특수 플랜지(Special Flanges)

 

특수 플랜지(Special Flanges)에 대하여 알아보겠습니다.

 

Piping과 equipment에서 사용되는 특수 플랜지인 Orifice flange, long weld neck flange, reducing and expanding flanges, flangeolet에 대하여 알아보겠습니다. 특수 플랜지는 일반 플랜지처럼 흔하지 않습니다. 이 플랜지들은 Piping이나 equipment 시스템에서 특수한 기능을 위해 사용됩니다.

 

Long Weld Neck Flange

이름에서 암시되는 것처럼 Long Weld Neck Flange는 일반적인 weld neck flange보다 더 긴 목(neck)을 가지고 있습니다. 다른 모든 치수는 일반 플랜지와 동일합니다. 하기 사진에서 보는 것처럼 일반 플랜지와 다른 것을 볼 수 있습니다.
Long Weld Neck Flange 압력기기와 열교환기에 노즐로써 사용됩니다.

 

 

Long Weld Neck Flange가 일반 pipe와 플랜지의 결합보다 더 좋은 2가지 이유가 있습니다.

첫째 추가적인 pipe 단관이 필요하지 않고 일반적인 노즐 연결과 달리 pipe와 flange 사이의 용접을 없앨 수 있습니다.

 

이러한 플랜지의 타입은 일반적으로 고온 고압의 환경에서 사용됩니다. Long Weld Neck Flange은 비용이 더 들지만  높은 신뢰도를 주며 일반 pipe와 flange의 제작과 비교하여 제작 노력을 줄일 수 있습니다. ASME B16.5에 long weld neck flanges에 대한 치수가 나와 있습니다.

 

오리피스 플랜지(Orifice Flange)

Orifice Flange는 오리피스 유량계(orifice flow meter)와 사용되기 때문에 orifice flange라고 불립니다. 오리피스 유량계의 목적은 Pipe를 통과하는 액체나 가스의 유량을 측정하기 위함입니다. 유량 측정을 위해 flange 사이에 오리피스 유량계가 삽입되는데 이를 체결할 수 있게 한 플랜지입니다. 유량을 직접 체크가 불가능하기 때문에 오리피스 플레이트 전 후단의 압력의 차이를 이용하여 유량을 측정하게 됩니다.

이 오리피스 플랜지는 2개가 하나의 set로 구성됩니다.  아래 그림에서 보는 것과 같이 오리피스 플랜지를 사용한 완전한 구성체를 확인할 수 있습니다. (2개의 플랜지, 오리피스 플레이트, 가스켓, 압력 탭(Pressure tap), 2개의 jack screw와 jack screw hole)

 

 

오리피스 플랜지는 Class #300에서 Class #2500까지 이용 가능합니다. Class #300 플랜지는 threaded, slip-on, weld neck end types으로 사용할 수 있습니다. 반면 Class# 600 이상의 플랜지는 오직 weld neck type end connection으로만 이용할 수 있습니다. 이 오리피스 플랜지의 dimension은 ASME B16.36에서 확인할 수 있습니다.

 

오리피스 플레이트(Orifice plate)는 특별히 고안되어 유량을 측정하기 위해 압력의 강하를(pressure drop) 만들어내는 중앙의 hole을 가지고 있습니다. 오리피스 플레이트는 서로 교체하여 사용할 수 없는 것을 알아야 합니다. 예를 들어 water 라인에 사용한 오리피스 플레이트를 hydrocarbon 라인 안에 사용할 수 없습니다. 그림에서 보는 바와 같이 hole의 크기와 각도는 이러한 용도를 위해 특별하게 설계됩니다.

 

 

다음은 가스켓을 확인하겠습니다. 오리피스 플랜지에는 Raised face와 RTJ face의 오직 2가지 타입의 플랜지 면(flange face)이 사용됩니다. 따라서 오직 spiral wound 가스켓과 RTJ 가스켓이 오리피스의 총 2개가 양 쪽의 각각의 면에 세트를 구성하여 사용됩니다.

 

 

Jack screws는  tapped hole에 90도로 flange circle centreline에 드릴되고 검사나 오리피스 플레이트와 가스켓의 교체를 위해 이 플랜지의 분리를 용이하기 위해 사용됩니다.

 

 

그림과 같이 한 쌍의 pressure “Tappings”이 오리피스 안으로 기계 가공됩니다. 이 hole들은 바로 서로 반대쪽에 위치하게 됩니다.
Tap holes은 ½” NPT이나 ½” NPS socket connection으로 나사 가공됩니다.

각 플랜지로부터 하나의 tap hole은 그림과 같이 액체나 가스가 instrument에 도달하게 하는 tube를 돕기 위해 instruments와의 연결을 위해 사용됩니다. 다른 하나의 hole은 plug로 sealing 하게 됩니다.

 

오리피스 플랜지 설치

오리피스 플랜지는 plate에서의 대류를 피하기 위해 쭉 직관으로 이어진 곳에 설치됩니다.경험적으로 말하면 오리피스 플랜지는  straight pipe upstream의 10배와 straight pipe downstream의 5배의 길이가 필요합니다. 일반적으로 pressure taps은 서로 양쪽으로 동일한 고도의 위치에 설치됩니다.

 

 

오리피스 플랜지는  Class# 300, 600, 900, 1500, 2500-pound rating으로 이용 가능하고 dimension은 ASME B16.36에서 다룹니다.  상기 그림은 오리피스 유량계의 설치 모습을 보여줍니다.

 

줄임 플랜지(Reducing Flange)

줄임 플랜지는 pipe size의 변경하기 위해 표준 플랜지 대신에 사용합니다. 이 플랜지는 배관에서의 reducer 사용할 필요를 없게 합니다. 플랜지의 size 표기는 명시된 지름 외에 더 작은 지름의 size를 함께 구성합니다. 줄임 플랜지의 bore와 hub의 dimension을 제외하고 표준 플랜지와 치수가 동일하기 때문에 pipe size의 변경을 하기 위한 경제적인 방법으로 고려됩니다.  

이 플랜지는 weld neck, slip-on, threaded end types으로 이용 가능합니다. 줄임 플랜지가 size 변경에 좋은 수단이긴 하지만 고압에서의 손실 때문에 배관에서는 드물게 사용합니다.

ASME B16.5에서 이 줄임 플랜지(Reducing Flange)에 대한 dimension을 다루고 있습니다.

 

 

확장기 플랜지(Expander Flange)

이 플랜지는 weld neck flange와 유사하지만 pipe의 size가 한 단계나 두 단계 커지게 합니다. reducer와 weld neck flange를 사용하는 것에 대한 대안이 됩니다. 밸브, 압축기, 펌프의 연결에 대해 유용한 방법입니다.  Weld neck의 치수는 연결되는 pipe와 일치하게 하고 다른 치수는 ASME B16.5 플랜지를 따릅니다.

 

 

Flangeolet / Weldoflange / Nippoflange

Flangeolet은 olet과(주로 weldolet과 nipple) flange가 합쳐진 것입니다. 그림에서 보시다시피 hub의 길이는 일반 long neck flange보다 더 깁니다. 고압 배관에 대한 90도 배관 연결을 위해 사용됩니다. 

이 플랜지들은 일반적인 Olet + Pipe + Flange connection보다 2개의 조인트를 감소시키며

Olet + Flange connection경우는 1개의 조인트를 줄일 수 있습니다. 아래의 그림은 flangeolet입니다.

 

 

이상으로 특수 플랜지(Special Flanges)에 대하여 알아봤습니다.