안전밸브 분출압력 및 시트기밀 시험에 관한 기술지침(KOSHA)
1줄 요약: 산업현장 압력용기 안전밸브의 정기 분출압력 시험과 시트기밀 시험 절차를 규정한 KOSHA 기술지침으로, 1년 주기 시험의무와 허용오차 기준을 제시합니다.
안녕하세요 WITTGUY 입니다
안전밸브는 압력용기의 마지막 안전장치입니다. 부식, 이물질 침착, 스프링 약화 등으로 정상 작동하지 않을 수 있어 정기적인 분출압력 시험과 시트기밀 시험이 법적으로 의무화되어 있습니다. 본 가이드는 KOSHA D-66-2020 지침을 실무자 관점에서 이해하기 쉽게 정리하였습니다.
목차
- 목적 및 적용범위
- 주요 용어 정의
- 분출압력시험 필요성 및 주기
- 분출압력시험 기준
- 분출압력 시험절차
- 밸브시트 기밀시험 방법
- 시험 후 조치사항
- 기록의 정리 및 보관
1. 목적
스프링식 안전밸브의 분출압력 및 기밀시험에 관하여 필요한 사항을 제시합니다.
2. 적용범위
2.1 적용 대상 안전밸브
| 구분 | 내용 |
| 밸브 유형 | 일반형, 벨로우즈형, 파일롯트 조작형 |
| 시트 유형 | 메탈형, 소프트형 |
| 설정압력 범위 | 0.103 ~ 41.379 MPa(gauge) |
| 시험 목적 | 과압에 의한 용기 파열 예방 |
2.2 적용 제외
설정압력이 0.103 MPa(gauge) 미만 또는 41.379 MPa(gauge) 초과인 경우 본 지침 적용 제외됩니다.
3. 정의
3.1 핵심 용어 (가~너)
| 용어 | 설명 |
| 압력방출장치 | 과압 폭발 방지를 위해 압력용기에 설치하는 기기/장치 |
| 안전밸브 | 설정압력 도달 시 자동으로 열려 유체를 배출하는 밸브 |
| 일반형 안전밸브 | 토출측 배압에 직접 영향받는 스프링 작동식 |
| 벨로우즈형 안전밸브 | 토출측 배압 변화에 영향받지 않는 스프링 작동식 |
| 파일롯트 조작형 | 내장된 보조 안전밸브 작동으로 구동되는 방식 |
| 밸브 시트 밀폐성 | 설정압력 이하에서 유체 배출 없이 기밀 유지하는 성능 |
| 메탈 시트형 | 시트 접촉부에 금속 재료 사용 (증기/고온용) |
| 소프트 시트형 | 시트 접촉부에 연질 재료 사용 (가스/액체용, 바이톤/니트릴/EPDM) |
3.2 압력 관련 용어 (자~파)
| 용어 | 설명 |
| 설정압력 | 안전밸브가 열리도록 설정한 입구측 압력 |
| 분출개시압력 | 출구에서 미량 유출이 지속 검지될 때의 입구 압력 |
| 분출압력(토출압력) | 안전밸브가 완전 개방되어 유체를 분출할 때의 입구 압력 |
| 분출정지압력 | 밸브몸체가 밸브시트와 재접촉할 때의 입구 압력 |
| 분출강하 | 설정압력과 분출정지압력의 차 |
| 리프트 | 닫힘 위치에서 분출 중 열림 위치까지 밸브몸체 이동거리 |
3.3 시험 관련 용어 (거~러)
| 용어 | 설명 |
| 분출확인 | 일정압력 가한 상태에서 분출작동장치로 분출시켜 작동 여부 판단 |
| 분출압력시험 | 국가교정기관 교정 압력계로 분출압력 시험 후 납 봉인 |
| 봉인 | 철선 결속 후 전용기구와 납으로 압착하여 임의 조작 방지 |
| 폭발한계 | 가스 농도가 일정 범위 내에 있을 때 폭발이 일어나는 범위 |
| 폭발하한 | 점화원에 의해 착화되어 화염이 전파되는 가스의 최소농도 |
| 개방형 본닛 밸브 | 스프링하우징이 대기로 개방되어 유체가 대기로 배출 가능한 형태 |
4. 안전밸브의 분출압력시험
4.1 분출압력시험 필요성
안전밸브 고장 원인 4가지:
- 부식/이물질: 취급 유체에 의한 부식 또는 이물질 침착으로 디스크-시트 접촉면 불량 또는 디스크 가이드 고착
- 스프링 약화: 설정압력 이전 작동, 누출 발생, 분출정지 지연, 개로 폐쇄 불량
- 레버 파손: 레버작동식에서 과도한 힘으로 캡 잠금볼트 파손
- 임의 조작: 봉인 훼손 후 조정나사 임의 조작으로 설정압력 오작동
4.2 분출압력시험 주기
| 사업장 구분 | 시험주기 | 근거 |
| 일반 사업장 | 1년 1회 이상 | 산업안전보건법 시행령 |
| 공정안전관리 우수사업장 | 4년 1회 이상 | 공정안전보고서 제출대상 중 평가 우수 |
| 누설 발생 시 | 즉시 시험 | 주기 무관 |
| 레버작동 후 분출정지 불량 | 즉시 시험 | 주기 무관 |
4.3 분출압력시험 기준
4.3.1 증기용 안전밸브 분출압력 허용차
[표 1 ]
| 설정압력 범위 | 허용오차 |
| 0.5 MPa 미만 | ±0.015 MPa |
| 0.5~2.0 MPa | ±3% |
| 2.0~10.0 MPa | ±2% |
| 10.0 MPa 이상 | ±1.5% |
4.3.2 증기용 안전밸브 분출강하
[표 2]
| 분출압력 | 분출강하 |
| 0.3 MPa 이하 | 0.03 MPa |
| 0.3 MPa 초과 | 설정압력의 10% 이하 |
특수 적용: 관류 보일러, 재열기, 배관용은 0.3 MPa 초과 시 10% 이하 적용 가능
4.3.3 가스용 안전밸브 분출강하
[표 3]
| 설정압력 | 메탈 시트형 | 소프트 시트형 |
| 0.2 MPa 이하 | 0.03 MPa 이하 | 0.05 MPa 이하 |
| 0.2 MPa 초과 | 설정압력의 15% 이하 | 설정압력의 25% 이하 |
측정 기준: 일반적으로 분출개시압력과 분출정지압력의 차, 분출압력 설정 시는 분출압력과 분출정지압력의 차
4.4 분출압력시험 장치
4.4.1 표준압력계 육안시험장치 구성
- 압력 공급: 고압 질소/알곤 용기 + 압력조정기
- 압력계: 국가교정기관 교정 압력계 (설정압력 정밀도 확보)
- 디지털 압력계: 아날로그로 정밀도 확보 곤란 시 추가 사용아나로그형 압력계를 사용하는 것을 원칙으로 하되 디지털 압력계를 부가적으로 사용할 수 있다.
4.4.2 기록계방식 시험장치
- 국가교정 압력계 사용
- 시험결과 자동 기록/저장
- 기록지 출력 가능
4.4.3 시험 유체
| 시험 유체 | 비고 |
| 압축질소 | 주로 사용 |
| 공기 | 사용 가능 |
| 이산화탄소 | 질소/공기 사용 불가 시 |
| 금지 | 가연성/독성 가스 |
고압 초과 시: 고압 압축기 또는 유압설비 사용
5. 분출압력 시험절차
5.1 분출압력시험 준비
5.1.1 시험대상 안전밸브 분리
안전조치 7단계:
- 압력 차단: 장치/용기 압력 완전 차단 및 잔류압력 제거
- 가연성 가스 처리: 질소 치환 후 완전 연소 또는 안전장소 배출
- 배출 농도 관리: 폭발하한 25% 이하 유지 (농도 측정 필수)
- 독성물질 처리: 중화장치 회수 또는 허용농도 이하 처리
- 차단밸브 잠금: 잠금장치 및 표찰 부착
- 밸브 분리: 적절한 공구 사용, 충격 방지
- 개인보호구: 보안경 착용 (잔류물질 비산 대비)
5.1.2 안전밸브 외관검사
육안검사 체크리스트:[별지 제2호 서식]
- 본체/본닛: 핀홀, 주물귀, 처짐, 부식 확인
- 스프링: 변형, 부식 확인
- 압력조절링(상부/하부): 상태 확인
- 디스크: 마모, 부식 확인
- 잠금볼트, 노즐, 벨로우즈, 스핀들: 상태 확인
- 조절링/볼트, 잠금너트: 체결 상태
- 설정 스크류, 명판, 캡: 확인
- 각종 볼트/너트, 핸들 및 부품: 상태 확인
정비 작업:
- 입구/출구 오염물질 제거
- 필요 시 분해하여 가스켓 등 부품 점검/정비 후 재조립
5.1.3 안전밸브 시험준비
- 시험대 고정: 수직으로 견고히 고정, 무리한 힘 방지
- 봉인/캡 제거: 시험 중 조정 가능하도록 준비
- 자료 입력/기록: 시험번호, 소유자, 시험자, 밸브정보, 설정압력 등
5.2 분출압력시험 실시
5.2.1 가압 및 승압 (8단계)
| 단계 | 압력 | 작업내용 |
| 1 | ~80% | 서서히 승압 → 장치 상태 확인 |
| 2 | 80% | 발포성 용액으로 누설 검사 |
| 3 | 80% | 누설 시 볼트/너트 조임, 재검사 |
| 4 | 80% | 조임 후에도 누설 시 분해점검 후 재조립 |
| 5 | 90% | 시트 밀폐성 점검 (6장 참조) |
| 6 | 95% | 분출개시 확인 |
| 7 | 95%~ | 분출개시압력 기록 |
| 8 | 분출 후 | 90% 압력 재가압하여 누설 확인 |
5.2.2 분출압력의 확인 및 조정
조정 필요 조건:
- 분출압력이 표 1 허용차 범위 이탈
- 분출강하가 표 2, 3 범위 이탈
조정 방법:
| 현상 | 조치 |
| 분출압력 낮음 | 상부 압력조절링 시계반대방향 회전 |
| 분출압력 높음 | 상부 압력조절링 시계방향 회전 |
| 플루터링 발생 | 상부 압력조절링 시계방향 (하강) |
| 채터링 발생 | 하부 분출차 조절링 시계반대방향 (상승) |
플루터링(Fluttering): 밸브 양정 안에서 불규칙한 상하 운동
채터링(Chattering): 급격한 상하 진동 (원인: 스프링 정수 부정확, 분출압력 부족, 압력손실 큼)
5.2.3 분출압력시험 주의사항
- 가스켓 면 손상 방지
- 망치 등으로 안전밸브 직접 타격 금지
- 레버 기능 정상 작동 확인
- 시험장치 설계압력 초과 금지
- 개인보호구 착용: 청소 시 보안경, 시험 시 보안경+안전모+귀마개
6. 밸브시트 기밀시험 방법
6.1 기밀시험 일반
6.1.1 시험매개체 선정
| 밸브 용도 | 시험매개체 | 비고 |
| 증기용 | 포화 증기 | 크기/설정압력으로 불가 시 공기 가능 |
| 가스/증기용 | 공기 | - |
| 액체용 | 물 또는 적절한 액체 | - |
6.1.2 합격 기준
| 밸브 종류 | 시험압력 | 합격기준 |
| 증기용 | 설정압력 90% | 출구에서 육안/청음 누설 없음 |
| 가스용 | 설정압력 90% | 출구에서 청음/비눗물 누설 없음 |
시험압력 예외: 설정압력 0.345 MPa 미만은 (설정압력 - 0.035 MPa) 적용
6.2 공기 시험장치
6.2.1 시험장치 규격
6.2.2 시험절차
- 시험매개체: 상온 공기 또는 질소
- 밸브 부착: 수직 견고 고정
- 누설검사 설비: 토출측에 그림 1과 같이 연결
6.2.3 시험 압력
| 설정압력 | 시험압력 |
| 0.345 MPa 이상 | 설정압력 × 90% |
| 0.345 MPa 미만 | 설정압력 - 0.035 MPa |
6.2.4 기밀시험
압력유지 시간:
| 공칭 파이프 지름 | 압력유지 시간 |
| DN 50 이하 | 1분 이상 |
| DN 65, 80, 100 | 2분 이상 |
| DN 150 이상 | 5분 이상 |
시험 전 확인사항:
- 설정압력 확인
- 출구측 개방부(뚜껑, 드레인 콕, 통기구멍) 밀폐 확인
- 비눗물 시험 실시
관찰시간: 압력유지 시간 경과 후 최소 1분 이상 관찰
6.2.5 적합판정
메탈 시트형:
소프트 시트형: 1분 동안 누출 전혀 없음
6.3 증기 시험법
시험 절차:
- 시험매개체: 포화 증기
- 밸브 부착: 수직 고정 + 토출측 누설검사 설비 연결
- 시험압력: 설정압력 90% (0.345 MPa 미만은 -0.035 MPa)
기밀시험:
- 설정압력 확인
- 출구측 개방부 밀폐 확인
- 시험압력 최소 3분 이상 유지
- 수조 응축수 제거 후 시험
- 흑색 배경으로 육안 확인
- 최소 1분 이상 관찰
합격판정: 메탈/소프트 모두 1분 동안 누출음/육안 누출 없음
6.4 물 시험법
시험 절차:
- 시험매개체: 상온의 물
- 밸브 부착: 수직 고정 + 토출측 누설검사 설비 연결
- 시험압력: 설정압력 90% (0.345 MPa 미만은 -0.035 MPa)
기밀시험:
- 출구측 개방부 밀폐 확인
- 수조에 안정된 물 채움
- 흑색 배경으로 육안 확인
- 최소 1분 이상 관찰
합격판정:
| 밸브 유형 | 합격기준 |
| 메탈 시트형 (≥1인치) | 입구 1인치당 10㎤/h 이하 |
| 메탈 시트형 (<1인치) | 10㎤/h 이하 |
| 소프트 시트형 | 1분간 누설 없음 |
6.5 공기를 이용한 기타 시험법
적용 대상: 개방형 본닛 밸브 (완전 밀폐 불가능한 경우)
시험 절차:
- 노즐 시트 표면 상부 약 12.7mm 물속 침수
- 1분간 압력 유지 후 기포수 측정
합격판정:
| 밸브 유형 | 합격기준 |
| 메탈 시트형 | 표 1 값의 50% 이하 |
| 소프트 시트형 | 1분간 누설 없음 |
7. 시험 후 조치사항
7.1 봉인 절차 (5단계)
- 상부캡 결합: 철선 + 납 + 전용 압착기로 봉인
- 하부링 고정: 분출차 조절링 고정핀을 나사홈에 위치
- 하부링 봉인: 동일 방법으로 봉인
- 압력 제거: 시험장치 압력조절밸브 개방하여 내부압력 완전 제거
- 밸브 분리: 시험대에서 천천히 분리
7.2 보관 및 운송
- 입구측에 테이프 또는 격막 설치 (이물질 유입 방지)
- 현장 재설치 시 제거 후 설치
8. 기록의 정리 및 보관
8.1 필수 작성 서식
별지 제1호: 안전밸브 분출압력시험결과 종합기록지
별지 제2호: 시험 및 정비보고서
- 육안검사 및 정비실시 내역
- 분출압력시험 결과
- 봉인 확인
- 시험자/승인자
별지 제3호: 안전밸브 시트 밀폐성 점검결과서
8.2 보관 기간
| 문서 | 보관기간 |
| 분출압력시험 결과보고서 | 2년 이상 |
| 시트기밀시험 결과 | 2년 이상 |
FAQ
Q1. 안전밸브 분출압력 시험은 얼마나 자주 해야 하나요?
A1. 일반 사업장은 1년에 1회 이상 의무입니다. 공정안전관리 우수사업장은 4년에 1회 가능하며, 누설 발생 시에는 주기와 관계없이 즉시 시험해야 합니다.
Q2. 시험에 사용하는 압력계는 어떤 것을 써야 하나요?
A2. 국가표준기본법 제14조에 따른 국가교정기관에서 교정받은 압력계를 반드시 사용해야 합니다. 설정압력의 정밀도를 읽을 수 있어야 하며, 필요시 교정받은 디지털 압력계를 추가할 수 있습니다.
Q3. 메탈 시트형과 소프트 시트형의 기밀 합격기준 차이는?
A3. 메탈 시트형은 설정압력과 오리피스 크기에 따라 일정 수준의 기포 발생을 허용합니다(예: 0.103~6.896 MPa, 오리피스 0.78mm 이하는 분당 40개). 반면 소프트 시트형은 1분 동안 누출이 전혀 없어야 합격입니다.
Q4. 가연성 가스 안전밸브 분리 시 주의사항은?
A4. 반드시 질소로 내부 치환 후 완전 연소 또는 안전장소 배출해야 합니다. 특히 대기 배출 시 가스 농도를 측정하여 폭발하한의 25% 이하로 유지해야 합니다. 보안경, 안전모, 귀마개 등 개인보호구도 필수입니다.
Q5. 분출압력 시험 후 봉인은 왜 필요하며 어떻게 하나요?
A5. 봉인은 시험 후 설정압력을 임의 조작하지 못하도록 하는 법적 필수조치입니다. 상부캡과 분출차 조절링 고정핀을 철선으로 결속한 후 전용기구와 납으로 압착합니다. 봉인 훼손 시 재시험이 필요합니다.
출처
한국산업안전보건공단. (2020). 안전밸브의 분출압력 및 시트기밀 시험에 관한 기술지침 (KOSHA GUIDE D-66-2020). 한국산업안전보건공단.
※ 본 블로그의 모든 내용은 신뢰할 수 있는 출처에 기반하고 있으나, 실제 적용 시에는 반드시 전문가와 상의하시기 바랍니다.
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