[플랜트 배관 지식] ASME B31.1 vs B31.3 배관 두께 계산식 비교 (식의 차이점 완벽 정리)

플랜트 배관 설계를 하다 보면 프로젝트 성격에 따라 적용 Code가 달라집니다.
발전소라면 ASME B31.1, 석유화학 공장이라면 ASME B31.3을 따르죠.
두 코드는 배관의 두께(Wall Thickness)를 구하는 공식이 매우 비슷해 보이지만, '부식 여유(Allowance)'를 식 안에 넣느냐, 나중에 더하느냐에 따라 결정적인 차이가 있습니다.
오늘은 두 코드의 두께 계산식을 나란히 놓고 비교해 보겠습니다.

1. ASME B31.1 (Power Piping) 공식
발전소 배관(주증기 배관 등)에 적용되는 공식입니다.

* tm (Minimum Required Thickness): 최소 요구 두께
* P: 설계 내압 (Internal Design Pressure)
* Do: 배관 외경 (Outside Diameter)
* S: 재질의 허용 응력 (Maximum Allowable Stress)
* E: 이음 효율 (Joint Efficiency)
* y: 온도 계수 (Coefficient) - 소문자 y 사용
* A: 추가 두께 (Additional Thickness)
💡 특징: 공식 자체에 **A (부식 여유 + 나사 깎임 여유 등)**가 포함되어 있습니다. 즉, 이 식의 결과값(tm)은 부식 여유까지 다 포함된 '최소 두께'입니다.

2. ASME B31.3 (Process Piping) 공식
정유, 석유화학 공장에 적용되는 공식입니다.

* t (Pressure Design Thickness): 압력 설계 두께 (부식 여유 미포함)
* P: 설계 내압
* D: 배관 외경 (Outside Diameter)
* S: 허용 응력
* E: 품질 계수 (Quality Factor) - B31.1의 Joint Efficiency와 같은 개념
* Y: 온도 계수 (Coefficient) - 대문자 Y 사용
💡 특징: 이 공식으로 구한 t는 순수하게 **'압력을 견디는 두께'**입니다.
따라서 최종적으로 필요한 두께(tm)를 구하려면 여기에 부식 여유(c)를 따로 더해야 합니다.

3. 결정적인 차이점 3가지
비슷해 보이지만 엔지니어가 꼭 알아야 할 차이점입니다.
① 'A' (부식 여유)의 위치
* B31.1: 식 안에 +A가 들어있음. (한 번에 계산)
* B31.3: 식에는 없고, 나중에 +c (Corrosion Allowance)를 따로 더함.
② 온도 계수 표기 (y vs Y)
* 의미와 값은 거의 같습니다. (고온에서 재질의 크리프 거동을 보정해 주는 계수)
* B31.1: 소문자 **y**로 표기
* B31.3: 대문자 **Y**로 표기
③ 제작 공차 (Mill Tolerance) 적용
두 코드 모두 계산된 최소 두께(tm)에 제작 공차(보통 12.5%)를 고려하여 최종 스케줄(Schedule)을 선정해야 합니다.

즉, **"계산된 두께를 0.875로 나눈 값보다 큰 스케줄을 선정한다"**는 점은 동일합니다.

4. 온도 계수 (y 또는 Y) 값 참고
재질과 온도에 따라 값이 달라지며, 두 코드의 값은 482°C(900°F) 이하에서는 동일합니다.

* 일반적인 탄소강 배관(<482°C) 설계 시에는 무조건 0.4를 넣으면 됩니다.

📝 요약

결국 **"압력을 견디는 두께 + 부식 여유 + 제작 공차"**를 모두 만족해야 한다는 철학은 같습니다. 다만 계산 절차상의 표현 방식이 다를 뿐입니다.
+A를 넣느냐 빼느냐로 어떤 코드를 알 수 있습니다.