배관 기술

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contents_img 배관(Piping)기술

 

   o 배관(Piping)이란 유체의 이송을 목적으로 관(管)과 기기 등을 접합 설치하는 기술로 효율적인 이용, 제어 및 관리를 위하여 밸브, 유량계 등의 기기가 시스템화 되는데, 서로 영향을 줌에 따라 배관설계 시에는 배관뿐만 아니라 기기류의 기능, 특성, 구조 등에 대한 폭넓은 지식을 바탕으로 추구하는 목적에 적합하도록 최적의 설계가 이뤄져야 한다. 특히 적정 유속이 적합하도록 관경을 결정하고, 사용압력에 안전한 관종 및 관 두께를 선정하여야 한다.

   o 배관의 시초는 인류가 물을 이송하여 이용하면서부터 시작되었다고 볼 수 있으며, 초기 관(管)은 대나무, 중공목재 등의 나무관(管)을 이용하였으나 점차 기술이 발달하면서 납(Pb)관 및 청동재의 비철금속관을 이용되었으며, 20세기에 들어 주철관, 강관, 비닐관 등의 다양한 재질의 관이 이용되고 있다.

   o 배관은 안전한 물 이용과 위생적인 생활환경을 위하여 시작된 상수도에서 시작하여 18세기 산업혁명을 거치면서 다양한 산업 발전과 함께 가스, 해수담수화 등의 수처리플랜트. 화학플랜트 등에서 공정간 유체이송 등에 중용한 기능을 하고 있다.

 

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(로마시대의 납관)

contents_img 배관 설계도

 

   o 설계도란 플랜트 등에서 기계 및 배관 등의 구조, 치수, 재료 등을 결정하고 시설을 배치하고 건설하는데 예정된 계획을 공학적으로 그린 도면으로 Plot Plan DWG., P&ID, Isometric DWG. 등의 도면이 있다.

     -  Plot Plan Drawing(배치도) : 전체 공장의 장치, 구조물, 도로 등의 위치를 결정하고 각 부분의 상세 설계 및 공사 계획을 표시하는 도면

     -  Key Plan Drawing : 배관 도면의 목차용으로 Piping DWG.을 작성하는데 기반이 되는 도면

     -  Piping Plan (General Arrangement Drawing) : 지하 매설 배관 시공용 도면, 지하 / 지상 배관의 연결부 시공용 도면, 다른 부분과의 간섭 등을 Check 도면화 한 것으로 Plant 건설에 직접 반영되는 도면이다.

     -  Under Ground Piping Drawing : 지상 배관 공사용 도면

     -  Isometric Drawing (입체 배관도) : 파이프라인을 이해하기 쉽도록 입체형으로 나타낸 도면, 배관공사와 재료 집계에 이용

     -  Piping and Instrument Drawing(P&ID) : 기기 및 계기류를 중심으로 간략하게 그린 도면

     -  Line Index : P&ID 에 있는 모든 Line 의 No., From / To, Insulation 여부, Operation /Design Condition, Test Requirement 등을 정해진 양식에 기록하여 각line의 성격을 규정함

     -  Supprot Drawing : 각각의 Pipeline 시공을 위한 Spool 제작용 및 설치Drawing

     -  Specification : Piping Material, Piping Construction Specification 및 각 기기별로 특성에 맞추어 관련 배관 설계의 Spec 및 상세사항 들을 명기함.

 

contents_img Pipe 호칭경

 

   o Pipe 호칭경이란 내경 또는 외경이 아니라 관(Pipe)의 크기를 나타내는 숫자로 재질에 관계없이 호칭경으로 크기를 표시하지만 외경과 내경 두께는 관 종별로 다르며, 일반적으로 강관, 주철관, 비철금속관은 내경을 기준하고 흄관, 연관, 튜브 등은 외경을 기준으로 호칭경을 칭하며, 배관 호칭경 표기법에는 ASME/ANSI 표기법과  JIS/KS 표기법이 있으며, inch로 표시하는 방법과 mm로 표시하는 방법이 있다.

   o ASME/ANSI 표기법에는 NPS(Nominal Pipe Size) 방법과  DN(Diameter Norminal) 방법이 있다. NPS법은 관의 표준크기를 inch로 나타내며, NPS 1/2. NPS 10 처럼 표기하고, DN법은 관의 표준크기를 mm로 나타내는데 DN 10, DN 200 처럼 표기하는데, inch 또는 mm를 붙이지는 않는다.

   o JIS/KS 표기법에서 inch 단위계로 관의 표준크기를 나타내는 경우에는 10"는 10B, 20"는 20B로 Pipe 크기를 표기하며, Metric(mm) 단위계로 관의 표준크기를 나타내는 경우에는 100mm는 100A, 200mm는 200A로 호칭경을 표기한다.

   o 배관 자재 등을 선정한는 경우  ASME/ANSI 규격 크기와 JIS/KS 규격 크기가 일부(NPS12(12B) 이하)에서 외경이 서로 다름을 주의 하여야 한다. 특히 밸브 등의 후렌지 규격을 사전에 확인하고 준비하여야 하며, ASME/ANSI 표기법에서도 간혹 inch 표기에서 10inch를 10B 등과 같이 JIS/KS 표기법을 사용하는 경우가 있다. 또한 PE관 등 합성수지관의 호칭경은 과거에는 내경을 중심으로 했으나 2010년 부터는 외경을 기준으로 호칭되고 있다. 하지만 실제로 확인해 보면 내경이 작아짐에 따라 유량의 산출 및 밸브 설치(버터플라이밸브) 시에 고려하여 준비하여야 한다.

(ASME/ANSI 와 JIS/KS 표기법 비교)

구   분

ASME/ANSI

JIS/KS

inch 표기

NPS (Nominal Pipe Size)

- 10“→NPS10, 20”→NPS20 ...

10"→10B, 20"→12B ....

mm 표기

DN (Diameter Number)

- 100mm→DN100, 200mm→DN200

100mm→100A, 200mm→200A

 

※ 배관(pipe) 규격을 50A, 100A 또는 50B, 100B 등으로 표기하는데 여기서 "A 또는 B"의 의미는 mm단위를 사용할때는 A, inch 단위를 사용할 때는 B라고 붙여서 구분 한다.

  

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(PIPE 호칭경)

  

1) Pipe 호칭 두께

o 공업용 Pipe의 경우 호칭 두께는 스케즐 번호(Sch No.; Schedule Number)로 나타내는데, 관종에 관계없이 스케즐 번호(Sch No.)가 동일하면 관종 마다 두께는 다를 수 있으나 견딜 수 있는 압력이 같음을 의미하며 게산법은 아래와 같다.

- Metric(mm) 단위계 : Sch. No = 10 × P/S

    - INCH 단위계 : Sch. No = 1000×P/S

    - t : 관의 두께(mm)

    - P : 유체의 사용압력 (kg/㎠) 또는 (1b/in2)

    - S : 배관재료의 허용능력 (kg/㎠) 또는 (1b/in2)

    - D : 관의 바깥 지름 (mm)

    - t = [P/S × D/175]+2.54 =[PD/175S]+2.54

    - 스케줄 번호(Sch) = 10 x P/S

 

o Schedule Number(Sch. No.)은 운전압력(P)을 배관재질의 최대허용응력(S) 값으로 나눈 값에 1,000을 곱한 것으로써 압력과 최대허용응력의 단위는 psi(Pounds Per Square inch)를 사용한 것이다. 스케줄 번호는 클수록 더 두꺼운 관을 의미하며 사용압력이 높아지며, Sch, 살두께는 사용압력(Pa)와 허용을력(S)과의 비이다.

(수압 시험 압력)

Sch. No.

 

(5S)

10

(10S)

20

(20S)

30

 

40

 

60

 

80

 

100

 

120

 

140

 

160

 

시험압력(MPa)

1.5

2.0

3.5

5.0

6.0

9.0

12

15

18

20

20

 

* ( )는 신 스케줄 (Thin schedule) 번호로 스테인리스강의 스케줄을 나타내는 것으로 스테인리스강의 신케줄을 나타내는 것으로 오스테나이트계 스테인리스 강관의 인장강도가 매우 커짐에 따라 동일 압력에 쓸 수 있는 배관 두께를 달리하고 S자를 붙여 구별하고 있다. (1MPa은 10.197162kgf/cm² = 10bar)

 

contents_img 배관자재

 

o 배관자재에는 Pipe에 밸브, 기기 및 계기류 등이 시스템화 하기 위하여 쓰여지는 모든 자재를 말하며, Pipe와 접합에 쓰여지는 Flange와 가스켓, 볼트․너트의 부속품, 용접에 쓰여지는 재료, 단열을 위한 보온재 등이 있으며 유체 차단 제어 관리를 위한 밸브류, 계측기기류 등이 있다.

o 또한, 관의 안전성과 내구성을 유지시켜 주기 위하여 관의 수축, 팽장용 신축이음관, 진동 차단 흡수 등을 위한 후렉시블 등의 다양한 이음용 재료가 있다.

o Plant 건설에서 일반적인 배관 자재 종류별로 비용을 비교하여 보면 Valve 53%로 가장 높고 그 다음으로 Pipe 22%, Flange 12%, Fitting 7.5%, 볼트 너트 3%, 기타 소모자재가 2.5% 순으로 나타난다.

- pipe

- Fittings_ Gaskets, Bolr & Nuts ... etc

- Flanges

- Valve

- 배관 지지장치 등

 

다음페이지에 계속 됩니다. 

 

 

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