열팽창에 대한 설계 기준 (2) ASME B31.1의 허용응력 산정 과정

배관기술 열팽창에 대한 설계 기준 엔지피디아 ASME 코드는 열팽창과 같은 변형 제어 하중에서 초기 항복이 일부 발생할 수 있음을 전제로 한다. 다만 몇 번의 운전 사이클이 지나면 배관 시스템이 탄성 거동으로 안정화(shakedown)된다고 본다.

탄성 해석은 배관이 영구변형 없이 탄성 범위에서 움직인다고 가정한다. 그래서 실제 배관도 가능한 한 탄성 범위에서 거동하도록 설계하는 것이 좋다.

매 사이클마다 소성 변형(plastic deformation)이 반복되면 변형률 집중(strain concentration)의 위치와 크기를 예측하기 어렵기 때문이다. 이 불확실성은 탄성 해석 결과보다 더 큰 손상으로 이어질 수 있다.

이를 방지하는 한 가지 방법은 전체 응력 범위를 항복응력 이하로 제한하는 것이다. 그러나 이 방법은 지나치게 보수적이며 불필요한 팽창 루프(expansion loops)와 이음(joints)을 초래한다.

대신 코드는 몇 번의 운전 사이클 후 탄성 거동으로 안정화...