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)

특수 플랜지(Special Flanges)

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

플랜지(Flange) 세레이션(Serration) 면 합격 기준

3. 플랜지 면 마무리(Flange Face Finish)

플랜지 면 마무리(Flange Face Finish)