배관의 분류 및 종류

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metallic

conduit Cast-iron pipe

Hard vinyl

chloride pipe Steel pipe Plastic

conduit Soft vinyl

chloride pipe

Copper pipe Rubber hose

conduit

Polyethylene pipe

Copper alloys Wooden pipe

pipe

Polybutylene pipe

Lead pipe Glass pipe

Asbestos cement pipe

Aluminium pipes Concrete

Pipe pipe

Centrifugal

concrete pipe Tin pipe

Stainless pipes Straight pipe

Corrugated pipe Specials

tube

Bourdon Tube

Fig. 2-14 Classification of pipings

Fig. 2-14는 배관의 분류를 그림으로 표현한 것이며, 배관재료에는 주철관, 강 관, 아연도금강관, 비닐관, 구리관 등이 사용된다. 주철관은 관 지금이 75mm 이상 의 것으로, 급수․배수․가스 배관에, 강관은 부식의 우려가 적은 냉난방 배관에, 아 연도금 강관은 일반 배관에 사용되는 경우가 많다.

가. 주철관

주철관은 상수도용 송배수관으로서는 다른 어느 재료의 관보다 적합하나, 최근 배수량이나 엄청난 팽창과 장거리 송수, 고지대, 고층건물의 송수 등으로 배수관 이 보다 가혹한 조건하에서 유지되어야하므로 기존의 보통 주철관으로서는 기술상 으로나, 경제적인 제반여건을 충족하기에는 한계에 도달하게 되었다. 다행히 보통 주철 즉, 회주철에 비하여 송배수관으로서의 제반성능이 훨씬 우수한 닥타일 주철 관이 생산됨으로 인하여 이와 같은 문제점들을 해결할 수 있게 되었으며, 금수관, 배기관, 오수관, 가스공급관 등에 사용되고 있다.

나. 강관(steel pipes)

강관은 제조법별로 단접강관, 전봉강관, 스파이럴 강관, UO강관, 판권강관 그리 고 이음매 없는 관 등으로 나눌 수 있다. 가장 많은 장소에 가장 많이 사용되어지 고 있으며, 용도별로는 배관용(증기, 물, 가스, 공기, 오일), 열전달용, 구조용으 로 나눌 수 있고 건축, 토목, 플랜트, 자동차, 기계 등의 분야에서 널리 사용되고 있다. 건축 설비 배관 에서는 공조․위생설비용을 주체로 각종 강관이 사용되고 있 다.

(1) 배관용 강관

배관용 탄소강 강관(Carbon steel pipes for Ordinary Piping)은 비교적 사용압 력이 낮은 증기, 물, 기름, 가스 및 공기 등의 배관에 사용되며, 내식성을 주기 위해 용융 아연도금을 하는데, 이를 백관이라 하며, 흑관과 구분하고 있다.

배관용 아크 용접 탄소강 강관(Electric Arc Welded Carbon Steel Pipes)은 비 교적 사용압력이 낮은 증기, 물, 기름, 가스 및 공기 등의 수송용으로, 10㎏/㎠이 하의 도시가스나 15㎏/㎠이하의 수도용 배관으로 사용되고 있다.

압력 배관용 탄소강관(Carbon Steel Pipes for Pressure Services)은 사용온도 350℃ 이하의 일반 압력배관에 사용되는 탄소강으로, 사용압력이 10~100㎏/㎠ 범 위의 보일러, 증기관, 급수관, 흡출관 및 유압관 등에 사용된다.

고압 배관용 탄소강 강관(Carbon Steel Pipes for High Pressure Services)은 사용온도 350℃ 이하에서 사용압력이 100㎏/㎠ 이상의 매우 높은 압력을 갖는 암 모니아 합성 배관용, 내연기관의 연로 분사관, 화학공업에서의 고압배관에 응용된 다.

고온 배관용 탄소강 강관(Carbon Steel Pipes for High Temperature Services) 은 과열 증기관과 같이 사용온도가 350℃를 넘는 고온배관에 사용되며, SPHT38(2 종), SPHT42(3종) 및 SPHT49(4종)의 3가지 종류가 있으며, 열간가공된 제품은 제 조한 그대로, 냉간가공된 제품은 저온풀림(annealing) 처리를 실시하도록 규정되 어 있다.

배관용 합금강관(Alloy Steel Pipes)은 높은 온도에서 높은 강도와 내산화성 및 내식성이 요구되는 배관에 적합한 강관으로, 특히 6,7종은 고온강도는 4,5종에 비 하여 뒤지나 Cr 함유량이 많아서 S를 함유하고 있는 석유에 대해 고온에서 내식성 과 내상화성이 크므로, 석유정제 공정의 배관에 널리 이용된다. 또한 탄소강 강관 에 비해 모두 고온강도가 크므로, 고압 보일러의 증기관에서도 사용된다. 1종은 Mo강, 2~7종은 Cr-Mo 강으로 7종류를 KS에서 규정학고 있으며, 이음매 없이 제조 된다.

배관용 스테인리스 강관(Stainless Pipes)은 고온용으로 사용될 뿐만 아니라 특 히, 내식성이 요구되는 화학공장, 실험실, 연구실 및 폐수시설 증에 널리 이용되 고 있다. 이 상관에 해당되는 종류 중 STS329 J1TP를 제외하고는 극히 저온(-10 0℃이하) 배관에도 사용되며 관은 이음매 없이 제조하던가 대강(strip) 또는 강판 을 자동 아크 용접이나 전기 저항용접으로 제조하여 고용화 열처리를 하도록 하고 있다.

히 낮은 온도에서 사용하는 강관이다. 일반적으로 탄소강이나 저합금강은 저온에 서 취하하는 성질이 있으므로 저온에서도 강의 인성이 유지되는 강관을 사용할 필 요가 있다. 최근 석유화학공업 등의 각종 화학공업, 기타 LPG 탱크 등에는 저온 배관용 강관이 많이 사용되고 있다. 저온 배관용 강관에는 SPLT39(1종), SPLT46(2 종) 및 SPLT70(3종)이 있으며, 1종은 0~25% C의 세립의 킬드강으로 이음매 없이 제조되거나 전기저항 용접으로 제조하고, 2,3종은 Ni강으로 이음매 없이 제조된 다.

(2) 수도용 강관

수도용 아연도금 강관(Galvanized Steel Pipe for Water Services)은 정수두 100m 이내에 주로 급수용으로 사용되며, 배관용 탄소강의 흑관에 용융 아연도금에 의한 방청처리를 한 것이다. 아연도금 강관은 배관용 탄소강을 나사 가공전에 샌 드 브라스트(sand blast) 또는 산으로 세척한 후 아연도금을 한 것인데, 배관용 탄소강관의 백관(아연도금 부착량 400 g/㎡ 이상)보다 내식성 및 내구성을 증가시 키기 위해 아연도금량(600 g/㎡ 이상)을 많이 하여 도금층을 두껍게 한 것으로, 강관의 표준길이는 6m이다.

수도용 도복장 강관(Coated and Wrapped Steel Pipes for Water Services)은 최 대 사용 수두 100m 이하의 수도에 사용하는 것으로, 도장방법에 따라 STPW-A(아스 팔트 도복장 강관)과 SIPW-C(콜타르 애나멜 도복장 강관)의 2종류로 분류된다.

(3) 열교환기용 강관

열교환기용 이음매 없는 니켈(Ni), 크롬(Cr), 철합금관(Seamless Nickel- Chromium-Iron Alloy Heat Exchanger Tubes), 이 강관은 관의 내․외면에서 열의 수 수를 목적으로 하는 장소, 예를 들면, 화학 공업,석유 공업의 열교환기용, 콘덴서 관, 가열로관, 원자력용의 증기발생기관 등으로 사용되며, 이음매 없이 제조되어 냉간가공으로 마무리 한다. 또한 이 강관은 70kg/㎠의 수압시험을 하도록 되어 있 다.

보일러 및 열교환기용 탄소강관(Carbon Steel Boiler and Heat Exchanger Tubes)은 보일러의 수관, 연관, 가열관, 공기 예열관과 화학공업, 석유공업의 열

하는 장소에 사용하는 탄소강관을 말한다.

보일러 및 열교환기용 스테인리스 강관(Stainless Steel Boiler and Heat Exchanger Tubes)은 보일러의 과열관, 화학공업 및 석유공업의 열교환기관, 콘덴 서관, 촉매관 등과 같은 배관의 내․외면에서 열의 수수를 목적으로 하는 배관에 쓰 인다. 우리나라에서는 15종류를 규정하고 있으며, 이중 STS329J1TB, STS410TB, STS430TB를 제외하고는 저온 열교환기용 강관으로도 사용이 가능하다.

(4) 특수용 강관

이음매 없는 유정용 강관(Seamless Steel Oil Well Casing Tubing and Drill Pipes)은 유정의 굴착 및 채유 등에 사용하며, 평로, 순산소전로 또는 전기로에서 얻어진 강괴(ingot)로부터 이음매 없이 제조되고, 판단에는 둥근머리 나사를 내 며, 전기 아연도금이 되어 잇다.

고압가스 용기용 이음매 없는 강관(Seamless Steel Tubes for High Pressure Gas Cylinder)은 KSD3575에 규정한 강제고압 가스용 이음매 없이 제조되고, 1,2,3 종이 있으며, 1종은 수압 50kg/㎠이상이고, 2,3종은 100kg/㎠ 이상의 수압에 견딜 수 있어야 한다.

가열로용 강관(Steel Tubes for Fired Heater)은 석유정제공업, 석유화학공업 등의 가열로에서 공정유체를 가열하는데 사용되며, 탄소강관(STF), 합금강관 (STFA), 스테인리스강(STS TF) 및 니켈-크롬-철합금 강관(NCF TF)이 있다.

(5) 구조용 강관

일반 구조용 강관 : SPS는 토목, 건축, 기계, 발판, 철탑, 울타리, 난간 기타의 구조물에 사용하는 강관으로, 4종류가 있다.

기계구조용 탄소강관 : SM은 기계, 항공기, 자전거, 가구, 기수, 기타 기계부품 에 사용하는 탄소강관으로, 비교적 정말 다듬질이 필요한 것이나 기계부품으로서 절삭가공하여 사용하는 경우가 많다.

다. 동관(copper pipes)

동은 전기 및 열전도율이 좋고, 내식성이 뛰어나며, 전성관 연성이 풍부하여 가 공도 용이하다. 판, 봉, 관 등으로 제조되어 전기재료, 열교환기, 급수관 등에 널 리 사용되고 있다.

순도가 높은 동은 지나치게 연하여 기계적 성질이 강하지 못함으로, 경질 또는 반경질로 가공․경화시켜 사용한다. 동판에는 이음매 없는 인성동관, 무산소동관, 안탈산 동관이 있다. 동에 아연, 주석, 규소, 니켈 등의 원소를 첨가하여 기계적 성질을 개량시켜 내열성, 내식성을 증가시킨 황동, 청동, 니켈, 동합금 등의 동합 금관이 많이 사용된다.

라. 스테인리스 강관(Austenitic Stainless pipe)

스테인리스강이라 하여도 농도가 짙은 염화물 용액에 접촉시킨다든지 특이한 부 식 환경에서는 녹이 나는 경우가 있다. 스테인리스강의 특성을 잘 파악하는 올바 른 사용방법을 따른다면 수돗물이나 100℃의 열탕과 같은 조건하에서는 거의 녹이 슬지 않는다. 즉 스테인리스강 자체가 내식성이 있는 것이 아니고, 스테인리스강 에도 여러 종류가 있어 강의 종류에 따라 각각의 특정 환경에 있어서 우수한 내식 성을 가지고 있다.

스테인리스강은 철에 12~20%정도의 크롬을 함유한 것을 바탕으로 만들어졌기 때 문에 크롬이 산소나 수산기(-OH)와 결함하여 강의 표면에 얇은 피막을 형성한다.

이것은 대단히 강하며, 만일 보호막이 파손되더라도 주위의 산소(O2)와 수산기 (-OH)가 있으면 곧 재생되어 부식을 방지한다.

마. 연관(lead pipes)

납은 금은동과 함께 오래전부터 인류가 사용해 온 금속으로 오늘날에는 대소변 기의 배수관, 굴곡이 많은 수도 안입관, 가스 배관 등에 널리 사용되고 있다. 특 히 연관은 알칼리에는 침식이 되지만 산에는 거의 영구적이며 신축성이 풍부하고 겨울철에 의한 동결에 의한 피해를 줄일 수 있다.

연관의 접합에는 프라스턴 접합, 과잉 용착 땜납 접합, 땜납 접합, 용접이음이 있으며 주로 플라스턴봉에 의한 접합이 이용된다.

바. 플라스틱관(plastic pipes)

단위 길이가 상대적으로 긴(일반적으로 6-9m/본)관을 열융착 등의 방법으로 연 결하므로 단위당 이음개소를 최대한 줄일 수 있어 신속하고 경제적으로 시공할 수 있다. 해수, 습지에서 부식되지 않으면 절대 동파하지 않고 광산등지에서 여러 종 류의 마모성 슬러리를 운반함에 있어 종래 사용되던 여타 배관 재질보다 내마모성 이 탁월하며 영하 80도까지는 물성변화가 없고 외부충격에 강하다.

재질특성에 따라 내벽이 극히 평활하여 관내에 흐르는 유체들의 손실수두를 최 소화하며, 우수한 화학적 안정성과 평활한 표면은 관의 막힘과 부식을 방지함으로 써 탁월한 흐름성을 반영구적으로 유지시켜주며 마찰 손실의 저하로 가동중 원가 절감효과를 얻을 수 있다. 산, 알카리, 염분 등에 부식되지 않으며 해조류나 박테 리아 등의 세균류가 번식되지 않고 토양 중에 존재하는 부식성 물질에 의해서도 녹이 슬거나 부식되지 않으며 수도용 폴리에틸렌관 과 PVC관이 대표적이다.

사. 콘크리트관(concrete pipes) - 흉관

생활하수, 산업폐수, 빗물등 각종 하수를 발생지에서 목적지(하수종말처리장, 하천)까지 누수가 없이 안전하게 이송시키는 하수관거의 일종으로서, 1910년 오스 트레일리아 사람 W.R.HUME(흄)씨에 의해 원심력 제조공법이 개발되어 일명 흄관이 라고 하며, 콘크리트류, 금속류, 수지(플라스틱)류의 하수관거가 있으나 강도, 내 구성, 경제성등 하수관거로서의 전반적인 성능에서 가장 우수하며, 오랜 기간에 걸쳐 가장 많이 사용되고 있어 품질이 검증된 하수관거임. 국내에서는 1966년도부 터 한국공업규격(KSF 4403)이 제정되어, 많은 업체가 연구개발을 통해 우수한 제 품을 생산하고 있다.

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