배관 기술

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contents_img 관(Pipe)의 종류

 

   o 배관에서의 관종은 위생성, 기계적 안정성, 주변 환경과의 적합성 및 유지관리성 등 사용 목적에 따라 선정되어야 하며, 재질별로 보면 강관, 스테인레스관 주철관, 동관, 등의 금속관, PVC관, PE관 등의 플라스틱관 및 유리섬유복합관 콘크리트관 등 다양한 종류의 관이 있다.

 

(관의 종류 및 특징) 

분류

명 칭

비 고

일반배관용 탄소강관(흑관,백관)(SPP)

낮은 압력의 배관에 사용

백관(SPPW)은 흑관에 아연도금을 실시 내식성을 증가시킴

압력배관용 탄소강관(SPPS)

Sch 40의 흑관으로 호칭지름×호칭두께((Sch NO)로 표시.

고압배관용 탄소강관(SPPH)

350℃이하, 사용압력이 높은 배관에 사용. SPPS와 동일 표시

수도용 도복장 강관(STWW)

외면 아스팔트, 내면을 액상 에폭시수지도료로 도복장한 관

폴리에틸렌피복강관

외면 폴리에틸렌 피복, 내부 에폭시, 가스, 물 등 지중매설배관

공업배관용 스테인리스강관(STS-TP)

내식용ㆍ저온용ㆍ고온용의 화학공업용 배관에 사용.

일반배관용 스테인리스강관(STS-TPD)

급수ㆍ급탕ㆍ배수ㆍ냉온수 등 내식성이 요구되는 배관에 사용

 주철관

덕타일 주철관(구상흑연주철)(DCIP)

외부 역청질도료 등, 내부 시멘트몰탕 또는 에폭시라이인

배수용 주철관(CIP)

관 끝의 이음부 모양에 따라 허브형과 노허브형이 있다.

비철금속관

구리관

내식성 우수, 잘 휘어짐. 열전도도가 좋음

황동관

구리관과 거의 같은 성질이며, 값이 싸다 영교환기 등에 사용

납관

납이 주성분으로서 자유롭게 휘어지고, 산성에 강함

알루미늄관

부식이 되지 않으며, 가벼워 항공기 등 사용

합성

수지관

경질염화비닐관(PVC 관)

가격이 싸고 가볍다.

내열성 경질염화비닐관(CPVC)

PVC의 단점인 내열성ㆍ내수성ㆍ내식성을 향상시켰다.

폴리에틸렌관(PE관)

PE80의 재료 사용

고밀도 폴리에틸렌관(HDPE관)

PE관 보다 고밀도의 재료인 PE100 사용 생산

기타

유리섬유복합관(GRP)

유리섬유, 폴리에스테르수지, 모래 등으로 제작, 내식성 우수

 

   o 강관은 제조방법에 따라 일반적으로 용접 강관과 용접이 없는 씨임리스 강관으로 나눌 수 있고, 용접강관의 제조방법은 평철을

      Roll Bending에  의한 Roll Bending Process와 핫 코일을 사선으로 연속하여 용접하여 만드는 Spiral Welding Process가 있다.

      Roll Bending Process는 평철판을 Bending Roll에 원형으로 구부리고 닫는  부분을 일자로 용접하는 방법으로 길이에 제한을 받는다.

      Roll Bending Process는 핫코일을 나선형으로 감고 용접하여 원통의 PIPE를 만드는 것으로 롤벤딩과 다르게 길이를 자유롭게 할 수 있을 뿐만 아니라 구경이 다른 관도 같은 시설에서 만들 수 있다. 또한 용접이 나선형으로 이뤄지기 때문에 용접선에 걸리는 응력이 비교적 낮은 장점이 있다.

 

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(Roll Bending Process & Spiral Welding Process)

 

   o 파이프는 제조방법 재질 및 코팅 방법 등에 따라 매우 다양함에 따라 파이프 선정 시에는 아래 사항 등을 고려하여 선정하여야 한다.

     - 유체의 종류(Commodity)

     - 사용압력(Pressure)

     - 사용온도(Temperature)

     - 유량(Size)

     - 조립의 용이성(Ease Of Assembly)

     - 구입, 입수의 이용가치성(Availability)

     - 법규 및 규격에 의한 제한

     - 투자비용의 검토(Economic)

     - 공정상 특별히 요구되는 사양

     - 재료의 강도, 재료의 내식성

     - 설치장소(Location) 등

   ※ 튜브(TUBE)와 파이프(PIPE) 차이점은? 튜브(TUBE)는 경제성 문제 때문에 관 두께가 파이프 만큼 두꺼울 필요가 없는 곳에 사용하기 위하여 제작된 관으로 비철금속이나 비금속관에 많이 사용된다. 따라서 튜브는 호칭경 없이 외경으로 관경을 표시하고 관벽의 두께는 스케쥴 번호 없이 실제의 관벽두께로 표시한다. 예를들면 외경 1/4" 관두께 0.89mm일 경우는 외경 1/4" * 0.89t이라고 표시하기 한다.

 

   o 현장에서의 관의 적용 경험.

      -  PE관을 수처리플랜트에 사용한 적이 있었다. 해수를 취급하는 시설이라 내식성을 고려하여 적용하였다. 약각의 처짐은 써포터로 해결을 할 수 있었다, 하지만 문제는 장기간 사용하는 과정에서 관접합부위에서 누수가 발생했으며 이를 재접하는 과정이 어려웠다. 직관의 경우에는 전기소켓을 써서 쉽게 할 수 있었으나 TEE 또는 BLBOW는 어려운이 있었다.

      - U-PVC 는 강화플라스틱 PIPP 종류로 규격이 ANSI 로 이뤄지고 있어 부속자재 선정 등 어려움이 있다.

 

contents_img 관접합 종류

 

   o 관접합은 관과 관을 연결하거나 부속 자재 연결 등에 행하여지며 관종에 따라 접합 방법이 다양하다. 강관의 경우는 일반적으로 나사식 접합법, 용접 접합법, 플랜지 접합법 등이 있으며, 용접 기술이 발달로 강도 및 수밀성 등의 신뢰성이 높을 뿐만 아니라 작업성이 높아 많이 이뤄지고 있다. 반면에 용접 숙련도 높은 기능인력 부족으로 현장 용접이 어려워짐에 따라 중대형관에서는 자동용접기에 의한 용접이 이뤄지고 있다.

   o 상수도관으로 주로 쓰이는 수도용 원심력 닥타일주철관의 접합방법은 기계적으로 이뤄지는데 메카니칼 조인트(Mechanical Joint), 타이튼 조인트(Tyton Joint) 및 한국주철관에서 개발하고 이니셜을 딴 KP 메카니컬 조인트 방법이 있다. 또한 경화염화비닐(PVC) 및 폴리에틸렌(PE) 계열의 관은 일반적으로 버트 융착 접합 또는 전기소켓 접합이 이뤄지고, HI-3P 관의 경우에는 나사식 고무링 접합이 일반적이다.

 

 (관종별 접합 방식)

구  분

접합방식

강  관

 용접 접합, 플랜지접합

주철관

 KP 메카니컬 조인트, 메카니칼 조인트, 타이튼 조인트

PVC관 및 PE관 계열

 융착 접합

 HI-3P 관

 나사식 고무링 접합

PFP

 소켓접합

원심력철근콘크리트흄관

 소켓(Socket) 연결, 맞물림(butt) 연결,

 맞대기 연결(수밀밴드 사용, 칼라연결 대체)

                           cf) VR관 : 고주파 진동 및 전압에 의해 성형 제조

 

   1) 강관 접합

    (1) 나사식 접합

     o 나사식 접합은 강관에 나사산을 내고 암나사가 있는 소켓 등에 돌려서 삽입하여 연결하는 방법으로 물, 공기, 가스 등의 저압용 소형 일반배관에 사용되며 풀림 방지 및 수밀성재를 감거나 발라 안전성을 극대화 하였다. 나사식 접합은 점검 및 보수가 용이하고 약간의 진동을 흡수하는 장점이 있으나, 수밀성이 떨어질 뿐만 아니라 부식, 마모 등의 발생할 수 있다. 특히 스테인레스 관의 경우 금속 간 또는 금속과 다른 재료 사이 틈새에 수용액이 들어가서 이온의 농도차로 전지 부식과 같은 부식, 즉 극간부식(Crevice Corrosion, 틈새 부식)을 발생할 수 있음에 따라 주의하여야 한다. 

(이음쇠의 종류)

구   분

종   류

직관 연결

소켓(Socket), 유니온(Union), 플랜지(Flange), 니플(Nipple) 등

방향 전환

45도, 90도 등 엘보(Elbow), 벤드(Bend) 등

이경관 연결

이경엘보, 이경소켓, 이경티, 부싱(Bushing) 등

관 분기

티(Tee), 와이(Y), 크로스(Cross) 등

관 끝 막음

캡(Cap), 플러그(Plug) 등

 

    (2) 용접 접합

     o 용접은 금속의 접합부를 녹여 원자 간 결합시키는 방법으로 강관 접합에 가장 일반적으로 적용되어지는 방법으로 관이음관 종류에 따라 후렌지 용접, 보스 용접, Pipe 용접 등 다양한 부분에 용접접합이 적용되어진다. 용접 방법에 따라 맞대기 용접(Butt Welding), 삽입 용접(Lap Welding) 방법이 있는데, 용접은 관경, 사용 압력 등을 고려하여 양면용접과 편면용접으로 나눌 수 있으며, 소구경관의 경우는 편면용접을, 대구경관의 경우에는 일반적으로 양면용접이 이뤄진다.

     o 용접은 일반적으로 수동인 경우에는 피복아크용접이 주로 이뤄지는데 반하여 자동용접의 경우에는 써브머지드아크용접 또는 Co2 용접 등이 이뤄진다. 용접이음은 Plant 전체의 품질을 좌우할 뿐만 아니라 성능에 큰 영향을 줄 수 있음에 따라 용접면의 가공 및 습도 등의 기상을 고려하여 철저한 사전 준비를 통한 용접이 이뤄져야 하며, 용접 후에는 비파과 검사가 이뤄진다.

 

 

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(좌_강관 자동 용접 삽입식, 우_증발 건조기 용적제작)

(3) 플랜지(Flange) 접합

   o 플랜지 접합은 관에 플랜지를 용접 또는 나사로 접합하고 플랜지 사이에 기밀성 유지를 위한 가스켓을 두어 볼트와 너트로 압착하여 연결하는 방법으로 일반적으로는 신뢰도가 높은 용접식이 일반적이다. 플랜지 접합은 고압관 또는 주기적으로 분해 설치가 필요한 밸브 및 유량계 등의 기기 및 계기 접합에 일반적이며 고장 수리 등 유지관리가 매우 편리한 장점이 있다.

   o 플랜지는 접합방법, 즉 이음방법에 따라 분류하면 맞대기 용접형(WN; Welding Neck), 삽입용접형(SO; Slip on), 소켓트용접형(SW; Socket Welding), 나사식접합형(SF; Screwed)이 있고, 가스켓이 닫는 면의 형상에 따라 분류하면 가스켓이 닿는 면이 평평한 모양의 FF(Flat face) 플랜지, 가스켓 닿는 면이 평평한 모양이 볼록하게 올라와 있는 RF(Raised Face) 플랜지, 고압용으로서 마주보는 후렌지가 각각 암수 홈이 파져있는 TG(Tung & Groove) 플랜지가 있다

(플랜지 접합)

구   분

종  류

특  징

플랜지 연결

방법에 따라

맞대기 용접형(WN)

- 파이프와 연결은 가장 이상적

- 공사비 저렴

- 고온, 고압의 가혹한 조건에 사용

삽입 용접형(SO)

- 비교적 가격 저렴

- 용접부 Bevel 가공 불필요하나 용접부 2곳

- 강도 WN의 2/3, 수명은 1/3로 짧다

소켓트 용접형(SW)

- D50 이하의 소구경에 이용

- 46도~260도까지 사용

- 강도, 수명 SO와 비슷

나사식 이음식(SF)

- 저압 소구경

- 용접 되지 않는 계통에 적용

가스켓 닫는 면의

 형상에 따라

FF(Flat face)

- 주철제 및 동 합급제에 적합

- 250 lb 이하의 소방배관에 적용

RF(Raised Face)

- 가장 많이 사용

- 연질의 가스켓 사용에 적합

- ANSI 600 lb 이하에 사용

TG(Tung & Groove)

- 위험성 유체나 기밀성이 필요한 경우 사용

- Ammonia, 냉장, 냉동 장치에 사용

Ring Type

- 고온 고압 Line 에 사용

- ANSI 900 lb 이하에 사용

Lap Joint

- 잦은 분해 청소가 요구되는 곳 많이 쓰임

- 가격이 저렴하다.

 

 

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(여러 형태의 플랜지)

 

- 부속 자재

① Gasket

o 가스켓은 정지된 2개의 물체사이에 끼워 내용물이 누설을 방지하는 것을 목적으로 하는 Seal 의 총칭으로 펌프 축 등의 왕복, 회전 운동면에 사용하는 Packing과는 구별된다. 그 종류에는 Metal Gasket, Nonmetal Gasket, Semi Metal Gasket 3종류가 있다.

② Bolt 맟 너트

o 볼트의 종류에는 육각 머리가 있는 Machine Bolt 와 양쪽 또는 전체에 나사산이 있고 양쪽에서 너트를 조이는 형태의 Stud Bolt가 있으며, 일반용 볼트 너트, 고압용 및 초고압용, 저온용, 내식용 볼트너트 등이 있다.

  

다음페이지에 계속 됩니다. 

 

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Technical Photos
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