배관 동파와 자분탐상

동파의 정의

배관 동파는 관 속 물이 0℃ 이하에서 결빙하며 관이 파열되는 현상이다.

물이 얼면서 부피가 커지는데, 그 부피를 받아 줄 빈 공간이 없으면 관이 터진다.

답안 첫 줄에는 이 정의를 쓰면 된다.

동파 발생 과정

동파는 외기 온도가 떨어져 배관 안 정체수가 결빙할 때 시작된다.

얼면서 부피가 늘어나는데, 배관 끝이 막혀 있으면 팽창을 흡수할 빈 공간이 없다.

그 결과 내압이 올라 관벽이 탄소강관의 강도를 넘으면 파열이 생긴다.

얼음 덩어리가 커지면서 관벽에 압력을 가한다. 이 팽창이 동파의 핵심 원인이다.

이 팽창률이 얼마인지 떠올려 보자. 직접 답해 보자.

결빙 팽창률

정답은 약 9%다. 물이 얼면 체적이 그만큼 늘어난다.

체적 증가율은 다음 식으로 나타내며, ΔV는 증가한 체적, V는 결빙 전 물의 체적이다.

이 값은 물의 성질이므로 조건과 무관하게 답안에 쓸 수 있다.

동파 방지 대책

동파 방지는 얼지 않게 하는 방법과, 얼어도 관이 터지지 않게 하는 방법으로 나뉜다.

보온재는 결빙을 막지 못하고 결빙까지 걸리는 시간만 늘린다.

전기 열선은 배관 표면을 가열해 외기가 떨어질 때 온도를 유지한다.

잔수 배출과 누수 점검도 함께 적용한다.

동결심도와 매설 깊이

정답은 '없다'다. 보온만으로는 장시간 정체된 배관을 지킬 수 없다.

매설 배관의 동파를 막는 기준은 동결심도다.

동결심도는 지표면에서 흙이 어는 깊이이며, 지역 기상 자료로 정한다.

그래서 같은 기준을 전국에 일괄 적용하지 않는다.

자분탐상 자화방법

자분탐상은 시험체에 자화 자장을 만들어 표면 결함을 찾는 검사다.

자화방법은 자속을 시험체에 흐르게 하는 방식에 따라 나뉜다.

축통전법은 원주방향 자장을 만들고, 직각통전법은 접촉부 아크 손상에 주의해야 한다.

극간법은 휴대가 쉬워 현장 용접부에 쓰이지만 두 극 사이만 검사된다.

결함 방향과 수직인 자장일 때 결함이 가장 잘 검출되므로 방법을 결함 방향에 맞춰 고른다.

정리

마지막으로 핵심을 정리한다. 답안에는 원인, 방지, 동결심도, 자화방법을 빠짐없이 쓴다.

동파는 체적 팽창만이 아니라 외기 저온, 배관 노출, 유수 정체가 함께 원인이다.

결론적으로 동파는 보온과 배수 관리를 함께 해야 예방할 수 있다.