배관(pipe / tube)

1 배관 개요
 1) 배관의 정의
   - 유체기기간 연결하거나 유체를 운반 또는 유체의 열 유동을 전달하기 위해 사용되는 중공의 단면을 가진 재료.
 2) 배관의 제작
   - 강관, 주철관, 합금관, 비철금속관(동관), 비금속관(PE관, PVC관, 토관, 콘크리트관).

2 배관의 종류
 1) 용도별 구분
  ① 건축설비 배관
    - 위생급수, 냉난방배관 등 일상생활을 위한 배관.
    - 압력 온도의 범위 특성이 넓지 않고 재질의 범위가 넓지 않다.
    - 관 간 연결은 나사이음이 일반적이다.
  ② 플랜트 배관
    - 발전소, 석유화학등의 송수, 송유로로 사용됨.
    - 이송물의 종류가 다양하고 압력, 온도의 범위가 넓다.
    - 고압(운전압력 70bar), 고온, 인화성등의 이슈로 안전성을 고려해야하며 재질도 고장력강을 이용하여 안정성을 높여야 한다.
  ③ 수송관
    - 송수, 송유 등 장거리 운송 배관.
    - 분체등 운송가능.
    - 이음에 신경써야 한다.

 2) 재질별 구분
   - SPP
   - SPPH
   - SPPS

 3) 규격별 구분
  ① 파이프
   - 유틸리티 및 수송에 사용.
   - 적용가능한 소재와 압력, 공차가 다양하다.
   - 단면은 원형만 제작됨.
   - 스케쥴 넘버로 두께 및 규격 관리됨.
  ② 튜브
   - 열교환기, 가열용튜브, 기기연결등에 사용.
   - 엄격한 규격과 공차관리로 제작된다.
   - 커플링, 브레이징, 플레어이음등으로 연결.
   - 원형 사각등 단면형상 가능.
   - mm 또는 inch로 외경사이즈를 호칭.

 

3 배관 설계시 주의사항
 1) 배관감육

   - Erosion/Corrosion 현상의 일종.

   - 고속 유동에 의해 배관 내부의 산화막이 박리되면서 부식작용과 침식작용이 복잡하게 작용하여 배관의 직경이 감소하고 내구성이 떨어지는 현상.(Flow Assisted Corrosion)

   - 감육이 심화될 경우 파열될 수 있다.

 

 2) 배관의 이음
  ① 나사연결이음(screw joint)
   - 소구경 및 service 배관용.
   - 현장에서 파이프 가공용이.
   - 충격 진동의 환경에서는 사용불가하다.
   - 나사부의 가공으로 파이프의 강도가 저하된다.
  ② 용접이음(welding joint)
   - utility 및 service 배관용.
   - 대구경 배관에서는 기밀성이 우수하다.
   - 용접연결부의 관내부 용접부분이 유체흐름에 영향을 미칠 수 있다.
   - 용접변형 및 용접열에 의한 취성화를 고려해야 한다.
   - 분해, 보수가 어렵다. 영구 체결부위에 적용해야 한다.
  ③ 플랜지이음(flange joint)
   - 수개의 볼트의 조임힘에 의해 연결되는 방식.
   - 고압, 저압등에 적용 가능하며 주로 대형관에 적용된다.
   - 분해, 보수가 용이하다.
   - 플랜지부 누유등을 방지할 수 있는 실링이 고려되어야 한다.(오링 또는 가스켓)
  ④ 플레어이음(flare joint)
   - 압축접합이라고도 불림
   - 관의 끝을 넓히지 않고 관과 슬리브의 마찰에 의해 연결을 유지하는 이음방식
   - 소구경 및 동관등 특정한 조건에서 적용한다.
  ⑤ 소켓접합(socket joint) / 소켓용접접합
   - 연납접합이라고도 불림
   - 주철관의 소켓쪽에 납(Pb)와 얀(마, yarn)을 정으로 박아넣어 접합하는 방식
   - 소켓용접접합은 소켓과 관을 용접으로 접합하는 방식
   - 15인치 이하의 배관에서 사용하고 인화성, 유독성, 방사성 유체의 이송에 유용하다.
  ⑥ 기계적접합(mechanicla joint)
   - 소켓접합과 플랜지접합의 장점을 채택한 것으로 150mm 이하의 수도관에서 적용가능하다.
   - 특정부위 특정한 조건에만 적용하는것으로 제작비가 고가이며, 규격된 부품이 아닐 수 있어서 교체 보수가 어렵다.

 3) 배관의 신축이음
  ① 슬리브(sleeve)
   - 관이음 사이 글랜드 패킹을 장착한 슬리브를 설치하여 신축에 따라 슬라이딩하며 이음이 유지됨.
  ② 익스펜션 조인트(expansion joint)
   - 벨로우즈 파이핑이라고도 불림.
   - 신축이 설계한 길이만큼 늘어날 수 있도록 관과 관사이에 파형 주름이 설치됨.
  ③ 루프형
   - 곡관으로 배관의 신축을 통해 유동 및 변형을 흡수함.
   - 구조가 간단하며 적용이 쉬움.
   - 설계시 루프가 고려된 설치공간이 필요하다.
  ④ 볼조인트
   - 볼 조인트와 오프셋 배관을 이용하여 신축흡수.
   - 평면변위 입체변위 모두 흡수가능.
  ⑤ 스위블조인트(swivel joint)
   - 2개이상의 엘보우를 이용하여 이음부의 나사회전을 이용하여 배관의 진동및 유동을 흡수.
   - 설치가 쉽고, 제작 및 소재의 확보가 쉽다.
   - 신축량이 큰 배관에서는 나사 이음부의 이음효과가 떨어져서 누수 누유등의 문제가 발생할 수 있다.

 4) 배관의 지지대
  ① anchor : 배관의 고정점으로 모든방향의 움직임을 구속함.
  ② guide : 배관의 축 직각 방향의 움직임을 구속함.
  ③ directional stopper : 일정방향의 움직임을 구속함.
  ④ resting/rigid hanger : 배관의 자중을 지지함.
  ⑤ spring hanger : 열팽창에 의하여 수직방향의 이동량이 큰 배관을 지지함.

 5) 배관검사의 종류
  ① 누설검사(leak test)
   - 배관 및 압력용기 등 용접 조립 체결등에 대한 검사에 사용됨.
   - 검사종류
     * 발포누설시험
     * 방치법에 의한 누설시험
     * 암모니아 누설시험
     * 수침법
     * 초음파, AE에 의한 누설시험
     * 방사선 동위원소에 의한 누설시험
  ② 수압검사(hydro-static test)
   - 배관 및 압력용기의 안정성 점검 및 품질관리를 위해 실시함.
   - 압력용기 또는 일정구간배관에 물을 충진한 다음 승압시키고 규정시간(통상 30분) 이상압력을 유지하며 누수 및 변형등을 점검한다.
  ③ 기밀시험(pneumatic test)
   - 수밀시험으로 안정성이 확보되지 않을 경우 또는 물과의 반응으로 적용이 불가할 때 실시한다.
   - 압력시험은 시험압력의 50%까지 서서히 승압시키고 이상이 없는 것을 확인한 후 시험압력의 10%씩 단계적으로 승압시키면서 이상유무를 감시하고 시험압력에 도달할때까지 승압시킨다.