LNG 복합화력 발전소의 수압시험 압력 기준

용접이나 bolting으로 연결될 배관에 대하여 연결부의 건전성을 확보하기 위하여 배관 안에 물을 채우고 압력을 높여서 연결부에 누수가 있는지 확인하는 것이 바로 수압테스트(Hydro test)입니다.

 

배관의 압력 표기 종류

발전소에는 고온의 water와 steam이 배관을 통해 흐르게 됩니다. 이 배관의 설계를 normal operation 조건에서 압력과 온도에 따라 정해지게 되는데요. 이때의 압력과 온도를 operating pressure, operating temperature라고 부릅니다. 일반적으로 normal 운전 시 배관의 압력과 온도에 1.5배를 하면서 배관의 design pressure가 됩니다. 그리고 이 배관의 용접부를 테스트하기 위한 test pressure는 design pressure에 또다시 1.5배를 하게 됩니다. 예를 들어 보면 아래와 같습니다.

• Operating pressure = 10 bara
• Design pressure = 15 bara
• Test pressure = 22.5 bara

결국 operating pressure 보다는 2.25배 큰 압력으로 수압시험을 보게 되는 것입니다. 설계압력이 15 bara인데 테스트를 22.5 barg 로보면 배관이 터지는 게 아닌가라고 생각할 수 도 있는데요. 배관의 설계압력이 배관에서 견딜 수 있는 최고 압력은 아니기 때문에 설계압력보다 높은 압력에 노출되더라도 배관이 터지진 않습니다. 그러나 배관이 15 bara를 견딜 수 있도록 설계되어 있기 때문에 배관이 더 높은 22.5 bara로 오랫동안 노출된다면 배관이 많은 스트레스를 받게 되고 강도가 약해질 수 있기 때문에 ASME code에서는 이 수압시험에 대하여 규정하고 있습니다.

 

수압시험의 압력 기준

앞에서 말했듯이 흔히 design pressure의 1.5배가 test pressure라고 알고 있지만 이것은 정확한 표현이 아닙니다. ASME code에서는 수압시험은 배관의 design pressure의 1.5배가 아닌 MAWP의 1.5배로 진행하도록 정의하고 있습니다. MAWP는 Maximum allowable working pressure의 약자로서 최고로 허용될 수 있는 운전 압력을 뜻합니다. MAWP는 배관의 design pressure와 일치하기 때문에 흔히 design pressure의 1.5배를 test pressure로 계산하게 됩니다. 그러나 HRSG drum, evaporator, superheater는 중간에 차단밸브가 없고 각각의 drum과 tube들이 설계 압력이 다를 때는 어떤 tube의 압력을 기준으로 test를 해야 할지 정의가 되어 있지 않아 1991년 ASME code 측에 질의한 결과 이경우에는 MAWP를 가장 낮은 tube의 design pressure로 정한다는 답변이 있었습니다. 그리고 이 MAWP에 1.5배를 연결된 tube와 drum의 test pressure로 선정한다는 추가 답변도 있었습니다. 예를 들어보면 아래와 같습니다.

• Drum의 design pressure = 100 bara
• Evaporator의 design pressure = 90 bara
• Superheater의 design pressure = 100 bara

Drum, Evaporator, Superheater사이에 차단 밸브가 없다면 MAWP는 가장 낮은 design pressure인 90 bara로 선정하고 이 MAWP의 1.5배 즉, 90 bara에 1.5배인 135 bara로 이 3개 시스템 모두 수압시험을 보면 된다는 것입니다. 수압시험 package를 작성할 때 module 간의 design pressure가 다를 경우 더 높은 것을 기준으로 해야 할지 낮은 것을 기준으로 해야 할지 결정이 어렵다면 위와 같이 ASME code에서 정의하고 있는 MAWP를 확인하여 수압시험 압력기준을 정할 수 있습니다.

 

LNG 복합화력 발전소의 이해-GT, ST, HRSG 및 DH