배관 기술

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2) 주철관 접합

o 주철관은 철의 역사가 열리고 오랜 옛날부터 상수도관으로 쓰이고 있는 역사가 가장 긴 관으로 기계적 성질이 우수하고, 내식성, 시공성 및 유지관리성 등이 우수하여 현재까지도 많이 적용되고 있다. 수도용 원심력 닥타일주철관(Ductile Cast Iron)은 닥타일주철관 또는 구상흑연주철관이라고 부르며, 주철관의 접합은 타이튼 조인트(Tyton Joint), 메카니칼 조인트(Mechanical Joint) 및 한국주철관에서 개발하고 이니셜을 딴 KP 메카니컬 조인트 접합방법으로 모두 기계적인 방법이다.

o 닥타일 주철관은 주철에 미량의 마그네슘을 함유하여 치밀한 조직인 구상흑연으로 정출된 주철로 회주철보다 내충격성 및 강도가 강한 특징을 가지고 있으며, 일반적으로 주철의 특성상 관경에 제한을 받아 80mm ~ 1,200mm까지 생산된다. 또한 부식 방지를 위하여 내부에는 에폭시 또는 시멘트몰탈 라이닝을 하고 외부에는 역청질 도료 또는 에폭시 도장 등을 한다. 

(1) 타이튼 조인트(Tyton Joint)

o 타이튼 조인트에 의한 접합은 구형의 고무링이 내부에 고정되어 있는 소켓관에 끝단이 테이퍼 져있는 직관을 압입하여 고무링에 의한 수밀을 유지시키는 방법으로 미국 US파이프사에 의해 개발된 방법이다. 타이튼 조인트는 부속품이 고무링 하나로 관부설을 신속하게 가능하여 널리 사용되고 있는 방법이다.

- 부속품이 간결하고, 부설이 쉽다.

- 조인트부에서 5도까지 구부릴 수 있다.

- 지형이 굴곡 등으로 사용압이 높은 경우 관이탈 발생할 수 있다.


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(타이튼 조인트(Tyton Joint))

 

(2) 메카니칼 조인트(Mechanical Joint)

o 메카니컬 조인트는 플랜지 형식으로 나사구멍이 있는 소켓관에 직관을 삽입후 관 사이에 고무링을 끼우고 L형의 압륜(조임링)이 고무링을 누르는 형태로 소켓관과 압륜을 볼트 너트로 조이는 방법으로 고무링 외에 압륜이 추가적으로 필요하다.

- 고무링을 지속적으로 압입 형태로 타이튼 조인트보다 수밀성이 양호하다

- 소켓관에 나사구멍을 뚫어 강도가 약해질 수가 있다.

- 추가적인 부속품이 필요하여 복잡하고 다소 작업이 어렵다.

 

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(메카니칼 조인트(Mechanical Joint)) 


(3) KT 메카니칼 조인트(KT Mechanical Joint)

o KP 메카니컬 조인트는 나사구멍이 없는 플랜지 형상의 소켓관에 직관을 삽입하고 고무링을 끼운 후 소켓관을 씌우는 U자형 압륜을 이용하여 KP 메카니컬 조인트 전용 볼트인 머리에 턱이 있는 볼트를 너트로만 조여 고정하는 방법으로 한국주철관에서 개발하여 KT라는 이니셜을 붙여 KP 메카니컬 조인트라고 부르고 있다.

- U자형 압륜으로 이음부를 덮어 구조적으로 안정적이다.

- 소켓관에 나사구멍이 없어 소켓부 외곽턱이 견고하다.

- 메카니컬 조인트와 달리 나사구멍을 맞출 필요가 없어 작업이 편리하다.

- 추가적인 부속품이 필요하여 복잡하고 다소 작업이 어렵다. 


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(KT 메카니칼 조인트(KT Mechanical Joint))

 

3) PE관 및 피복강관 등 접합

 

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(융착접합_PE관)                                                    ( HI-3R 접합_HI-3P관)

 

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(후렌지접합_스테인레스관)                            (조인트접합 (PFP 분체라이닝강관)

 

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(타이튼 조인트접합_폴리에틸렌피복 스테인레스강관)

 

contents_img 기타 주요 자재

 

1) 신축 이음(Expansion Joint)

o 신축 이음는 온도변화에 따른 관의 길이 팽창과 수축을 흡수해주는 배관자재로 관경과 무관하게 길이에만 영향을 받는다. 이러한 신축을 완화시켜주는 이음쇠에는 형상과 원리에 따라 벨로즈형, 슬리브형, 루프형, 스위블형, 빅토리형, 드레서형 등이 있다.

o 관의 신축작용은 양단의 고정된 상태에서 온도를 올리거나 내리면 양단에는 당기는 힘 또는 밀어내는 힘, 즉 응력이 생기는데 이러한 응력은 관접하부 또는 기기의 파손을 가져올 수 있기 때문에 완화시켜주어야 한다. 이러한 응력은 직경방향에는 미소하여 고려하지 않아도 되지만 길이방향으로는 철인 경우 선팽창계수가 1.2×10-5에 달하므로 강관의 경우 1℃의 온도차가 발생할 때마다 1m당 0.012mm 만큼 신축하게 된다.

o 상수용 관로의 경우 매설이 아닌 노출되는 관로에서는 20~30m 마다 신축이음관을 설치하여야 하고, 연약지반 및 부등침하 가능성이 있는 경우에는 휨성이 큰 신축이음관을 설치하여야 한다. 하지만 매설되는 강관인 경우에는 주로 용접접합으로 강도가 커서 신축이음관이 불필요하다.

 

2) 스트레이너(Strainer)

o 스트레이너는 펌프 전단 또는 기기의 전단에 설치하여 유체와 함께 섞여 유입되는 고형물을 걸러내어 펌프, 기기 등을 보호하기 위한 배관 자재로 다공질의 망을 이용하여 여과하는 형태로 주기적인 청소를 요하며 청소하는 방법에 따라 수동식과 자동식 스트레이너가 있다.

o 또한 스트레이너 형태에 따라 유체 흐름과 동일하게 45도로 누워있는 형태의 Y형, 배관에 수직으로 설치되는 T형, 버켓형태의 B형 스트레이너 및 배관 내부에 설치되는 Cone형 스트레이너 및 자동스트레이너 등이 있다.

o 스트레이너 형태는 내부에 수㎛~수백 ㎛의 스크린을 두어 여과하는 형태로 목적에 많게 최적의 크기를 정하여야 한다. 가장 일반적인 스트레이너 형태는 Y형이 있으며, 이물질 제거를 보다 쉽게하기 위하여 해체가 쉬운 T형과 B형이 있다. 또한 최근에는 이물질을 자동으로 분리하여 배출하는 형태로 모터가 설치되어 있는 자동스트레이너가 있으며 막여과 시설의 전처리로 적용되고 있다.

 

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(Y형 스트레이너)

 

o B형 스트레이너(Bucket Strainer)는 배관에 수직으로 Bucket이 설치된 형태로 상부의 커버를 해체 후 내부에 버켓 형태의 스트레이너가 삽입된 형태로 구조가 T형과 유사하나, 이물질을 포집할 수 있는 스트레이너 크기를 크게 할 수 있으며 많은 양의 이물질을 제거 할수 있어 펌프에 이물질 함량이 다소 많은 수처리 플랜트의 원수 취수라인, 대형 선박의 연료유 계통에 설치되며 안전성을 고려하여 2개의 스트레이너를 병렬로 설치하는 Dual Type이 주로 적용된다.

 

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(취수펌프 버켓 스트레이너)

 

○ Power Plant, 수처리 플랜트 등에서 냉각수 또는 원수를 취수하는 경우 조류 등이 스트레이너에 너무 많이 걸려 있는 경우 펌프에 케비테이션을 유발 할 수 있어 주의가 필요하다. 또한 버켓 스트레이너 등의 부하를 줄이기 위하여는 취수관로에 스크린을 설치하여 1차로 걸러내는 것이 필요하다. 취수탑의 스크린도 역할로만 보면 관내 스트레이너와 동일한 기능을 하다고 볼 수 있다. 다만 걸러낼 수 있는 협잡물의 크기와 설치 위치가 다소 다를 뿐만 아니라스크린의 크기가 5cm 정도로 크며 취수문 상류에 경사지게 설치하여 협잡물을 제거한다. 또한 취수탑의 스크린은 유속과 매우 밀접한 관계가 있음으로 유입속도가 1.0m/s 이하가 되도록 취수관의 관경과 스크린의 면적을 결정하여야 한다.

 

3) 후렉시블 조인트 (Flexible joint)

o 후렉시블 조인트는 펌프의 토출측과 흡입측 배관에 설치하여 펌프 및 유체의 흐름에 따른 진동을 흡수하거나, 센터가 잘 맞지 않는 배관의 연결에 이용 되는 것으로 고무재질의 고무콘넥터 또는 내부에는 주름관이 있고 외부에는 강선으로 직조한 블레이드로 감싼 형태의 후렉시블 조인트 등이 있다. 고무 콘넥터는 장기간 사용하면 경화에 의하여 버려지는 경향이 있다. 또한 스테인레스 재질의 후렉시블 조인트는 설치시 변형되거니 부분적으로 과도한 응력을 받는 경우 부식을 가속화 하여 핀홀이 발생할 수 있다.

 

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(고무 콘넥터와 후렉시블 조인트)

 

4) Valve

o 밸브란 유체의 흐름을 차단․통과시키는 개폐기능 및 유량, 압력 등의 제어하는 기능을 가지는 장치 또는 기기를 총칭하며, 수처리 플랜트 등에서 효과적이고 안전한 시설을 운영하는데 있어 중요한 역할을 한다.

o 밸브의 구조는 유체제어의 구조 및 특성, 유체의 물리화학적 성상, 운전조작 방법에 따라 매우 다양하며, 일반적으로는 흐름을 막는 밸브 디스크(Disk), 시트(Seat) 및 이것 들을 감싸고 있는 몸체(Body)와 이를 작동시키는 핸들(구동장치; Actuator)로 나눈다.

o 밸브와 배관의 이음형태는 D50까지는 나사이음, D65 이상은 플랜지이음으로 되어있으나 목적에 따라 D50 이하도 플랜지이음이 적용되고 있다,

 

(1) 밸브 종류

o 밸브는 Pipe, 피팅류 등과 함께 가장 기본적인 배관계의 구성품으로써 그 종류는 형태, 기능 및 제어방법 등에 따라 구분하여 보면 약 800~1,000여 종에 이르는 것으로 알려져 있다.

o 밸브 종류를 구분하는 일반적이 방법은 사용목적에 따라 유체의 흐름을 제어하는 개폐용(On-Off 제어) 밸브, 유량․압력․수위 등을 제어(Throttling)하는 제어용 밸브, 유체 흐름방향을 결정하는 역류 방지용 밸브, 압력 용기, 고압 배관계에 적용되는 안전밸브 등이 있으며, 작동방법에 따라 수동식, 전기식, 공기압식, 유압식이 있으며 재질은 저압용에는 청동, 주철 등이 이용되고, 고압용에는 주강 등이 적용된다.

 

① 밸브 용도에 따른 종류

 

구  분

종  류

차단용 밸브

게이트밸브, 버터플라이밸브, 글로브밸브, 볼밸브, 콘밸브(플러그밸브), 수문 등

제어용 밸브

유량제어용

버터플라이밸브, 볼밸브, 콘밸브(플러그밸브), 가공가변형 오리피스밸브 등

압력제어용

글로브밸브, 니들밸브, 버터플라이밸브(미소), 감압밸브(PRV) 등

수위제어용

정수위밸브 (무동력 플로트형, Aoto 밸브),전동식 버터플라이, 니들밸브 등

역류 방지용

밸 브

체크 밸브

스윙식 체크, 리프트식 체크, 버터플라이식, 두얼디스크체크식 밸브

풋 밸브

플랩 밸브

관로보호용밸브

공기밸브(에어벤트), Safety 밸브, Relief 밸브 등

약품용 밸브

다이아프램밸브, 핀치(Pinch)밸브, 볼밸브 등

슬러지용 밸브

다이아프램밸브, 편심밸브, 핀치(Pinch)밸브 등

컨트롤밸브

(Auto 밸브)

구동 방식에 따라

직동식, 파이롯트식

제어 대상에 따라

감압제어(PRV), 유량제어, 수위제어, 온도제어 등

 

② 구동 및 몸체 형상에 따른 분류

 

  분

종  류

밸브 조작방법에 따른 분류

(Actuator)

수동식

직접 핸들 조작 방식 (소구경에 주로 쓰임)

전동식

모터를 작동시켜 구동(MOV)

공기압식

압축공기 이용

-실린더식, 에어모터식, 다이어프램식

유압식

부분적으로 사용됨.

접합방식에 

따른 분류

용접식

슬리브형 용접, 버트(맞대기)형 용접

나사식

일반적으로 D50 이하에 적용

플랜지식

일반적으로 D65 이상에 적용

웨이퍼식

밸브 양단 플랜지 없이 직접 연결 형식

 

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Technical Photos
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