[플랜트 배관재 톺아보기] 아주 매우 너무나 기초 -2
피팅(Fitting)?
지난주에 이어서 배관재의 가장 기본적인 내용, 그중 Fitting과 관련된 기초적인 내용을 전달드리겠습니다.
피팅(Fitting)?
사전에서 찾은 피팅(Fitting)의 의미는 물체를 다른 것에 연결하기 위한 작은 부분인데, (a small part for connecting one thing to another) 배’관’을 이어주는 ‘쇠’를 뜻하는 우리말 ‘관 이음쇠’가 더 이해하기 쉬운 것 같습니다.
피팅은 배관을 계속해서 이어가거나, 하나의 흐름을 2개 또는 그 이상으로 나누거나, 흐름의 방향을 바꿀 때 사용됩니다. 사용 목적에 따라 금속 외에도 플라스틱 등 다양한 재질로 제작되지만, 오늘은 플랜트에서 주로 사용되는 탄소강 (Carbon Steel), 스테인리스강과 같은 강관 위주로 말씀드리겠습니다.
Forged Fitting vs. Pipe Fitting
피팅은 제작 방법에 따라 단조(Forged) 피팅과 파이프 피팅, 두 가지로 나눌 수 있습니다. 파이프 피팅은 파이프를 제작하려는 사이즈에 맞게 잘라서 기계로 가공하여 제작하는 반면에 단조 피팅은 단조 작업을 통해 원소재를 만들고 만들어진 원소재를 기계로 가공하여 피팅을 제작합니다.
단조 피팅과 파이프 피팅은 피팅의 형상을 만드는 과정에서 차이가 있지만, 이어지는 기계 가공 과정은 아래와 같이 유사합니다.
열처리 – Heat treatment, 다시 로에 집어넣거나 빠르게 식혀서 재질의 특성을 개량하는 작업입니다.
샷 블래스팅 – Shot blasting, 피팅의 표면 금속 연마재를 빠른 속도로 뿌려서 그 표면을 깨끗하게 다듬습니다.
베벨링 – Bevelling, 파이프와 맞대기 용접(Butt welding)을 하기 위해 피팅의 끝단을 줄 또는 그라인딩으로 갈아내는 작업입니다.
탭핑 – Tapping, ‘탭 낸다’고 표현하는데, 나사(Thread) 연결을 하기 위해 피팅의 끝단에 나사산을 만드는 작업입니다.
코팅 – Coating, 방청제 등을 도포해서 부식을 방지합니다.
연결 방법에 따른 피팅의 분류
위에서 기계 가공 과정을 설명드리면서 잠깐 언급했지만, 파이프와의 연결 방법으로 피팅의 종류를 나눠볼 수도 있습니다.
나사 연결 (Thread 혹은 Screw)
나사 타입 티, Thread type tee말 그대로 피팅에 나사산이 있어서 용접 없이 파이프와 연결할 수 있습니다. (집에서 볼 수 있는 가스관이나 수도관들이 나사로 연결되어 있습니다.) 주로 저압용 배관이나 누출이 있어도 유해하지 않은 배관에 사용되고, 고압 배관, 유독성 기체나 액체, 심한 마모, 충격, 진동이나 부식, 균열 등이 생길 가능성이 있는 곳에는 나사 연결을 사용하지 않습니다.
나사 타입의 피팅을 사용할 때 주의할 점은 나사 타입이 NPT인지, PT인지, 혹은 PF인지 확인하는 것입니다. 그 이유는 NPT의 나사산 각도가 60°, PT 55°로 차이가 나고, PF는 PT와 규격이 유사하지만 PF는 나사산이 평행한 반면, PT는 점점 가늘어지기 때문입니다.
점점 가늘어지는 PT맞대기 용접 (Butt welding, BW)
맞대기 용접 타입 엘보, BW elbow플랜트 산업에서는 가장 많이 사용되는 연결 방법일 것 같습니다. 위 그림에서 보시는 것처럼 피팅의 끝 단이 45° 정도 각도로 갈려 있어서 피팅과 연결하려는 파이프를 사이좋게 맞대고 용접할 수 있습니다. 용접으로 연결하기 때문에 나사 타입에 비해 기밀성에서 신뢰도가 높아 고압이나 유독성 유체가 흐르는 배관에 사용됩니다.
맞대기 용접소켓 용접 (Socket Welding)
소켓 엘보, Socket elbow기밀성에 대한 신뢰도가 높은 맞대기 용접이 어려운 작은 사이즈의 배관(1.5인치 이하)을 연결할 때는 소켓 용접 타입의 피팅을 사용합니다. 아래 그림 중 소켓 엘보를 표현한 3번을 보시면, 엘보에 파이프를 끼울 수 있도록 되어있고, 파이프를 끼운 후에 연결된 부분의 둘레에 용접을 합니다. (그림에서 검은색으로 표현된 부분).
소켓 용접으로 연결된 파이핑 스풀 (Piping spool)용접으로 기밀성을 확보할 수 있기 때문에 고압이나 유독성 유체가 흐르는 배관에도 사용 가능합니다.
플랜지 연결 (Flanged Fitting)
플랜지 연결이 가능한 피팅아래와 같은 경우를 제외하고는 일반적으로는 사용되지 않는 것 같습니다.
추후에 추가로 연결이 필요하거나,
펌프, 압력용기 등의 기계장치와 연결되거나,
밸브가 설치되어야 하는 구간이거나,
유지관리를 위해 자주 배관을 해체해야 하는 구간
아무래도 같은 사이즈의 용접 피팅보다 단가도 비싸고, 체결을 위해 가스켓이나 볼트/너트 등 다른 부속품도 필요하고, 용접보다 시공에도 시간이 오래 걸려서 위와 같은 어쩔 수 없는 경우를 제외하고는 용접으로 연결하는 것 같습니다.
사용 목적에 따라 다양한 피팅의 종류
배’관’을 이어주는 ‘쇠’로 사용되는 피팅은 사용 목적에 따라 굉장히 다양한 종류로 나누어집니다. 간략하게는 아래와 같이 사용 목적에 따라 분류할 수 있습니다.
배관과 다른 배관 혹은 다른 피팅을 연결할 때: Union, Coupling, Nipple, Socket
배관 흐름의 방향을 바꿀 때: Elbow, Y-Branch, Tee, Cross
배관의 직경이 바뀔 때: Reducer, Bushing
직경이 작은 배관을 연결할 때: Tee, Y-Branch, Cross
유체의 흐름을 차단할 때: Plug, Cap
사진을 붙여서 자세하게 글로 소개해 드리고 싶지만, 전부 소개해 드리기에는 글이 너무 길어지고 (귀찮아서가 아닙니다;; 길면 안 읽으실 거 같아서..) 굉장히 잘 분류하고 설명한 유튜브 영상을 소개해 드리는 것이 더 나을 것 같아서 링크를 대신 전달드립니다.
유튜브 영상: PIPING FITTINGS | PIPING MANTRA |
스펙을 읽어봅니다.
자재 리스트에 일반적으로 기록된 피팅의 스펙은 아래와 같습니다.
풀어서 읽어보면,
단조(Forged)로 만든 90°로 꺾인 엘보(elbow)이고,
재질은 A105 (일반적인 탄소강보다 탄소량이 다소 높은 단조강)이고,
NPS(Nominal Pipe Size)에 따른 사이즈는 3/8 인치입니다.
피팅의 두께를 나타내는 방법이 두께를 나타내는 단위로 SCH(스케쥴)을 썼던 파이프와 다른 점은, 파이프 피팅의 경우 똑같이 SCH을 사용하지만, 단조 피팅은 허용 가능한 압력으로 두께를 나타냅니다. 위에 예로 든 엘보는 3000LB(3000파운드)까지 버틸 수 있는 두께를 가졌습니다.
마지막으로 소켓 용접이 가능하도록 끝단이 만들어졌기 때문에 SW로 표시되어 있습니다.
FITTING, ELBOW, FORGED, A105, 3/8", 3000LB, SW, ASTM
이런 스펙을 가진 피팅이라면, “A105 재질로 만들고, 크기는 3/8인치의 외경 및 3000LB의 압력을 견딜 수 있는 정도의 두께를 가지고 있으며, 소켓 용접이 가능하고 ASTM 규격을 적용한 엘보”를 의미합니다.
아주 매우 너무나 기초적인 배관재는 다음 주에 Flange로 이어집니다.
좋은 한 주 되세요!
