않는다는 것이다.게다가 l% 의 변형량도 너무 엄격하게 제한된 것 같다.

그래서 최근 몇 년 동안의 영국 규범은 이미 변형 준칙에 따른 설계를 취소했다.일부 국가의 규범상 아직 취소되지 않은 것은 단지 전통적인 방법을 보존하기 때문일 뿐이다.

세계 각국은 이미 보편적으로 고온의 압력 용기에 대해 진정으로 위험한 것은 연변단열이라는 것을 인식하고 있다.

한편으로 105h의 설계 수명은 일부 중요한 장치에 있어서 부족해 보인다.현대의 화학공업, 석유, 동력 등 장비는 대형화 추세를 보이고 있으며, 크기가 갈수록 커지고 있고, 설비 원가가 매우 높으며, 사용 수명이 길어야 한다.

적지 않은 국가의 보일러 업계는 이미 설계 수명을 20년 또는 2X105h로 정했고 원자력 발전소는 더 높은 추세를 보이고 있다.이러한 추세가 가져오는 문제는 웜업 데이터가 부족하다는 것이다. 왜냐하면 웜업과 지속적인 실험을 하는 것은 비용이 많이 들고 시간이 많이 걸리기 때문이다. 그러나 데이터 외추 방법의 신뢰성은 항상 일정한 수의 실시간 데이터로 검증해야 한다.

웜업 데이터의 축적은 광범위한 국제 협력을 필요로 하는데, 이러한 협력은 이미 몇 년 동안 진행되었다.

(2) 고온 압력 용기 분석 디자인의 사고방식

미국규범 ASME VIII-1은 일반적인 설계로서 그 범위에는 고온압력용기설계가 포함되는데 구체적인 처리는 바로 주어진 재료의 허용응력이 있을 때 작업온도가 연변온도를 초과하면 연변극한 또는 지구강도를 기준으로 한다.

«ASME -2는 분석 설계로, 적용 범위에 웜이 있는 압력 용기와 관련되지 않으며, 허용 응력을 부여할 때도 웜 온도 이하로만 제한된다고 명시되어 있다.

ASME Ⅲ는 ASME VIII-2와 같지만 실제로 응용할 때 어떤 원자로는 연변 온도 이상에서 작동한다는 문제에 부딪혔다.이를 위해 ASME는 1970년대 후반에 고온 압력 용기 분석 설계의 근거로'규범 사례 N-47)'를 작성했으며, 몇 년 동안 사용한 후에 ASME Ⅲ의 본문을 편집할 것으로 기대하고 있다.

N-47은 비핵 압력 용기에도 적용됩니다.석유 화학 공업과 석탄 화학 공업에서 근대의 대형 수소 반응기는 엄밀히 말하면 분석에 따라 설계된 중대한 설비에 속해야 한다.

• 고온 압력 용기에 대한 분석 설계는 많은 이론과 실제 경험 문제와 관련되며 더 세심한 재료 성능 시험 문제도 관련된다.여기에는 몇 가지 중요한 고려 사항만 언급되어 있습니다.

(1) 웜 계산 방법은 용기 부품이 항상 다방면 응력 상태에 있고 웜의 기초 데이터는 단방향 스트레칭으로 얻어진 [ec=f(T, s, t)]라는 것을 고려해야 한다.

- 적절한 당량 유동 응력을 선택하여 기초 데이터를 활용할 수 있도록 하는 것은 응력 분석에서 가장 먼저 해결해야 할 문제이다.

둘째, 실제 부재 중의 다방향 응력은 종종 두께를 따라 변화하거나 고르지 않게 분포하는데, 시간의 흐름에 따라 각 점의 연변 응변은 다르기 때문에"연변 응력 재분포"를 일으킨다.

간단히 말해서, 초기 응력 분포뿐만 아니라 응력 역사를 분석해야 한다.

(2) 연변단렬수명은 다방면의 응력하에서 어떻게 단방향으로 늘어나는 응력-수명수치를 리용할것인가를 추산하는데 이는 과학연구에서 아직 해결되지 않은 문제로서 설계자는 반드시 합리적인 가설을 선택해야 한다.게다가 지난 단락에서 서술한 바와 같이, 응력의 역사가 수명에 미치는 영향, 즉 적합한 누적 수명 법칙을 채택하는 것을 고려해야 한다.

(3) 연변과 피로의 상호작용은 고온압력용기가 피로설계를 요구할 때 반드시 연변과 피로의 상호작용을 고려해야 한다.이런 작용은 서로 다른 재료에 대해 다르고 응력 수준, 응력폭, 응변속도 등 요소와 모두 관계가 있다.이때 충분한 실험 데이터가 필요하며, 단방향 당김 시험 부품과 실제 구조의 다방향 응력 상태 사이에 어떻게 연결되는지 고려해야 한다.

(4) 이완 문제는 고온 용기의 볼트 연결에 대해 이완 분석을 해야 한다.처음 설치할 때 응력과 응변량은 일정한데 이 응변은 탄성응변이다.작업할 때 총응변량은 변하지 않고 연변의 관계로 하여 연변응변은 한걸음한걸음 탄성응변을 대체하여 볼트의 응력이 내려가게 된다.밀봉된 부분이 새지 않도록 조치를 취하거나 정기적으로 볼트를 다시 조일 시간 간격을 추산해야 한다.

이상은 간단명료하게 고려해야 할 항목을 제시했는데 진정으로 분석에 따라 설계하려면 상당히 깊은 주제학습과 연구를 진행해야 한다.