Oil & Gas 배관의 파이프(pipe) 기초

 

Pipe class와 배관 사양을 완전하게 이해하기 위해서는 pipe 기본 이론을 알아야 할 필요가 있습니다.

Pipe는 process plant에 가장 큰 범위를 포함합니다. 

 

 

Oil Exploration platform, Refinery, Petrochemical complex을 볼 때 가장 눈에 띄는 것은 복잡하게 얽혀 있는 배관 라인입니다. 배관은 하나의 장치에서 다른 장치로 다양한 process material을 운반하는데 사용됩니다.

 

Process plant는 원소재를 유용한 제품으로 변환시키기 위해 특별한 일련의 여러 활동들이 일어나는 곳입니다. 상호 간에 서로 연결된 pipe와 pipe 부품들은 원소재, 중간재 그리고 최종 제품을 요구되는 위치로 정확하게 운반시키는 통로로 사용됩니다.

 

Pipe 란 ?

Pipe는 액체, 가스, 때때로는 고체를 운반하기 위한 배관 시스템에 사용되며 압력을 견딜 수 있으며 직선으로 내부가 비어있는 원통형입니다.

 

Pipe의 분류 (Oil & Gas 라인에서 사용되는 pipe의 type들)

기술적이나 상업적인 요소를 고려하여 다양한 설계 환경에서 사용되는 여러 가지 type의 pipe로  분류될 수 있습니다.

 

소구경이나 중간 사이즈의 pipe가 요구되는 곳에는 seamless pipe가 매우 보편적이나, 반면 대구경 지름의 pipe의 경우 용접심이 있는 pipe가 더 경제적입니다.

 

Pipe의 제조 공정의 방법을 봤을 때 pipe는 seamless와 welded pipe로 분류합니다. Welded pipe는 용접의 방법에 따라 더 세부적으로 구분할 수 있습니다. 용가재(filler metal)가 첨가된 용접의 pipe이거나 첨가되지 않은 용접의 pipe인가에 따라 2가지로 나눌 수 있습니다.

 

 

서브머지드아크용접(Submerged Arc Welding process)은 용가재를 사용한 용접법입니다.

반면에 ERW, EFW, HFW는 용가재가 사용되지 않는 용접법입니다. 용가재를 사용한 SAW pipe는 추가적으로 분류하자면 직선의 용접심(Straight seam)이 있는 pipe와 나선형의 용접심이 있는 pipe로 세분화 할 수 있습니다. 이 Straight seam pipe는 L-SAW pipe 라고 불리거나 혹은 long seam SAW pipe라고도 불립니다.

 

중간 지름의 사이즈의 straight SAW pipe는 보통 하나의 용접심을 가지는 반면에 대구경 pipe는 일반적으로 두 개의 용접심으로 제작합니다.

아래의 그림으로 pipe의 분류를 정확하게 살펴보겠습니다.

 

 

Pipe Dimension

Pipe dimension은 size와 schedule number로 주어집니다.

Pipe의 size를 정의하기 위해 일반적으로 사용되는 3가지 용어가 하기와 같습니다.

• NPS – Nominal Pipe Size
• NB – Nominal Bore
• DN – Diameter Nominal

 

Pipe Size와 Schedule에 대한 세부적인 내용은 추후 다루도록 하겠습니다.

 

Pipe의 dimension은 다음의 standard에서 다뤄집니다.

• ASME B36.10 – Welded and Seamless Wrought Steel Pipe (Carbon & Alloy Steel)
• ASME B36.19 – Stainless Steel Pipe

 

Small Bore Pipe과 Large Bore Pipe 란?

소구경 pipe와 대구경 pipe에 대하여 알아보겠습니다.

 

Small Bore Pipe

보통 2인치 이하의 pipe를 small bore pipe라고 합니다.

그러나 몇몇의 company는 2.5" pipe까지를 small bore라고 구분 짓기도 합니다.

 

Large Bore Pipe (Big Bore Pipe)

보통 2"를 초과하는 pipe를 large bore 혹은 big bore pipe라고 합니다.

 

Pipe Length

Pipe length는 meter나 feet로 명기됩니다. 생산 공정 동안에 pipe는 동일한 길이로 제조되지 않으며 process pipe의 건설 동안에 다양한 길이의 pipe가 요구될 것입니다. 이러한 문제를 다루기 위해 standard에서는 pipe length를 single random과 double random으로 나누어 구분하고 있습니다. 

 

Pipe End

Pipe 끝단부 type은 6가지로 구분할 수 있습니다.

 

1. Plain Ends

   소켓 타입 용접의 피팅과 사용될 때 사용됩니다.

 

 

2. Beveled Ends

   맞대기 용접의 피팅을 사용할 때 사용됩니다. 

 

 

3. Threaded Ends

   배관 시스템에서 나사선 연결 부위부에 사용됩니다. 

 

 

4.  Socket & Spigot Ends

주철로 만든 관(Ductile iron pipeline)과 PVC, GRE/GRP와 같은 비금속의 piping pipeline에 사용됩니다.

 

 

5. Flanged Ends

   볼트 연결이 요구되는 곳에 사용됩니다. 

 

 

Pipe Class에 대하여

Piping class 혹은 Pipe의 class는 플랜트에서 다른 여러 가동 환경 아래에서의 다른 유체를 위해 사용되는 부품(pipe, schedule, material, flange ratings, branch types, valve, gasket, 기타 다른 부품 등)들의 type을 명시한 하나의 document라 할 수 있습니다. 

Pipe class는 가동 압력, 온도, 부식 환경을 고려하여 달라집니다.

Piping class에 따라 material specification이 변경되며 Pipe class는 Piping specification의 부분입니다.

 

 

주어진 pipe class에 적용하는 모든 정보를 다루기 위해 하기 그림과 같은 정리된 문서가 사용됩니다. 이 pipe class에는 현장의 construction engineer 가 쉽게 요구되는 material을 확인하기 위한 line number가 포함됩니다.

 

 

Piping specification이란?

Piping specification은 특정한 제품 혹은 적용에 적용하는 추가적인 요건을 다루기 위해 company에 의해 만들어진 기술적인 문서입니다.

이 piping spec은 code와 standard 요건들을 너머 material, component, service에 대한 세부적이고 추가적인 요건들을 제공합니다. 예를 들어 A106-B pipe를 구매할 때 탄소 함량의 standard 요건이 Max. 0.3% 이지만 추가적인 요건을 Piping specification의 자재구매사양서에 명기하여 Max. 0.23 %로 제한할 수 있습니다.