전기저항 용접배관 최대허용응력·배관 두께

문제

(7) 청정소화약제소화설비의 화재안전기준(NFSC 107A)에 관한 다음 물음에 답하시오. (단, 계산과정을 쓰고, 계산값은 소수점 셋째자리에서 반올림하여 둘째자리까지 구하시오.) (7점)

〈조건〉

• 최대허용압력: 16000 kPa
• 배관의 바깥지름: 8.5 cm
• 배관 재질 인장 강도: 410 N/mm²
• 항복점: 250 N/mm²
• 전기 저항 용접 배관 방식이며, 용접이음을 한다.

① 배관의 최대허용응력(kPa)을 구하시오. (4점)

② 관의 두께(mm)를 구하시오. (3점)

답안

① 최대허용응력

$$\min\left(410\times\frac14,\ 250\times\frac23\right)=\min(102.5,\ 166.67)=102.5\ \text{N/mm}^2$$ $$S_E=102.5\times0.85\times1.2=104.55\ \text{N/mm}^2=\textbf{104,550 kPa}$$

(전기저항 용접배관 이음효율 0.85)

② 관의 두께 (용접이음 A = 0)

$$t=\frac{PD}{2S_E}+A=\frac{16{,}000\times85}{2\times104{,}550}+0=\textbf{6.50 mm}$$

근거

• NFTC 107A 2.7.1.2.3: $t=\dfrac{PD}{2SE}+A$, SE = (인장강도 1/4과 항복점 2/3 중 작은 값) × 배관이음효율 × 1.2, 이음효율: 이음매 없는 배관 1.0, 전기저항 용접배관 0.85, 가열맞대기 용접배관 0.60, 용접이음 A = 0.
• 1 N/mm² = 1 MPa = 1,000 kPa.