KR101947309B1 - 가스쿨러 수정 방법 - Google Patents

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KR101947309B1
KR101947309B1 KR1020180012862A KR20180012862A KR101947309B1 KR 101947309 B1 KR101947309 B1 KR 101947309B1 KR 1020180012862 A KR1020180012862 A KR 1020180012862A KR 20180012862 A KR20180012862 A KR 20180012862A KR 101947309 B1 KR101947309 B1 KR 101947309B1
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박승훈
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박지은
박승훈
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Abstract

본발명은 가스쿨러 수정 방법에 관한 것으로, 튜브시트의 기름때와 기타 이물질을 제거한 후 관통(PT)시험을 실시하는 관통(PT)시험단계;
관통(PT)시험결과 흠결부위를 튜브의 끝단부에서 일정길이 드릴링하여 제거하는 흠결부위 제거단계;
튜브시트에 튜브를 용접하는 용접단계;
헬륨(He)누설시험을 하는 단계;
확관(expanding)작업을 하는 확관작업단계;
확관작업후 용접부위 튜브시트의 모든 튜브에 대해 헬륨(He)누설시험을 하는 헬륨(He)누설시험 단계;
상기 튜브시트에 커버를 체결시 렌치로 볼트를 조여 조립하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 확관작업후 용접부위 튜브시트의 모든 튜브에 대해 헬륨(He)누설시험을 한 후 공압(pneumatic)시험(test)을 하고, 이후 헬륨(He)누설시험을 하는 것으로,
본발명은 가스튜브의 튜브 확관(expanding)작업시작 전후에 튜브 끝단 흠결부위를 제거하고 용접을 하며, 관통(PT)시험, 헬륨(He)시험을 통하여 튜브 확관(expanding)작업에 따른 가스튜브시트의 용접부위손상, 누설 등 기계적 하자를 방지하고 개선하는 현저한 효과가 있다.

Description

가스쿨러 수정 방법{Gas cooler Modification method}
본발명은 가스쿨러 수정 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가스튜브의 튜브 확관(expanding)작업시작 전후에 튜브 끝단 흠결부위를 제거하고 용접을 하며, 관통(PT)시험, 헬륨(He)시험을 통하여 튜브 확관(expanding)작업에 따른 가스튜브시트의 용접부위손상, 누설 등 기계적 하자를 방지하고 개선하는 가스쿨러 수정 방법에 관한 것이다.
일반적으로 열교환기에서는 가스쿨러의 튜브를 수정하여 사용하게 된다. 관련종래기술로서 공개특허공보 공개번호 특1986-0009282단부 헤드 요소들(3,4)를 갖는 하우징(2), 상기 하우징 내에 장착된 종방향으로 연장된 유체 유동 튜브들(5), 상기 하우징내에 장착되고 상기 튜브들의 단부들과 연통되는 개구부들을 갖는 튜브 시트요소들(6,7), 및 상기 튜브들로부터 왕복식 튜브 세척구(22)들을 수납하는 종방향으로 연장된 바스켓 요소(17)들을 갖는 열교환기에 있어서, 유지판(25)는 상기 튜브 시트 요소(7)에 대해 종방향 외측에서 상기 튜브 시트 요소에 대해 평행하게 장착되고, 종방향으로 압축 자재한 장치들(36,45 내지48)은 상기 유지판(25) 및 상기 요소들(17,3,7) 중의 최소한 하나와의 사이에 장설되어 상기 튜브 시트 요소(7)이 열교환기 하우징에 대해 오정렬되는 것을 보상하는 것을 특징으로 하는 조합이 공개되어 있다.
또한, 공개특허공보 공개번호 10-2011-0010802호에는 열교환 튜브의 확관 방법에 있어서, 복수매의 핀을 적층한 핀층의 각 핀에 형성된 복수의 삽입구멍의 각각에 U자 형상의 열교환 튜브를 삽입하여, 각각의 열교환 튜브의 개구부를 상기 핀층의 상단면으로부터 돌출시킴과 아울러, 각각의 열교환 튜브의 헤어핀부를 상기 핀층의 하단면으로부터 돌출시키는 단계; 상기 열교환 튜브의 각 개구부에 확관 빌릿을 삽입하여, 각각의 열교환 튜브의 각각의 직관부를 직경확장하여 상기 열교환 튜브와 상기 핀을 일체화시키는 1차 확관을 시행하면서, 각각의 확관 빌릿이 각각의 열교환 튜브의 직관부와 헤어핀부의 경계 또는 그 근방에 삽입된 상태로 상기 1차 확관을 종료하는 단계; 상기 1차 확관이 종료한 위치에 확관 빌릿을 유지하고, 상기 1차 확관을 시행한 열교환 튜브의 개구부에 플레어펀치를 삽입하여, 상기 열교환 튜브의 선단부에 플레어부를 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 열교환 튜브의 확관 방법이 공개되어 있다.
그러나 상기 종래기술은 가스튜브시트의 용접부위손상, 누설 등 기계적 하자가 발생하여 하자 원인이 되는 문제점이 있었다.
본발명은 가스튜브의 튜브 확관(expanding)작업시작 전후에 튜브 끝단 흠결부위를 제거하고 용접을 하며, 관통(PT)시험, 헬륨(He)시험을 통하여 튜브 확관(expanding)작업에 따른 가스튜브시트의 용접부위손상, 누설 등 기계적 하자를 방지하고 개선하는 가스쿨러 수정 방법을 제공하고자 하는 것이다.
본발명은 가스쿨러 수정 방법에 관한 것으로, 튜브시트의 기름때와 기타 이물질을 제거한 후 관통(PT)시험을 실시하는 관통(PT)시험단계;
관통(PT)시험결과 흠결부위를 튜브의 끝단부에서 일정길이 드릴링하여 제거하는 흠결부위 제거단계;
튜브시트에 튜브를 용접하는 용접단계;
헬륨(He)누설시험을 하는 단계;
확관(expanding)작업을 하는 확관작업단계;
확관작업후 용접부위 튜브시트의 모든 튜브에 대해 헬륨(He)누설시험을 하는 헬륨(He)누설시험 단계;
튜브시트에 커버를 체결시 렌치로 볼트를 조여 조립하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 확관작업후 용접부위 튜브시트의 모든 튜브에 대해 헬륨(He)누설시험을 한 후 공압(pneumatic)시험(test)을 하고, 이후 헬륨(He)누설시험을 하는 것을 특징으로 한다.
따라서 본발명은 가스튜브의 튜브 확관(expanding)작업시작 전후에 튜브 끝단 흠결부위를 제거하고 용접을 하며, 관통(PT)시험, 헬륨(He)시험을 통하여 튜브 확관(expanding)작업에 따른 가스튜브시트의 용접부위손상, 누설 등 기계적 하자를 방지하고 개선하는 현저한 효과가 있다.
도 1은 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 육안검사 사진
도 2는 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 관통(PT)시험 사진
도 3은 도 2의 튜브 확대도
도 4는 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 흠결을 드릴링으로 제거하는 사진
도 5는 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 용접 사진
도 6은 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 관통(PT)시험 사진
도 7은 도 6의 튜브 확대도
도 8은 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 헬륨(He)누설시험 사진
도 9는 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 확관시험 사진
도 10은 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 확관 작업사진
도 11은 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 확관 작업 상세사진 1
도 12는 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 확관 사진 상세사진 2
도 13은 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 관통(PT)시험 사진
도 14는 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 헬륨(He)누설시험에서 비닐을 튜브 시트 결합부에 감싼 싸진 사진
도 15는 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 공압시험 사진
도 16은 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 조립 사진
도 17은 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 질소누설시험 사진
도 18은 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 헬륨(He)누설시험 상세사진
도 19는 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 헬륨(He)누설시험 장면사진
도 20은 본발명의 가스쿨러 압축가스, COOLING WATER 유입구, 유출구 표시도
본발명은 가스쿨러 수정 방법에 관한 것으로, 튜브시트의 기름때와 기타 이물질을 제거한 후 관통(PT)시험을 실시하는 관통(PT)시험단계;
관통(PT)시험결과 흠결부위를 튜브의 끝단부에서 일정길이 드릴링하여 제거하는 흠결부위 제거단계;
튜브시트에 튜브를 용접하는 용접단계;
헬륨(He)누설시험을 하는 단계;
확관(expanding)작업을 하는 확관작업단계;
확관작업후 용접부위 튜브시트의 모든 튜브에 대해 헬륨(He)누설시험을 하는 헬륨(He)누설시험 단계;
상기 튜브시트에 커버를 체결시 렌치로 볼트를 조여 조립하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 확관작업후 용접부위 튜브시트의 모든 튜브에 대해 헬륨(He)누설시험을 한 후 공압(pneumatic)시험(test)을 하고, 이후 헬륨(He)누설시험을 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 튜브시트에 커버를 체결시 렌치로 볼트를 조여 조립하는 단계 이후 질소가스로 누설시험을 하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 튜브시트에 튜브를 용접하는 용접단계는 용접횟수를 2번(2패스)하되, 동일부위에 겹치게 용접하는 것을 특징으로 한다.
본발명을 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 육안검사 사진, 도 2는 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 관통(PT)시험 사진, 도 3은 도 2의 튜브 확대도, 도 4는 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 흠결을 드릴링으로 제거하는 사진, 도 5는 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 용접 사진, 도 6은 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 관통(PT)시험 사진, 도 7은 도 6의 튜브 확대도, 도 8은 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 헬륨(He)누설시험 사진, 도 9는 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 확관시험 사진, 도 10은 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 확관 작업사진, 도 11은 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 확관 작업 상세사진 1, 도 12는 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 확관 사진 상세사진 2, 도 13은 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 관통(PT)시험 사진, 도 14는 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 헬륨(He)누설시험에서 비닐을 튜브 시트 결합부에 감싼 싸진 사진, 도 15는 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 공압시험 사진, 도 16은 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 조립 사진, 도 17은 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 질소누설시험 사진, 도 18은 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 헬륨(He)누설시험 상세사진, 도 19는 본발명의 가스쿨러 튜브시트의 헬륨(He)누설시험 장면사진, 도 20은 본발명의 가스쿨러 압축가스, COOLING WATER 유입구, 유출구 표시도이다.
먼저 가스튜브시트의 용접결함을 육안으로 검사한다.
기름때와 기타 이물질을 제거한 후 관통(PT)시험을 실시한다.
관통(PT)시험결과 흠결부위를 튜브의 끝단부에서 일정길이 드릴링하여 제거한다.
용접횟수를 2번(2패스)하되, 동일부위에 겹치게 용접한다. 10mm정도 겹치게 용접한다. 용접방향은 수직상부방향으로 진행되어야 한다.
기름때와 기타 이물질을 제거한 후 관통(PT)시험을 실시한다.
헬륨(He)누설시험을 한다.
튜브 확관(expanding)작업을 하되, 5% 확관될때마다 확관에 대한 검사를 한다.확관검사는 확관작업이 마칠때마다 모든 튜브에 대해 실시한다.
총 확관목표는 7 ~ 11%이다.
기름때와 기타 이물질을 제거한 후 관통(PT)시험을 실시한다.
확관작업후 용접부위 튜브시트의 모든 튜브에 대해 헬륨(He)누설시험을 한다.
공압(pneumatic)시험(Test)을 한다.
헬륨(He)누설시험을 한다.
청소하고 렌치로 볼트를 조여 조립한다.
질소가스로 누설시험을 한다.
한편 본발명에서 헬륨(He)시험은 다음과 같다.
본발명의 가스 쿨러 튜브 시트 결합부 누설 검사방법의 시험압력은 설계압력의 25%를 넘지 않는다. 일반적으로 열교환기는 납품 전에 누설(Leak) 문제가 가장 염려가 되어, 선급 및 선주, 검사관 입회하에 수압누설시험(Hydraulic Leak Test)으로 누설시험(Leak Test)을 실시한다. 물론, 전체 완제품의 경우에 한한다. 달리 말하자면, 중간 중간 공정에서 실시하는 누설시험(Leak Test)은 어떠한 강제 규정도 없고, 검사도 없다. 하지만, 본발명에서 실시하는 완제품이 아닌 중간 공정에서의 누설시험(Leak Test)은 자체적으로 튜브(Tube)와 튜브시트(Tube Sheet)의 기밀을 확인하기 위한 방법이다. 그만큼 품질에 대한 보증으로 고객 만족을 위해 발명한 기술이다.
상기에 언급한 완제품에 대한 Hydro Test = Design x 1.5로 시행(선급 및 Rule에서의 강제 규정)하고 있으나, 중간공정에서의 Leak 시험은 Design Pressure x 0.25% 이하에서 실시하도록 본발명에서 자체 규정으로 만든 신규한 사항이다.
예를 들어 만약, Design Pressure가 300 bar 이면,
전체 완제품에 대한, Test Pressure(Hydro Test) = 300 x 1.5 = 450 bar이고
중간 공정에서의, Leak Pressrue(He+N2) = 300 x 0.25 = 75 bar이다.
따라서, 75 bar 이하에서만 실시하면 되는 사항으로 본발명의 5 bar는 원소 중에서 가장 작은 헬륨(He)으로 실시하므로 5 bar에서도 충분하게 누설(Leak)을 확인할 수 있기에 5 bar로 정하였다.
그리고, 가스쿨러의 경우는 통상적으로 실시하고 있는 누설시험(Leak Test)에 보다 더 정확한 용접부의 검증을 위해서 본발명에서 독창적으로 용접부의 건전성 평가를 위해서, 헬륨(He)+질소(N2) 시험을 추가한 사항이다.
본발명의 시험중 재질인 금속의 최저온도는 MDMT(Minimum design metal temperature)+17℃를 넘지 않는다.
concentration of the helium tracer gas는 적어도 시험압력에서 부피의 10%가 되어야 한다. 헬륨가스는 1×10-4 cc/sec의 유량을 가지는 속도로 흐름을 제어한다. 누설(Leak)되는 헬륨(He)의 유량이 상기 수치를 넘어서지 않으면 누설(Leak)이 없다고 판단한다. 원소 중에서 수소를 제외하고 가장 작은 입자이기에 이정도 수치이면 용접부 누설(Leak)이 없다고 판단할 수 있다.
한 쪽 튜브의 튜브 시트와 인접한 튜브의 튜브 시트 사이에서 누설테스트를 한다.
비파괴검사(NDE) 중 관통(PT)검사뒤 튜브와 튜브 사이 시트 죠인트에 비닐을 감싼다.
가스쿨러를 질소와 헬륨가스로 채운다. 압력은 5bar이다. 헬륨가스 1bar와 질소가스 4bar을 혼합하고 5bar까지 상승시킨다. 곧, 헬륨(He) 1 bar로 압력을 상승시키고, 곧이어 질소를 4bar로 충전하면, 기존에 있던 헬륨(He)과 혼합되어 자동으로 5 bar의 압력이 된다.
본래 헬륨입자가 작아 압력을 마음대로 크게 하지 못한다. 그러므로 혼합가스를 사용한다.
압을 걸어둔 상태로 30분 정도 유지한다.
헬륨디텍터로 헬륨가스누설량을 체크한다.
연장(expanding)작업뒤 한번 더 위 검사과정을 반복한다.
비누물을 분사하고, 질소누설테스트를 마지막으로 한다. 이때 질소의 압력은 0.5bar이다.
검사포인트는 셀 플랜지와 채널 플랜지 죠인트이다.
요약하면, 헬륨+N2로 Leak Test는 Tube와 Tube Sheet 부위의 용접 건전성 평가를 위한 검사 방법이고, 이 검사를 완료 후에 Shell의 Tube Sheet와 Channel Flange 사이의 Leak 문제를 확인하기 위하여, Shell에 N2를 충전하여, 해당 부위에 Leak를 확인하는 것이다.
참고로, 조립에 대해 설명하면, Shell에 Tube Sheet가 용접으로 조립되어 있고, Tube가 Tube Sheet에 확관 및 용접으로 결합되어 있으며 이후에 완제품 단계에서 Channel(Cover..Flange가 달린)이 해당 Tube Sheet와 Gasket을 사이에 두고 조립된다.
상기 조립과정은 Shell(Flange를 양쪽으로 가지고 있음)에 Tube Sheet를 Bolt로 조립한 후, Tube를 Tube Sheet Hole에 삽입하여, 1차적으로 확관하고, 이어서, 용접한 후, 혼합가스(Helium+N2)로 용접부 Leak Test 실시한다. 이후, Tube Sheet와 Channel Flange Bolt 조립 부의 Leak 문제 확인을 위해, 비눗물과 N2로 압을 걸어서, 그 사이부분의 Leak 확인한다.
따라서, 혼합가스(헬륨+N2)가 들어가는 부위와 N2만 들어가는 부위가 확연히 틀리며, 혼합가스를 한 뒤, 모두 제거한 뒤에 N2를 사용하여, Tube Sheet와 Shell Flange 사이의 기밀성을 확인한다.
따라서 본 발명은 가스튜브의 튜브 확관(expanding)작업시작 전후에 튜브 끝단 흠결부위를 제거하고 용접을 하며, 관통(PT)시험, 헬륨(He)시험을 통하여 튜브 확관(expanding)작업에 따른 가스튜브시트의 용접부위손상, 누설 등 기계적 하자를 방지하고 개선하는 현저한 효과가 있다.
N1 : 가스 유입구 N2 : 가스 유출구
N3 : COOLANT유입구 N4 : COOLANT유출구

Claims (4)

  1. 가스튜브시트의 기름때와 기타 이물질을 제거한 후 관통(PT)시험을 실시하는 관통(PT)시험단계;
    관통(PT)시험결과 흠결부위를 튜브의 끝단부에서 일정길이 드릴링하여 제거하는 흠결부위 제거단계;
    튜브시트에 튜브를 용접하는 용접단계;
    헬륨(He)누설시험을 하는 단계;
    튜브 확관(expanding)작업을 하는 확관작업단계;
    확관작업후 용접부위 튜브시트의 모든 튜브에 대해 헬륨(He)누설시험을 하는 헬륨(He)누설시험 단계;
    튜브시트에 커버를 체결시 렌치로 볼트를 조여 조립하는 단계;를 포함하는 가스쿨러 수정 방법에 있어서,
    상기 확관작업후 용접부위 튜브시트(Tube Sheet)의 모든 튜브(Tube)에 대해 헬륨(He)누설시험을 한 후, 공압(pneumatic)시험을 하고, 이후 헬륨(He)누설시험을 하는 것이며,
    상기 렌치로 볼트를 조여 조립하는 단계 이후 질소(N2)가스로 누설시험(Leak Test)을 하는 것이며,
    상기 튜브시트(Tube sheet)에 튜브를 용접하는 용접단계는 용접횟수를 2번하되, 동일부위에 겹치게 용접하는 것이며,
    한 쪽 튜브의 튜브시트와 인접한 튜브의 튜브시트 사이에서 누설시험(Leak Test)을 하는 것이되,
    상기 누설시험(Leak Test)은 관통(PT)시험 뒤 튜브와 튜브 사이 시트(sheet) 죠인트(joint)에 비닐을 감싸고, 가스쿨러를 질소(N2)와 헬륨(He)가스로 채우는 것으로, 압력은 5bar이며, 헬륨(He)가스 1bar와 질소(N2)가스 4bar을 혼합하여 5bar까지 상승시키는 것이되, 헬륨(He) 1 bar로 압력을 상승시키고, 곧이어 질소(N2) 4bar로 충전하면, 질소(N2)가 기존에 있던 헬륨(He)과 혼합되어 혼합가스 5 bar의 압력이 되며, 압을 걸어둔 상태로 30분 유지하고, 헬륨디텍터로 헬륨가스누설량을 체크하고, 확관(expanding)작업 뒤, 한번 더 헬륨디텍터로 헬륨가스누설량을 체크하는 과정을 반복하며, 이후, 비누물을 분사하고, 질소(N2)누설시험을 마지막으로 하되, 질소(N2)의 압력은 0.5bar인 것이며,
    상기 헬륨(He)와 질소(N2)의 혼합가스로 누설시험(Leak Test)하는 것은 튜브(Tube)와 튜브시트(Tube Sheet) 부위의 용접 건전성 평가를 위한 검사방법이며, 상기 검사방법에서 검사 포인트는 쉘 플랜지(Shell Flange)와 채널 플랜지(Channel Flange) 죠인트(joint)인 것이며,
    검사를 완료한 후에 쉘(Shell)의 튜브시트(Tube Sheet)와 채널 플랜지(Channel Flange) 사이의 누설(Leak)을 확인하기 위하여, 쉘(Shell)에 질소(N2)를 충전하여, 해당 부위에 누설(Leak)을 확인하는 것이며,
    상기 쉘(Shell)에 튜브시트(Tube Sheet)가 용접으로 조립되어 있고, 상기 튜브시트(Tube Sheet)에 튜브(Tube)가 확관 및 용접으로 결합되어 있으며, 이후에 완제품 단계에서 채널(Channel)이 해당 튜브시트(Tube Sheet)와 가스켓(Gasket)을 사이에 두고 조립되는 것으로,
    조립과정은 쉘(Shell)에 튜브시트(Tube Sheet)를 볼트(Bolt)로 조립한 후, 튜브(Tube)를 튜브시트(Tube Sheet)의 구멍(Hole)에 삽입하여, 1차적으로 확관하고, 이어서 용접한 후, 헬륨(He)과 질소(N2)의 혼합가스로 용접부의 누설시험(Leak Test) 실시한 이후, 튜브시트(Tube Sheet)와 채널 플랜지(Channel Flange) 볼트(Bolt) 조립부의 누설(Leak)을 확인하기 위해, 비눗물과 질소(N2)로 압을 걸어서, 사이부분의 누설(Leak)을 확인함으로써, 헬륨(He)과 질소(N2)의 혼합가스가 들어가는 부위와, 질소(N2)만 들어가는 부위가 확연히 틀리며, 혼합가스를 사용하고, 이후 혼합가스를 모두 제거한 뒤에 질소(N2)를 사용하여, 튜브시트(Tube Sheet)와 쉘 플랜지(Shell Flange) 사이의 기밀성을 확인하는 것을 특징으로 하는 가스쿨러 수정 방법
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
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