ASME Section VIII-1 Appendix 3에 아래와 같이 MAWP의 정의가 있다.
the maximum gage pressure permissible at the top of a completed vessel in its normal operating position at the designated coincident temperature for that pressure. This pressure is the least of the values for the internal or external pressure to be determined by the rules of Division 1 for any of the pressure boundary parts, including static head thereon, using nominal thicknesses exclusive of allowances for corrosion and considering effects of any combination of loadings listed in the code that are likely to occur at the designated coincident temperature.
즉, 정상운전시 압력용기의 top의 운전온도에서 허용될 수 있는 최대 운전압력으로 이는 설치된 압력용기의 두께에서 부식여유나 지진 혹은 바람에 의한 하중을 고려한 두께를 제외한 두께에서의 최대 압력이다.
운전압력은 여러 운전모드에서 예상될 수 있는 압력이며 이 중 가장 높은 값이 최대 운전압력 (M.O.P.)이다. 이 값에 설계 마진 (보통 10% 혹은 절대값을 더해 결정하기도 함.)을 더한 값이 설계압력 (DP)이다.
초기단계에서 강도계산을 하지 않은 상태에서의 MAWP는 설계압력과 동일하다고 가정하여 설계를 진행하며 이후 강도계산을 통해 필요한 vessel두께가 계산이 되며 이를 기준으로 시장으로부터 구매될 plate의 두께를 확정한다. 즉, MAWP는 설계압력보다 크거나 같다.
fabricating shop
MAWP는 온도와 반비례 관계가 있으며 lifespan동안 이 값은 부식이나 마모, 금속의 피로 등에 의해 그 값이 줄어들게 된다. 그래서 주기적인 검사를 수행하여 압력용기에 대해 re-rating을 하여 잔여 수명을 check해야 한다. 이에 따라 그 결과들을 documentation하고 PSV set point도 필요시 조정이 되어야 한다.
MAWP는 재질, 두께, 설계압력, 운전온도를 이용하여 계산을 하며 이 MAWP를 초과하여 운전할 경우 vessel failure를 야기하여 safety issue가 발생하므로 압력을 MAWP이하로 유지해야 한다.
강도계산서
MAWP는 특정 온도에서 vessel의 가장 약한 부위에서의 최대 압력이며 PSV set pressure의 기준이 된다. MAWP를 계산하기 전, 먼저 vessel 크기와 모양, 재질등을 결정한다. 이후 MAWP가 계산되면 이 압력에 1.3배를 고려하여 hydro test를 통해 용접의 건전성을 확인한다.
MAWP와 설계압력의 비교는 아래와 같다.
Courtesy of: https: linkedin.com/in/mohamed-s-el-sharkawy/
API579에서도 MAWP를 결정하기 위한 기준이나 절차에 대해 언급하고 있다. 설계압력은 공정 목적상 최대로 견뎌야 하는 압력이며 이를 기준으로 계산하여 필요로 하는 최소 두께를 결정한다. 반면 MAWP는 제작된 압력용기 기반으로 실제적으로 damage나 failure없이 안전하게 운전될 수 있는 최대 압력이다.
σa: allowable stress during design
E: weld joint efficiency
Ri: inside diameter of the equipment
MAWP와 설계압력의 개념을 이해하고 설계에 적용하므로서 아래와 같은 효과를 얻을 수 있다.
설비가 안전하고 신뢰할 수 있는 범위내에서 운전이 되어 사고 위험성을 낮추며 결과적으로 repair나 downtime 그리고 운전원에 피해를 줄일 수 있다. 이는 운전중 발생될 수 있는 압력 스파이크나 서지로 인한 과압으로 인한 설비의 손상을 방지하기 위한 최대 압력을 specify한다. 아울러, 산업 표준과 법규를 준수한다. MAWP를 계산하기 위해 압력용기 및 각종 code에 대해 깊은 이해가 요구된다.
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