API 1104 — 용접 of Pipelines and Related Facilities
API 1104는 석유, 천연가스 및 기타 유체를 운송하는 파이프라인의 용접 절차, 용접사 자격 및 검사 요구사항을 규정하는 미국 석유 협회 표준입니다. 이는 49 CFR 192 및 49 CFR 195에 의해 규제되는 탄소강 및 저합금강 파이프의 신규 건설 및 가동 중 용접에 적용됩니다.
규제 맥락: API 1104 준수는 미국 교통부 규정에 따라 규제되는 파이프라인 시스템에 필수적입니다. 49 CFR 192.225 (가스 전송) 및 49 CFR 195.214 (위험 액체)는 모두 용접 자격 및 검사를 위해 API 1104를 참조로 통합하고 있습니다.
API 1104이란 무엇인가?
API 1104는 국가 간 파이프라인 및 관련 시설의 용접을 규정합니다. 이는 원유, 석유 제품, 연료 가스 및 이산화탄소의 압축, 펌핑 및 전송에 사용되는 탄소강 및 저합금강 파이프를 다룹니다. 22판(2021)이 현재 버전입니다.
API 표준 1104, “파이프라인 및 관련 시설의 용접”은 원유, 석유 제품, 연료 가스, 이산화탄소 및 질소의 압축, 펌핑 및 전송에 사용되는 배관의 용접을 다룹니다. 이 표준은 가압 시스템의 신규 건설 및 가동 중 수리 용접 모두에 적용됩니다. 이는 탄소강 및 저합금강 파이프의 맞대기, 분기 및 필릿 용접에 대한 아크 용접 및 산소 연료 가스 용접을 다룹니다.
이 표준은 12개 조항으로 구성되어 있습니다. 1조부터 4조까지는 범위, 참조, 정의 및 사양을 다룹니다. 5조는 용접 절차 자격 요구사항을 설정합니다. 6조는 용접사 자격을 다룹니다. 7조는 생산 용접을 위한 이음매의 설계 및 준비를 다룹니다. 8조는 생산 용접의 검사 및 시험을 다룹니다. 9조는 비파괴 검사(NDT)의 합격 기준을 제공합니다. 10조는 결함의 수리 및 제거를 다룹니다. 11조는 비파괴 검사(NDT) 절차를 정의합니다. 12조는 용가재 추가를 통한 기계화 용접을 다룹니다.
현재 에디션은 API 1104, 22판, 2021년입니다. API 1104는 ASME Section IX 및 AWS D1.1과 독립적으로 개발되었지만, 많은 제작업체 및 파이프라인 계약업체는 프로젝트의 관할 요구사항에 따라 여러 표준에 대한 자격을 유지합니다.
API 1104에 따른 용접 절차 자격 인증
API 1104 5조는 모든 용접 절차 사양(WPS)이 시험을 통해 자격 인증을 받아야 한다고 요구합니다. 사전 자격 인증된 용접 절차 사양(WPS) 경로는 없습니다. 제작업체는 의도된 생산 직경 및 두께 범위와 일치하는 파이프 시험편에 대해 시험 용접을 수행합니다. 파괴 시험에는 인장, 닉-브레이크 및 굽힘 시험이 포함됩니다. 방사선 투과 검사는 일부 파괴 시험을 대체할 수 있습니다.
API 1104 5조는 생산 용접을 시작하기 전에 용접 절차가 파괴 시험을 통해 자격 인증을 받아야 한다고 요구합니다. 자격 인증 절차는 의도된 절차를 사용하여 파이프 시험편에 시험 용접을 수행한 다음, 적절한 기계적 특성을 입증하기 위해 시험편을 절단하고 시험하는 것을 요구합니다.
맞대기 용접에 필요한 파괴 시험에는 두 개의 인장 시험편, 두 개의 닉-브레이크 시험편, 그리고 루트 굽힘 및 페이스 굽힘 시험(얇은 벽의 경우) 또는 네 개의 측면 굽힘 시험편(벽 두께가 12.7mm 초과하는 경우)이 포함됩니다. 시험 용접은 파괴 시험편 제거 전에 방사선 투과 검사 또는 초음파 검사를 통과해야 합니다.
API 1104는 재자격 인증이 필요한 시기를 규정하는 필수 변수를 정의합니다. API 1104에 특정한 필수 변수는 다음과 같습니다.
- 용접 공정
- 용접 공정 또는 공정 조합의 변경은 새로운 자격 인증을 요구합니다. SMAW, GMAW, FCAW, GTAW 및 SAW는 파이프라인 적용에 일반적으로 자격 인증되는 공정입니다. GTAW 루트와 SMAW 필과 같은 조합은 단일 절차로 자격 인증됩니다.
- 모재 그룹
- API 1104는 모재를 지정 최소 항복 강도(SMYS)별로 그룹화합니다. 한 SMYS 그룹의 재료에 대해 자격 인증된 절차는 다른 그룹의 재료에 제한적으로 적용될 수 있습니다. 이는 강도만으로 그룹화하는 것이 아니라 구성 및 용접성별로 그룹화하는 ASME IX P-넘버와 다릅니다.
- 이음매 설계
- 자격 인증된 범위를 벗어나는 이음매 설계 변경 — 그루브 각도, 루트 간격 및 루트 면을 포함 — 은 재자격 인증을 요구합니다. 파이프라인 이음매는 일반적으로 파이프 벽 두께에 맞춰진 V-그루브 또는 복합 베벨 구성입니다.
- 벽 두께 범위
- 자격 인증된 벽 두께 범위는 시험 쿠폰 두께에 의해 결정됩니다. 얇은 재료에 대한 자격 인증이 자동으로 두꺼운 재료를 자격 인증하지는 않습니다. 자격 인증된 범위는 시험 용접 치수를 기반으로
5.4조에 명시되어 있습니다. - 파이프 직경 범위
- 자격 인증은 시험 쿠폰 직경에 의해 제한됩니다. 직경 범위는
5.4조에 명시되어 있습니다. 더 큰 직경에 대한 자격 인증은 지정된 범위 내에서 더 작은 직경을 포함할 수 있지만, 별도의 시험 없이는 그 반대는 아닙니다. - 자세
- 파이프라인 용접 자세는 회전 (1G), 고정 수평 (5G), 고정 경사 (6G) 또는 다중 자세로 지정됩니다. 6G 자세 자격 인증은 모든 고정 자세 용접을 자격 인증합니다. 회전 자세 자격 인증은 고정 자세를 자격 인증하지 않습니다.
API 1104에 따른 용접사 자격 인증
API 1104 6조는 각 용접사가 생산에 사용할 특정 용접 절차 사양(WPS)을 사용하여 시험 쿠폰에서 자격 인증을 받아야 한다고 요구합니다. 자격 변수에는 파이프 직경, 벽 두께, 용접 자세 및 이음매 설계가 포함됩니다. 자격 시험에는 파괴 시험(닉-브레이크 및 굽힘 시험) 또는 완성된 시험 용접의 방사선 검사가 포함됩니다.
6조는 각 용접사가 자격 인증된 절차를 사용하여 건전한 용접을 생산할 능력을 입증해야 한다고 요구합니다. 용접사 자격 시험은 방사선 검사 또는 파괴 시험으로 검사되는 시험 쿠폰을 생성합니다. 단일 자격 시험은 시험된 특정 절차, 자세 및 파이프 직경 그룹에 대해 용접사를 자격 인증합니다.
용접사 자격은 고용주에게 특정됩니다. 고용주가 변경되는 용접사는 용접 절차가 동일하더라도 새 회사에서 재자격 인증을 받아야 합니다. 이는 특정 조건에서 성능 자격이 고용주 간에 이전될 수 있는 ASME Section IX보다 엄격합니다. API 1104 용접사 자격은 비활동으로 인해 만료되지 않지만, 회사는 용접사가 필요한 기간 내에 해당 공정을 사용했음을 입증하는 기록을 보유해야 합니다.
가동 중 용접 (부록 B)
API 1104 부록 B는 가동 중인 파이프라인 — 용접 중 압력 하에 제품을 운반하는 파이프라인의 용접을 다룹니다. 가동 중 용접에는 추가적인 예방 조치가 필요합니다: 번-스루 방지 (최소 벽 두께 확인), 수소 균열 방지 (저수소 공정), 그리고 열 방출 관리를 위한 유량 고려.
API 1104 Appendix B addresses welding on pipelines that are in operation and may contain pressurized product. In-service welding includes hot taps (adding branch connections while the pipeline is pressurized), encirclement sleeves, and direct deposit repairs. The primary safety concern is 번스루 — the welding arc melting through the remaining pipe wall into the pressurized product.
가동 중 용접을 위한 절차 자격 인증은 현장에서 발생하는 최소 벽 두께에서 절차가 안전하게 수행될 수 있음을 입증하기 위해 시뮬레이션된 유동 조건에서 시험을 요구합니다. 입열량 제어는 매우 중요합니다 — 낮은 입열량은 번-스루 위험을 줄이지만 열영향부에서 수소 균열 위험을 증가시킵니다. 가동 중 용접에 대한 예열 요구사항은 신규 건설과 다를 수 있습니다. 흐르는 제품이 열 흡수원 역할을 하여 냉각 속도를 증가시키고 수소 균열 감수성을 높이기 때문입니다.
API 1104와 다른 용접 코드의 비교
API 1104는 파이프라인을 규정하고, D1.1은 강철 구조물을 규정하며, ASME IX는 압력 장비를 규정합니다. API 1104에는 사전 자격 인증된 용접 절차 사양(WPS) 경로가 없습니다. 용가재를 그룹화하고 (5.4.2.6조의 절차 자격 인증을 위한 필수 변수 규칙에서 참조하는 표 2; 표 4는 별도의 용접사 자격 용가재 그룹화임) 5.4.2.2조에 따라 공칭 SMYS로 모재를 그룹화하며, 파이프 직경 및 벽 두께 범위별로 절차를 자격 인증합니다. 합격 기준에는 작업 품질 기반 제한 (9조) 및 사용 적합성 방법 (부록 A)이 모두 포함됩니다.
API 1104 대 AWS D1.1
D1.1 applies to structural steel, while API 1104 applies to pipelines. D1.1 qualifies procedures by plate 두께, while API 1104 qualifies by pipe diameter and wall thickness. D1.1 allows prequalified WPSs under 조항 5, while API 1104 requires qualification 시험 for every procedure. D1.1 uses Table 5.6 모재 groups, while API 1104 groups by SMYS. The 합격 기준 criteria in API 1104 Section 9 are specific to girth welds in pipe, while D1.1 Table 8.1 criteria are for structural connections.
API 1104 대 ASME Section IX
두 표준 모두 절차 자격 인증 시험을 요구하지만, 필수 변수 규칙 및 시험 요구사항은 다릅니다. ASME IX는 모재 그룹화를 위해 P-넘버를 사용하는 반면, API 1104는 SMYS 기반 그룹을 사용합니다. ASME IX의 유도 굽힘 및 인장 시험은 API 1104의 닉-브레이크 및 루트/페이스 굽힘 시험과 다릅니다. 파이프라인이 ASME B31.8 (가스 전송) 또는 B31.4 (액체 운송)에도 해당되는 경우, API 1104와 ASME Section IX 간의 관계를 신중하게 관리해야 합니다 — B31.8은 용접 자격 인증을 위해 ASME IX가 아닌 API 1104를 직접 참조합니다.
| Aspect | API 1104 | AWS D1.1 | ASME IX |
|---|---|---|---|
| Scope | Pipelines (cross-country) | Structural steel | Pressure equipment |
| Prequalified WPS? | No | Yes (Clause 5) | No |
| Base metal grouping | Filler metal groups (표 2, per §5.4.2.6); base metal SMYS-based (§5.4.2.2) | Table 5.6 categories | P-numbers |
| Preheat method | Per WPS | Table 5.11 | Per WPS/PQR |
| Acceptance criteria | Workmanship + ECA (Appendix A) | Table 8.1 (육안) | Per construction code |
| Edition | 2021 (22nd) | 2025 (25th) | 2025 |
비파괴 검사(NDT) 합격 기준
API 1104 9조는 생산 용접의 방사선 투과, 자분 탐상, 액체 침투 및 초음파 검사에 대한 합격 기준을 정의합니다. 9조는 불완전 용입, 불완전 융합, 내부 오목함, 번-스루, 슬래그 개재물 및 기공에 대한 특정 기준을 제공합니다. 합격 기준은 용접 길이 및 파이프 벽 두께에 대한 지시의 길이 및 분포를 기반으로 합니다.
API 1104는 또한 부록 A에 대체 합격 기준에 대한 조항을 포함하고 있으며, 이는 파괴 역학에 기반한 공학적 임계 평가(ECA) 방법을 허용합니다. 부록 A에 따라, 결함 합격은 작업 품질 기반 제한보다는 사용 적합성 분석을 기반으로 하며, 응력 분석이 파이프라인의 설계 수명 동안 결함이 임계 크기로 성장하지 않을 것임을 입증할 경우 더 큰 결함을 허용할 수 있습니다.
"파이프라인 용접은 대부분의 현장 이음매에서 파이프를 회전시킬 수 없기 때문에 독특합니다 — 용접사는 고정 자세에서 전체 원주를 따라 상향 또는 하향 용접으로 자격 인증을 받아야 합니다. 이것이 API 1104 자격 인증이 D1.1과 달리 자세에 특정한 이유입니다."
— Field observation, pipeline construction practice
CWI 시험 팁: 파이프라인 용접이 지정된 경우 API 1104는 CWI Part C 코드별 시험에서 출제됩니다. 주요 주제: API 1104와 D1.1 자격 인증 시스템의 차이점, SMYS에 의한 API 1104 재료 그룹화 (P-넘버 아님), 그리고 방사선 투과 검사에 대한 9조 합격 기준. API 1104에는 사전 자격 인증된 용접 절차 사양(WPS) 경로가 없으며 — 모든 절차는 자격 인증 시험을 요구한다는 것을 알아두십시오.
관련 표준 가이드
API 1104 필수 변수는 파이프라인 적용에 있어 D1.1보다 엄격합니다. 특히 자세 필수 변수는 용서가 없습니다 — 5G (고정 수평) 자격 인증은 1G 및 2G를 자격 인증하지만, 1G 단독 자격 인증은 5G를 포함하지 않습니다. 파이프라인 계약업체는 일반적으로 생산에서 실제로 용접할 가장 제한적인 자세로 자격 인증을 받습니다.
— Pipeline inspector observation, cross-country project, 2026
자주 묻는 질문
API 1104는 파이프라인 및 관련 시설의 용접에 대한 미국 석유 협회 표준입니다. 이는 석유, 천연가스 및 기타 유체를 운송하는 데 사용되는 파이프라인의 용접 절차 자격 인증, 용접사 자격 인증 및 검사 요구사항을 다룹니다. API 1104는 탄소강 및 저합금강 파이프의 신규 건설 및 가동 중 용접에 적용됩니다. 이 표준은 49 CFR 192 (가스 전송) 및 49 CFR 195 (위험 액체)를 포함한 파이프라인 규정에 의해 참조되며, 미국 내 규제 파이프라인 시스템에 대한 준수를 의무화합니다.
API 1104는 파이프라인 용접 (압력 하에 유체를 운송하는 파이프)에 적용되는 반면, AWS D1.1은 강철 구조물 (건물, 교량, 타워)에 적용됩니다. API 1104는 D1.1 표 5.6 그룹이 아닌 SMYS (지정 최소 항복 강도)에 따라 모재를 분류합니다. API 1104 자격 인증은 파이프 직경 및 벽 두께 범위를 기반으로 하는 반면, D1.1은 판 두께별로 자격 인증합니다. API 1104는 D1.1이 다루지 않는 가압 파이프라인의 가동 중 용접에 대한 특정 조항을 가지고 있습니다. 두 표준 모두 절차 자격 인증 시험을 요구하지만, D1.1은 조항 5에 따라 사전 자격 인증된 용접 절차 사양(WPS)도 허용합니다.
아니요. API 1104는 ASME IX P-넘버가 아닌 지정 최소 항복 강도(SMYS)에 기반한 자체 재료 그룹화 시스템을 사용합니다. API 1104 5.4조는 SMYS 범위별로 재료 그룹을 정의합니다. 고강도 재료 그룹에 대해 자격 인증된 절차는 필수 변수 규칙에 따라 저강도 그룹에 대해 자격 인증될 수도 있고 그렇지 않을 수도 있습니다. 파이프라인 프로젝트가 API 1104와 ASME B31.8 또는 B31.4를 모두 참조하는 경우, ASME P-넘버 시스템이 아닌 API 1104 재료 그룹화가 용접 자격 인증을 규정합니다.
API 1104 5조는 절차 자격 인증 시험 용접에 대한 파괴 시험을 요구합니다. 필요한 시험에는 인장 시험 (두 개의 시험편), 닉-브레이크 시험 (두 개의 시험편), 그리고 루트 굽힘 및 페이스 굽힘 시험 (더 작은 직경의 경우 각각 두 개) 또는 측면 굽힘 시험 (벽 두께가 12.7mm 초과하는 경우 네 개의 시험편)이 포함됩니다. 가동 중 용접 (핫 탭, 작동 중인 파이프라인의 슬리브 수리)의 경우, API 1104 부록 B에 따른 추가 자격 인증이 필요하며, 가속 냉각으로 인한 번-스루 위험 평가 및 경도 시험이 포함됩니다. 완성된 시험 용접의 방사선 투과 또는 초음파 검사는 파괴 시험편 제거 전에 수행됩니다.
가동 중 용접은 작동 중이며 가압된 제품을 포함할 수 있는 파이프라인에서 수행되는 용접입니다. API 1104 부록 B는 핫 탭 (파이프라인이 가압된 상태에서 이루어지는 분기 연결) 및 슬리브 수리를 포함한 가동 중 용접을 다룹니다. 주요 우려는 번-스루이며, 이는 용접 아크가 파이프 벽을 통해 가압된 제품으로 녹아내리는 것입니다. 가동 중 용접을 위한 절차 자격 인증은 번-스루 위험 없이 절차가 수행될 수 있음을 입증하기 위해 시뮬레이션된 유동 조건 및 최소 벽 두께에서 시험을 요구합니다.
API 1104 9조는 방사선 투과, 자분 탐상, 액체 침투 및 초음파 검사로 검사된 생산 용접에 대한 합격 기준을 정의합니다. 방사선 투과 검사의 경우, 9.3조는 용접 길이를 기반으로 불완전 용입(IP), 불완전 융합(IF), 내부 오목함(IC) 및 번-스루(BT)에 대한 최대 허용 길이를 명시합니다. 개별 슬래그 개재물은 길이가 2인치를 초과해서는 안 됩니다. 기공 제한은 분포 패턴에 따라 달라집니다 — 개별 기공, 군집 기공 및 선형 기공은 각각 파이프 직경 및 벽 두께를 기반으로 하는 별도의 합격 기준을 가집니다. API 1104는 또한 공학적 임계 평가(ECA) 및 파괴 역학에 기반한 부록 A의 대체 합격 기준을 제공합니다.
예. API 1104는 5조에 따라 공정이 시험을 통해 자격 인증된 경우 SMAW, GTAW, GMAW, FCAW 및 SAW를 포함한 모든 아크 용접 공정을 허용합니다. FCAW는 파이프라인 건설에서 필 및 캡 패스에 일반적으로 사용되며, 특히 외부 보호 가스가 필요 없는 자가 보호 FCAW (FCAW-S)는 바람이 많이 부는 현장 조건에서 이점이 있습니다. 그러나 대부분의 파이프라인 루트 패스는 셀룰로스 전극 (E6010/E6011)을 사용하는 SMAW 또는 중요 적용 분야에 GTAW를 사용합니다. 용접 공정은 API 1104에 따른 필수 변수입니다 — SMAW에서 FCAW로 변경하려면 새로운 절차 자격 인증이 필요합니다. 각 공정-직경-벽 두께 조합은 독립적으로 자격 인증되어야 합니다.
API 1104 5.4조 및 표 1은 절차 자격 인증을 위한 필수 변수를 정의합니다. 주요 필수 변수에는 용접 공정, 모재 그룹, 파이프 직경 범위, 벽 두께 범위, 이음매 설계, 용가재 분류, 전기적 특성 (전류 유형 및 극성), 자세 (회전 또는 고정), 용접 방향 (상향 또는 하향), 보호 가스 및 유량, 그리고 예열 온도가 포함됩니다. API 1104는 범주 I 변수 (표준 용접 절차 사양(WPS) 자격 인증)와 범주 II 변수 (경도 또는 인성 시험을 요구하는 절차)를 구분합니다. 3단계 시스템 (필수, 보충 필수, 비필수)을 사용하는 ASME IX와 달리, API 1104는 필수 변수가 자격 인증된 범위를 벗어나 변경될 때 재자격 인증을 요구합니다.