플랜지는 현대 배관 및 장비 시스템에서 없어서는 안 될 핵심 구성 요소입니다. 표준화된 분리형 배관 연결 방식인 플랜지는 주로 파이프, 밸브, 펌프 및 장비 간의 안정적인 인터페이스를 구현하는 데 사용되며 시스템 밀봉, 설치, 일상적인 유지보수 및 검사를 크게 용이하게 합니다. 플랜지 연결은 볼트 프리로드를 사용하여 구성 요소를 단단히 결합하므로 유체 운송 엔지니어링에서 가장 널리 사용되는 연결 형태 중 하나입니다.
플랜지란 무엇인가요?
플랜지는 기본적으로 볼트 구멍이 있는 원형 또는 사각형 연결 부품으로, 파이프나 장비의 끝에 장착됩니다. 산업 실무에서 전체 플랜지 연결 어셈블리는 세 가지 핵심 구성 요소로 구성됩니다:
- 플랜지 본체: 일반적으로 파이프 또는 장비 포트를 연결하는 데 사용되는 두 조각입니다.
- 개스킷: 두 플랜지 면 사이에 배치하여 유연한 밀봉을 제공합니다.
- 볼트 체결: 볼트와 너트를 통해 균일한 프리로드를 적용합니다.
플랜지 연결의 주요 구성 요소인 플랜지 몸체, 개스킷 및 볼트를 보여주는 분해도입니다.
플랜지 연결의 핵심 가치는 용접 연결에 비해 누출 없는 작동을 보장하면서 신속하고 안정적이며 반복적인 분해 및 유지보수를 수행할 수 있는 능력에 있습니다.
배관 애플리케이션 외에도 "플랜지" 는 기계 구조를 강화하거나 연결하는 데 사용되는 돌출된 테두리 또는 가장자리를 더 광범위하게 지칭할 수도 있습니다.
플랜지 연결의 작동 방식
플랜지 연결의 씰링 원리는 기계적 힘을 기반으로 합니다. 프로세스는 주로 다음 단계를 따릅니다:
- 초기 배치: 개스킷은 두 플랜지의 밀봉면 사이에 정확하게 배치됩니다.
- 애플리케이션 사전 로드: 볼트와 너트를 균일하게 조여 개스킷에 상당한 축방향 축력이 가해집니다.
- 개스킷 변형: 사전 하중을 받으면 개스킷은 제어된 변형(탄성 또는 소성)을 거쳐 두 플랜지 면의 사소한 불규칙성, 홈 또는 결함을 완전히 채우고 준수합니다.
- 봉인 업적: 시스템이 작동할 때 내부 매체 압력, 온도 및 외부 하중에 의해 생성된 분리력은 볼트 예압에 의해 균형을 이룹니다. 볼트 힘이 모든 분리력의 합을 초과하는 한 개스킷은 최소 밀봉 응력을 유지하여 안정적이고 오래 지속되는 밀봉을 달성합니다.
일반적인 플랜지 유형
플랜지는 다양한 유형이 있으며, 각 플랜지는 다양한 작동 조건, 압력 등급 및 설치 요구 사항에 적합합니다.
용접 넥 플랜지
용접 넥 플랜지는 맞대기 용접을 통해 파이프에 연결되는 긴 테이퍼 허브가 특징입니다. 플랜지 두께에서 파이프 벽으로 점진적으로 전환되어 응력 집중을 최소화하여 뛰어난 강도와 밀봉 신뢰성을 제공합니다. 증기 라인 및 열교환기와 같이 고압, 고온 및 변동이 심한 서비스 조건에 이상적입니다.
슬립온 플랜지
슬립온 플랜지는 파이프 위로 직접 미끄러지며 안쪽과 바깥쪽 모두에 필렛 용접이 되어 있습니다. 정렬이 간단하고 용접 작업이 덜 필요합니다. 강도가 적당하기 때문에 상온의 저압에서 중압 애플리케이션에 가장 적합하지만 심한 압력이나 온도 변화에는 권장되지 않습니다.
블라인드 플랜지
블라인드 플랜지는 보어가 없는 단단한 판으로, 배관, 밸브 또는 압력 용기의 끝을 닫는 데 사용됩니다. 검사, 유지보수 또는 수압 테스트를 위해 쉽게 접근할 수 있으며 배관 시스템의 한 부분을 격리할 수 있는 신뢰할 수 있는 수단을 제공합니다.
소켓 용접 플랜지
소켓 용접 플랜지에는 파이프가 삽입되고 단일 외부 필렛 용접으로 결합되는 오목한 보어가 있습니다. 이 설계는 높은 구조적 무결성을 제공하며 일반적으로 계기 라인과 같은 작은 직경의 고압 시스템에 사용됩니다. 그러나 부식성 유체 또는 엄격한 용접 검사가 필요한 애플리케이션에는 적합하지 않습니다.
나사산 플랜지
나사산 플랜지는 내부 나사산을 통해 파이프에 연결되므로 용접이 필요 없습니다. 빠른 설치가 가능하며 용접이 위험하거나 허용되지 않는 영역에서 특히 유용합니다. 나사산 플랜지는 일반적으로 인화성 또는 폭발성 매체를 포함하는 저압의 중요하지 않은 시스템에 사용됩니다.
랩 조인트 플랜지
랩 조인트 플랜지는 스텁 엔드와 그 주위를 자유롭게 회전할 수 있는 느슨한 백킹 링으로 구성됩니다. 따라서 볼트 구멍을 쉽게 정렬하고 편리하게 조립 또는 분해할 수 있습니다. 잦은 유지보수가 필요하거나 부식성 유체를 취급해야 하는 배관 시스템에 이상적이며, 스텁 엔드는 내식성 재질로, 백킹 플랜지는 비용 효율적인 탄소강으로 제작할 수 있습니다.
플랜지 직면 유형
씰링면은 개스킷과 직접 접촉하는 플랜지의 일부로, 그 형상에 따라 씰링 성능과 적합한 개스킷 재료가 결정됩니다.
세 가지 플랜지 마주보기 유형 비교: 링형 조인트(RTJ), 레이즈드 페이스(RF), 플랫 페이스(FF).
- 링형 조인트(RTJ):밀봉면에는 금속 링 개스킷을 고정하는 정밀하게 가공된 홈이 있습니다. 이 구성은 매우 높은 밀봉 무결성을 제공하며 고압, 고온 또는 위험한 매체 조건에서 널리 사용됩니다.
- 제기된 얼굴(RF):씰링 표면이 볼트 원형면보다 약간 위로 올라와 있습니다. 가장 일반적으로 사용되는 플랜지 면으로, 다양한 개스킷, 특히 비금속 시트 개스킷과 나선형 상처 개스킷에 폭넓게 적용할 수 있습니다.
- 플랫 페이스(FF):씰링 표면은 전체 플랜지 표면과 같은 높이에 있습니다. 일반적으로 주철 또는 유리 섬유와 같이 부서지기 쉬운 재료로 만들어진 저압 시스템 및 장비에 사용되어 볼트 조임 중 굽힘 응력을 방지합니다.
치수
플랜지 치수는 배관 시스템 내에서 적절한 정렬, 씰링 및 기계적 무결성을 보장하는 데 필요한 기하학적 매개변수를 정의합니다.
플랜지가 연결된 파이프와의 호환성뿐만 아니라 개스킷과 볼트를 압력 하에서 올바르게 수용하는 능력도 결정합니다.
주요 차원 매개변수:
- 공칭 직경(DN/NPS): 연결된 파이프의 내경에 해당하는 공칭 파이프 크기를 나타냅니다. DN 미터법 및 NPS 제국 시스템의 경우
- 외경 및 볼트 원: 전체 플랜지 크기와 볼트 구멍의 정확한 위치를 지정하여 정렬 및 호환성을 보장합니다.
- 디자인 기반: 볼트 수, 크기 및 간격을 포함한 모든 치수 매개변수는 플랜지, 개스킷 및 볼트 조립체가 의도된 설계 압력에서 안전하게 작동할 수 있도록 해당 압력 등급 표준(예: ASME B16.5 또는 EN 1092)을 엄격하게 준수해야 합니다.
압력 등급
플랜지 압력 등급은 플랜지가 주어진 온도에서 안전하게 견딜 수 있는 최대 내부 압력을 정의합니다. 이는 플랜지의 강도와 내압 용량을 나타내는 핵심 지표이며 시스템 설계 및 재료 선택의 핵심 파라미터로 작용합니다.
분류 시스템:
서로 다른 표준은 서로 다른 시스템에서 플랜지 압력 등급을 표현합니다:
- 미국 시스템(ASME 클래스): 클래스 150, 클래스 300, 클래스 600 등과 같은 명칭을 사용합니다. 등급 번호가 높을수록 압력 저항이 더 크다는 것을 나타냅니다.
- 유럽 시스템(EN/DIN PN): PN10, PN16, PN40 등과 같은 명칭을 사용합니다. PN 는 다음을 의미합니다. 공칭 압력 (일반적으로 막대 단위로 측정).
플랜지의 허용 작동 압력은 작동 온도가 상승함에 따라 감소한다는 점에 유의해야 합니다. 설계 엔지니어는 선택한 플랜지가 실제 서비스 조건을 충족하는지 확인하기 위해 항상 특정 재료 및 표준에 대한 해당 압력-온도 등급 표를 참조해야 합니다.
플랜지 표준 및 마킹
플랜지 표준은 배관 시스템 전반에서 글로벌 상호 호환성과 일관된 성능을 구현하는 치수, 재료 및 테스트 요구 사항을 정의합니다.
지역 및 산업 시스템별로 분류되며, 각각 고유한 압력 등급 시리즈와 치수 규칙이 있습니다.
모든 플랜지에 표시를 의무화하여 제조 및 서비스 수명 내내 완벽한 추적과 식별을 보장합니다.
공통 표준 시스템:
- ASME B16.5 및 ASME B16.47 - 주로 미주 지역에서 사용됩니다.
B16.5는 최대 NPS 24까지의 플랜지에 적용되며, B16.47은 NPS 26~NPS 60의 대구경에 적용됩니다. - EN 1092 / DIN 표준 - 유럽에서는 PN 압력 계열을 사용하여 공칭 압력 등급을 지정하는 것이 일반적입니다.
- HG/T 20592-20635 - 국제 시스템과 조화를 이루고 PN 및 클래스 시리즈를 모두 지원하는 중국 화학 산업 표준입니다.
모든 규격 플랜지에는 표준 지정, 재료 등급, 공칭 크기, 압력 등급 및 열 번호와 같은 중요 데이터가 영구적으로 표시되어 품질 관리, 규정 준수 및 신뢰할 수 있는 추적성을 보장합니다.
산업 분야의 플랜지 애플리케이션
신뢰성과 유지보수 용이성으로 인해 플랜지 연결은 다양한 산업 분야의 핵심 인프라에 널리 적용됩니다:
- 석유 및 가스 파이프라인 시스템: 장거리 송전선, 펌프장, 압축기 스테이션, 석유 및 가스 처리 장비를 연결하는 데 사용됩니다.
- 화학 공정 배관: 부식성, 고온 또는 고압의 화학 매체를 운반하는 데 사용되어 정기적인 검사 및 장비 교체가 용이합니다.
- 조선 및 해양 엔지니어링 시스템: 선박 배관, 담수화 장비 및 해양 플랫폼의 다양한 시스템을 연결하는 데 사용됩니다.
- HVAC 및 수처리 시스템: 보일러, 열교환기, 펌프, 대규모 도시 상수도 및 배수망을 연결하는 데 사용됩니다.
결론
플랜지는 표준화되고 유지보수가 용이하며 광범위하게 적용할 수 있는 파이프 연결 방법으로서 산업 안전과 효율성에 중요한 역할을 합니다. 설계 및 소싱 시 엔지니어는 매체 특성, 작동 온도 및 압력과 같은 요소를 신중하게 고려하여 다음과 같은 사항을 고려해야 합니다. 플랜지 유형, 방향, 압력 등급 및 표준을 올바르게 선택합니다.. 적절한 선택과 설치를 통해서만 전체 유체 운송 시스템의 장기적인 안전과 안정적인 작동을 보장할 수 있습니다.
다음 중요 배관 프로젝트가 규정을 준수하고 최적화되도록 보장합니다, 엔지니어링 팀에 문의 에 문의하여 재료 호환성, 내압성 및 맞춤형 플랜지 솔루션에 대한 전문가 상담을 받으십시오.
