[공학나라] 기계 공학 기술정보

배관 지지대

종류

ANCHOR : 배관의 고정점으로 모든 방향의 움직임을 구속한다.

GUIDE : 배관의 축 직각 방향의 움직임을 구속한다.

DIRECTIONAL STOPPER : 어떤 일정방향의 움직임을 구속한다.

RESTING/RIGID HANGER: 배관의 자중을 지지한다.

SPRING HANGER(VARIABLE TYPE/CONSTANT TYPE) : 열팽창에 의해 수직방향의 이동량이 큰 배관을 지지한다.

설치시

외력에 대하여 충분한 강도를 가질 것.

보온, 보냉 배관에 대하여는 배관 SHOE 또는 CRADLE을 부착한다.

보온, 보냉이 없는 배관 및 보온 되는 1.5 이하의 배관은 SUPPORT 부재에 직접 놓는 것이 좋다.

운전온도가 120℃ 이상의 배관을 CONCRETE 구조물 위에 직접 놓지 않는다.

소구경 배관은 근처의 대구경 배관을 이용하여 지지하여도 좋다.

대구경 얇은 배관은 직접 폭이 좁은 SUPPORT 부재에 놓기도 하고 배관 SHOE와 TRUNNION을 얇은 배관에 취부

하는 경우는 SUPPORT 지지 부분에 걸리는 국부응력을 감소하기 위해 보강판 등의 적절한 방법을 취할 것.

자주 취급하여 제거가 필요한 배관에 대해서는 정렬이 용이한 SUPPORT를 설치한다.

COMPRESSOR 와 TURBINE의 NOZZLE에 접속되는 배관에 대해서는 정렬이 용이한 SUPPORT를 설치한다.

SPRING HANGER는 RIGID HANGER에서는 허용되지 않는 수직방향의 움직임이 있는 경우에 사용된다.

도면 등에 표시가 없으면 부재의 용접은 원칙적으로 6mm의 FILLET 용접으로 한다.

기하공차 - 데이텀

데이텀이란 기하학적 공차를 표시할 때 이론적으로 정확한 기하학적 기준이다.

예시

점 데이텀 - 원의 중심

실제 제작된 제품은 진원이 아닌 찌그러진 형상이다. 

선 데이텀 - 축의 축선

실제 제작된 제품의 축선은 일자가 아니다.

면 데이텀 - 부품의 표면

실제 제작된 부품의 표면은 평면이 아니다.

기하공차의 데이텀 표시법

아래 그림에서 

좌 : 데이텀이 없는 경우

중 : 데이텀 (기준) 이 한 개인 경우

우 : 데이텀 (기준) 이 세 개인 경우

아래 그림에서

왼쪽부터

첫번째 그림 : 데이텀 1개

두번째 그림 : 2개의 데이텀을 설정하는 공통 데이텀 (하이픈 - 표시)

세번째 그림 : 3개의 데이텀을 우선 순위로 표시

네번째 그림 : 2개의 데이텀이 우선 순위가 없는 경우

예시

아래 그림에서 

위 : 데이텀이 없는 경우

아래 : 데이텀이 한개 있는 경우

Inconel 718 (UNS N077718)

Special Metals 의 니켈 합금 상품명이다.

고강도

내식성

니켈-크롬 합금

-253~704 도씨 사용

용접성 좋음

시효 경화 가능 (=석출 경화)

용접 후 크랙 저항성 뛰어남

로켓, 가스터빈 엔진, 극저온 탱크 등에 사용

화학적 성분 : 니켈이 반이상이고 17% 이상의 크롬이 사용됨.

열팽창계수 : 93도씨 까지 약 13e-6 /deg. C

열처리

1. AMS 5662, 5663

솔루션 어닐링 (927~1010 도씨, 1700~1850 화씨) -> 급냉 (물) -> 석출 경화 (718 도씨, 1325 화씨, 8시간) 

-> 로냉 (621 도씨, 1150 화씨) -> 시효 (18시간) -> 공냉

혹은 

2. AMS 5664 (강도, 경도는 AMS 5662와 유사)

솔루션 어닐링 (1038~1066 도씨, 1900~1950 화씨) -> 급냉 (물) -> 석출 경화 (760 도씨, 1400 화씨, 10시간) 

-> 로냉 (649 도씨, 1200 화씨) -> 시효 (20시간) -> 공냉

열처리에 따른 충격 강도

참고문헌

https://www.specialmetals.com/assets/smc/documents/alloys/inconel/inconel-alloy-718.pdf

나사의 KS 규격 번호

유니파이 = 인치

응력 집중 (Stress Concentration)

현상

아래 그림의 

왼쪽 경우 : 일정한 단면에 대한 균일한 평균 응력 발생 (σmean) 

가운데 경우 :  단면이 급격이 감소하여 노치부에 응력 집중 현상 발생 ( σmax > σmean )

* 노치부에서 먼 중심부의 경우는 오히려 응력이 norminal 값 보다 작음 ( σ < σmean  )

오른쪽 경우 :  단면이 급격이 감소하여 홀 부근에 응력 집중 현상 발생 ( σmax > σmean )

-> 응력 집중 : 단면적이 급격히 변화하면 그 부근에 응력이 매우 커지는 현상 

-> 응력 집중 계수 (stress concentration factor) 

응력이 얼마나 집중되었는가를 나타내는 척도

크면 클수록 응력이 많이 집중됨

형상만의 함수 (형상 설계를 잘하면 응력 집중 계수가 작아진다)

응력 집중 현상을 줄이려면

아래 그림에서

(a) 응력이 집중된 (잘못된) 설계

(b) 응력의 흐름 (점선 표시)를 완만하게

(c) 필렛 설계 (단면의 완만한 변화)

(d) 2부위 필렛 설계 (단면의 보다 완만한 변화) : 가장 좋은 설계

형상 변경이외에도 보강재 설치, 샷 피닝 (shot peening)으로 표면 가공정도 향상, 압연, 열처리로 강도 증가의 방법도 있다.