제목 : 열교환기 기밀시험 중 튜브쉬트 파단
  속보번호: 안전제99-28호
     날짜 : 1999년 10월
     업종 : 화학제품제조업
   기인물 : 열교환기
 재해유형 : 비래
 피해정도 : 사망1명,부상1명
     공정 : 튜브기밀시험작업

 (중대재해속보)
 ┌────────────────────────────────────┐
 │재해개요  테레프탈산 제조공장의 열교환기(High Pressure Water            │
 │          Heater) 튜브 기밀시험을 하던중 가용접 하여 셸플랜지에         │
 │          고정한 튜브쉬트가 기밀시험 압력에 견디지 못하고 파단          │
 │          되며 튀어나와 작업자에게 맞아 1명 사망, 1명 부상 당함         │
 │                                                                        │
 │예방대책  ○ 테스트 플랜지 사용                                         │
 │          ○ 전용 기밀시험장비 사용                                     │
 └────────────────────────────────────┘
1. 재해개요
   1999년 ○월 ○일 울산 소재 ○○(주)의 테레프탈산 제조공장의 열교환기(High
   Pressure Water Heater) 튜브 기밀시험을 하던중 가용접 하여 셸플랜지에 고정한
   튜브쉬트가 기밀시험 압력에 견디지 못하고 파단되며 튀어나와 작업자들에게 맞아
   1명 사망, 1명 부상 당함

        
	  
2. 재해발생과정

 가. 열교환기  (High Pressure Water Heater)

  ○ 사양

┏━━━━━━━━━━━━┳━━━━━━━━━━━━┯━━━━━━━━━━━━┓
┃구분                    ┃동체(Shell)             │튜브(Tube)              ┃
┃                        ┃                        │                        ┃
┠────────────╂────────────┼────────────┨
┃설계압력(kg/㎠)         ┃12.546                  │67                      ┃
┠────────────╂────────────┼────────────┨
┃사용압력(kg/㎠)         ┃7.5                     │60                      ┃
┠────────────╂────────────┼────────────┨
┃설계온도(℃)            ┃360                     │290                     ┃
┠────────────╂────────────┼────────────┨
┃사용온도(℃) (in/out)   ┃296/243.3               │12/245                  ┃
┠────────────╂────────────┴────────────┨
┃내용적(㎥)              ┃4.25                                              ┃
┗━━━━━━━━━━━━┻━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━┛

  ○ 용도
     동체에 히터를 통과한 고온의 열매유를 공급하여 튜브를 통과하는 고압의 물의
     온도를 높여 테레프탈산 반응기가 막혀 다음공정으로 이송이 안될 경우에만 고
     온·고압의 물을 분사하여 이송을 돕고 평상시에는 계속 순환됨

나. 재해발생 상황

  ○ 재해발생 당일 오전 열교환기의 이상을 감지하여 튜브측에 수압시험을 실시한
     결과 튜브에서 누설됨을 확인하고 누설되는 튜브를 찾기 위해 기밀시험을
    실시 하기로 함

  ○ 14:00분경 기밀시험을 실시하기 위하여 열교환기의 헤드부분을 분리하고 기밀
     시험시 튜브뭉치(Tube bundle)의 이탈을 방지하기 위해 튜브쉬트와 셸플랜지
     (Shell Flange)10개소에 가용접(각장 5mm, 용접길이 10∼30mm)을 한후 동체측
     의 출구쪽 배관에 4.5kg/㎠의 질소가스를 주입하여 튜브의 누설부위를 확인함

  ○ 18:40분경 용접부위가 파열되면서 튜브뭉치(무게 5.5톤)가 튀어나와 튜브내부
     의 누설부위를 확인하고 있던 작업자의 가슴 및 어깨에 맞아 병원으로 후송
     하였으나 1명 사망, 1명 부상 당함

3. 재해발생 원인

  가. 가용접부 강도 부족
      튜브쉬트와 셸플랜지 가용접부가 견딜수 있는 힘은 10톤이나 질소압력에 의해
      튜브쉬트를 밀어내는 힘이 39톤 이므로 가용접부의 강도가 부족하여 튜브뭉치
      가 튀어나옴
    ○ 가용접(Tag weld)부가 견딜수 있는 힘
             Pa = A x F =1,500㎟ x 6.76 kg/㎟ = 10,140kg
              A = 용접 단면적 (5mm x 30mm x 10개소 = 1,500㎟)
              F = 용접부 허용응력 (6.76 kg/㎟)
    ○ 질소압력에 의해 튜브쉬트에 가해지는 힘
              Pa = As x Pt = 8.659㎠ x 4.5kg/㎠ = 38,966kg
              As = 동체의 단면적 (3.14 x 105mm x 105mm/4 = 8.659㎠)
              Pt = 질소압력 (4.5kg/㎠)

  나. 기밀검사 방법 부적절
      튜브쉬트를 셸플랜지에 가용접하여 기밀시험을 실시할 경우에는 동 재해와 같
      이 가용접부가 파단될 가능성이 높고, 동체측이 완전히 밀봉되지 않아 누설
      되는 튜브를 찾기에 적합한 방법이 아님

4. 동종재해 예방대책

  가. 테스트플랜지 사용
      Integral Cover Type의 열교환기는 튜브 기밀 시험시 셸플랜지에 상응하는
      Test Flange를 부착하고 스터드 볼트(Stud Bolt)로 체결하여 동체측이 완전히
      밀봉되고, 설계시와 동등한 성능이 유지되도록 하여야 함
    ※ Test Flange : 셸플랜지와 똑같은 규격의 플랜지로 가운데는 열려 있어 체결
                     할 경우 동체측은 밀봉되지만, 튜브측은 열려있어 누설되는
                     튜브를 찾아낼수 있음

  나. 전용 기밀시험장비 사용
      Test Flange 사용하기 어려울때에는 전용의 기밀시험 장비를 사용하여야 함

    ※ 전용 시험장비 : 튜브 입구에서 일정한 압력의 질소를 주입한후 출구측을 막
                       고 압력계를 설치하여 압력차이를 확인하는 방법으로 튜브
                       의 누설여부를 확인하는 장비임