수압시험 중 누설 — 가압 상태에서 볼트를 다시 조이면 안 되는 이유

새는 것을 확인한 순간 손이 가야 할 곳은 조임 공구가 아니라 시험 펌프입니다. 승압을 멈추고 펌프를 격리한 다음, 누설 위치와 그때의 압력계 값, 몇 번째 승압 단계였는지를 적습니다. 이 세 줄이 나중에 재시험 범위를 정할 때 그대로 근거가 됩니다.

가압된 플랜지의 볼트는 조립할 때 준 예압에 압력이 만들어 낸 축방향 힘까지 함께 지고 있습니다. 시험압력은 설계압력보다 높게 잡히므로 그 힘도 운전 중보다 큽니다. 여기에 토크를 더 얹으면 그 볼트가 지금 어디까지 가 있는지 아는 사람이 없어집니다. 그리고 대개 그 자리에서는 멎습니다. 다시 새는 것은 감압한 뒤이거나, 시운전에 올라가 운전 온도가 붙은 다음입니다.

가압된 볼트에 토크를 더 얹으면

토크렌치가 가리키는 값은 지금 추가로 주는 토크일 뿐입니다. 그 볼트가 이미 얼마의 응력에 있는지는 알려주지 않습니다. 게다가 나사면 마찰은 처음 조일 때와 달라져 있어서 같은 토크가 같은 축력으로 바뀌지도 않습니다. 항복까지 얼마가 남았는지 모르는 상태로 조이는 것입니다.

항복을 넘긴 볼트는 늘어난 채로 남고 가공경화됩니다. 겉으로는 멀쩡해 보입니다. 그대로 재조립하면 다음에 같은 토크를 줘도 같은 축력이 나오지 않습니다. 조립 응력을 항복 아래에 두라는 것이 볼트 조임 절차의 기본 전제인 것도 이 때문입니다. 적용하는 조임 지침과 그 개정판은 시공 절차서에서 확인합니다.

안전 쪽은 더 단순합니다. 배어나는 정도로 보여도 압력이 실린 물이고, 조이는 동안 개스킷이 한 번에 밀려 나가면 그 자리에 선 사람이 정면으로 맞습니다. 수압시험 중에 출입 통제를 두는 이유가 이것이고, 통제선 안에 조임 작업을 넣는 절차는 없습니다.

조여서 멎은 누설이 감압하면 다시 새는 이유

개스킷은 접촉면압으로 막습니다. 한 번 누설 경로가 열리면 그 자리에 국부적으로 눌린 자국이 남고, 스파이럴 와운드 개스킷처럼 감아 만든 것은 눌린 만큼 소성 변형되어 되돌아오지 않습니다. 가압 상태에서 조인다는 것은 압력이 플랜지를 벌려 놓은 상태에서 면압을 얹는 일입니다. 압력이 빠지면 벌어졌던 만큼이 되돌아오면서 면압 분포가 또 바뀝니다.

새는 쪽 볼트만 조이면 플랜지가 그쪽으로 기울고 반대편 면압이 빠집니다. 조인 자리는 조용해졌는데 90도 떨어진 곳이 새기 시작하면, 그것은 새 원인이 생긴 것이 아니라 방금 만든 결과입니다.

그래서 한 번 샌 조인트의 개스킷은 다시 쓰지 않습니다. 해체했다가 같은 개스킷을 그대로 넣는 재조립이 두 번째 실패의 가장 흔한 출발점입니다.

새는 모습이 조치를 가른다

같은 누설이라도 어디까지 되돌려야 하는지는 다릅니다. 승압을 멈춘 뒤 감압을 시작하기 전에, 지금 보고 있는 것이 어느 줄인지부터 정합니다.

압력계는 떨어지는데 젖은 자리가 안 보이는 경우에 오판이 잦습니다. 유지시간을 늘려 안정되기를 기다리게 되는데, 시간이 길어질수록 수온과 기온 변화가 압력 변화를 덮습니다. 그 시간에 구간 경계의 밸브와 임시 마개를 확인하는 편이 빠릅니다.

감압에서 재가압까지, 실제로 밟는 순서

순서 자체는 길지 않습니다. 중간을 건너뛰면 되돌아올 곳이 없다는 게 문제입니다.

1. 승압을 멈추고 시험 펌프를 격리합니다. 누설 위치·시각·그때의 압력을 적습니다.
2. 검측 입회자와 시공 담당에게 알립니다. 이 통보 시점이 재시험 범위를 정할 때 기준이 됩니다.
3. 계획된 벤트와 드레인으로 감압합니다. 압력계가 0인 것과 벤트가 실제로 열려 있는 것을 둘 다 확인합니다. 압력계 하나만 보고 여는 것이 사고가 나는 지점입니다.
4. 작업허가와 격리 상태를 확인한 뒤 조인트를 해체합니다. 시험수는 계획된 경로로 뺍니다.
5. 개스킷을 새것으로 바꾸고 플랜지 면 상태와 간극을 확인합니다. 볼트는 상태를 보고, 가압 중에 다시 조인 것은 교체합니다.
6. 규정된 조임 순서와 단계별 토크로 재조립합니다.
7. 재가압은 첫 단계부터 다시 올립니다. 중간부터 올리지 않습니다.
8. 재시험 결과와 교체한 자재를 검측서에 남깁니다.

육안 점검을 어느 압력에서 하는지도 절차서에 정해져 있습니다. ASME B31.1 계열 절차는 시험압력을 정해진 시간 유지한 뒤, 검사를 위해 설계압력까지 낮춘 상태에서 누설을 확인할 수 있게 열어 두고 있습니다. 적용 규격과 개정판은 시험 전에 확인합니다. 시험압력을 무엇에 맞춰 정하는지는 시험압력과 승압 단계를 정하는 순서에 정리해 두었습니다.

5번에서 개스킷을 갈았는데도 같은 자리가 또 새면 조인트를 다시 여는 것으로 끝나지 않습니다. 면 평행도와 간극부터 좁히는 순서로 넘어가야 하고, 그 측정은 개스킷을 빼낸 상태에서만 할 수 있습니다.

이미 가압 중에 조여 버렸다면

조여 놓고 압력이 유지되면 그대로 넘어가고 싶어집니다. 그런데 그 볼트는 조임 이력이 사라진 볼트입니다. 토크를 다시 재도 이미 걸려 있는 축력은 나오지 않습니다.

그 조인트를 해체 대상에 넣고 볼트와 개스킷을 함께 바꾸는 쪽이 결국 빠릅니다. 실제 지연은 규격 스터드와 개스킷이 현장에 없어 며칠을 기다리는 데서 생기므로, 시험 일정에 맞춰 예비 자재를 납품 계획에 얹어 두는 편이 낫습니다.

그리고 기록에 남깁니다. 가압 중 재조임을 했다는 사실이 서류에서 빠지면, 몇 달 뒤 그 조인트가 운전 중에 샜을 때 원인 후보를 처음부터 다시 세워야 합니다.

재시험을 어디까지 하나

ASME B31.3 계열 규정은 시험 뒤 보수나 추가가 있으면 그 영향을 받은 배관을 다시 시험하도록 하고, 경미한 보수·추가만 발주자가 예방 조치를 조건으로 면제할 수 있게 열어 두었습니다. 경미의 기준은 규격이 정해 주지 않습니다. 발주자가 정합니다.

그래서 실제로 다투는 것은 이번 건이 경미한가입니다. 판단 재료는 현장이 남긴 기록뿐입니다. 무엇을 열었는지, 개스킷과 볼트를 갈았는지, 조임 순서와 토크 단계가 남아 있는지. 기록이 얇으면 구간 전체에 물을 다시 채웁니다.

같은 검사요청서로 두 번 실패하면 부적합 보고로 넘기는 절차를 쓰는 곳이 많습니다. 원인 분석과 시정 조치가 서류로 따라붙고 승인에 며칠이 더 붙습니다. 두 번째 시도를 서두르다 세 번째로 가는 것이 가장 비쌉니다.

용접부에서 새는 것은 아예 다른 축입니다. 조인트를 다시 조립하는 문제가 아니라 보수 용접을 하고 비파괴검사를 거친 뒤 재시험으로 갑니다. 용접부 누설을 조인트 문제로 묶어 처리하면 검사 기록이 비어 있는 용접부가 라인에 남습니다.

잡으려던 조치가 다음 시험을 더 어렵게 만드는 길

압력을 조금 더 올려 개스킷을 눌러 앉히려는 시도가 첫 번째입니다. 시험압력은 배관과 플랜지, 그 구간에 물린 임시 마개와 밸브 가운데 가장 낮은 것에 맞춰 정해져 있습니다. 그 값을 넘기면 조인트 하나를 잡으려다 구간 전체의 시험 근거가 무너지고, 임시 마개가 먼저 나가면 사고가 됩니다.

두 번째는 더 무르고 두꺼운 개스킷으로 바꿔 잡는 것입니다. 상온 물에서는 멎습니다. 운전 온도가 붙으면 릴랙세이션으로 면압이 빠지면서 같은 자리가 다시 샙니다. 사양서와 다른 자재가 라인에 들어간 것은 그다음 문제입니다.

세 번째는 재조립할 때 규정보다 세게 잡는 것입니다. 과하게 조이면 플랜지가 바깥으로 젖혀지면서 개스킷 외경 쪽만 눌리고 내경 쪽 면압이 빠집니다. 상온 수압시험은 통과하고 운전 중에 샙니다. 시험은 통과했는데 시운전에서 새는 조인트는 대개 이 경로입니다.

시험압력과 누설 위치, 이미 취한 조치를 문의로 보내 주시면 재시험 조건과 기록에 남겨야 할 항목을 정리해 회신합니다.