스테인레스 스틸 파이프 타원형: 이를 측정하고 맞춤 문제를 해결하는 방법

모든 배관공은 정렬되지 않는 파이프를 만났습니다. 끝 부분을 일치시킬 때까지 둥글게 보이다가 한 쪽은 높게 위치하고 다른 쪽은 낮게 위치합니다. 일반적인 원인은 타원형입니다. 파이프 단면이 완전히 둥글지 않고 약간 달걀 모양입니다. 타원율은 일반적으로 몇 밀리미터로 작지만 용접 루트가 견고한지, 방사선 사진을 통과하는지, 플랜지가 볼트로 고정되는지 여부를 결정할 수 있습니다.

이 가이드에서는 난원도가 무엇인지, 이를 올바르게 계산하고 측정하는 방법, 표준에 명시된 내용, 용접이 허용할 수 있는 오정렬 정도, 조립 문제를 해결하고 방지하는 방법에 대해 설명합니다.스테인레스 스틸 및 니켈 합금 파이프.

타원형은 한 단면에서 가장 큰 외경과 가장 작은 외경 사이의 차이로, 일반적으로 공칭 직경의 백분율로 표시됩니다. 평균 직경만 제공하는 원주 테이프가 아닌 파이프 양쪽 끝의 동일한 단면에서 캘리퍼(또는 레이저 또는 스캐닝 시스템)를 사용하여 측정합니다.

90도로 시계화된 두 개의 동일한 타원형 파이프 끝의 경우 최악의 경우 내부 오정렬(hi-lo)은 대략 진원도의 절반이므로 벽이 얇은 스테인리스 파이프는 단 2%의 타원형에서 일반적인 hi-lo 제한을 초과할 수 있습니다. 파이프 클러킹, 라인업 또는 라운딩 클램프 사용, 보어 가공 또는 파이프 교체를 통해 문제를 해결하고 진원도 제한 지정, 끝 부분 보호 및 도착 시 검사를 통해 문제를 방지합니다.

본 가이드는 일반적인 기술 정보입니다. 관리 코드, 프로젝트 사양 및 인증된 용접 절차는 항상 허용되는 사항을 제어합니다.

스테인레스 스틸 파이프 타원형이란 ​​무엇입니까?

타원형(진원도라고도 함)은 파이프 단면이 실제 원에서 벗어나는 양으로, 동일한 단면에서 최대 및 최소 외부 직경 간의 차이로 측정됩니다.

완벽한 파이프에서는 단면의 모든 직경이 동일합니다. 실제 파이프에서는 각도에 따라 직경이 조금씩 다릅니다. 가장 큰 직경과 가장 작은 직경을 Dmax와 Dmin이라고 하며, 두 직경이 항상 서로 정확히 90도를 이루는 것은 아닙니다. 이들의 차이점은 밀리미터 또는 인치로 표시되는 원형이 다르다는 것입니다. 공칭 직경으로 나누고 100을 곱하면 타원율이 됩니다.

타원성은 직경의 허용 오차를 벗어나는 것과는 다릅니다. 파이프는 크기가 정확히 맞으면서도 여전히 타원형인 평균 직경을 가질 수 있습니다. 반대의 경우도 마찬가지입니다. 파이프는 어디에서나 외부 직경 공차 내에 있을 수 있지만 Dmax 빼기 Dmin 차이는 진원도 제한보다 큽니다. 이것이 진원도와 직경이 별도의 요구 사항인 이유입니다.

타원성은 어떻게 계산되며 공식이 다른 이유는 무엇입니까?

가장 일반적인 공식은 난형도(%)=(Dmax − Dmin) ¼ 공칭 OD × 100입니다. 일부 참고 자료는 평균 직경으로 나누고 다른 참고 자료는 (Dmax + Dmin)로 나누어 결과가 절반으로 커집니다. 사양에서 사용하는 공식과 제한을 항상 명시하십시오.

게시된 공식이 다르기 때문에 동일한 파이프가 두 가지 다른 비율을 생성할 수 있습니다. 한 단면에서 Dmax=170.0 mm 및 Dmin=166.6 mm를 측정하는 공칭 외경 168.3 mm의 6인치 파이프를 생각해 보십시오. 진원도는 3.4mm입니다.

표 1. 동일한 측정에 적용된 세 가지 난형도 공식. 세 번째 수식은 처음 두 수식의 절반 값을 반환합니다. 항상 사양의 정의를 확인하세요.

가장 안전한 방법은 밀리미터나 인치, 백분율로 진원도 제한을 명시하거나 구매 주문서에 공식 이름을 명시적으로 지정하는 것입니다.

스테인레스 스틸 파이프의 타원형에 대한 표준은 무엇을 말합니까?

오스테나이트계 스테인리스 파이프의 경우 ASTM A312는 치수 공차에 대해 ASTM A999를 참조합니다. A999는 벽이 얇은 파이프에 대한 추가 난형도 허용을 통해 외경을 제어하며 모든 크기에 대해 별도의 진원도 제한을 제공하지 않습니다. 명시적인 진원도 제한이 필요한 경우 구매 주문서에 기록하세요.

ASTM A999에 따라 외경 미만 공차는 모든 크기에서 0.031인치(약 0.8mm)이고 NPS 1½~4 크기의 경우 초과 공차도 0.031인치이며 더 큰 크기의 경우 초과 공차가 더 큽니다. 공칭 벽이 외경의 3% 이하인 파이프로 정의된 얇은 벽 파이프에는 추가 타원형 허용치가 적용됩니다. 게시된 요약 중 하나는 이를 직선형 얇은 벽 파이프의 1.5% 타원형 캡으로 설명하므로 현재 버전의 표준을 확인하세요. 일부 공장과 구매자는 난형도가 OD 공차 대역의 명시된 비율(예: 80%)을 초과하지 않는다는 데에도 동의합니다. 대조적으로, 탄소강 라인 파이프용 API 5L은 명시적인 진원도 제한을 설정하므로 구매자는 때때로 다른 사양도 동일하다고 가정합니다.

표 2. 일반적인 표준이 타원성을 처리하는 방법 수치는 게시된 출처에서 요약되었습니다. 현재 표준판과 비교하여 확인하십시오.

파이프 난형도를 올바르게 측정하는 방법은 무엇입니까?

캘리퍼, OD 마이크로미터, 레이저나 스캐닝 ​​시스템을 사용하여 동일한 단면에서 최대 및 최소 외경을 측정합니다. 여러 각도에서 판독합니다. 왜곡이 집중된 양쪽 파이프 끝을 확인하십시오. 원주 테이프는 평균 직경만 제공하므로 단독으로 사용하지 마십시오.

검사를 받는 단계별 방법은 간단합니다. 먼저, 파이프가 자중으로 인해 처지거나 변형되지 않도록 지지해 줍니다. 둘째, 확인할 단면을 표시합니다(예: 끝에서 25mm). 셋째, 파이프를 중심으로 회전하면서 45도 간격으로 4개 위치에서 직경을 측정하고 최대값과 최소값을 기록합니다. 넷째, 진원도와 타원율을 계산합니다. 다섯째, 장착되는 모든 파이프의 양쪽 끝에서 반복합니다. 결과가 한계에 가까우면 추가 판독을 수행하고 측정 설정을 확인하십시오.

직경 테이프(파이 테이프)는 원주에서 평균 외경을 읽습니다. OD 공차를 확인하는 데 유용하지만 파이프 주위에 테이프를 한 번 감으면 단일 평균 원주가 생성되므로 그 자체로는 타원형을 표시할 수 없습니다.

표 3. 파이프 난형도 및 맞춤 정렬 불량 측정 방법

난형이 핏업 문제를 일으키는 이유는 무엇입니까?

두 개의 타원형 파이프 끝은 공통 윤곽을 공유하지 않기 때문에 이를 일치시키면 용접 루트에 단차(hi-lo)가 남습니다. 90도 간격으로 떨어진 두 개의 동일한 타원형 끝의 경우 최악의 경우 단계는 대략 원형도의 절반입니다.

Hi-lo(하이-로우)는 맞대기 용접에서 두 파이프 끝의 내부 표면 사이의 오프셋입니다. 이는 효과적인 용접 단면을 좁히고 응력 집중을 생성하며 불완전한 융합 또는 침투를 유발할 수 있습니다. 실무자들은 타원형 파이프가 장착 중에 중앙에 위치하지 않고 루트에서 hi-lo를 생성한다고 보고합니다. 이는 특히 벽 두께 공차가 정렬 불량에 추가되는 얇은 벽 파이프의 경우 방사선 사진 불량 및 재작업의 일반적인 원인입니다.

간단한 기하학적 추정이 요점을 만듭니다. 두 개의 동일한 타원형 끝이 동심원으로 배치되고 90도 회전된 경우 주축의 한쪽 끝 반경은 동일한 위치의 다른 쪽 끝 반경과 비교되며 불일치는 Dmax와 Dmin 차이의 절반과 같습니다. 위의 6인치 예(진원도 3.4mm)의 경우 최악의 경우 hi-lo는 약 1.7mm입니다. 이제 이것을 허용 가능한 오프셋과 비교해 보세요. 많은 사양에서는 1.6mm 중 더 작은 벽과 더 얇은 벽의 25%를 사용합니다. 6인치 Schedule 10S 스테인리스 파이프(공칭 벽 약 3.4mm)의 경우 벽의 25%가 약 0.85mm이므로 제한은 1.6mm가 아닌 0.85mm입니다.

표 4. 6인치(168.3mm OD) Schedule 10S 파이프(벽 약 3.4mm)에 대한 최악의 경우 hi-lo 추정치. 동일한 타원형 끝이 동심이고 90도 시계로 가정하고 벽 두께 변화를 무시합니다. 이는 코드 계산이 아닌 선별 추정치입니다.

실제 조인트에는 내부 표면에 영향을 미치는 벽 두께 변화도 포함됩니다. 이음매 없는 파이프는 최대 12.5%의 벽 두께 공차를 가질 수 있으며, 이러한 변화는 타원형에 더해 hi-lo에 추가됩니다. 이러한 이유로 벽이 얇은 스테인리스 파이프는 벽이 두꺼운 파이프보다 타원형에 훨씬 더 민감합니다. 동일한 밀리미터의 정렬 불량이 벽의 훨씬 더 큰 부분을 차지합니다.

파이프 맞대기 용접에서 허용되는 정렬 불량은 어느 정도입니까?

ASME B31.3은 용접 절차 및 엔지니어링 설계의 한계 내에서 정렬을 요구하며 자체적으로 하나의 범용 번호를 제공하지 않습니다. 일반적인 관행에서는 내부 오정렬을 1.6mm(1/16인치)보다 작은 벽과 얇은 벽의 25%로 제한합니다.

용접 절차 사양과 프로젝트 사양이 실제 한계를 설정합니다. NPS 24 이하의 작은 파이프에 대한 일반적인 관행은 최대 약 1.6mm의 정렬 불량이며, 더 큰 파이프는 때때로 허용되는 경우 최대 3.2mm까지 허용됩니다. 얇은 벽의 경우 25% 규칙이 더 엄격합니다. 용접 기술로 보상하면 용접 품질이 저하될 수 있으므로 일반적으로 hi-lo가 규정이나 절차 제한을 초과하는 경우 재장착이 필요합니다. 항상 프로젝트 사양과 검증된 절차를 사용하고 시정하기 전에 Hi-Lo 게이지로 Hi-Lo를 측정하십시오.

난형 관련 맞춤 문제를 어떻게 해결합니까?

계층 구조를 통해 작업합니다. 먼저 시계를 보고 파이프 끝을 일치시킨 다음 라인업 또는 라운딩 클램프를 사용한 다음 절차가 허용하는 경우 보어를 가공하고 마지막으로 파이프를 자르거나 교체합니다. 심하게 변형된 파이프를 강제로 밀어 넣지 마십시오.

표 5. 설치 시 타원형 파이프에 대한 분해능 옵션(침습성이 가장 낮은 것부터 가장 높은 것까지).

파이프라인 사례 연구는 클램핑의 한계를 보여줍니다. 기계화 용접을 사용한 프로젝트에서는 파이프 끝 부분의 과도한 타원형으로 인해 내부 라인업 클램프를 사용해도 hi-lo가 3mm를 초과하여 용접 돌출 및 내부 코팅 불량이 발생하는 경우가 있었습니다. 해결책은 파이프 끝 치수를 디지털 방식으로 측정하고 소프트웨어로 가장 잘 맞는 끝을 연결하는 것이었습니다. 교훈은 스테인리스 제작에도 적용됩니다. 끝 부분을 측정하고 일치시키는 것이 큰 타원을 수정하기 위해 클램프에 의존하는 것보다 더 안정적입니다.

스테인레스 스틸 및 니켈 합금 파이프에는 어떤 특별한 주의 사항이 적용됩니까?

스테인리스 전용 접촉 공구를 사용하고, 파이프를 둥글게 하기 위해 망치질이나 가열을 피하고, 용접 중에 벽이 얇은 파이프를 지지하도록 유지하고, 고강도 합금이 탄소강보다 다시 둥글게 만드는 데 더 잘 견딘다는 점을 기억하십시오.

표 6. 맞춤 및 반올림 시 스테인리스강 및 니켈 합금 주의사항

파이프가 피팅 테이블에 도달하기 전에 타원형을 방지하려면 어떻게 해야 합니까?

구매 주문서에 진원도 제한과 측정 방법을 지정하고, 끝단 보호와 적절한 포장을 요구하고, 취급 및 적재를 제어하고, 도착 시 파이프 끝을 검사합니다.

난형은 제조 후에 생성되는 경우가 많습니다. 취급, 보관, 적재 높이 및 충격으로 벽이 얇은 파이프 끝단이 변형될 수 있으며 밀의 라운딩은 끝단 근처에 집중되므로 긴 길이의 중간이 끝단보다 덜 둥글게 될 수 있습니다. 현장에 도착하는 파이프 중 상당 부분이 원형이 아닐 수 있으며, 특히 벽이 얇은 파이프일 수 있으므로 예방은 공급업체와 구매자 간의 공동 작업입니다.

표 7. 공급망 전반에 걸친 예방 조치

타원형 파이프를 수리하는 대신 거부해야 하는 경우는 언제입니까?

타원도가 구매 주문 한도를 초과하는 경우, 수리를 위해 두꺼운 벽이나 심하게 뒤틀린 끝 부분을 강제로 요구하는 경우, 균열이나 꼬임이 있는 경우 또는 반복적인 시도를 통해 허용된 hi-lo를 달성할 수 없는 경우 파이프를 거부하십시오.

벽이 얇은 파이프의 약한 타원은 흔히 재라운드 도구를 사용하여 교정할 수 있지만, 심한 뒤틀림이나 두꺼운 벽은 위험합니다. 업계 지침에 따르면 대략 2%의 타원성을 넘어서는 내부 라인업 클램프는 재료를 수정하기보다는 재료와 싸우는 것입니다. 사전에 합의된 서면 승인 기준은 제작 테이블에서 논쟁을 방지합니다. 공급업체가 원인을 조사할 수 있도록 부적합 사항을 문서화하고 파이프 열 수치와 측정 기록을 보관하십시오.

자주 묻는 질문

파이프 타원형이란 ​​무엇입니까?

타원율은 파이프 단면의 최대 외경과 최소 외경 사이의 차이로, 일반적으로 공칭 직경의 백분율로 표시됩니다. 외원성(out-of-roundness)이라고도 합니다.

파이프 타원도를 어떻게 계산합니까?

타원율(%)=(Dmax − Dmin) ¼ 공칭 OD × 100. 일부 참고 자료에서는 평균 직경을 사용하고 일부 참고 자료에서는 (Dmax + Dmin)로 나누면 값이 절반이 되므로 항상 공식을 확인하세요.

줄자로 난형도를 측정할 수 있나요?

아니요. 원주 테이프는 평균 직경만 제공합니다. 캘리퍼, 레이저 또는 스캐닝 시스템을 사용하여 동일한 단면에서 최대 직경과 최소 직경을 측정합니다.

스테인레스 스틸 파이프의 난형도는 어느 정도까지 허용됩니까?

ASTM A999는 외경을 제어하고 벽이 얇은 파이프에 대한 추가 허용치를 제공하지만 모든 크기에 대해 하나의 진원도 제한을 설정하지는 않습니다. 구매 주문서에 한도를 명시하세요. 용접 접합부에서 한계는 hi-lo로 설정되며 일반적으로 1.6mm와 벽의 25% 중 작은 값입니다.

파이프용접에서 하이로(Hi-Lo)란?

Hi-lo는 맞대기 용접에서 두 파이프 끝의 내부 표면 사이의 오프셋입니다. 이는 hi-lo 게이지로 측정되며 용접 절차 및 프로젝트 사양에 따라 제한됩니다.

Fit-up 시 타원형 파이프를 어떻게 고정합니까?

시계를 보고 끝 부분을 일치시키고, 라인업 또는 라운딩 클램프를 사용하고, 벽이 얇은 파이프의 가벼운 타원형을 다시 둥글게 만들고, 허용되는 곳에서 보어를 가공하고, 잘라내고 다시 베벨을 내리거나, 파이프를 한계 내로 가져올 수 없는 경우 파이프를 교체하십시오.