API 598은 세 가지 시험이고, 누설을 묻는 것은 하나뿐이다
핵심 요약
API 598은 서로 독립된 세 가지 시험이며, 그중 차단 시험만이 닫았을 때 새지 않는지를 묻습니다. 연질 시트 볼밸브의 판정 기준은 육안 누설 제로입니다. 절대값처럼 읽히지만, 이는 새 제품이고 깨끗하며 배관 하중을 받지 않은 밸브를 38 °C에서 초 단위의 시간 동안 관찰한 결과입니다. 공정 온도에서 1년을 보낸 시트가 어떻게 되는지, 열 사이클을 받으면 어떻게 되는지, 배관에서 오는 굽힘 하중이 걸리면 어떻게 되는지에 대해 이 시험은 아무것도 말하지 않습니다. “API 598에 따라 시험”이라고만 적힌 성적서는 세 가지 중 어느 것을 수행했는지, 어떤 압력과 매체를 썼는지 밝히지 않습니다.
API 598은 하나의 시험이 아니라 셋이다
이 규격은 게이트, 글로브, 체크, 볼, 플러그, 버터플라이 밸브의 검사와 시험을 다룹니다. 그 안에 서로 독립된 세 가지 압력 시험이 있고, 각각 다른 질문에 답합니다.
셸 시험은 압력 경계가 버티는지를 묻습니다. 시험 압력은 38 °C(100 °F) 정격 압력의 1.5배이고, 밸브를 부분 개방해 보디 캐비티가 전압을 받도록 하며, 보디·합면·라이닝 어디에서도 육안 누설이 있어서는 안 됩니다.
백시트 시험은 완전 개방 상태에서 스템 실 부위를 확인합니다. 백시트 구조를 가진 밸브에만 적용되며, 실무에서는 승강식 스템의 게이트와 글로브 밸브가 대부분입니다. 일반적인 볼밸브에는 백시트가 없으므로 이 시험은 대개 적용 대상 자체가 아닙니다. 볼밸브 성적서에 이 항목이 채워져 있다면 한 번 물어볼 만합니다.
차단 시험은 시트 시험이라고도 하며, 닫았을 때 새지 않는지를 묻는 유일한 시험입니다. 구매가 머릿속에 떠올리는 것이 이 시험이고, 동시에 가장 자주 지정에서 빠지는 것도 이 시험입니다.
차단 시험이 두 가지인 이유
플로팅 볼밸브는 라인 압력이 볼을 하류 시트로 밀어붙이면서 밀봉합니다. 차압이 클수록 볼이 강하게 눌리고 밀봉은 좋아집니다. 현장에서는 유용한 특성이지만 시험대에서는 결과를 실제보다 좋게 보이게 합니다. 고압 시험이 그 설계를 도와주기 때문입니다.
저압 차단 시험은 그 도움을 걷어내기 위해 존재합니다. 공기나 가스를 써서 약 6 bar로 진행하므로 시트를 눌러주는 힘이 거의 없고, 누설은 방울이 아니라 기포로 읽습니다. 진원도가 약간 떨어진 시트, 볼 표면의 가공 자국, 체결 토크가 고르지 않은 시트 리테이너는 정격의 1.1배에서는 통과하고 6 bar에서 새는 일이 흔합니다.
반대 경우도 있습니다. 낮은 차압에서는 잘 밀봉하다가 고압에서 변형되는 시트 형상도 존재합니다. 두 시험을 모두 하는 것이, 이 규격이 하나의 절차로 다양한 설계를 다루는 방식입니다.
이것이 주문서에 반영됩니다. 주문이 API 598만 쓰고 시험 항목을 지정하지 않으면 무엇을 수행할지는 제조 측이 정하고, 성적서에는 고압 차단 시험만 기록될 수 있습니다. 저압 계통에 들어갈 연질 시트 볼밸브에게는 그것이 관련성이 낮은 쪽입니다.
볼밸브는 어떤 시험을 통과해야 하는가
API 608은 시험을 API 598에 맡기므로 산업용 볼밸브에 요구되는 시험은 발주 내용이 아니라 볼의 지지 방식으로 정해진다.
플로팅 볼밸브는 저압 폐쇄 시험이 필수이고 고압 폐쇄 시험은 선택이다. 트러니언 볼밸브와 버터플라이 밸브는 반대다. 이유는 밀봉 방식에 있다. 플로팅 볼은 전후 차압에 의해 하류 시트로 밀리므로 압력이 높아질수록 밀봉력도 커지고, 따라서 저압 시험이 더 까다로운 조건이 된다. 트러니언 볼은 축으로 고정되고 시트는 스프링과 배면 압력으로 눌리는데, 이 비교는 플로팅과 트러니언 볼밸브에서 다루었다.
더블 블록 앤드 블리드로 지정된 밸브는 형식과 무관하게 고압 폐쇄 시험이 필수다.
“누설 제로”가 측정하는 것
연질 시트 밸브, 즉 PTFE·RPTFE·PEEK 시트 볼밸브에 대해 API 598은 시트면에서 육안 누설을 허용하지 않습니다. 액체 누설은 방울로 세며 1밀리리터를 16방울로 봅니다. 측정 단위 자체가 거친 셈입니다. 제로는 제로입니다.
요약에서 빠지는 것은 그 뒤의 한 구절입니다. 제로, 규정된 최소 시험 시간 동안입니다. NPS 2 이하 밸브에서 그 최소 시간은 15초입니다.
새 PTFE 시트가 15초 동안 버블 타이트인 것은 실재하는 결과이자 동시에 범위가 좁은 결과입니다. 시트 가공, 조립, 체결이 옳았음을 확인해 줍니다. 그 뒤 18개월 동안 시트가 어떻게 될지를 말해 주지는 않습니다.
주문서가 ISO 5208을 지정했다면
ISO 5208은 구성 방식이 반대입니다. API 598은 판정 기준을 고정하고 연질 시트와 금속 시트를 구분합니다. ISO 5208은 판정 등급의 사다리를 정의하되 시트 종류를 구분하지 않고, 어느 등급을 쓸지는 사양서에 맡깁니다. 등급 기호 자체가 요구사항입니다.
등급은 열 가지입니다. Rate A는 시험 시간 동안 육안으로 감지되는 누설이 없는 것으로, 연질 시트 볼밸브가 API 598에서 충족해야 하는 조건과 같습니다. 거기서부터 허용량이 단계적으로 넓어지며, 각 등급은 DN의 배수로 표시됩니다.
| 등급 | 액체 mm³/s | 기체 mm³/s | EN 12266-1 수록 |
|---|---|---|---|
| A | 시험 시간 동안 육안으로 감지되는 누설 없을 것 | 있음 | |
| AA | 0.006 × DN | 0.18 × DN | 없음 |
| B | 0.01 × DN | 0.3 × DN | 있음 |
| C | 0.03 × DN | 3 × DN | 있음 |
| CC | 0.08 × DN | 22.3 × DN | 없음 |
| D | 0.1 × DN | 30 × DN | 있음 |
| E | 0.3 × DN | 300 × DN | 있음 |
| EE | 0.39 × DN | 470 × DN | 없음 |
| F | 1 × DN | 3000 × DN | 있음 |
| G | 2 × DN | 6000 × DN | 있음 |
공개된 ISO 5208 표가 서로 다른 이유
이 열 개 등급 중 EN 12266-1에 실린 것은 일곱 개입니다. AA, CC, EE는 들어 있지 않습니다.
인터넷상의 혼란은 대부분 이 누락에서 비롯됩니다. EN 12266-1 표를 바탕으로 정리한 뒤 ISO 5208이라고 표시한 요약본은, 첫 번째 공백 이후의 모든 기호가 한두 칸씩 어긋나 있습니다. 일곱 등급만 나열하고 Rate B를 0.1 × DN으로 적은 표는 두 칸 밀려 있으며, 거기에 Rate C로 인쇄된 것은 실제로는 Rate D입니다. 그런 표에서 등급을 지정하면, 아무도 실수하지 않은 채로 의도와 다른 요구에 따라 밸브가 제작됩니다.
주문서에 두 규격 중 하나를 적었다고 해서 다른 하나를 지정한 것은 아닙니다. 요구가 등급 기호라면 ISO 5208과 판을 명시하십시오. 요구가 API 598의 판정 기준이라면 그것을 명시하고 시트 종류도 함께 적으십시오. API 598은 연질 시트와 금속 시트를 다르게 다루고 ISO 5208은 그렇지 않기 때문입니다.
시험대가 고정하는 다섯 가지
모든 수입 검사는 통제된 비교이고, 그 통제가 핵심입니다. API 598은 다섯 가지 변수를 고정하지만, 밸브가 공장을 떠난 뒤에는 그 다섯 가지 중 어느 것도 고정되지 않습니다.
| 변수 | 시험대에서 | 현장에서 |
|---|---|---|
| 온도 | 38 °C 기준 | 공정 실제 온도, 매일 변동 |
| 시간 | 초, 최소 시간표에 따름 | 년 |
| 사이클 | 없음. 밸브는 새것 | 열 사이클, 압력 사이클, 조작 횟수 |
| 보디 하중 | 없음. 지그 위에서 구속되지 않음 | 배관에서 오는 굽힘과 축하중 |
| 시트 상태 | 깨끗함. 오일·그리스·실런트 없음 | 계통에 있는 것 전부, 시운전 시 이물 포함 |
청결 요구는 저압 차단 시험에 대해 규격에 명시되어 있고 이유도 실무적입니다. 조립용 그리스 한 겹이면 기포 몇 개를 막아 결과를 무의미하게 만듭니다. 동시에 이는 시험 시점의 시트가 평생 가장 깨끗한 상태라는 뜻이기도 합니다.
설치한 뒤에 달라지는 것
PTFE는 크리프합니다. 지속적인 기계적 응력 아래 천천히, 그리고 영구적으로 변형하는 거동이며 보통 콜드 플로라고 부릅니다. 고온에서만이 아니라 상온에서도 일어납니다. 속도는 온도와 함께 올라가며, 순수 PTFE는 150 °C에서 20 °C보다 훨씬 빠르게 변형합니다. 시간 의존적이기도 해서 하중이 걸려 있는 동안 크리프가 쌓이므로, 변형량은 볼이 시트에 눌려 있던 시간을 따라갑니다.
크리프와 나란히 응력 완화가 일어납니다. 재료를 일정한 변형률로 붙들어 두면 내부 응력이 시간이 지나며 떨어집니다. 시트로 보면 치수는 여전히 맞는데 밀봉력이 낮아진다는 뜻입니다. 마모된 것도 아니고 무언가 고장 난 것도 아니지만, 2월에 기포 제로를 냈던 접촉 하중이 8월에는 작아져 있습니다.
이것이 OEM 프로그램에서 반복해서 나오는 클레임 뒤에 있는 기구입니다. 출고 시험에 합격했고, 뜨거운 배관에 닫힌 채로 몇 달 놓여 있었고, 이제 스며 나옵니다. 시험이 잘못된 것은 없습니다. 시험이 그 질문을 다루지 않을 뿐입니다. 충전 PTFE는 이 효과를 늦추려고 존재하며, 그 절충은 시트 재질 가이드에서 다룹니다.
그 밸브에 API 598이 정말 맞는 규격인가
가장 흔하면서 가장 피할 수 있는 혼선이 여기에 있습니다. 제조의 문제가 아니라 사양의 문제입니다.
API 598은 시험 규격이며 밸브를 정의하지 않습니다. 밸브를 정의하는 것은 제품 규격이고, 제품 규격이 시험 규격을 인용합니다. 플랜지·나사·용접단 금속 볼밸브라면 그 제품 규격은 보통 API 608입니다. 나사·소켓용접·납땜·그루브·플레어단 볼밸브, 즉 대부분의 상용 및 건축 설비용 볼밸브는 MSS SP-110입니다. ISO 17292는 석유·석유화학용 금속 볼밸브를 다룹니다.
공조 수배관이나 산업 유틸리티 라인에 들어갈 1000 WOG 나사식 스테인리스 볼밸브는 보통 MSS SP-110에 따라 제조되고 정격이 매겨지며, 그 규격에는 자체 검사·시험 요구가 있습니다. 그 밸브 주문서에 “API 598에 따라 시험”이라고 쓰는 것이 틀린 것은 아니고 대부분의 제조사는 그대로 수행합니다. 다만 모호함이 남습니다. 판정 기준은 한 문서에서, 압력 등급은 다른 문서에서 오게 되고, 두 문서를 서로 다른 판으로 읽으면 숫자가 맞지 않습니다.
제품 규격과 시험 규격을 나누어 명시하십시오. 한 줄이면 되고, 뒤에 올 논쟁을 미리 없앱니다.
주문서에 무엇을 쓸 것인가
성적서가 구체적인 의미를 갖기를 원한다면 주문서가 그것을 말해야 합니다. 여덟 항목이면 대체로 충분합니다.
- 밸브가 따르는 제품 규격: API 608, MSS SP-110, ISO 17292 또는 동등 규격.
- 시험 규격과 판. API 598은 현재 제11판, 2023년 2월입니다. 개정은 표를 바꿉니다.
- 수행할 시험: 셸, 고압 차단, 저압 차단. 백시트 시험은 밸브에 백시트가 있을 때만 요구하십시오.
- 각 시험의 매체. 저압 차단 시험은 기체로만 수행할 수 있습니다.
- 최소 시간보다 긴 유지 시간이 필요하다면 그 지정. 규격의 최소 시간은 설계상 짧습니다.
- 공정 온도에서의 시험이 필요한지 여부. API 598은 상온 절차이며 고온 거동에 대해서는 아무것도 말해 주지 않습니다.
- 차단 시험 전에 작동 사이클을 부과할지 여부와 횟수. 이는 API 598 범위 밖이므로 별도 합의가 필요합니다.
- 성적서에 기재해야 할 것: 수행한 시험, 압력, 매체, 유지 시간, 규격 판, 그리고 결과를 특정 한 대에 묶어 주는 시리얼 또는 로트 번호.
마지막 항목이야말로 성적서를 형식에서 추적 가능한 근거로 바꿔 줍니다. 용해 번호와 생산 로트까지 거슬러 올라갈 수 없는 시험 보고서는 현장 고장 조사에 쓸 수 없습니다.
API 598이 다루지 않는 것
경계는 내용만큼 유용하며, 자주 잘못 읽힙니다.
- 사용 수명과 사이클 수명. 이 규격에 내구 시험은 없습니다.
- 고온에서의 성능. 기준 조건은 38 °C입니다.
- 조작 토크. 기동 토크와 운전 토크는 별도의 측정입니다.
- 누출 배출. 스템 실을 배출 한도까지 관리하는 것은 ISO 15848과 API 641의 영역이며, 다른 시험, 다른 판정 기준입니다.
- 내화. API 607 또는 API 6FA의 범위입니다.
- 재료 적합성. 시험은 화학 성분이나 열처리에 대해 아무것도 말하지 않습니다. 그것은 재료 증명서의 몫입니다.
숫자에 관해 한 가지 더. 금속 시트 밸브의 구경별 허용 누설량은 규격의 표에 정해져 있고 구경과 시험 매체에 따라 달라집니다. 그리고 인터넷에 도는 제3자 대조표들은 서로 일치하지 않습니다. 계약의 판정이 특정 허용량에 달려 있다면 요약본이 아니라 주문서에 지정된 판의 원표를 읽으십시오.
자주 묻는 질문
연질 시트 볼밸브는 API 598에서 버블 타이트여야 합니까?
그렇습니다. 연질 시트 밸브는 시트면에서 육안 누설이 허용되지 않습니다. 액체와 기체 차단 시험 모두 동일하며, 규정된 최소 시험 시간 동안 판정합니다.
왜 제 볼밸브 성적서에는 백시트 시험 결과가 없습니까?
백시트 시험은 백시트 구조를 가진 밸브에만 적용되는데, 일반적인 볼밸브에는 백시트가 없기 때문입니다. 볼밸브 성적서에 이 항목이 없는 것이 정상입니다.
셸 시험은 밸브를 연 상태와 닫은 상태 중 어느 쪽에서 합니까?
부분 개방 상태입니다. 그래야 보디 캐비티에 시험 압력이 온전히 작용합니다. 볼밸브를 완전히 닫고 시험하면 캐비티가 격리되어 압력 경계 전체에 하중이 걸리지 않습니다.
고압 차단 시험에 합격하고 저압 차단 시험에 불합격할 수 있습니까?
있습니다. 플로팅 볼 설계에서는 드물지 않은 결과입니다. 라인 압력이 볼을 하류 시트로 밀어 밀봉을 돕기 때문에 차압이 높을수록 밀봉이 좋아집니다. 약 6 bar에서는 쓸 수 있는 힘이 훨씬 작아 한계에 있는 시트가 드러납니다.
API 598 합격은 현장에서 새지 않는다는 뜻입니까?
아닙니다. 상온에서, 새 제품으로, 배관에 구속되지 않고, 시트가 깨끗한 상태로, 최소 시험 시간 동안 새지 않았다는 뜻입니다. 공정 온도에서 여러 달 밀봉이 유지되는지는 시트 재료의 거동, 열 사이클, 설치 하중이 결정하며 셋 다 시험이 확인하지 않습니다.
나사식 상용 볼밸브는 어느 규격으로 시험해야 합니까?
그 밸브가 실제로 따르는 제품 규격에서 출발하십시오. 나사·소켓용접·납땜·그루브·플레어단 볼밸브는 보통 MSS SP-110이며 시험 요구도 거기서 가져옵니다. 주문서에 API 598을 지정한다면 양측의 판정 기준이 일치하도록 명시하십시오.
관련 문서
참조 규격: API 598(밸브 검사 및 시험, 제11판, 2023년 2월), API 608(금속 볼밸브, 플랜지·나사·용접단), MSS SP-110(볼밸브, 나사·소켓용접·납땜·그루브·플레어단), ISO 5208(누설 등급 분류), EN 12266-1(유럽 대응 규격, 열 등급 중 일곱 개 수록), ISO 17292(석유·석유화학용 금속 볼밸브), ASME B16.34(압력·온도 등급), ISO 15848 및 API 641(누출 배출), API 607 및 API 6FA(내화 형식시험).
본문의 시험 압력, 판정 기준, 유지 시간은 위에 명시한 판의 API 598을 인용했습니다. 계약상 판정이 특정 허용 누설량에 달려 있다면, 주문서에 지정된 판의 원표를 직접 확인하십시오. PTFE의 크리프와 응력 완화는 기구로만 서술했으며, 변형 속도는 등급과 충전재에 따라 크게 달라지므로 수치는 싣지 않았습니다.