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[플랜트교육] Flange Class 쉽게 이해하기

[배관기초]배관 플랜지 종류 및 특성 : 네이버 블로그

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플랜지의 종류 알아보기 플랜지란 배관파이프 플랜지

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플랜지의 종류 알아보기

파이프와 파이프가 플랜지로 연결된 배관의 모습

플랜지란? 플랜지의 종류

플랜지는 일반적으로 배관이 포함된 다양한 장치인 밸프, 파이프, 펌프 등의 연결부위에 사용되는 것으로 나뉘진 두 부분을 이어주는 역할을 합니다. 플랜지는 배관의 점검, 유지보수를 위해서 꼭 필요한 장치이며 파이프를 연결하려는 플랜지는 다양한 종류로 나뉩니다. 볼트와 너트, 가르켓을 통해 파이프 안에서 이동하는 기체나 유체를 새어나오지 않도록 막아주는 기계요소라고 보시면 됩니다.

쓰래드 플랜지 / Screwed flange / Threaded flange

쓰래드 플랜지는 플랜지 내경에 나사산이 있는 것이 특징입니다. 플랜지의 내경에 나사산을 가공 한 후 파이프와 체결해서 연결을 하는 방식의 플랜지 입니다. 용접이 없이 파이프를 연결 할 수있는 것이 큰 장점이며 비용접식이지만 나사분 반대편을 용접하기도 합니다. 하지만 용접은 하지 않는 방식이기 때문에 위험물질을 이송시키는 작업에는 적합하지 않습니다. 또한 중요한 공정이 들어가는 배관 연결용으로 사용하기 어렵습니다. 쓰래드 플랜지는 압력과 온도가 낮은 상태의 파이프 연결에 사용됩니다.

소켓 웰딩 플랜지 / Socket Welding Flange

소켓 웰딩 플랜지는 파이프가 연결되는 부위에 소켓모양의 가공이 추가된 플랜지 입니다. 이 소켓은 파이프가 소켓에 체결된 후 외경을 용접하여 고정시키는 방식으로 사용됩니다. 파이프의 삽입이 용이하도록 플랜지 내경을 파이프 외경보다 살짝 크게 나오기 때문에 부드럽게 넣고 용접으로 마무리하면 됩니다. 4” 이상의 고온, 고압의 배관 라인에는 사용하지 않으며 압력이 낮은 파이프 체결에 주로 사용됩니다..

웰딩 넥 플랜지 / Welding Neck Flange

웰딩 넥 플랜지는 이름처럼 배광 연결부가 길게 튀어나와 있는 플랜지입니다. 파이프가 연결되고 맞닿는 면접이 넓기 때문에 이부분을 맞대기 용접하고 사용합니다. 면적이 넓기 때문에 고압,고온에서 사용해도 내구성, 밀폐력에 문제가 없습니다. 웰딩 넥 플랜지는 강도가 제일 높은 것이 장점입니다. 워낙 고가이기 때문에 압력이 높거나 고온이 아니라면 다른 플랜지 사용을 추천드립니다.

블라인드 플랜지 / Blind Flange

블라인드 플랜지는 내경의 홀이 없고 플랜지 끝단이 가공처리 돼 있습니다. 주로 배관의 끝에 붙어 개폐부를 막아주며 유체의 흐름을 차단할 때 사용합니다. 현장에서는 남는 배관라인이나 향후 추가 공사로 이어질 부분을 생각해서 배관의 끝을 막아 놓는 용도로 자주 쓰입니다.

슬립 온 플랜지 / Slip-on Flange

슬립 온 플랜지는 보편적으로 많이 사용되는 플랜지 형태입니다. 제작비용이 저렴하기 때문입니다. 파이프의 외경이 플랜지의 내경으로 들어가는 형태의 플랜지입니다. 이때 파이프가 플랜지를 기준으로 양면으로 모두 용접되기 때문에 충분히 튼튼하지만 고압력, 고온에서는 적합하지 않습니다. 비교적 저렴하기 때문에 저압, 저온이라면 웰딩 넥 플랜지보다 저렴한 슬립 온 플랜지를 많이 사용합니다.

랩 조인트 플랜지 / Lap Joint Flange

랩 조인트 플랜지는 슬립 온 플랜지와 비슷한 형태의 플랜지입니다. 랩 조인트 플랜지는 플랜지의 내부에 들어가는 랩 조인트 스터브 엔드와 함께 사용합니다. 볼트로만 체결되어 사용되며 파이프의 끝이 튜브의 끝으로 들어가기 때문에 플랜지가 회전하여 볼트 역할 쉽게 할 수 있습니다. 분해와 조립이 용이하며 유지관리에 유리하기 때문에 자주 확인해야 하는 배관라인에 설치합니다.

하트♥공감 버튼을 눌러주시면 포스팅에 큰 힘이 됩니다.

배관 플랜지(Flange)의 종류와 특징, 구분방법에 대해 알아보기

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플랜지는 크게 두가지로 분류할 수 있는데요. 배관자재(예를들면 배관파이프)와 플랜지를 잇는방법과 플랜지면의 형상에 따라 다음과 같이 분류할 수 있습니다.

1. 배관자재와 플랜지 이음방법에 따른 분류

1) SO(Slip On): 배관 파이프를 플랜지 내경속으로 끼워넣어 용접하는 방식

2) WN(Welding Neck): 플랜지 가스켓면의 반대쪽면이 목(Neck) 처럼 튀어나와있는데, 이부분에 배관파이프를 맞대기 용접하는 방식

3) SW(Screwed): 플랜지 내경부분이 나사산으로 되어있어 배관파이프와 나사식으로 체결하는 방식(물론 배관파이프 끝에도 나사산으로 되어있어야 체결이 됩니다)

2. 플랜지면의 형상에 따라 분류

1) FF(Flat face): 가스켓 면이 평평한 모양

2) RF(Raised face): 가스켓 면이 볼록하게 올라나온 모양

3) TG(Tung & Groove): 마주보는 플랜지가 각각 암수홈이 파져있는 모양

※ 앞부분에 허브(hub)의 약자 H를 붙이기도 하는데, 플랜지에 허브가 있어 파이프가 더이상 들어가지 못하도록 하는 역할을하는 것도 있습니다.

이상 위의 두가지 분류방법을 조합해 SOFF, SOHRF, SOHFF 등과 같이 나타내기도 합니다. 오늘은 플랜지의 종류와 특징에 대해 알아보도록 하겠습니다.

1. Slip-On Flange (SOF)

슬립온 플랜지는 가장 많이 사용되는 일반적인 플랜지로, 파이프의 외경이 플랜지의 내경으로 삽입되는 타입입니다. 파이프가 플랜지 내경의 안팎으로 용접되기 때문에 충분한 강도를 보장합니다. 플랜지의 내경은 파이프보다 약간 큰 구경으로 제조되며, 파이프를 삽입후 필렛 용접으로 고정시킵니다. 낮은 초기비용때문에 웰딩넥 플랜지보다 많이 선호하는 편이며, 저압용으로 많이 사용합니다.

2. Socket Welding Flange (SWF)

소켓웰딩 플랜지는 슬립온 플랜지와 유사하나 내경에 또하나의 내경을 가진형상입니다. 파이프의 삽입을 용이하게하기 위해 슬립온 플랜지처럼 플랜지 내경을 파이프 외경보다 약간 크게 제조합니다. 웰딩넥 플랜지보다는 용접부가 강한 압력에 견디지 못하기때문에 NPS 1/2″ ~ NPS 4″ 까지로 보다 작은 사이즈만 제한적으로 사용됩니다.

3. Welding Neck Flange (WNF)

웰딩넥 플랜지는 보통 하이허브(high hub) 플랜지를 말하며, 파이프가 삽입되어 맞닿는 면적이 넓어 보다 튼튼하기때문에 고압용으로 많이 사용됩니다. 웰딩넥 플랜지는 구조특성상 현재 생산가능한 플랜지중 가장 뛰어나게 설계된 플랜지라 불리며, 가격 또한 비싼편입니다. 적용가능한 사이즈는 NPS 1/2″ ~ NPS 96″까지 가능한것으로 보고있습니다.

4. Threaded(Screwed) Flange (THDF)

쓰레드 플랜지(나사식 플랜지)는 슬립온 플랜지와 유사한 형상이지만, 플랜지 내경에 나사산이 있습니다. 따라서 용접없이 파이프와 체결이 가능하며, 용접으로 폭발위험이 발생할 수 있는 곳에서 사용합니다. 나사식이기 때문에 보통 저압에서 많이 사용되며, 이를 보완하기 위해 나사부 반대편을 용접하여 밀폐성을 높이기도 합니다.

5. Blind Flange (BLF)

블라인드 플랜지는 내경이 없는 플랜지로, 배관 시스템의 끝부분의 개폐부를 차단하는 용도로 사용하는 플랜지입니다.

※ 블라인드 플랜지에 손잡이(Hand Grip)를 용접해 붙인 것도 있으며, 이를 블랭크 플랜지(Blank Flange)라 부르기도 합니다.

6. Lap joint Flange (LJF)

랩조인트 플랜지는 슬립온 플랜지와 유사하나, 플랜지표면 가스켓부분 내경쪽으로 반경을 가지고 있습니다. 이 반경은 플랜지가 랩조인트 스터브 엔드(lap joint stub end)를 조절하는데 필요하며, 용접없이 볼팅(Bolting)만으로 체결되어 사용됩니다. 따라서 주기적으로 배관검사를 해야하는 부분 혹은 잦은 내부청소가 필요한 곳에 많이 사용합니다.

7. Nipo Flange

니포 플랜지는 웰도렛 또는 니포렛과 플랜지의 일체형으로 제작(단조)된 것으로 파이프의 배관연결부에 사용하는 플랜지입니다.

8. Compact Flange

콤팩트 플랜지는 해양공사에 주로 사용되며, 육상플랜트에도 적용가능한 플랜지입니다. 컴팩트 플랜지는 일반플랜지보다 중량 및 사이즈가 최대 80%까지 절감이 가능한 다운사이징 플랜지입니다.

9. Orifice Flange (ORIF)

오리피스 플랜지는 오리피스 미터와 함께 파이프안의 유량(액체 또는 기체)을 측정하는데 사용되는 플랜지입니다. 웰딩넥 플랜지, 슬립온 플랜지 또는 나사식 플랜지에 사용할 수 있습니다.

10. Spectacle Blind Flange (SPECT)

스펙타클 블라인드 플랜지는 다른 플랜지에 비해 독립적인 성격을 갖고 있습니다. 플랜지와 플랜지 사이에 설치되어 밸브처럼 유체의 흐름을 개폐하는 역할을 하며 배관 검사나 보수 및 점검시에 유용하게 사용이 가능한 플랜지입니다.

11. Spades and Spacers (PADDLE)

스펙타클 플랜지와 사용방법은 동일합니다. 스펙타클 플랜지는 일체형으로 제작이 되지만 스페이드 & 스페이서 플랜지는 중량에 따라 사용상의 편의를 목적으로 개별로 제작됩니다. 보통 스펙타클이 20kg 이상이 넘어가면 스페이드 & 스페이서로 제작이 됩니다.

이상으로 플랜지의 분류방법과 종류, 사용처, 기능 등에 대해 살펴보았습니다. 위의 종류외에도 이경플랜지를 비롯해 수많은 특수사양의 플랜지가 있지만, 오늘은 일반적으로 많이 사용되는 플랜지에 대해서만 알려드렸으니 참고하시기 바랍니다. 다음 포스팅부터는 개별 플랜지들의 JIS/KS/ANSI 등의 규격에 대해 알아보도록 할 예정입니다. 더 많은 자료는 카테고리 “업무 상식”에서 확인할 수 있으니 참고하시기 바랍니다.

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플랜지(FLANGE) 종류

플랜지는 용접 다음으로 연결을 위해 가장 많이 사용되는 방법입니다.

플랜지 연결은 추후 분해할 필요가 있는 조인트에 사용됩니다. 이는 유지보수를 위한 유연성을 제공합니다. 플랜지는 다양한 장비와 밸브와의 pipe를 연결합니다. 플랜트 운영 동안에 정기적인 유지 보수가 요구된다면 추후 해체 가능한 플랜지가 배관 계통 시스템에서 설치됩니다.

플랜지 조인트는 3가지 부품(플랜지, 가스켓, 볼트)로 구성됩니다. 이 3가지 부품들의 선택은 밀착 문제로 인한 누설에 영향을 주므로 각각의 적용에 있어 세심한 검토가 필요합니다.

매설되는 배관에 대한 플랜지 연결은 권고되지 않습니다. 또한 플랜지는 석유화학플랜트에서의 누수와 화재에 주요 요인 중의 하나입니다.

플랜지는 각 목적에 따른 다양한 형태의 플랜지가 있고 다음과 같이 분류할 수 있습니다.

1. 연결 형태에 따른 분류

2. 플랜지 면의 형태에 다른 분류

3. 플랜지 압력과 온도 등급에 따른 분류

4. 플랜지 재질에 따른 분류

Flange Types

1. 나사선 연결 플랜지 (Threaded Flanges)

Threaded Flanges은 또한 screwed flange라고도 알려져 있습니다.

하기 그림과 같이 숫 나사선이 있는 pipe와 연결되어 flange 내부 구멍에서의 암 나사선를 가지고 있는 플랜지 입니다.

이 형태의 플랜지 연결은 빠르고 단순하지만 고온 고압의 적용은 적합하지 않습니다.

나사선 플랜지는 상하수도나 공기 환기 배관의 유틸리티 서비스에 대부분 사용됩니다.

2. 소켓 용접 플랜지 (Socket-Weld Flanges)

Socket-Weld Flange는 pipe가 연결되는 곳에 pipe가 들어 갈 수 있는 socket을 가지고 있습니다.

일반적으로 소구경 배관과 낮은 압력과 온도 적용에만 적합합니다.

3. 슬립온 플랜지 (Slip-On Flanges)

슬립온 플랜지는 연결되는 pipe가 통과할 수 있는 지름 크기의 hole을 가지고 있습니다. Pipe가 플랜지와 체결되고 내부와 외부 연결되는 부위에 필렛 용접을하여 연결됩니다.

슬립온 플랜지는 낮은 압력과 온도 적용에 적합합니다. 이 플랜지의 형태는 저장 탱크 노즐과 같은 대구경 배관의 연결에서도 사용될 정도로 큰 크기로도 사용이 됩니다.

일반적으로 슬립온 플랜지는 단조 공정으로 제작되고 hub와 함께 제공됩니다. 때로는 이 플랜지는 plate로도 제작되고 이때는 hub와 함께 제공되지 않습니다.

4. Lap Joint Flanges (랩조인트 플랜지)

랩조인트 플랜지는 2가지 부품으로(stub end, loose backing flange) 구성됩니다. Stub end는 pipe와 맞대기 용접으로 연결되고 Backing flange는 pipe 위에서 자유롭게 이동합니다. 이 backing flange는 stub material과 다른 재질로 제작될 수 있고 일반적으로 비용을 절약하기 위해 탄소강이 사용됩니다. 랩조인트 플랜지는 더 자주 분해가 필요한 장소에서 사용되고 공간에서는 제한적입니다.

5. Weld Neck Flanges(용접 목 플랜지)

Weld neck flange는 여러 플랜지 배관에서 가장 널리 사용되는 형태입니다. Pipe와 맞대기 용접으로 함으로서 조인트의 강도는 다른 플랜지보다 가장 강하게 됩니다.

이 형태의 플랜지는 높은 압력과 온도 적용에서 사용됩니다. Weld neck flange는 다른 플랜지 종류와 비교하여 부피도 크고 비용이 발생합니다.

6. Blind Flanges (블라인드 플랜지)

블라인드 플랜지는 하기 그림과 같이 볼트 홀이 있는 막혀있는 원판의 형태입니다.

이 형태의 플랜지는 배관 계통을 고립시키기 위해 다른 형태의 플랜지와 함께 사용됩니다.

블라인드 플랜지는 또한 압력기기에서 manhole cover으로도 사용됩니다.

Flange Facing Types

플랜지 면의 형태에 따라 추가로 다음과 같이 분류가 될 수 있습니다.

1. Flat Face (FF)

2. Raised Face (RF)

3. Ring Joint (RTJ)

4. Tongue and groove (T&G)

5. And Male and Female type

1. Flat Face

이름에서 암시하는 바와 같이 Flat face의 플랜지는 납작한 면을 가지고 있습니다. Flat face flanges는 체결되는 상대 플랜지가 flat flange일 때 사용되어야 합니다. 이 조건은 특히 주조 제작된 장비와의 연결에서의 요구됩니다. (단조품과 주조품의 강도 차이로 인한 데미지 방지)

2. Raised Face

Raised face flange는 hole 주변으로의 면에서 부터 작은 부분이 튀어 나와 있습니다. 가스켓 시트가 이 튀어 나온 면 위에 안착됩니다. 튀어 나온 면의 높이는 Flange의 class로 알려진 플랜지 압력-온도 등급에 따라 다릅니다. 150# 와 300#의 raised face의 높이는 1/6″이고 300# 초과 시 1/4″이 되어야 합니다.

3. RTJ Face

RTJ Face 형태의 플랜지는 metal gasket이 안착되는 특별히 고안된 groove를 가지고 있습니다. 이 플랜지는 높은 고압과 온도의 환경에서 사용됩니다.

플랜지 면(Flange Face)의 세레이션(Serration)

하기 그림에서 보는 바와 같이 플랜지 면에 작은 홈들이 있고 이 기계가공을 세레이션이라고 합니다.

플랜지 면은 매끄하거나(smooth)나 톱니 모양이(serrated type)될 수 있습니다. 어떠한 면을 적용할지는 가스켓의 형태와 유체의 환경에 따라 달리 사용합니다.

Smooth finish는 금속 가스켓을 사용하는 반면 serrated finish는 비금속의 가스켓을 사용합니다. 부드러운 재질의 가스켓은 세레이션에 안착되고 플랜지 조인트에서 흐르는 유체나 가스의 누설을 방지합니다.

Serration은 하기 그림과 같이 나선형(spiral)이나 동심형 링(concentric rings) 형태로 될 수 있습니다. 동심형 링(Concentric rings type finishing)는 유체가 매우 낮은 밀도를 형성하고 있을 때 사용합니다. 만약 매우 낮은 밀도의 유체에 spiral type finish를 적용한다면 나선형의 공간(spiral cavity)을 통한 누수 통로의 요인이 될 수 있습니다.

플랜지 면의 세레이션은 RMS (Root Mean Square)이나 AARH (Arithmetic Average Rough Height)으로 명시됩니다. 대부분의 일반적인 serrated face의 값은 120-250 AARH입니다. Comparator gauge가 플랜지의 세레이션을 확인하기 위해 사용됩니다. 그림에서 보시다시피 세레이션 값을 증명하기 위해 어떻게 비교 게이지를 사용하는지 확인할 수 있습니다.

Flange Pressure-Temperature Class (Service Rating)

플랜지는 150#, 300#, 400#, 600#, 900#, 1500#, 2500#으로 지정된 바와 같이 압력-온도 등급에 따라 분류됩니다. 24″ ~ 60″ 까지의 대구경의 플랜지는 900# class까지 이용할 수 있습니다.

높은 등급으로 갈 수록 플랜지는 더 무거워지고 더 높은 압력과 온도를 견딜 수 있습니다.

플랜지의 검사

플랜지 검사 동안에 다음의 항목이 확인되어야 합니다.

– Outer & Inner Diameter of body

– Hub Diameter & thickness of weld end

– Bolt Circle & Bolt hole Diameter

– Length of the Hub

– Permissible tolerances are given in B16.5 and B16.47 standards.

– Straightness and alignment of the bolt hole

플랜지의 마킹

플랜지의 바디에 다음의 사항이 마킹 요구됩니다.

– Manufacturer logo

– ASTM material code

– Material Grade

– Heat No

– Service rating (Pressure-temperature Class))

– Size

– Thickness (Schedule)

– Special marking if any QT (Quenched and tempered) or W (Repair by welding)

아래 글은 플랜지에 관해 같이 보면 도움이 되는 글입니다.

1. 특수 플랜지(Special Flanges)

2. 플랜지(Flange) 세레이션(Serration) 면 합격 기준

3. 플랜지 면 마무리(Flange Face Finish)

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