유체 누설 감지 및 예방

유체 시스템 누설의 일반적인 원인과 비용

유체 시스템 내의 누설은 대부분의 플랜트에서 흔히 발생하는 일입니다. 여러분은 플랜트의 안전과 수익성을 유지해야 할 책임이 있으므로, 아주 작은 누설도 문제가 될 수 있습니다. 따라서, 누설이 왜 어떻게 발생하는지, 어떻게 발견하고 검사할지, 궁극적으로 플랜트 전체에 걸쳐 누설에 대응하고 줄이려면 어떤 전략을 개발해야 하는지 파악하는 것이 바람직합니다.

누설 감지 서비스

유체 시스템 누설의 세 가지 일반적인 원인

놀랍게도 대부분의 누설 원인은 불량 부품 때문이 아닙니다. 그보다 누설은 부품 설치 혹은 부품 선택 자체로 인한 것이든 간에 대부분 인적 오류에 의해 발생합니다. 적합한 부품을 선택하고 올바르게 설치하면 플랜트의 안전을 강화하고 시간과 비용을 크게 절약할 수 있습니다.

고객이 플랜트 내의 누설을 더 잘 파악하고 줄일 수 있도록, Swagelok 필드 엔지니어가 가장 일반적인 누설의 세 가지 원인을 다음과 같이 설명합니다.

• 신뢰성 낮은 금속 대 금속 씰:

  특히 긴 시간 동안 신뢰성 높은 금속 대 금속 씰을 구성하고 유지하기란 어려울 수 있습니다. 금속 대 금속 씰을 사용할 때 누설을 예방하려면 반드시 제조사 지침을 정확히 준수해야 합니다. 밸브의 경우, 특히 반복적인 가스 차단이 필요할 때 소프트 시트 씰이 있는 부품으로 교체할 수 있습니다.

• 부적절하게 설치된 튜브 피팅: 

  적절하게 조립된 튜브 피팅은 누설이 발생할 가능성을 대폭 줄이고 플랜트의 안전을 강화합니다. 기술자들이 페럴 방향을 올바르게 설정하고 간격 측정 검사기를 사용하여 알맞은 조임 양을 검증하는 작업을 포함하여 적절한 피팅 구성 방법을 교육받도록 하십시오.

• 잘못된 튜빙 선택, 취급, 준비:

  튜빙을 선택하고 준비하는 과정  또한 누설 확률을 높일 수 있습니다. 공정 유체나 외부 환경과 호환되지 않는 튜빙 재질은 부식에 취약하고 빨리 고장이 나며 누설을 발생시킵니다. 또한 튜빙이 고르지 않게 절단되거나, 눌리거나 긁히거나 또는 버(burr) 제거가 되지 않았다면 피팅의 밀폐력을 보장할 수 없습니다.

누설의 세 가지 유형

누설 유형을 이해하면 누설을 해결하기에 적합한 방법을 결정할 수 있을 것입니다. Swagelok 엔지니어가 유체 시스템에서 일반적으로 발생하는 누설의 세 가지 유형을 다음과 같이 설명합니다.

실제 누설:

시스템 유체를 밀폐하거나 주변 환경과 차단하는 압력 배리어의 장애로 인해 발생하는 누설. 이 누설은 재질에 균열이 발생하거나 밀폐면 사이에 틈이 생기면 발생합니다.

가상 누설:

재질 아웃개싱(outgassing), 유체 흡수 또는 흡착, 틈새 내 잔류, 데드레그(dead leg) 등으로 인해 내부에 갇힌 유체가 유체 시스템으로 방출되는 현상.

투과:

한 구멍을 통해 적지 않은 비율의 분자가 통과할 수 있을 정도로 큰 구멍이 없는 압력 배리어의 안팎과 사이로 통과하는 유체의 흐름.

유체 누설 감지 방법

일반적으로 대부분의 누설 검사는 가압 시스템에서 실행되며, 실제 공정 유체를 사용하거나 유체 대용으로 물, 공기, 질소, 혹은 헬륨을 사용합니다.– 검사 방법을 실용적으로 나누자면, 설치된 장비에서 실행하는 전형적인 방법과 작업대(혹은 실험실)에서 실행하는 더 일반적인 방법이 있습니다.

1. 외관 검사: 

   외관 검사는 유체 시스템의 누설 검사 중에서 가장 기본적인 유형입니다. 누설은 실제 방울이 떨어지거나 누설 부분 아래의 표면이 젖음으로써 발견됩니다. 이 검사는 설치된 장비에서 가장 일반적으로 실행하지만, 호스 어셈블리를 검사할 때는 작업대에서도 많이 실행합니다.

2. 기포 검사: 

   이는 가스 시스템에서 가장 간단하고 비용 효율적인 검사 방법입니다. 기포 검사에는 박막 계면활성제(Snoop 등)나 수조에 침전하는 방법이 사용되며, 설치된 장비와 작업대 모두에서 흔히 실행되는 검사입니다. 이 검사를 통해서는 누설량이 아니라 누설 여부만 알 수 있으며, 기포가 생기는지 관찰해야 합니다.

3. 압력 변화 검사: 

   액체와 기체에 모두 사용되는 방법입니다. 검사 장비는 지정된 기간 동안 지정된 압력에서 격리된 상태로 가압됩니다. 점진적인 압력 강하가 측정 가능하다면 누설이 있는 것입니다.  압력 변화 검사의 일반적인 유형은 압력 감소입니다. 이 검사는 일반적으로 작업대에서 실행하지만, 검사 구조를 신중히 고려한다면 설치된 장비에서도 실행할 수 있습니다. 이 검사에는 최소한의 장비만 필요하며 자동화할 수 있습니다.

4. 공기중 초음파 검사: 

   이 검사는 가스 시스템에 사용됩니다. 검사를 실행하려면 누설 위치를 파악하는 데 사용되는 공기중 초음파 측정 장치가 필요합니다. 가압 시스템에서 대략적인 누설 속도를 계산할 때 이 검사를 사용할 수 있습니다. 또한, 추가적인 인보드 음향 발생 장치를 사용하여 비가압 시스템에서 이 검사를 실행할 수 있습니다. 공기중 초음파 검사는 주로 설치된 장비에 사용됩니다.

5. 질량 분석 검사:

   이 검사는 가스 시스템에 사용됩니다. 질량 분석계는 미량의 누설 가스가 있는지 감지하고 누설을 정량화하는 데 사용됩니다. 질량 분석에는 거의 전적으로 헬륨만 대용 유체로 사용되며, 헬륨 누설 검사라고 부르기도 합니다. 아웃보드 검사는 가압 시스템에 사용되며 인보드 검사는 진공 시스템에 사용됩니다. 이 검사 방법은 작업대에서 미량의 누설을 파악하는 데 가장 많이 사용됩니다.

누설 검사의 우선순위 설정

공장에서 발생하는 모든 유형의 누설을 당장 파악하는 것은 불가능하므로, 직원들이 협력하여 누설을 분류하고 유지보수 및 수리 작업의 우선순위를 정할 수 있습니다.

• 위험한 누설: 

  안전 문제를 초래하는 누설은 모두 최우선으로 해결해야 합니다. 여기에는 유해 가스 및 부식성 화학물질의 누설과 더불어 미끄러짐/추락 위험을 유발하는 누설도 포함됩니다. 먼저 위험 관리 매니저가 이러한 안전 문제를 파악하도록 하고, 최고의 유지 보수 기술자를 보내 즉시 해결하십시오.

• 비용이 많이 드는 누설: 

  플랜트의 모든 누설을 총체적으로 보면 비용이 상당히 커질 수 있습니다. 아주 작은 누설이라도 그러한 비용의 상당한 부분을 차지할 수 있습니다. 이를테면, 값비싼 아르곤 가스의 소량 누설을 해결하는 것이 저가 압축 가스의 대량 누설을 막는 것보다 훨씬 더 절감 효과가 클 수 있습니다. 누설 절감액이 얼마나 빨리 합산될 수 있는지 알아보십시오.

• 사소한 누설: 

  마지막으로 안전 위험이 없으면서 큰 손실을 일으키지도 않는 사소한 누설이 다양하게 발생할 수 있습니다. 이렇게 우선순위가 낮은 누설은 유지보수 팀이 더 중대한 업무를 처리한 후에 해결해도 늦지 않습니다.

누설의 비용

플랜트 내에서 흔히 발생하는 누설에 지체 없이 대응하고 예방 계획을 구축하는 데에는 다음과 같은 수많은 경제적인 이유가 존재합니다.

• 매년 수백만 갤런의 유압유가 버려지는 것으로 추정되는데, 유압유 1갤런의 가격은 약 40달러(USD)입니다.
• 유체 윤활이 상실되면, 조기 마모 및 기계 고장으로 결국 값비싼 장비가 손상될 수 있습니다.
• 플랜트에서 누설을 해결하려고 공정을 멈출 때마다 잠재적으로 생산량이 감소하게 됩니다. 이러한 가동 중단은 매우 중대한 수익 상실을 초래할 수 있습니다.
• 누설 때문에 계측기의 캘리브레이션이 잘못 설정되거나 제대로 작동하지 않아, 의도치 않게 기준 미달의 제품을 생산할 수도 있습니다. 이렇게 생산된 제품은 다시 만들어야 하거나, 저렴하게 판매하거나, 폐기해야 합니다.
• 누설로 인해 기름이 유출되면 미끄러짐이나 사고를 유뱔하는 위험한 근무 환경이 조성될 수 있습니다. 비산 누출 또한 해결하는 데 비용이 많이 들며, 직원들의 건강이 위험해질 수 있습니다.
• 누설로 인해 시스템 및 장비가 안전 규제를 위반하게 되면, 규제 위반으로 막대한 벌금이 부과될 수 있습니다.
• 누설을 발견하고 해결하려면 시간과 비용이 듭니다. 독성 화학물질 누설을 관리하려면 전문 팀을 고용해야 하며, 이후 철저한 조사에 필요한 시스템 중단 비용까지 감수해야 할 수도 있습니다.

다양한 유형의 누설을 식별하고 대응하는 역량을 강화할 수 있도록 다양한 주제로 엔지니어와 기술자를 교육 및 재교육하는 것이 좋습니다. 이러한 교육에는 올바른 재질 선택에서 튜브 벤딩과 튜브 피팅 설치 절차의 실습 기술 개발 과정을 포함한 모든 내용이 포함될 수 있습니다. 다행히도 Swagelok은 플랜트를 안전하고 효율적으로 운영할 수 있도록 보장하는 전문화 교육 및 훈련 프로그램을 다수 제공하고 있습니다. 팀이 교육을 받은 후에는 누설을 파악하고 해결하는 데 집중할 수 있고, 더 안전하고 비용 효율적인 플랜트 운영을 실현할 수 있을 것입니다.

누설을 식별하고 대응하는 방법에 관해 자세히 알아보고, 모범 사례에 대해 귀사 팀을 교육하려면, 현지 Swagelok 판매 및 서비스 센터로 문의하십시오.

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