밸브는 유체 제어 시스템의 핵심 구성 요소로서 밀봉 성능은 시스템의 안전성, 경제성 및 환경 친화성에 직접적인 영향을 미칩니다.
밀봉 성능을 측정하기 위한 정량적 지표인 누출 수준은 다양한 표준에 의해 엄격하게 규제되며 요구 사항은 시나리오에 따라 크게 다릅니다. 표준 세부사항, 테스트 방법, 밸브 유형 특성 등의 측면에서 보다 자세한 설명을 제공합니다.-
I. 핵심 표준에 대한 누출 수준 세분화
1. API 598 표준(밸브 검사 및 테스트)
API 598은 석유 및 가스 산업에서 가장 널리 사용되는 표준 중 하나로 게이트 밸브, 글로브 밸브, 체크 밸브 등 다양한 유형의 밸브에 적용됩니다. 누출 수준은 밸브 유형, 테스트 매체 및 공칭 직경(DN)과 밀접한 관련이 있습니다.
- 쉘 테스트의 목적은 밸브 본체, 밸브 커버, 스터핑 박스와 같은 압력 베어링 구성요소의 밀봉 성능을 감지하는 것입니다.- 시험 압력은 액체의 경우 공칭 압력(PN)의 1.5배, 기체의 경우 1.1배입니다. 눈에 보이는 누출(땀, 물방울 포함)이 전혀 필요하지 않습니다.
예를 들어, PN16 밸브의 쉘 테스트 압력은 24bar(액체의 경우)이며 지속 시간은 최소 60초(DN 50 이하) 또는 300초(DN 600 이상)입니다. 이 기간 동안 액체 누출은 허용되지 않습니다.
- 밀봉 테스트(액체 매체)는 개폐 부품(예: 게이트 플레이트, 밸브 디스크)과 밸브의 밸브 시트 사이의 밀봉을 위해 수행됩니다. 시험압력은 PN(액체)의 1.1배이며 허용누설량은 DN에 따라 분류됩니다.
- DN이 50보다 작거나 같은 경우:허용누출량은 0.15 mL/min 이하이어야 합니다. (DN25의 경우 0.05 mL/min입니다.)
- DN 65~100의 경우:허용누출량은 0.30 mL/min 이하이어야 합니다. (DN80의 경우 0.20 mL/min입니다.)
- DN이 125보다 크거나 같은 경우:DN25가 증가할 때마다 허용 누출량은 0.15mL/min씩 증가합니다(DN150의 경우 0.45mL/min).
메모:스톱 밸브의 누출 요구 사항은 일반적으로 동일한 사양의 게이트 밸브에 대한 요구 사항보다 더 엄격합니다. 스톱 밸브는 자주 열고 닫아야 하고 밀봉 표면이 더 빨리 마모되기 때문입니다.
- 밀봉 테스트(가스 매질) 테스트 압력은 0.6 MPa(공기 또는 질소)이며 "버블 계산 방법"에 따라 결정됩니다. - 소프트- 밀봉 밸브의 경우: 분당 0개의 버블이 필요합니다(예: DN 100의 소프트{5}}밀봉 볼 밸브)
- 금속-밀봉 밸브의 경우:DN 50보다 작으면 분당 1개의 버블이 허용되고, DN 65 - 100은 분당 2개의 버블이 허용되며, DN 125보다 크거나 같으면 분당 3개의 버블이 허용됩니다.
2. ANSI/FCI 70-2 표준(제어 밸브 누출 수준)
이 표준은 누출 수준이 I에서 VI까지인 제어 밸브용으로 특별히 설계되었습니다. 레벨이 높을수록 밀봉 성능이 좋아집니다. "금속-대-금속 밀봉"과 "연질 밀봉"을 명확하게 구분합니다.
- 레벨 I:구체적인 누출량은 명시되어 있지 않습니다. 요구 사항은 "정격 유량의 0.5%를 초과하지 않음"이며 덜 중요한 응용 분야(예: 배수 밸브)에 적합합니다.
- 레벨 II:금속 밀봉, 허용 누출은 정격 유량의 0.1%입니다(예를 들어 정격 유량이 100m³/h인 DN100 제어 밸브의 경우 허용 누출은 0.1m³/h입니다).
- 레벨 III:금속 밀봉, 누출은 정격 유량의 0.01%로 일반 산업 제어(예: 수처리)에 적합합니다.
- 레벨 IV:금속 밀봉, 누출은 DN(액체)을 기준으로 계산됩니다. DN25는 0.01L/h, DN50은 0.03L/h, DN100은 0.1L/h이며 일반적으로 증기 시스템에 사용됩니다.
- 레벨 V:고정밀 금속-대-금속 씰로 누출량이 Grade IV의 1/10에 불과합니다(예: DN100의 경우 0.01L/h). 고압-가스 파이프라인에 적합합니다.
- 레벨 VI:소프트 씰(PTFE 또는 고무), 최고 수준. 가스시험에서는 기포가 없어야 하며, 액체누출량은 0.5mL/h 이하(DN이 50 이하인 경우)입니다. 독성 및 가연성 매체(예: 염소 조절 밸브)에 적합합니다.
3. ISO 5208 표준(산업용 밸브 압력 테스트)
ISO 5208은 누출 수준을 "등급 A"(액체의 경우) 및 "등급 B"(가스의 경우)로 분류하고 이를 "레벨 1~6"으로 구분하며 레벨 6이 가장 높습니다.
- 액체 누출(A등급):
- 레벨 1:DN100은 50 mL/min의 누출이 허용됩니다(저압 배수 밸브에 적용 가능)-
- 레벨 3:DN100은 5mL/min의 누출이 허용됩니다(일반 게이트 밸브).
- 레벨 6:DN100은 0.05 mL/min의 누출이 허용됩니다(고정밀-볼 밸브).
- 가스 누출(B등급):
- 레벨 1:DN100은 1000mL/h(공기) 누출이 허용됩니다.
-레벨 4:DN100은 50mL/h의 누출이 허용됩니다.
- 레벨 6:DN100은 0.1mL/h의 누출이 허용됩니다(누출이 0에 가깝습니다).
II. 다양한 밸브 유형의 누출 수준
1. 볼 밸브
- 소프트-밀봉 볼 밸브:씰링 표면이 밀착된 상태로 PTFE 또는 고무 밸브 시트를 사용합니다. ANSI/FCI 레벨 VI 또는 ISO 레벨 6을 쉽게 달성할 수 있습니다. 가스 테스트에서는 거품이 없으며 액체 누출은 거의 0입니다. 식품 및 제약 산업에 적합합니다.
- 금속-밀봉 볼 밸브:밸브 시트는 스테인레스 스틸 또는 경질 합금으로 만들어집니다. 이는 고온(450도 이하) 및 고압-상황에 적합합니다. 일반적으로 API 598 또는 ISO 레벨 5의 "엄격한" 수준에 도달합니다. 가스 누출은 1 기포/분(DN100) 이하입니다.
2. 스톱 밸브
스톱 밸브의 밸브 디스크와 밸브 시트는 선형 씰로 되어 있어 게이트 밸브보다 밀봉 성능이 우수합니다. 누출 수준은 다음과 같습니다.
- 일반 주철 스톱 밸브:액체 누출이 0.15mL/분(DN50) 이하인 API 598 밀봉 테스트를 충족합니다.
- 고압-단조 스톱 밸브(예: API 602):금속 씰링 표면은 연삭되어 있으며 가스 누출은 1 기포/분(DN25) 이하이며 ISO 4 수준에 도달합니다.
3. 체크 밸브
체크 밸브는 매체의 압력에 따라 자동으로 닫히며 누출 수준이 낮을수록 밀봉 성능이 상대적으로 약합니다.
- 스윙 체크 밸브:액체 누출 5mL/min(DN100) 이하, API 598의 "기본 수준" 충족
- 리프트 체크 밸브(금속 씰):액체 누출 1mL/분(DN100) 이하, 펌프 출구 파이프라인에 적합하며 매체의 역류를 방지해야 합니다.
4. 버터플라이 밸브
- 중앙선 소프트-씰 버터플라이 밸브:고무 밀봉 링은 버터플라이 플레이트와 완전히 접촉하여 ANSI/FCI 레벨 VI를 달성했으며 가스 테스트에서 기포가 전혀 없습니다. 그것은 도시의 물 공급에 일반적으로 사용됩니다.
- 편심 금속-씰 버터플라이 밸브:누출 수준이 ISO 3인 고온 배기 가스 파이프라인에 적합합니다. 가스 누출은 분당 기포 10개(DN200) 이하입니다.
III. 누출 테스트의 주요 세부 사항
1. 액체검사 시 주의사항
- 밀봉 표면이 손상되지 않도록 테스트 매체는 깨끗해야 합니다(미립자 불순물이 없어야 함).
- 시험 전에 밸브 내부의 공기를 완전히 배출해야 합니다. 그렇지 않으면 기포가 누출로 잘못 식별될 수 있습니다.
- 직경이 큰- 밸브(DN이 300 이상)의 경우 테스트 시간을 연장(예: 10분)하고 평균 누출량을 계산할 수 있습니다.
2. 가스검사 시 주의사항
- 버블 방식의 경우 수온은 섭씨 20~25도 범위 내에서 조절되어야 합니다. 과도한 수온은 가스 용해도를 감소시켜 잘못된 기포를 발생시킵니다.
- 압력 강하 방법은 직경이 600 이상인 밸브에 적용됩니다. 누출량은 다음 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다. 누출량(L/h)=(초기 압력 - 최종 압력) × 부피 ¼ 시간
- 독성 가스 매체(예: 암모니아)의 경우 비눗물로 감지해야 합니다. 물에 직접 담그는 것은 금지됩니다(매체 오염 방지).
IV. 누출 수준에 영향을 미치는 핵심 요소
1. 씰링 표면의 가공 정밀도
씰링 표면의 표면 마감은 Ra 0.8에 도달해야 합니다.
- 1.6 μm(경면 마감), 평탄도 오류가 0.01 mm/m 이하입니다. 그렇지 않으면 "미세한 틈"이 발생하여 누출이 발생합니다. 예를 들어, 게이트 밸브 게이트 플레이트의 돌출부가 0.02mm이면 누출량이 50% 증가합니다.
2. 매체 특성
- 고온(300도 이상)으로 인해 금속 밀봉 표면의 열팽창이 고르지 않아 누출 수준이 감소합니다(예: 레벨 VI에서 레벨 IV로).
- 두껍고 점성이 있는 매체(예: 원유)가 밀봉 표면에 달라붙어 '가짜 밀봉'을 형성할 수 있습니다. 테스트 중에는 등유로 헹구어 낸 후 검사를 실시해야 합니다.
3. 설치 및 유지관리
-플랜지-연결 밸브의 볼트 조임력이 고르지 않으면(편차 20% 이상) 밸브 시트가 기울어지고 누출량이 2~3배 증가합니다.
- 장기간 사용 후- 밀봉 표면의 마모(두께 0.1mm 감소)로 인해 누출 수준이 1~2등급 감소합니다. 정기적인 연삭과 수리가 필요합니다.
V. 누출 등급에 대한 시나리오 적응 원칙
- 시립 물 공급:비용 효율적이고 요구 사항을 충족하는 API 598 밀폐형(액체 누출이 1mL/분 이하) 게이트 밸브 또는 버터플라이 밸브를 선택하세요.{2}}
- LNG 파이프라인:극저온 매체(-162도)의 누출을 방지하려면 ISO 5208 레벨 6(가스 누출 0.1mL/h 이하)에 도달하는 금속{0}}밀봉 볼 밸브를 사용해야 합니다.
- 제약 산업:연질{0}}밀봉 다이어프램 밸브(ANSI/FCI 레벨 VI)로 잔여 매체와 누출이 발생하지 않습니다.GMP 표준을 준수합니다.
- 화학적 고독성 매체(예: 포스겐):필수 이중 씰링(1차 씰 + 2차 씰), 1차 씰이 레벨 VI에 도달하고 2차 씰에는 누출 모니터링 장치(예: 가스 센서)가 장착되어야 합니다.
결론
밸브 누출 수준은 표준 및 사양, 밸브 유형, 가공 기술 및 작동 조건과 같은 여러 요소의 영향을 받는 포괄적인 지표입니다.
실제 적용에서는 매체의 특성(온도, 압력, 독성) 및 산업 규정을 기반으로 적절한 누출 수준을 선택해야 합니다. 동시에 정밀한 테스트와 정기적인 유지보수를 통해 밸브는 전체 수명주기 동안 설계된 밀봉 성능을 유지해야 안전사고나 누출로 인한 경제적 손실을 방지할 수 있습니다.
