[플랜트 배관재 톺아보기] 아주 매우 너무나 기초 -3
플랜지(Flange)?
오늘은 배관재의 [아주 매우 너무나 기초]적인 내용 중 마지막 주제, Flange와 관련된 내용을 전달드리겠습니다.
플랜지(Flange)?
플랜지(Flange)의 사전적 의미는 “물체의 툭 튀어나온 모서리로 그 목적은 물체를 강화하거나 다른 물체에 연결” (flange is a projecting edge on an object. Its purpose is to strengthen the object or to connect it to another object.)하는 것이라고 합니다.
플랜지, https://www.bicmagazine.com/departments/maintenance-reliability/managing-joints/플랜지는 파이프나 밸브, 펌프와 같은 기계 장비들의 연결 부분에 쓰이면서, 나눠진 두 부분을 이어서 유체가 흐르는 시스템을 만드는 데 필수적이고, 점검이나 유지보수를 용이하게 하기 위해서도 필요하기 때문에 적절한 사전적 의미를 가지고 있는 것 같습니다.
연결 방법에 따른 플랜지 종류
Welding Neck (WN)
WN으로 줄여서 쓰는 웰딩넥 (목에 용접하는) 플랜지는 맞대기 용접(butt welding)이 가능하도록 제작됩니다. 파이프가 연결되고 맞닿는 면적이 넓기 때문에 구조적으로 강도가 높고, 고압, 고온에서 사용해도 내구성이나 기밀성에 문제가 없어서 다른 타입에 비해 가격이 높지만, 가장 널리 쓰이고 있습니다.
파란색 부분이 맞대기 용접 부분게다가, 웰딩넥 플랜지는 응력(외부에서 힘이 가해졌을 때, 그 크기에 대응하여 재료 내에 생기는 저항하는 힘)을 파이프로 전달할 수 있는 하이 허브(high hub, 목이 길게 튀어나와 있어서 중심이 높기 때문에 ‘높은 중심(hub)’이라고 하는 것 같은데, 혹시 다른 의견이나 정확한 의미를 알고 계시다면 알려주세요, 21.05.07 플랜지 몸통 위에 길게 튀어나온 부분을 hub라고 부르는 것으로 확인했습니다!! 위에 사진에 나온 놈은 목이 기니까, high hub.) 플랜지로, 전단 응력(물체의 양 쪽에서 물체를 절단할 것처럼 힘이 가해질 때 생기는 응력)이나 진동에 의한 응력이 발생하는 곳에 많이 사용되고, 급격한 온도 변화가 예상되는 곳에도 주로 사용됩니다.
Slip-On (SO)
슬립온 (파이프를 ‘미끄러지듯이’ 플랜지에 삽입하는) 플랜지는 비용이 저렴해서 보편적으로 많이 사용됩니다. 파이프와 용접하기 전에 파이프를 플랜지 속으로 밀어 넣기 때문에 로우 허브(low hub, 낮은 중심으로 이해했습니다. 제가 잘못 이해했다면, 꼭..알려주십쇼.. 21.05.07 반대로 아래 사진에 나온 놈은 튀어나온 목이 짧으니까 low hub)를 가지고 있고, 그래서 플랜지의 내경이 작은 차이로 파이프의 외경보다 큽니다.
필렛 용접(fillet welding, 두 가지 이상의 재료를 접합할 때, 재료가 겹친 부분의 금속을 녹여 붙이는 방식의 용접)으로 파이프와 연결할 때, 플랜지 기준으로 양면에 모두 용접되기 때문에 충분한 강도를 가지고 있고 기밀성도 유지할 수 있지만, 충격 및 진동에 의해 높은 응력이 걸리거나, 고온/고압의 환경에서는 사용되지 않는 것 같습니다 (제가 본 슬립온 플랜지는 대부분 150LB(파운드)~300LB 사이에서 사용되었습니다).
필렛 용접으로 연결하는 슬립온 플랜지당연히 슬립온 플랜지의 가격은 웰딩넥 플랜지보다 저렴하지만, 한쪽만 용접하는 웰딩넥에 비해 슬립온은 양 쪽 모두 용접이 필요하기 때문에 파이프와 조립을 위해 더 많은 인건비가 필요해서, 슬립온 vs 웰딩넥의 전체적인 파이핑 스풀(Piping spool) 비용은 상황에 따라 달라질 수 있을 것 같습니다.
Threaded (TH, Screwed)
슬립온 플랜지와 유사하지만 내경(bore)이 나사산(thread)으로 되어 있어서 (당연히 파이프에도 나사산이 필요합니다) 용접 없이 파이프와 연결할 수 있습니다. (21.05.07 아래 참고 사진의 플랜지도 low hub)용접 없이 연결할 수 있다는 장점 때문에 용접에 의해 폭발이 일어날 가능성이 있는 현장에서 사용될 수 있습니다.
붉은 선으로 표시된 나사산반대로, 용접을 하지 않아 기밀성이 떨어지기 때문에 흐르는 유체가 독성을 가지고 있거나 누출이 되면 안 되는 중요한 공정에 쓰이는 배관에는 사용할 수 없습니다. 그래서 압력과 온도가 낮은 유체를 이송하는 목적 외에는 사용이 어렵습니다.
Lap Joint (LJ, Van Stone)
랩조인트 (겹 이음, 스터브 엔드와 플랜지를 ‘겹쳐서 이은’) 플랜지 자체는 슬립온 플랜지와 실제적으로 같지만, 스터브 엔드(stub end)를 사용할 수 있는 구조로 되어 있다는 점에서 차이가 있습니다. 파이프와 스터브 엔드가 용접이 되고 플랜지는 고정되지 않기 때문에 여러 가지 장점을 가지고 있는데,
볼팅 정렬이 쉬워서 볼트 구멍을 맞추기 어려운 경우에도 사용할 수 있고,
파이핑 스풀(Piping spool)을 배치하고 정렬하기도 쉽고
플랜지와 파이프를 직접 용접하는 다른 플랜지보다 분리 조립이 쉽고 빨라서 세척이나 검사가 자주 필요한 배관에 적합하고
플랜지가 용접하기 어려운 자재(예를 들면 알루미늄)이고, 파이프와 재질이 다르더라도 배관을 연결하는 데 사용할 수 있습니다.
stub end와 플랜지가 결합된 끝단의 모습은 슬립온 플랜지와 같습니다Socket Weld (SW)
소켓웰드 (‘푹 들어간 곳’에 파이프를 꽂고 ‘용접하는’) 플랜지는 슬립온 플랜지처럼 파이프를 플랜지 속으로 밀어 넣어서 플랜지와 닿은 파이프의 외경을 용접하는 데, 다른 점은 플랜지 내경에 파이프의 내경과 크기가 같은 소켓 모양의 가공을 추가해서 내경 안에 또 하나의 내경이 있다는 점입니다.
파이프의 내경과 일치하는 소켓웰드 플랜지의 작은 내경한쪽에만 용접되기 때문에 강한 압력을 견디지 못하고, 4인치 이하의 작은 사이즈, 그리고 압력이 낮은 파이프에만 제한적으로 사용되는 것 같습니다.
Blind (BL)
1번이 블라인드 플랜지구멍이 없는 ‘장님’ 플랜지입니다. 배관 시스템의 가장 끝단을 닫아서 유체의 흐름을 차단하기 위해서도 사용되지만, 압력 용기의 개폐부를 차단할 때도 사용됩니다. 현장에서는 주로 남은 배관 라인이나, 추후에 배관 시스템이 변경되거나 추가되는 상황을 고려해서 설치하는 경우도 많은 것 같습니다.
글이 길어져서 늘어져서, 다음 주에 이어서 전달드리겠습니다.
좋은 주말 보내세요!!
