2장. 배관 자재 2장. 배관 자재 목적: 이 장은 배관에 연결되는 자재의 종류 및 제작 /검사 방법을 기술하여 배관 자재에 대한 이해력을 돕고 현장 점검 시 설치된 배관 재재를 정확이 점검 할 수 있도록 배양 하는데 있다. 목차: 2.1. Pipe 2.2. Flange.

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1 2장. 배관 자재 2장. 배관 자재 목적: 이 장은 배관에 연결되는 자재의 종류 및 제작 /검사 방법을 기술하여 배관 자재에 대한 이해력을 돕고 현장 점검 시 설치된 배관 재재를 정확이 점검 할 수 있도록 배양 하는데 있다. 목차: 2.1. Pipe 2.2. Flange 2.3. Gasket 2.4. Bolts/ Nuts 2.5. 밸브

2 2장. 배관 자재 2.1 Plant공장의 일반적인 배관 자재 종류별 비용 2.2 Pipe의 제작방법
2장. 배관 자재 2.1 Plant공장의 일반적인 배관 자재 종류별 비용 2.2 Pipe의 제작방법 1). Seamless (Wall Thickness) Hot Forming : Min. 3.0㎜ Cold Forming : Max. 1.5㎜ 2). Welded   가) Furnace Butt Welded : -> Without Filler Metal: -> One Longitudinal Seam a-1) Butt Welded : -> Forming & Welding Die a-2) Continuous Welded 7.5% Fitting 2.5% Other 3% Bolt 12% Flange 53% 22% Valve Pipe

3 2장. 배관 자재 b) Electric Resistance : -> w/o F.M : -> One. L.S.
2장. 배관 자재 b) Electric Resistance : -> w/o F.M : -> One. L.S. c) Electric Fusion : -> w/o or w/ F.M: -> One. L.S. : -> Single(in) for Double(In & Out) d) Submerged-Arc : Min.1 Pass In-Out Each : ->w/ F.M : ->One. L.S. : -->SAW e) Gas Metal-Arc : Min.1 Pass In-Out Each : -> w/ F.M. : ->One. L.S. : -->Stainless, Ni-alloy f) Combination Gas Metal-Arc and Submerged-Arc : ->w/ F.M.: Min.1 Pass In-Out Each(Automatic s-a) :->One.L.S g) Double Seam Submerged-Arc : -> w/ F.M. -> Two L.S(DSAW) --> Min.1 h) Double Seam Submerged-Arc : -> w/ F.M. -> Two L.S --> Min.1 i) Double Seam Combination Gas Metal-Arc and Submerged-Arc :->w/F.M.->Two L.S -->Min.1 j) Helical Seam Submerged-Arc : --> w/ F.M --> One Helical Seam --> Min.1 -> Spiral Welded Pipe : -> Using ERW, EFW, DSAW 주) F.M --> Filler Metal L.S --> Longitudinal Seam

4 2) ASTM 에서 규정하고 있는 배관자재의 종류별 표
2장. 배관 자재 2 .3 배관 자재의 종류 1) 일반적으로 사용되는 배관의 재질은 탄소강, 저 합금강, 스테인레스강 으로 분류 되며 GPS 에는 아래와 같이 탄소함량의 한계를 규정하고 있다. 저 탄소 함량 또는 화학적으로 안정된 등급을 사용 스테인레스강 탄소 함량이 0.15%를 초과 하지 않을 것 저 합금강 탄소 함량이 0.25%를 초가 하지 않으면서 탄소 당량이 0.41%를 초과 하지 않을 것 탄소 당량 = ( C+Mn/6) 탄소강 탄소 함량 최소 규정치 재질 2) ASTM 에서 규정하고 있는 배관자재의 종류별 표 A696-C A672-A55 A53-B A285-C A216-WCB A234-WPB A181/A105 탄 소 강 1.1 A672-B70 A106-B A515-70 A105 A672-C70 A333-1 or 6 A516-70 A352-LCB A420-WPL6 A350-LF2 Remark Round Bar EFW Pipes Plates Casting (주조) Wrought Fitting Forgings ( 단조) 일반 분류 Material Group 종류별 Standard Code Material

5 2장. 배관 자재 18Cr-8Ni A A A312-TP304 A A351-CF8 A403-WP304 A182-F304 스 테 인 레 강 2.1 2.2 2.4 2.5 A H A H A312-TP304H A H A403-WP304H A182-F304H 16Cr-12Ni-2Mo A A A312-TP316 A A351-CF8M A403-WP316 A182-F316 18Cr-10Ni-Ti A A A312-TP321 A A351-CF8T A403-WP321 A182-F321 18Cr-10Ni-Cb A A A312-TP347 A A351-CF8C A403-WP347 A182-F347 9 크롬 강 A691-9Cr A335-P9 A387-9 A216-C5 A234-WP9 A182-F9 저 합 금 1.9 1.10 1.13 1.14 5 A691-5Cr A335-P5 A387-5 A234-WP5 A182-F5 2.1/4 A739-B22 A /4Cr A335-P22 A387-22 A216-WC9 CL.3 A234-WP22 A182-F22 1.1/4 A739-B11 A /4Cr A335-P11 A387-11 CL.2 A216-WC6 A234-WP11 A182-F11 Remark Round Bar EFW Pipes Plates Casting (주조) Wrought Fitting Forgings ( 단조) 일반 분류 Material Group 종류별 Standard Code Material

6 2장. 배관 자재 2.4 Flange의 용도 및 종류 1) Flange의 용도 :
2장. 배관 자재 2.4 Flange의 용도 및 종류 1) Flange의 용도 : 장치 및 배관중의 접속, 또는 분해 정비를 위한 Strainer, Filter,Mixer등에 설치. 2) Flange의 종류 : 접속 방법에 의한 종류. Screwed,Slip-On-weld,Welding Neck,Reduced Flange,Socket Weld,Lap Joint,접속면의 형태에 의한 분류. Flat Face, Raised Face, Lapped Joint, Ring Joint, Small Male and Female, Large Male and Female, Small Tongue and Groove, Large Tongue and Groove. 3) Flange 연결 방법에 의한 분류. ◆ Welding Neck Flange. - Pipe 와의 연결은 가장 이상적이다 ( W.N ) 공사 비용이 저렴하다 - 고온 고압의 가혹한 조건에 사용한다. ◆ Slip-On Flange 비교적 가격이 저렴하다. ( S.O ) 끝 단부를 Bevel가공할 필요 없어 취부가 용이하나 용접 개소가 2군데 (안,밖)가 되어 공사 비용이 증가 한다. - 강도에 있어서는 “W.N” 의 2/3 이며, 수명은 1/3까지 이다.

7 2장. 배관 자재 ◆ Socket Weld Flange - 일반적으로 소 구경에 사용된다 (2 “ 이하)
2장. 배관 자재 ◆ Socket Weld Flange - 일반적으로 소 구경에 사용된다 (2 “ 이하) ( S.W ) 사용 온도범위는 46℃에서 260 ℃까지 이다. - 강도 및 수명은 “S.O” 와 비슷하다. ◆ Screwed Flange 일반적으로 저압 소 구경에 사용된다. ( S.F ) 용접이 되지 않는 계통에 사용 한다. - Bending Stress가 예상 되는 곳에는 나사 풀림 현상이 일어 나므로 사용하지 않는 것이 좋다. 4) Flange Face에 의한 분류. ◆ Flat Face 주철제 및 동 합금 제에 적합. - 일반적으로 250 Ib 이하의 소방배관에 적용. - 볼트로 Flange를 접합할 때 Flange 전체면에 Gasket을 적용 하여 강도를 높일 수 있음. ( RF와 FF 를 접합 하면 Bolt 압력으로 FF Flange의 몸체 에 파손이 발생할 수 있음. ) ◆ Raised Face 가장 많이 사용 되고 연질의 Gasket에 사용이 적합. - 일반적으로 ANSI 600 Ib 이하에 사용

8 2장. 배관 자재 ◆ Ring Type - 고온 고압 Line 에 사용 - ANSI 900 Ib 이상에 적용.
2장. 배관 자재 ◆ Ring Type 고온 고압 Line 에 사용 - ANSI 900 Ib 이상에 적용. - Gasket 은 Octagonal Ring 혹은 Oval Ring 을 사용. - Flange 연결 압력이 크므로 WN-Flange를 사용 하여야 함. ◆ Tongue and Groove -위험성 이 있는 유체나 기밀성을 필요로 하는 경우에 사용. - Ammonia 나 냉장, 냉동 장치에 많이 사용. - Flange 연결 압력이 적어도 기밀 보전이 가능 하다. - 자재 보유 시 Tongue 와 Groove 한 쌍으로 해야 하는 불편이 있다. ◆ Male and Female High Gasket Compression 때문에 Metal Gasket을 사용 할 수 있다. - 일반적으로 ANSI 600 Ib 이하에 사용 - 자재 보유 시 Tongue 와 Groove 한 쌍으로 해야 하는 불편이 있다. ◆ Lap Joint 자주 분해 청소가 요구되는 곳에 많이 쓰임. - 가격이 저렴하다. - Bending Stress 의 감소 목적으로 많이 사용 된다

9 2장. 배관 자재

10 2장. 배관 자재 . 5) Flange의 규격 ANSI B Steel Pipe Flanges and Flanged Fittings ANSI B Large-Diameter Steel Flanges ( 26” ~ 60” ) API STD Large-Diameter Carbon Steel Flanges (Class 150~300#) MSS SP Steel Pipe Line Flanges MSS SP High Pressure Chemical Industry and Thread Stubs For use with Lens Gaskets. ISO 2084/ Pipe Line Flanges for General use ISO Equipment for the Petroleum and Natural Gas Steel Pipe Flange Normal Sizes ½ to 24in ( Base on ANSI B16.5 ) 6) Pressure – Temperature Rating 일반 : Rating이란 어떤 주어진 재질과 온도에서 계기압으로 최대 허용 비 충격 작업 압력이다. 따라서 어떤 일정의 기준 온도에서 사용 될 때의 압력을 선택하여 결정한 것이기 때문에 최고 사용 압력은 호칭 압력 보다 상당히 높은 수치로 되어 있다. 그러나 DIN.이나 NF.Flange는 호칭 압력이 최고 사용압력으로 되어 있으므로 호칭 압력과 최고 사용 압력과의 관계를 필히 확인 하여야만 한다 .

11 2장. 배관 자재  온도에 대한 고려 : Flange Joint는 고온 및 저온 에 따라 힘의 변위 또는 Movement가
2장. 배관 자재  온도에 대한 고려 : Flange Joint는 고온 및 저온 에 따라 힘의 변위 또는 Movement가 변이 되므로 누출의 위험을 고려 해야 한다. a). Flange Attachment : Socket Welding 및 Threaded Flanges 는 260℃이상 이며 온도가 급상 하거나 온도의 변화가 빈번한 곳은 사용을 피해야 한다. b). High Temperature Service : Flange의 사용온도가 Creep Range에 도달하면 Flange의 Bolt는 점진적인 이완 작용으로 느슨하게 변하며, 주기적인 Bolt Tightening 작업이 필요 하게 된다, 만일 Flange가 150 lb이며 사용온도 260℃ ~ 400 ℃ 에서 온도의 변화가 급격한 곳이거나 심한 내부 하중이 걸리는 곳에서 Leak현상이 발생하면 400℃ 이상에서 사용하는 Bolt로 교체 하는 것이 바람직 하다. c). Low Temperature Service : 충격저항이 저온에서 견딜 수 있는지 재질 선정 시 충분한 검토가 필요 하며 만일 부적절한 재료가 선정 되었을 시 충격저항, 급격한 온도변화, 저항의 국부 집중으로 인하여 저온에서 안전운전을 기대 할 수 없게 된다.  Slip-On Flange : 운전 조건이 아래에 해당 하면 Flange와 Pipe의 용접을 안 밖으로 해야 한다. a). Severe Erosion, Crevice Corrosion, Cyclic Loading. b). Flammable, Toxic, or Damaging to Human Tissue. c). At Temperature Below -101 ℃.

12 2장. 배관 자재 2.5 Gasket 1). Gasket의 정의
2장. 배관 자재 2.5 Gasket 1). Gasket의 정의 Gasket이란 상대 하는 2개의 정지된 물체사이에 끼워 그 장소에서 내용물이 새어 나오는 것을 방지하는 것을 목적으로 한 Seal의 총칭을 말한다. Gasket : 정지부의 밀봉개소에 사용하는 Seal Packing : 왕복운동, 회전운동 등의 운동면에 사용하는 Seal 2). Gasket의 종류와 구조 Gasket의 종류는 아래 3가지로 크게 구별된다. Metallic Gasket Nonmetallic Gasket Semi Metallic Gasket a ). 금속 Gasket(Metallic Gasket)   금속 Gasket는 그 이름대로 금속만으로 만들어진 Gasket 이다. 이 Gasket는 금속 열성이라는 장점을 살려 고온, 고압의 조건에서 사용되고 또한 내식성이 요구되는 장소에서도 사용되고 있다. 형상으로서는 판상인 것이 일반적이지만 그림 1과 같이 선반 등으로 절삭하여 여러 가지 단면 형상으로 절삭할 수 있다. 자주 사용되는 것으로서는 단면이 타원형의 Oval형 Ring Joint나 단면이 팔각형인 Octagonal 형 Ring Joint 가 있다. 일반적으로 평평한 Gasket 이외의 Gasket는 초고온 고압의 조건에서 사용되는 일이 많고 사용 시 전용 Flange 에 끼워 사용된다. 금속재료로서는 내식성이 있는 Stainless강을 중심으로 Titanium이나 Monel강, Aluminum, 순철, 연강 등이 사용되고 있다.

13 2장. 배관 자재  일반적으로 Gasket와 Flange에서는 그 경도에 있어서 Flange가 손상되지 않도록 경도차에서 HB30 경도의 차를 유지한다. Stainless강을 사용할 시 Flange와 Gasket에는 통상차가 없기 때문에 Stainless강 Gasket에 저 경도 처리를 실시해서 경도차를 유지하고 있다. 그림1. 품명 Corrugated Gasket Serrated Gasket Flat Metal Gasket Octagonal형 Ring Joint Gasket Oval형 Ring Joint Gasket Pressure Seal Ring Gasket Lens Ring Gasket Delta Ring Gasket Metal 중공 O Ring 단면형상

14 2장. 배관 자재 b). 비금속 Gasket(Non Metallic Gasket)
2장. 배관 자재 b). 비금속 Gasket(Non Metallic Gasket) 비금속 Gasket는 금속이외의 재료만으로 만들어져 있는 Gasket이다. 비금속 Gasket 는 유연하기 때문에 조임력을 그다지 줄 수 없는 곳이나 저온· 저압의 장소에서 사용 되는 것이 일반적이다. 형상으로는 판상 뿐이지만, 각 재료는 단체일 뿐만 아니라 타 재료와 조합해서 사용할 수 있다. 많이 사용되는 Gasket는 석면과 고무를 달구어 판상으로 한 Joint Sheet와 고무 중 에서 그 강도를 증가 시키기 위해 각종의 포를 끼워 넣은 포입 고무 Sheet등이 있다. 최근에는 Teflon의 내약품성· 전기 절연성과 또 다른 Gasket의 유연성이라는 장점을 합쳐 Teflon구 Gasket 이 Glass Lining된 장치 또는 전기 절연을 필요로 하는 장소 에서 사용 되고 있다. 또 Non Asbestos 시대를 맞이 하여 Asbestos Free Joint Sheet Gasket 도 사용되기 시작하고 있다. 재료의 종류는 비교적 한정되어 있어 고무, 석면을 중심으로 Teflon, 흑연으로 거의 모든 비금속 Gasket 를 Cover 하고 있다.

15 2장. 배관 자재 c). 금속·비금속 Gasket(Semi Metallic Gasket)
2장. 배관 자재 c). 금속·비금속 Gasket(Semi Metallic Gasket) 금속·비금속 Gasket는 금속이 갖는 장점과 비금속의 유연성을 받아 들여 만들어진 Gasket로 그 조합 의 구조에 따라 금속구 Gasket 와 Spiral Wound형 Gasket 2종류로 구분된다. 금속구 Gasket는 Stainless 나 연강 박판인 석면판이나 Joint Sheet를 싸넣어 내부의 비금속을 외피의 금속으로 지키면서 그 유연성을 이용한 Gasket로 치수나 형상면에서 여러 가지 것을 만들 수 있다는 장점이 있다. 한편 Spiral Wound형 Gasket 는 금속과 비금속 Tape 를 나선형으로 감아서 내륜 주측 과 외륜 주측에 금속 Tape가 오도록 만든 Gasket로 금속의 탄력성과 비금속의 연계성 이라는 장점을 섞은 Gasket이다. 비금속에는 석면, Teflon, 흑연이 사용되고 있고 금속 Tape에는 Stainless, Aluminum 이 사용되고 있다. Gasket의 강도를 증가 시키기 위해서나 Flange 등에 설치했을 시에 Gasket의 위치를 결정 하기 쉽도록 Gasket 의 내측이나 외측에 금속성의 Ring 을 붙일 수도 있다

16 2장. 배관 자재 -70 ~ 100 ˚C 2.5.3 Gasket의 재질(Seal의 재료)
2장. 배관 자재 Gasket의 재질(Seal의 재료) Gasket에는 여러 가지 재료가 사용되고 있지만 크게 나누어서 금속과 비금속의 2종류로 나눈다. 금속은 부식에 강한 Stainless 강을 중심으로 동, 알루미늄, 순철 등 여러 가지가 사용 되고 있다. 비금속으로서는 고무, 석면, Teflon, 흑연 등 한가지 혹은 금속 등과 조합 해서 사용되고 있다. 일반적으로 금속은 온도나 압력이 높은 곳, 비금속은 온도나 압력이 그다지 높지 않은 곳 또는 금속과 조합되어 고온·고압인 곳에 사용된다. Gasket에 사용되는 재료 NR 천연고무 NBR Butadiene Acrylonitrile 고무 CR Chlorprene Rubbers SBR Butadiene Styrene Rubbers CSM Hypalon Si Silicon FPM Fluorinated Rubber U Urethane Rubber -70 ~ 100 ˚C -20 ~ 130 ˚C -55 ~ 130 ˚C -60 ~ 120 ˚C -60 ~ 150 ˚C -120 ~ 250 ˚C -50 ~ ˚C -60 ~ ˚C 고무 비금속 내 열 도 재 료 명 종류

17 2장. 배관 자재 350 ˚C 430 ˚C 815 ˚C 800 ˚C 650 ˚C 870 ˚C 동 Aluminium Monel
2장. 배관 자재 350 ˚C 430 ˚C 815 ˚C 800 ˚C 650 ˚C 870 ˚C 동 Aluminium Monel Titan 비철금속 SUS 304, 304L 5CR- 0.5MO 강 (F5) SUS 316, 316L SUS 321, 347 스텐레스 강 금속 800˚C Graphite 540 ˚C 극 연 강 순 철 탄소강 260˚C Teflon 석면 Seal Board 석면 Joint Sheet 석 면 사 600 ˚C 석면 비금속 내 열 도 재 료 명 종류

18 2장. 배관 자재  300 35 200 탄화섬유. DTFE 4000G Teflon Sheet 150 21 120
2장. 배관 자재 NR : 천연고무 NBR : Nirble Butadiene Rubber CR : Chloropreme Rubber SBR : Styrene Butadiene Rubber Pilaflon : PTFE Pilarfoil : 팽창흑연  300 35 200 탄화섬유. DTFE 4000G Teflon Sheet 150 21 120 PTFE. Joint Sheet PTFE. Joint Sheet PTFE. Joint Sheet PTFE. 4410 4420 4430 4432S Pilflon Jacket 형 Jacket 600 55 110 500 PILAFOIL PILAFOIL. SUS316 6630 6631 Pilafoil Gasket 10 30 NBR 면포. NBR Ramie 섬유. NBR 5001 5002 5003 Rubber Sheet Gasket PTFE. NBR 4400 Pilaflon Sheet ANSI Class 압력 (kgf/㎠) 온도 (℃) Ramie 섬유. NBR 5610 Non-Asbes Sheet 석면. NBR 석면. CR 5000 5000AC 5360N Joint Sheet Sheet Gasket 비고  인 Non – Asbestos Gasket 성 능 표준재료 품번 명칭 분류

19 2장. 배관 자재 분류 명칭 품번 표준재료 성 능 비고  인 Non – Asbestos Gasket 온도 (℃) 압력
2장. 배관 자재 분류 명칭 품번 표준재료 성 능 비고  인 Non – Asbestos Gasket 온도 (℃) 압력 (kgf/㎠) ANSI Class Semi- Metallic Gasket Spiral Wound 형 Metal Gasket 2200 2200N 2300 2300S 2600 2600N 석면. SUS304 PILAFLON. SUS304 PILAFLON. SUS304 PILAFOIL. SUS304 PILAFOIL. SUS304 510 260 600 440 160 2500 900  Metal Jacket 형 Gasket 1000 1001 1004 1006 1100 1600 1604 석면. SUS304 PILAFOIL. 석면. SUS304 510 500 55 110 300 600 Metallic Gasket Corrugated Gasket Serrated Gasket Flat Metal Gasket 1200 1300 1400 SUS304 510 55 110 300 600  Octagonal Ring Joint RX 형 Ring Joint BX 형 Ring Joint Oval Ring Joint 1500 1500RX 1500BX 1501 SUS304 510 5000 20000  API 6A Pressure Seal Ring Lens Ring Delta Ring 1502 1503 1504 SUS304 510 450 440 690 2500 4000   MSS 65 Hollow Metal O-Ring 1700 SUS321 

20 2장. 배관 자재 Gasket 선정   Gasket 선정에 있어서 Gasket 가 사용되는 기기는 배관 Flange, Valve 의 Bonnet, 압력용기 Flange 등 다종 다양하게 사용되고 또 그 사용조건도 여러 가지 이기 때문 에 Gasket의 종류도 대단히 많다. Gasket의 선정은 본래 기기 각각의 요구에 따라 많은 종류 중에서 선택하는 것이 가장 바람직 하지만 오히려 혼선을 초래 할 수 있다. 그러므로 Gasket 를 선정하는데 있어서 필요한 사용조건과 그 일반적 선정 Flow를 다음과 같이 한다. 사용조건 선정 취급 유 체 압 력 온 도 Flange형상 Bolt 개수 Bolt호경 Bolt 재질 허용 조임압 필요 조임압 Gasket품번 Gasket치수 Gasket의 조임하중 Bolt의 조임 Torque

21 2장. 배관 자재 2.5.5 Gasket의 선정 요항 용도 유체 압력 온도 취부압력 고려 사항 고려 항목 선정 방법 순위
2장. 배관 자재 Gasket의 선정 요항 고려 사항 고려 항목 선정 방법 순위 20.4 52.7 105.4 158.4 263.7 최대사용압력 kgf/㎠ ANSI 300 600 900 1500 압력 Class Bolt 의 허용조임압 쪽이 Gasket 필요 조임압 보다도 크면 Seal 이 된다. Gasket 의 필요 조임압과 Bolt의 허용 조임압을 계산에 의하여 검사한다. 취부압력 5 Gasket 의 내열성이나 열 Cycle을 고려하여야 함. Gasket 의 온도에 대한 내열성, 열 Cycle을고려 하여 선택 한다. 온도 4 Gasket 의 내압성이나 압력 Cycle 을 고려 하여야 한다. Gasket의 압력 Class항을 참고 한다. 각 압력 Class 의 최고 사용압력은 아래와 같다. 압력 3 Gasket의 내약품성, 유체의 침투성, 독성 등을 검토 한다. 유체가 어느Group에 분류되는가를 확인하여 그것에 대응하는 Gasket을 선택한다. 유체 2 Flange의 규격등에 따라 Gasket의 종류를 고려 해야 함. 사용되는 Plant혹은 장치의 종류를 확인하여 Gasket에 특별한 배려가 필요한지를 검사 한다. 용도 1

22 2장. 배관 자재 2.6 BOLT 및 NUT의 형상 / 종류 1). Bolt 의 종류 a) Machine Bolt
2장. 배관 자재 2.6 BOLT 및 NUT의 형상 / 종류 1). Bolt 의 종류 a) Machine Bolt b) Stud Bolt 형상 양 Screw 중간이 가는 Bolt ― 반복 충격 하중에 의해 피로 파괴가 일어날 때 사용되며 가격은 약간 비싸다. 중간이 가늘기 때문에 인장강도는 다른 형상의 Bolt에 비해 약하다. C형 전달력을 받는 부분에 주로 사용된다.중간부분의 기둥을 정확히 하지 않으면 맞지 않아 역효과를 일으킨다. D형 양 Screw 중간이 굵은 Bolt ―사용온도가 비교적 높은 곳으로서 Creep이 중요시 될 때 또는 고압하에서 사용된다. B형 전 Screw Bolt ― 가공상 값이 싸기 때문에 가장 널리 사용한다. A형 Description TYPE

23 2장. 배관 자재 2). Bolt & Nut의 재질 a) 일반용 Bolt & Nut (공업 배관용 Stud Bolt / Nut) 400℃ 이하에 주로 사용되는 Bolt / Nut 이다.   해당규격 : ASTM A193. B7 / A194. 2H b) 고압용 Bolt & Nut   ① 400℃ (752℉) 을 초과하는 것으로 다음과 같은 성질을 갖추어야 한다. 고 온도에 대한 저항력이 클 것, 고 온도에 대한 Creep 강도가 높을 것, 내염화성 내식성을 갖을 것, 열팽창계수가 적고 열전도율이 클 것. 일반적으로 650℃ 이하의 것은 Fe을 주성분으로 Cr, Mo,V 등을 첨가하여 내구성을 갖는 특수 강이 사용된다 . 내구성을 필요로 하는 경우는 Cr, Ni, Co 등을 주성분으로 Mo, V, 티탄, 텅스텐 등을 포함한 합금을 사용한다.    ② 사용온도에 대한 주요재질 593℃~400℃ 로서는 일반적으로 Cr-Mo-Ti강이 있고 ASTM A193Gr B16의 상당 하는 재질 이다, JIS에는 해당규격이 없고 ASTM 규격에 있다. NUT는 ASTM A194 Gr4가 적당하다.

24 2장. 배관 자재 ③ 650℃ 까지의 고온에는 Austenite Stainless강 SUS 304가 있고 이 재료의 유사품
2장. 배관 자재 ③ 650℃ 까지의 고온에는 Austenite Stainless강 SUS 304가 있고 이 재료의 유사품 으로 ASTM A320 B8이 있다. ASTM에는 입자간에 석출되는 Cr 탄화강의 석출을 방지 하기 위하여 Cb, Ti을 가한 B8C, B8T가 있다, 이것은 Cr 탄화물이 입자간에 석출하면 입계 부근의 결정내는 Cr 이 부족하여 입간 부식을 진행하기 때문에 Cr 으로부터 탄화 물을 만들기 쉬운 Cb, Ti을 탄소량에 가해 안정화를 계획한다. 이것으로는 Ferrite계의 13Cr(SUS410)을 사용한다. 이것은 ASTM A193 B6S, B6Se에 유사한 재료가 있지만 단 Ferrite계이기 때문에 600℃ 이하에 사용하는 것이 좋다. 또 NUT는 BOLT와 같은 재질을 사용해도 좋다. c) 초고온용 BOLT & NUT 650℃을 초과하는 것이 해당된다. ① ~ 750℃에는 25 – 20 Cr, Ni 강 SUH 33B(JIS G4311)이 있고 AISI 310에 상당 하며 대단히 우수한 내식, 내염화성을 나타내는 Austenite Stainless강으로 기계적 강도도 높다. NUT재질을 SUS 27B가 적당하다. ② 750℃ 이상의 고 온도에는 고 Cr-Ni 강은 불충분하고 Fe-Cr-Ni-Co계 합금이 요구 된다. 750 ~ 850℃에는 Nickel 기합금, 코발트 기합금 재료로 하여 Inconel Waspaloy (미국), Ni, Mo, C계(영국) 등이 있다. ③ 900~ 1000℃가 되면 Cr계 합금이 연구되어 외국에는 실용화 되어 있다.

25 2장. 배관 자재 d) 저온용 Bolt & Nut   ① -30 ~ -100℃ 정도까지는 Cr-Mo 강의 SCM435와 SCM440이 있고 유사품으로 ASTM A320 L7이 사용된다.   ② ~ -200℃결정구조가 면심입방 격자로서 Austenite강이다. JIS에는 SUS 304, SUS 304L, SUS 321이 있고 ASTM에는 A320 B8, B8C, B8D, B8T, B8F가 있다. 특히 그 중에도 SUS 304의 상당품인 B8이 많이 사용되고 있다. e) 내 식용 Bolt & Nut   화학 공업용에 사용되는 내산, 내 Alkali용 Bolt재로는 SUS 304, SUS 304L, SUS 316L 등의 Austenite Stainless강이 사용되고 있다. 내식용으로는 일반적으로 Bolt & Nut에 도금 등을 사용하고 있다. f) Bolt & Nut의 선정 방법 ① Machine Bolt   i) Class - ≤ 300# ii) TEMP. - ≤500℉ (260℃)

26 2장. 배관 자재 iii) 고압에서 Machine를 사용할 수도 있으나 Special로 해야 하므로 Cost가 높아
2장. 배관 자재 iii) 고압에서 Machine를 사용할 수도 있으나 Special로 해야 하므로 Cost가 높아 지게 된다. 그러므로 Cost를 낮추고 시장성을 좋게 하기 위하여 Stud Bolt를 사용하고 있다. Iv) 고압에서 Machine를 사용하지 않는 이유는 Bolt의 Head부분이 파단 될 수 있게 때문이다. v) Stud Bolt ≥ 300℃에서 주로 사용한다. g) 주요 Bolt재의 허용 기준 ⅰ) SS41/SS a) P ≤ 10K T ≤ 260℃ b) Machine Bolt용으로만 사용되고 Stud Blot로는 사용하지 않는다. ⅱ) S25C/S20C or S35C/S25C P ≤ 50K, T ≤ 300℃ ⅲ) SNB7/S25C All Pressure에서 사용 Stud Bolt용 T ≤ 450 ~ 500℃ iv) SNB16/A194 Gr 4 All Pressure, T ≤ 600℃

27 ASTM(ASME) Specification
2장. 배관 자재 3). ASTM Material Specification Of Bolt & Nut M.W.K Type of Bolting Bolt Material ASTM(ASME) Specification Bolts ASTM(ASME) Bolt Mark Nuts B5 5 Chromium(AISI Type 601) A(SA)193 Gr B5 B5 A(SA)194 Gr 3 12 Chromium (AISI Type 415, 416Se & 410) B6 A(SA)193 Gr B6 B6 A(SA)194 Gr 6 B7 Chromium-Molybdenium (AISI Type 4140, 4142 and 4145) A(SA)193 Gr B7 B7 A(SA)194 Gr 2H Unstabilized 18 Chromium - a Nickel (AISI Type 304) B8 A(SA)193 Gr B8 B8 A(SA) 194 Gr 88 Stabilized 18 chromium - 8 Nickel (AISI Type 347 or 321) A(SA)194 Gr 8, 8C or 8T) B8CT A(SA)193 Gr B8C or B8T B8C or B8T 18 Chromium - 10 Nickel - 2 Moilbdenium (AISI Type 316) B8M A(SA)193 Gr B8M B8M A(SA) 194 Gr 8M A(SA)307 Gr B (With heavy hexagon preferred or regular square heads) C8 Carbon Steel A(SA)307 Gr 8 M8 Carbon Steel A(SA)325 A325 A(SA)325 L7 Chromium – Molybdanium (AISI Type 4140, 4142 and 4145) A(SA)320 Gr L7 L7 A(SA)194 Gr 4 S Carbon Steel (Bar Stock) A(SA)36 - A(SA)36 310 25 Chromium – 20 Nickel A276 Type 310 (Dimensions to A193) A276Type310 (Dimensions to A194)

28 2장. 배관 자재 4). Bolt & Nut Selection Table Material 사용온도 0 ~ 100℃
2장. 배관 자재 4). Bolt & Nut Selection Table Material 사용온도 0 ~ 100℃ SCM3/S45C, SNC3/SNC2 A320Gr L7/SNC2, A320Gr L7/A194Gr4 -100 ~ -200℃ SUS304/SUS304, A320Gr B8/A194Gr B 0 ~ 300℃ SS41/SS41, S20C/SS1, S35C/SS41 300 ~ 400℃ S35C/SS41, S35C/S20C, SCM3/S45C A193Gr B7/A 194Gr2H 400 ~ 450℃ SCM1/S45C, SCM3/S45C 450 ~ 510℃ SUS310/SUS304, A193Gr B16/S45C A193Gr, B16/A 194Gr4 510 ~ 600℃ SCM5/A 194Gr4, A193Gr B16/A 194Gr A 600 ~ 650℃ SUS304/SUS304, SUS310/SUS304 A193Gr B8/A 194Gr4 650 ~ 750℃ SUH 33B/SUS304, SUS310/SUS304 A193Gr B8/A194Gr 8 750℃ 이상 Fe-Cr-Ni-Co 계 합금 850℃ 이상 Nickel계 합금, 코발트계 합금 850 ~ 1000℃ Cr계 합금

29 2장. 배관 자재 5). Bolt Nut Selection Table. 1
2장. 배관 자재 5). Bolt Nut Selection Table. 1 316 304, 321,4347 12Cr 5Cr B6 B5 Corrosion Resistant B8(c) B8 Aluminum CB Carbon steel and cast iron Structural Material For use in Vessel internal, pipe supports, furnace parts, etc,. B7 L7 Ferritic 310 B8M B8CT Austenitic B6CT Non- Code AISC MS High strength bolts C3 HS Normal strength bolts Structural steel 1501 1900 1600 1201 1500 1101 1200 1001 1100 751 1000 501 750 451 500 -20 450 -60 -21 -150 -61 -325 -151 -425 Metal Temperature Range – Degrees F Service or Materials Joined Code or Use Anchor bolts, pipe hangers, u-bolts jack screws etc. S STRUCTURAL CONNECTIONS

30 General Classification
2장. 배관 자재 6). Bolt Nut Selection Table. 2 General Classification “ASTM”symobols “JIS” Symbols Service Temp High- Temper ature (Bolt) MILD STEEL A307-B G3101-SS41 260℃ CARBONSTEEL G4051-S25C 420℃ 5Cr-1/2Mo A193-B5 G4107-SNB5 600℃ 1Cr-1/5Mo A193-B7 G4107-SNB7 550℃ Cr-Mo-Va A193-B16 G4107-SNB16 600℃ 18Cr-8Ni A193-B8 G4303-SUS304 800℃ 18Cr-10Ni-Cb A193-B8C G4303-SUS347 800℃ 18Cr-10Ni-Ti A193-B8T G4303-SUS321 800℃ 18Cr-12Ni-2Mo A193-B8M G4303-SUS316 800℃ 15Cr-25Ni-Mo-Ti-V-B A LOW- Temper ature Cr-Mo A320-L7 -101℃ 18Cr-8Ni A320-B8 G4303-SUS304 -196℃ 18Cr-10Ni-Cb A320-B8C G4303-SUS347 -196℃ 18Cr-10Ni-Ti A320-B8T G4303-SUS321 -196℃ 18Cr-12Ni-2Mo A320-B8M G4303-SUS316 -196℃ NUT CABON STEEL(C:0.15%) G4051-S20C 420℃ ARBON STEEL(C:0.40%) A194-2H G4051-S45C 550℃ CARBON Mo STEEL A194.4  600℃ 18Cr-8Ni A194.8 G4303-SUS304 800℃ 18Cr-10Ni-Cb A194-8C G4303-SUS347 800℃ 18Cr-10Ni-Ti A194-8T G4303-SUS321 800℃ 18Cr-12Ni-2Mo A194-8M G4303-SUS316 800℃

31 2장. 배관 자재 Note a). Inconel 600 및 Incoloy 300 은 1038℃ 이상에서 사용할 수 있으며, Inconel 600은 부식의 저항성을 검토 하여야 한다. b). Type B7 Bolt 재질은 Vessel Manholes, Handholes, End Closures, 그리고 여러 Blind Connection 에 사용 할 수 있다. c). Aluminum 합금 재질은 204 ℃ 이상에서 사용 할 수 없다. d). Type B5 Bolt재질은 열 교환기의 Floating Head의 Bolt Diameter를 줄이고자 할 때 사용할 수 있다. ( 426 ℃ ~ 538 ℃ 에서는 고장력 볼트를 사용하여야 함.) e). Type B5 재질은 ANSI Flange에 적용할 수 있으며 이때 Bolt 의 Size 는 계산 되어 져야 한다. 7). Screw 규격 a).  Metric System : 국제적으로 널리 사용되고 있다. b).  Inch System : 미국에서 주로 사용하고 있다. c).   배관이나 압력 용기용의 Bolt Screw의 산수는 Size가 M30 이상이 될 경우는 세목 8산 /Inch (Pitch 3 mm)을 사용하고 있다. 그 이유는, .  너무 과격한 취부로 인한 Bolt의 파단 방지.  단면적을 크게 하므로써 높은 압력에도 견딜 수 있도록 하기 위함이다.

32 2장. 배관 자재 2.7 Valve 1). Valve 의 정의 관 또는 압력 용기에 장치되어 그 회로안에 흐르는 유체, 회로 속의 유체를 차단하거나 유량을 제어하는 기계적 장치이다. 2). Valve의 규격일반 Valve의 규격의 일본 및 외국을 통틀어 상당히 많지만 현재 국제적으로 석유계의 화학 Plant에서 가장 널리 사용되는 것은 ANSI(미국규격협회)와 API(미국석유협회)가 있다. 일본의 대표적인 규격으로서는 JIS B 부문(기계관계)과 JPI(일본석유학회)가 있다. 3). Valve의 사용목적 a)유량조절 b)압력조절 c)속도조절 d)유체의 방향전환 e)유체의 단속 및 유송 4). 종류 a)기능별 Valve의 기능에 개폐(On/Off), 조절, 유동방향의 고정이나 변이는 한 System 으로부터 유체를 방출하는데 있으며, 이 목적을 달성키 위한 Valve 기능은 폐쇄 (Obturating), 회전(Rotating), 미끄럼(Sliding), Squeezing를 통해 이루어진다.

33 2장. 배관 자재 b)기본 구조별 밸브는 기능별로 4가지의 기본구조를 가지며, 이의 장단점은 아래표와 같다. 개 념 기본구조
2장. 배관 자재 b)기본 구조별 밸브는 기능별로 4가지의 기본구조를 가지며, 이의 장단점은 아래표와 같다. 개 념 기본구조 장 점 단 점 Obturating Globe 높은 기밀성 및 유량제어 유체 저항이 크다 ( 폐쇄 ) Rotating Plug 신속히 개폐동작 Soft Seat재질 (PTFE등) 또는 Lubricant의 종류에 따라서 온도나 유체의 제한이 있다. Straight 류 제어 유체저항이 적다 . Ball 유체저항이 적다 주로 Soft Seat(PTFE 등 ) 신속히 개폐동작 재질이 사용된다 . Seat 재질에 조작성이 좋고 Straight 온도 유체의 제한이 있다 . 류 제어 Butterfly 신속히 개폐동작 상동 양호한 제어성 소형 , 경량 Sliding Gate Straight 류의 제어 개폐시간이 길다 . ( 미끄럼 ) 비교적 대형이다 . Squeezing Diaphragm Glandless Type Diaphragm 의 재질이 온도나 Slurry 상태의 유체에 압력의 제한을 받는다 . 적합

34 2장. 배관 자재 c)재료별 1)주철제 Valve : 회주철, 가단주철, 구상흑연주철, Cr주철
2장. 배관 자재 c)재료별 1)주철제 Valve : 회주철, 가단주철, 구상흑연주철, Cr주철 2)주강제 Valve : WCB, LCB 등 3)합금강 Valve : WC6, WC9, C5, C12, CN7M, LC1, LC3등 4)단강제 Valve : A105, F11, F22 등 5)스텐레이스강 Valve : 304, 316, 304L, 316L등 6)특수 합금 Valve : Duralumin 등 7)비금속 Valve : Plastic 등 8)기타 : 납등 d)용도별 일반기계 건설용, 상하 수도용, 건축용, 일반화학 장치용,석유화학용, 발전용 (원자력,수화력), 조선용, 항공용, 고온 고압용, 저온 초저온용 기타. e)사용목적별 1)On-Off : Gate, Slide, Plug, Lubricated Plug, Non-Lubricated Plug, Ball, Butterfly 2)Throttling : Globe, Angle, Y-Pattern, Needle, Butterfly, Diaphragm, Pinch

35 2장. 배관 자재 3)Prevent Back-Flow : Swing, Piston, Ball, Foot
2장. 배관 자재 3)Prevent Back-Flow : Swing, Piston, Ball, Foot 4)Process Control : Automatic Control, Hand Control 5)Safety 및 Protection : Safety, Relief, Safety-Relief, Rupture Disc f) 특수용 전동, 전자자동, 유압, 공압, 원격조작, 긴급차단, 온도조절, 압력조절,수위조절, 감압, 안전, Jacket, Bellows 5). Valve의 호칭압력과 압력-온도 기준 a) 모든 Flange나 Flanged Fitting의 제조, 구매, 설치검사를 하는데 어떤 등급을 만들어 그 재질에 상응하는 등급별 규격을 따르는 것이다. b) 모든 재질은 온도에 따라 그 기계적 성질이 변화 하고, 압력의 고저에 따라 필요 두께가 계산 되므로 압력과 온도를 함께 감안한 등급으로써 이른바 Pressure Temperature Rating (ANSI B16.5, 16.34) 라는 것을 사용 c) 탄소강으로 제조되는 Flange나 Flanged Fitting은 ANSI Code에서는 Class 150,300, 400, 600,900, 1500으로 되어 있고, API Code에서는 75, 150, 300, 600, 900 이며 MSS에서는 150, 300, 400, 600, 900으로 분류되어 있다.

36 2장. 배관 자재 ** Rating이란? 어떤 주어진 재질과 온도에서 계기압력으로 최대 허용 비충격 작업 압력 (Maximum Allowable Non Working Pressure) 이다. ANSI Valve의 Size 범위 125 ~ 600 Class 에서는 36″까지 정해 져 있고 900 Class 이상은 24″, 2500 Class는 18″까지 규정하고 있다. d) Flanged Joint의 Rating ① Flanged Joint란? 두개의 기계요소를 용접이나 나사를 이용하지 않고, 연결 또는 분해할 수 있도록 만든 것으로서 이는 필수적으로 Bolt와 Gasket을 수반하게 된다. ② 따라서 모든 Flanged Joint의 Rating은 Bolt와 Gasket의 어떤 조건을 미리 규정해 놓음으로서만 가능하다. ③ Flange의 Type 선정과 재질선정에 있어 Rating에 입각하여야 하고 Bolt와 Gasket를 동시에 선정하는 것으로 고려되어야 한다. e) Rating와 Valve Materials - Pressure-Temperature Rating을 규정함에는 무수히 많은 재질(탄소강 또는 주철)을 망라하여 분류하기는 어려운 일이므로 각 Standard(ANSI B16.5)를 미리 몇 가지의 재질을 Group화하여 분류하였다. (Group 별 Material 참조)

37 2장. 배관 자재 ① Group 1 Materials : 이는 탄소강과 저 합금강으로 구성되어 있다.
2장. 배관 자재 ① Group 1 Materials : 이는 탄소강과 저 합금강으로 구성되어 있다. ⓐ Si-Killed강으로써 ASTM A105 ⓑ Al-Killed강으로써 ASTM A350-LF1(저온용) ⓒ 3-½Ni합금강으로써 ASTM A350-LF3(저온용) ⓓ ½Mo 합금강으로써 ASTM A182-F1(고온용) ⓔ 1Cr-½Mo 합금강으로써 ASTM A182-F12(고온용) ⓕ 1-¼Cr-½합금강으로써 ASTM A182-F11(고온용) ⓖ 2-½Cr-1Mo 합금강으로써 ASTM A182-F22(고온용) ⓗ 5Cr-½Mo 합금강으로써 ASTM A182-F5A(고온 내식) ⓘ 9Cr-1Mo 합금강으로써 ASTM A182-F9(고온 내식) ② Group 2 Materials : 이는 고온 또는 초 저온에 강하고 내식성이 있는 Austenite Stainless 강이다. ⓐ 18-8 Stainless강으로써 ASTM A182-F304 ⓑ Stainless강으로써 ASTM A182-F316 ⓒ Ti Stainless강으로써 ASTM A182-F321 ⓓ Cb Stainless강으로써 ASTM A182-F347 ⓔ Stainless강으로써 ASTM A182-F310

38 2장. 배관 자재 ③ Group 3 Material : 철을 소량 포함한 비철금속으로 내식성과 특 고압에 특히 강한 자재
2장. 배관 자재 ③ Group 3 Material : 철을 소량 포함한 비철금속으로 내식성과 특 고압에 특히 강한 자재 Alloy20Cb,Alloy 20,Alloy 400,Alloy 600,Alloy 800, Alloy B,Alloy N,Alloy X 등이 있다 f) ANSI의 경우 Butt Weld형은 Flange형보다 높은 온도 압력 기준으로 되어 있다. 그러나 JIS는 호칭압력이 같더라도 압력 온도 기준이 다르기 때문에 주의를 요한다. ①JIS에 의한 Valve의 일반규정 ⓐ JIS B2001(1966) : Normal Size and Bore of Valves ⓑ JIS B2002(1968) : Face-to-Face and End-to Dimensions of Valves ⓒ JIS B2003(1977) : General Rules for Inspection of Valve ⓓ JIS B2006(1982) : Face-to-Face Dimensions for Flanged Control Valves ② JIS의 유체와 최고사용압력 규정 Item ⓐ JIS B : Bronze Gate, Glove, Angle and Check Valves ⓑ JIS B2031(1986) : Gray Cast Iron Valve ⓒ JIS B2051(1986) : Melleable Iron 10K Screwed Valves ⓓ JIS B2071(1976) : 10 Kg/Cm2 Cast Steel Flanged Globe Valves ⓔ JIS B2081(1976) : 20 Kg/Cm2 Cast Steel Flanged Globe Valves ( JIS에 의한 Flange의 압력단계는 JIS B2201(Ferrous Material) 및 JIS B240 “Copper Alloy” 규정 )

39 2장. 배관 자재 ③ ANSI에 의한 Valve의 압력온도 기준
2장. 배관 자재 ③ ANSI에 의한 Valve의 압력온도 기준 ⓐ ANSI B16.1 : 주철제 Flange 및 Fitting ⓑ ANSI B16.24 : 청동제 Flange 및 Flanged Fittings ⓒ ANSI B16.34 : Flange Type 및 Butt-weld Type ⓓ ANSI B16.42 : 구상흑연 주철 Flange 및 Fitting 6). 각종 Valve의 구조 a) Gate Valve 이 Valve는 유체 흐름의 방향에 수직으로 움직이는 Sliding Disc나 Gate로 관로를 열고 막게한 것이다. 용도 : 이 Valve는 차단 Valve, 즉 완전 열림이나 완전 닫힘의 상태로 사용 되며 유량 조절 목적으로는 사용되지 않는 다.고온 고압의 여러 종류의 유체에 사용되나 Slurry나 고점도의 유체에는 사용되지 않는다. 장점 : 완전히 열렸을 때 압력 강하가 작고 완전히 닫혔을 때 Sealing이 잘된다. 단점 : 완전히 열지 않았을 때 진동(Vibration)이 생기기 쉽고 Seat와 Disc의 마모가 생기기 쉽다. 대형의 Gate Valve는 Steam Line에 추천되지 않으며 작동 시 큰 힘이 소요된다. (By-Pass를 활용) MSS-SP45 By-Pass Drain

40 2장. 배관 자재 b) Globe Valve 이 Valve는 Ring 형태의 Seat에 수직으로 작동하는 Stem에 의하여
2장. 배관 자재 b) Globe Valve 이 Valve는 Ring 형태의 Seat에 수직으로 작동하는 Stem에 의하여 Disc나 Plug 형태의 폐쇄 장치로 관로를 열고 닫게 된다. 일반적으로 공 모양의 Valve Body를 가지며 입구와 출구의 중심선이 일직선상에 있고 유체의 흐름이 S자 모양임. 용도 : 주로 조절 목적에 사용되며 유량조절 Valve로 간주된다. 장점 : Short Lift로 개폐 시키는데 신속하며 Seating면의 마모가 적다. 큰 압력 강하로 인하여 압력 조절이 가능하다.Valve 제작에 관한 소재 선정의 폭이 넓다. 단점 : 압력에 강하가 크다 Large Size Valve에서는 작동시 큰힘이 소요되어 Gearing Lever가 필요하다 같은 압력 Valve에 비교하여 Weight 가 많이 나간다. Weight로 인한 Size에 제한을 받는다. c) Ball Valve 하우징 (Housing) 속에 구 (Ball) 를 내장 시켜 Ball을 90회전 시킴으로 개폐작용을 한다 Full Bore및 Reduced Bore Type이 있다. 용도 : Ball Valve는 Flow Control, Pressure Control 개폐작용을 할수 있고, 또 일반적인 액체, 가스뿐 아니라 부식성 유체, 고점도 액체, 저온성의 액체, Slurrg등에 사용 가능하다.

41 2장. 배관 자재 장점 : ㆍ 압력 강하가 적고, 누설이 적으며, 개폐작용이 신속하다 (¼ Turn) 비슷한 압력의
2장. 배관 자재 장점 : ㆍ 압력 강하가 적고, 누설이 적으며, 개폐작용이 신속하다 (¼ Turn) 비슷한 압력의 다른 밸브와 비교하여 크기가 작고 무게가 가볍다. ㆍ ¼ Turn으로 자동화가 용이하다. ㆍ 유체 특성에 따른 Seatring재질이 다양하다. ㆍ 방향 전환이 용이하다. 단점 : 이 Valve를 조절 Valve로 사용할 때 Seat가 튀어 나오기 쉬우며 Ball에 Vent Hole이 없다면 닫힌 상태에서 Ball 속에 차여 있는 액체는 문제를 야기시킬 수 있다. (용착 내지는 응고 등) 즉 재빠른 열림 때문에 Ball속에 있던 액체는 배관상에서 Water Hammering를 일으킬 수 있고 요구되지 않는 압력 동요를 일으킬 수 있다. Soft Seat재질 (PTFE) 이 사용됨에 따라 유체 온도의 제한을 받는다. Fire Safe 기구란? Seal재 및 Seat Ring이 완전히 소손할 정도의 화재를 당하였을 경우 Body와 Ball이 접촉하여 유체가 새는 것을 방지하여 화재 후 에도 개폐가 되도록 한 장치

42 2장. 배관 자재 d) Butterfly Valve
2장. 배관 자재 d) Butterfly Valve - Butterfly Valve는 Valve Body안의 Disc를 90o 이내 범위로 회전시킴으로써 흐름을 개폐하는 회전(Rotary) Valve의 일종이다. 용도 : Ball Valve는 상대적으로 누설이 중요하지 않은 저압력 System에 사용되며 보통 대구경 Line에 사용된다. 장점 : 압력 강하가 적고, 가벼우며 면간 거리가 짧다.가격이 저렴하다. Size 범위가 크다. 단점 : 특수한 Seal이 사용되지 않으면 누설이 많다. 유속이 빠른 흐름에 의하여 종종 Sea l이 상하게 된다. 작동시키는데 큰 힘이 필요하며 저압 System에 제한하여 사용된다. e) Check Valve 역류를 방지하여 한 방향으로만 흐르게 하는 자동 Valve이며 흐름이 역으로 흐르면 닫혀지게 되는 Valve(역지변)이다. 이 모드는 Pump가 멈춘 후에 Pump로 역류를 방지하여 초기상태를 유지하게 한다. Check Valve는 Disc가 Seat로 이동하는 방향에 따라 4가지로 분류될 수 있다. ① Lift Check Valve Disc는 Body나 Cover Plate에 설치된 Guide를 통하여 Body Seat에 대하여 수직방향으로 운동 한다. Spring을 장착하여 일정 방향으로 조작될 수도 있다. 용도 : 역류 방지용 Horizontal Line에 사용되며 압력 강하가 크다. 2″이하 Small Pipe Line에 사용

43 2장. 배관 자재 ② Swing Check Valve
2장. 배관 자재 ② Swing Check Valve Pin(또는 Hinge)에 의해 지지 되어 Swing 운동을 할 수 있는 Valve로써 역류 흐름에 의하여 수직으로 닫혀 지며 대부분 직선 배관에 사용된다. Disc의 운동거리는 Lift Check Valve보다 크며, 이 물질이나 점도가 큰 유체가 Disc의 이동을 방해하기도 한다. Disc의 이동거리는 Valve Size가 커질수록 길어져 결과적으로 Valve의 무게가 커지고 Disc의 운동을 부자연스럽게 하므로 24˚ 이상의 Swing Check Valve는 Multi-Disc Valve를 사용한다. 용도 : 역류 방지용에 사용 장점 : 압력 강하가 적다. Horizontal or Vertical에 사용, 무게가 가볍고 값이 싸다. 단점 : 누설이 많으며 이 물질 침적이 생기기 쉽고, 빠른 유속에서 Sealing 표면이 침식되기 쉽다. ③ Tilting-Disc Check Valve 자주 유동이 바뀌는 곳에 적당하며, Swing Check Valve보다 빨리 Close되며, Seat에 충격이 적게된다. 유동 속도가 클 때는 압력 강하가 크며, 속도가 작을 때는 비교적 Swing Check Valve보다 압력 강하가 적다. 유동이 윗 방향으로 흐르도록 수직으로 또는 수평으로도 설치 할 수 있다. 이 Valve는 값이 비싼 단점이 있고 Swing Check Valve 보다 수리가 곤란하다.따라서 Swing Check Valve를 쓸 수 없는 곳에서만 사용하고 있다. ④ Diaphragm Check Valve Seat를 향하여 작용하는 Diaphragm을 가진 Check Valve로써 잘 알려지지 않은 Valve이다. 두개의Flange사이에 또는 Pipe Union안에 설치된다. 이들 Valve는 흐름 폭이 클 때 좋으며 압력차가 1 Mpa이거나 사용온도가 70℃ 이상일 때는 사용에 제한을 받는다.

44 2장. 배관 자재 ⑤ Dual Plate(Wafer Type) Check Valve
2장. 배관 자재 ⑤ Dual Plate(Wafer Type) Check Valve Semi-Circular Plate가 한 쌍으로 붙어 있는 구조로써 한 개 또는 두개의 Spring 에 한 개의 Hinge Pin으로 Valve Body에 접착되어 있다. f) Plug Valve Cock Valve의 한 Type으로 윤활구조를 갖거나 Sealing면 사이에 마찰력을 기계적으 로 감소시키는 구조를 가지고 있는 Valve이다. 대체로 Plug내에는 틈을 가지고 회전 할 수 있도록 한 실린더나 테이퍼의 구조를 가지고 있다. 용도 : 고온, 저압력에 유용하며 Ball, Gate, Glove Valve와 유사한 기능을 발휘한다. 장점 : 일반적으로 Plug Valve는 크기에서 작으며 타 Valve에 비하여 머리부분이 작고, 넓은 범위의 유체에 유용하다. 단 점 : Plug Valve는 꽉 체결 되거나 벗어나는 경향이 있으며 윤활유가 칠해진 Plug Valve는 주기적인 윤활이 필요하게 된다. g) Diaphragm Valve 이 Valve의 Body는 Diaphragm의 작용이 원활하도록 유연성이 있는 모습으로 되어 있다. Close의 역할은 Diaphragm에 연결된 일종의 압축기구에 의하여 이루어진다. Seat Type에 따라서 Weir Type과 Straight-Through Type으로 구분된다. 대체로 Pinch Valve와 비슷한 이점을 갖는 곳에 쓰이는데 즉, Diaphragm이외의 구동부분에

45 2장. 배관 자재 의해 흐름이 방해 받지를 않아 기밀성이 좋다. 용도로는 식품, 의약품 제조, Sludge, Ore,
2장. 배관 자재 의해 흐름이 방해 받지를 않아 기밀성이 좋다. 용도로는 식품, 의약품 제조, Sludge, Ore, Cement, Pulp등에 쓰인다. Diaphragm의 재질 선정에는 주의 가 필요하며 주로 고무나 플라스틱 화합물이 사용되고 있다 h) Pinch Valve 한 개나 또는 여러 개의 휠 수 있는 부분 즉, Diaphragm이나 고무 튜브 등이 움직여 흐름을 차단한다. 용도 : 찌꺼기를 생성하는 경향이 적어 특히 Slurry나 Gels용 System에 사용 장점 : 상대적으로 염가. 오물에 둔감, 압력 강하가 적다. 꽉 조일 수 있다. 단점 : 휠 수 있는 부문이 마모되기 쉽다, 주기적으로 교환, 저온, 저압의 System에 제 한적 사용, 부식성 물질의 사용은 될 수 있는 부분의 성질에 제한을 받는다. 닫는데 큰 힘을 필요로 한다. 7). 미국과 일본 Valve의 특징 a) 미국의 Valve 1) API – 여러 Type의 Valve가 규정되어 있으므로 구입자가 선택해야 한다. Inspection 은 API STD 598에 규정되어 있다. 2) MSS – 일반적으로 Valve는 전부 MSS를 따라 제작된다. 3) 미국 Valve를 선택할 때 주의할 것은 구입하고자 하는 Valve가 API인가 MSS인가를 명확히 지시하여야 한다. 별다른 Comment가 없으면 MSS Valve를 말한다.

46 2장. 배관 자재 4) MSS와 API의 Valve가 다른점은 API는 많은 Valve에 Back Seat가 있으나 MSS는 없다. 5) MSS Valve가 API Valve보다 가격이 싸다. b) 일본 Valve 1) 석유공업용 Valve는 일본 Market에서는 JPI를 기준하여 생산하고 있다. 2) JPI의 Valve 검사기준은 JPI-7S-39에 규정되어 있다. 3) Back Seat : 구조적으로 운전 중에도 Gland Packing을 교환할 수 있는 모양으로, Stem에 단을 설계여,Bonnet에도 Stem의 단에 맞추어 홈을 가공함으로써 Valve Disc를 완전개방 하여도 Sealing을 할 수 있다, 그러나 운전 중 완전 개방은 Seat나 Stem의 부식이나 손상 등으로 인하여 노출 될 가능성이 매우 많기 때문에 가능한 한 하지 않는것이 좋다.Back Seat도 Body 및 Disc와 같은 모양으로 Stellite용접을 해서 사용하기도 한다. 8). 경제성의 검토 Valve의 기능을 이해한 뒤에 사용 유체에 최적인 Valve를 선택하고 최종적으로 가격을 검토한다. Valve 의 가격에는 수량, 형상의 특수성, 재질의 특수성, 경기의 변동,Maker 의 규모 등의 조건에 의해서 상당한 차이가 있다. 예를 들면, 동일 재질의 Gate Valve와 Glove Valve를 비교 하면 소 구경에서는 Gate Valve 보다 Globe Valve가 싸다. 접속부 형식으로는 Socket Weld Type이 제일 싸고 Screw Type 및 Flange Type순으로 비싸다.

47 2장. 배관 자재 9). Trim 가공방법 뿐 아니라 경도 등 사용조건에 대해 적절한지를 충분히 확인할 필요가 있다.
2장. 배관 자재 9). Trim Trim은 Valve의 가장 중요한 부품이다. 따라서 Trim의 선정에 있어서는 소재의 특성과 가공방법 뿐 아니라 경도 등 사용조건에 대해 적절한지를 충분히 확인할 필요가 있다. Trim의 정의 : Valve의 형식에 따라서도 다르지만 참고로 API 600(Steel Gate Valves), BS (Steel Glove And Glove Stop and Check Valves) 및 BS 1868(Steel Check Valves) 와 JPI-7S-67 (석유 공업용 Valve의 기반 규격) 및 JPI-7S-46(주강제 Flange형 및 Butt Weld Type Valve) 에 의한 정의를 다음 Table2.7.10에 나타냄.

48 2장. 배관 자재 Table2.7.9 / Trim의 정의

49 2장. 배관 자재 10). Seat면의 경도 Seat면은 Valve가 닫힐 때 큰 체결력이 작용하여 Scratch, Jamming 등의 우려가 있으므로 그것을 방지할 목적으로 Disc와 Body의 Seat에 경도차를 두기도 하고 Stellite등 내마모성 금속을 Hard Facing하기도 한다. 그러나 Seat(모재)가 저합금강인 경우 Stellite Hard Facing, 면에 경화 균열이 생기는 경우가 있으므로 Hard Facing 재질선정 열처리 등 고려하여 Hard Facing에 대해서도 충분한 검토를 할 필요가 있다. Stellite는 해외의 경우 API 600에도 규정되어 있는 것처럼 No.6가 많으나 국내의 경우 No.21도 사용되고 있다. 11). Stem의 경도 Stem의 경도는 API STD 600, JPI-7S-36(단강 및 주강 소형 Valve) 및 JPI-7S-67에 따라 HB 200이상으로 규정되어 있으나 Trim의 대표적 재료인 JIS G 4303의 SUS403, ASTM A 182-F6a는 재료 규격에서 규정하는 최소경도가 HB200보다 낮아서 구입시에 경도지정을 행하는 동시에 검사 시에 HB200 이상인지를 확인해야 한다. 12). Trim에 대한 규정 a) Trim을 경화처리 할 경우의 경도는 HF(Stellite)인 경우 HB 400이상 SH (질화 등의 처리) 인 경우 HB 500 이상으로 한다. b) 경화처리하지 않는 Body 및 Seat Face인 경도는 HB 250 이상으로 한다. c) Disc Face와 접촉되는 Body Seat와의 경도차는 HB 50 이상으로 한다. d) Valve Stem의 부식방지 대책

50 2장. 배관 자재 ① 모든 Valve에 사용되는 Gland Packing은 VOC 용인 Graphite Molded Ring
2장. 배관 자재 ① 모든 Valve에 사용되는 Gland Packing은 VOC 용인 Graphite Molded Ring Packing을 사용 하여야 한다. ② Gland Packing과 접촉하는 Stem의 Face는 3S 정도 이하로 평활 하게 하여야 한다. ③ Valve내에 수압 시험 또는 Flushing후 수분이 남지 않도록 완전히 제거한다. ④ 제품으로써 장기보관(1개월 이상) 한 것을 사용할 경우는 부식의 유무를 사전에 확인해야 한다. 13). Trim재료 Trim은 유체에 접촉되는 Valve 내부의 주요부품 즉, Body 및 Disc Seat와 Stem,Back Seat 등을 말한다. 여기에 사용되는 재료는 기본적으로는 Body 재질과 동등 이상으로 한다. 예를 들면 비부식성 유체용으로써 Body가 탄소강이라도 Trim은 내식성 재료13Cr 재질 등으로 하는 것이 통례이다. 미국의 API 및 JPI에서 추천하고 있는 Trim재는 Table 2.7.14, Table 와 같다. ※ Stellite의 특성 Stellite는 미국 Union Carbide사(미국)가 개발한 55Co-28Cr-4W-3Fe 합금강으로 내마모성, 내식성이 좋은 합금으로 특히 고온에서도 경도가 그다지 떨어지지 않는다. .

51 2장. 배관 자재 ※ Stellite의 용도 화력발전, 화학장치 등 고온 고압증기, 고온가스, 초저온 액화가스 등에 사용하는 Valve의 Body Seat 면 및 Disc Seat면, 가혹한 조건인 경우는 Stem 표면의 표면 경화재료로써 Stellite No.6은 필수 불가결한 Trim 재료라 할 수 있다 (Heinse Stellite No.6 자료에서) a) 220℃ 이상의 증기 또는 가스 b) 약 350℃ 이상의 고온 유체 c) 고속유체 슬러지 등 Erosion이 큰 유체 d) 약 -40℃ 이하의 저온 또는 초저온의 액화가스(LPG, LNG 등) 온도℃ HB(Hardness) 300 400 500 375 360 355

52 Table 2.7.13 / Trim No.에 따른 밸브Trim 재질
2장. 배관 자재 Table / Trim No.에 따른 밸브Trim 재질

53 2장. 배관 자재 주 ⓐ JIS G4303의 SUS403, SUS410, SUS420JI 또는 SUS402J2로 한다.
2장. 배관 자재 주 ⓐ JIS G4303의 SUS403, SUS410, SUS420JI 또는 SUS402J2로 한다. ⓑ 최소 HB250으로 하고 Body와 Disc 의 Seat 면간에는 HB50이상의 경도차를 둔다 ⓒ 제작자 표준으로 한다. ⓓ Body와 Disc 의 Seat 면간에는 경도차이를 둘 필요는 없다. ⓔ 질화 (최소 Thickness 0.13mm)경우 ⓕ Body와 Disc 의 Seat 면간 경도차는 제작자 표준으로 한다. ⓖ Ni함유량30% 이상의 Cu-Ni합금으로써 제작자 표준으로 한다. ⓗ Stillite No.6의 상품 ⓘ 탄소 함유량은 0.15% 이상의 것으로 한다. ⓙ Ni 함유량 65% 이상의 Ni-Cu합금강으로써 제작자 표준으로 한다.

54 2장. 배관 자재

55 2장. 배관 자재 주 : (1) Seat의 경도는 250HB 이상으로 하고 Disc와 Body Seat의 경도차는 적어도 50HB 이상으로 할 것. (2) STL #6 및 HF는 다음의 표면경화 처리를 할 것. STL #6 : Stellite #6(400HB 이상) HF : Hard Facing을 표시, Stellite 또는 경도 500HB 이상이 되는 다른 경화법을 말한다. 표면경화처리 되는 것에는 경도차를 둘 필요는 없다. (3) 경도는 Maker의 Standard 로 한다. SH : HF 이외의 다른 경화처리를 말한다. (예를 들면 질화경화법 등) 14). Body Seat 형식에는 일체형(Rigid 또는 Integral)과 교환 가능형 (Renewable)의 두 종류가 있다. 가)일체형 : 일체형에는 Body식(Body의 해당부분에 직접 Seat를 만듬)과 육성용접을 하는 두 가지 방법이 있으며, 육성용접을 따른 경우는 다음 사항에 유의한다. a). 육성용접의 목적이 내식성 및 내마모성 향상 또는 탄화방지의 어느쪽인가를 잘 조사해 둔다. b). 육성용접에는 목적에 부응해서 α-Stainless강을 선정할지, Stillite를 선정할 것인지 등, 어떤 재질을 선정할 것인가에 대해 심사숙고 해야 한다. c). 육성용접에 따른 Austenite계 Stainless강(안정화 Stainless강 포함)에 있어서는 육성 용접 시에 후열처리는 필요하지 않다.

56 2장. 배관 자재 d). 육성용접에 따른 모 재의 열 영향부에 응력 부식 균열(예를 들면 유화물에 의한 응력
2장. 배관 자재 d). 육성용접에 따른 모 재의 열 영향부에 응력 부식 균열(예를 들면 유화물에 의한 응력 부식 균열, 가성소다에 의한 취화 등)의 가능성이 있는 경우에는 모재의 종류에 상응 한 온도와 시간을 정해 후열처리를 할 필요가 있다. 나) 교환 가능형 a) 교환 가능형 Disc Seat 주강 Valve에서의 Disc Seat의 교환가능 형은 최근 그다지 사용되지 않는다. b) Screwed Joint+Tack 용접 Tack 용접을 실시할 경우 Maker는 호칭경, 호칭압력에 관계없이 통상 1개소에 행하는 일이 많다. Tack 용접에 대해서는 그 필요성을 충분히 검토하여야 한다. c) 나사이음 + Seat 용접 Seat Ring을 Body와 끼운 후 Ring과 Body의 닫는 부분을 Seal 용접하는 것으로써 주로 온도변화가 수반되는 유체에 사용되고 있다. Caustic 이나 Amine Service인 경우 후열처리 ( 625± 25˚C )를 실시 한다.

57 2장. 배관 자재 15) 법률 규제 가) NACE에 관해서
2장. 배관 자재 15) 법률 규제 가) NACE에 관해서 NACE(National Association of Corrosion Engineers)는 아래에 표시하는 여러 가지의 규격이 있다.특히 Valve에 관한 규격으로써 NACE STD.MR-01이 있다. 이것은 Sour환경(유황이 많은 환경 : CO2 + H2O)에 있어서 황화물응력부식에 의한 깨어 짐 (Sulfide Stress Cracking, 이상 SSC로 약칭함.)을 방지하기 위한 재료선정 및 재료 가공 기준을 정한 규격이다. a) NACE Standard RP-04-72 Methods and Controls to Prevent In-Service Cracking of Carbon Steel (P-1) Welds in Corrosive Petroleum Refining Environments b) NACE Standard MR-01-75 Materials for Valves for Resistance to Sulfide Stress in Production and Pipe Line Service (Replaces NACE Publication If 166) c) NACE Standard MR-01-75 Sulfide Stress Cracking Resistant Metallic Material for Oil Field Equipment이 범위 내 어떤규칙을 적용하는가에 관한 것은 미리 결정하여 놓는 것이 좋다.

58 2장. 배관 자재 NACE STD MR-01-75, 1.3 항에 Sour환경의 규정이 있고 여기에 해당 하는 환경에서 사용
2장. 배관 자재 NACE STD MR-01-75, 1.3 항에 Sour환경의 규정이 있고 여기에 해당 하는 환경에서 사용 하는 경우는 정해진 SSC 방지기준에 따르는 것을 원칙으로 한다. 또한 일반적으로 Sour환경 에 있어서 Valve의 Stem 혹은 그 외의 높은 응력을 받는 부품은 Martensite Stainless강을 사용 하지 않도록 주의를 해야 할 필요가 있다. 석출 경화용 Stainless강은 규정에 따라 열 처리를 하여 경도가 HRC33 이하이면 사용 가능하다. ( 참고 : NACE STD MR 항 Note 10) Monel을 사용하는 경우는 경도를 HRC 35 이하로 제한 하도록 해당규격에 규정 되어 있으며 또한 260℃(500℉)를 초월해서 사용하지 않도록 주의해야 된다. Disc및 Body Seat 면에 비철금속, 석출경화계 Stainless강 이외의 금속을 사용하는 경우는 경도를 HRC 22이하로 제한해야 되기 때문에 API STD 600, 602이 적용되는 Valve에서는 규정되어진 Seat경도를 확보하기 위하여 Stellite 합금을 용접하는 경우가 있을 수 있다. <참조> (1). NACE STD MR-01-75의 Table 1-5에서 적당한 재료를 선정한다. (2).도금 처리는 모재의 SSC 방지 대책으로서는 적당하지 않다. 기타 목적 예를 들면 Erosion Corrosion 방지 대책으로서 실시할 경우는 NACE Code의 적용 외로서 처리한다. (3).질화 처리도 SSC의 대책으로서는 적당하지 않다. 단지 실시의 필요가 있는 경우는 침투 두께 6 mils 이하 (1mils=0.045mm) 혹은 가스 질화는 대상재의 하부임계 온도 이하에서 처리하게 한다. ( 하부 인계 온도는 가열 중에 Austenite 형성이 시작되는 온도 또는 냉각 중에 Austenite 변태가 완료되는 온도) 처리재에 각인하는 경우 Low Stress Stamp의 것을 사용한다. (NACE기준 5.3항)

59 2장. 배관 자재 (4). SUS 304 계도 필요에 따라서 표면 강화 때문에 공업용 크롬 도금(MICr4)을 실시한다
2장. 배관 자재 (4). SUS 304 계도 필요에 따라서 표면 강화 때문에 공업용 크롬 도금(MICr4)을 실시한다 (5). Austenite계 석출 경화형 Stainless강 (SUS 631)의 경우 (6). 경도 차는 사용자의 지시가 있는 경우에 한한다. (7). Austenite계 Stainless강의 경우 염화물에 의한 SCC이 할 수 있기 때문에 환경 조건에 주의한다 (8). Stem 및 Disc를 비교하여 응력이 걸리지 않는 부품으로 하고 사용자와의 협의에 의하여 NACE Code를 적용치 않는 것이 좋다. 나). Bolt 및 Nut의 Class 구분 Class Ⅰ NACE의 표 1-3 및 3-4장의 재료 Nut재 : ASTM A 194 Gr 2H(경도 HRC 22이하) 또는 NACE내의 표 1-3 및 제 3-4장의 재료 Class Ⅱ Bolt재 : ASTM A 193 Gr B 7M(항복점 80,000 psi 이상 경도 HRC 22이하) Nut재 : ASTM A 194 Gr 2HM(경도 HRC 22 이하) Class Ⅲ Bolt재 : ASTM A 193 Gr B7 Nut재 : NACE에 기재되어 있지 않음.(NACE 1975년판은 A194 Gr1. Gr2. Gr2M) - 설계자 및 사용자는 강도가 낮은 Bolt, Nut를 사용하는 경우는 압력 Rating을 낮추어서 생각한다. 또한 Class Ⅱ의 Bolt, Nut를 사용하는 API 6A Flange에 관해서는 API Code 6A 규격에 의함.

60 2장. 배관 자재 다). 탄소강 및 저합금강 a) Ni 량은 1%이하로 하고 대상재료의 적용한 아래의 열처리를 행한 경도를 HRC 22(HB 237) 이하로 한다. A. Annealing B. Normalizing C. Normalizing Tempering D. Normalizing하여 Astatine화, Quenching Tempering 그리고 탄소강에서 열간 압연한 것은 경도가 HRC 22이하에 있다면 적용 시킬 수 있다. b) 압연, 냉간, 단조 등의 냉간 기공에 의하여 5% 이상의 영구 변형시킨 경우는 ASME Code Spec. VIII, DIV.1에 대해서 595℃ 이상의 열처리를 하고 응력 제거를 실시한다. 열처리 후 경도는 HRC 22이하로 한다. c) A53 Gr B, A106 Gr B, API 5L-X42 Cr-Mo계 저합금강 (AISI 41 XXX 및 그의 개량형) 의 경우는 NACE 3.2 및 3.3.3항을 참고로 한다. 라). Austenite계 Stainless강 NACE 표2의 철, 단조 재료로써 기계적 성질을 높일 목적으로 냉간 가공을 하는 것도 좋지만 Anneling 후의 경도가 22이하에서 적용해야 한다. 더욱 이 재료는 어떤 특정 환경에 있는 염화물에 의한 응력부식 균열이 발생할 수 있으므로 주의를 요한다. 마), Ferrite계 Stainless강 NACE 표2에 기재된 재료는 Annealing하여 경도가 HRC 22이하이면 적용 가능하다.

61 2장. 배관 자재 바). Martensite계 Stainless강
2장. 배관 자재 바). Martensite계 Stainless강 NACE표2의 재료 단조 혹은 주조품 있고, Normalizing 혹은 Austenite화 Tempering을 하여 경도가 HRC 22 이하임과 동시에 NACE 5장(합금, 용접, 절삭, 냉간 가동 등의 기준) 에 일치하면 적용 가능함. 더욱이 제2차 Tempering 온도는 제1차 온도보다 낮게 하는 것이 좋다. 다음에 냉간 가공 후 경도를 HRC 22 이하로 하는 경우 노내 온도 620℃ 이하에서 응력제거를 실시한다. a) 의약품, 식품 Plant에 사용되는 각종 Valve 및 산소용 Valve 의약품, 식품 Plant에 사용되는 각종 Valve 및 산소용 Valve는 Oil Free(금유, 금수)로써, 다음의 이유 때문에 Valve Maker, 구입자 및 사용자는 한층 더 주의가 필요하다. ① 의약품, 식품 Plant의 경우 제품공정에서 사용하는 Valve는 인체에 영향을 고려한다. Valve에 사용하는 Gasket는 수도협회 및 식품위생협회의 인정을 받는 제품을 사용해야 한다. 단, 의약품,식품 Plant 에서는 그 배관의 청정도 Level이 정해 지고 그 Level에 의하여 인정품을 사용하지 않아 도 좋은 경우가 있다. ② 산소용 Valve의 경우 수분의 존재에 의한 녹의 발생, 구르는 마찰에 의한 발화, 잔존유지, 용제, 유기물의 연소 등은 대형사고로 연결될 수 있기 때문에 Valve의 제작 사양서 작성에 유의하며, 세심한 주의를 해야 할 필요가 있다. 또한 의약품 및 식품, 산소 배관용도 제작후의Test방법(Test 요령서), 세정방법(세정 요령서)에 주의하여야 한다.

62 2장. 배관 자재 사). Pressure-Temp. Rating
2장. 배관 자재 사). Pressure-Temp. Rating ① Flange와 Valve의 P-T Rating(압력, 온도기준) 소형 Valve에 Flange를 용접하기 때문에 Valve의 호칭 압력과 Flange의 호칭압력을 바꾸는 경우가 있다. 예를 들면 Class 600의 Socket 용접형 Valve에 Class 300의 Flange를 용접하 는 경우 등,또는 Wafer 형의 Butterfly Valve의 P -T Rating 과 Valve 를 고정하는 Flange 의 P-T Rating등은 일치하지 않는 경우가 많다. 어느것의 경우에도 사용해야 할 경우 안전성 측 면에서 사용여부를 충분히 검토할 필요가 있다. ② API STD 602 Compact Design Valve 이 Valve는 Class 800의 압력, 온도기준으로써 ANSI B16.5(단조 Flange)와 B16.34(단조 Valve) 의 Class와 P-T Rating에 따르는 것은 아니다. Compact Design이라 하는 명칭이 표시하는 바와 같이 전체적으로 모양이 작고 규격은 일반적으로 Reduced Port로 만들어 지고 있다. 또 한 Body 두께의 최소값은 Pipe 의 두께로 Sch.80과 Sch0.160사이의 값에 있고, Pipe에 접속하는 소켓트 부분의 Hub두께는 Sch.80이하의 Pipe를 대상으로 설계되 어야 한다. 이 Valve의 사용은 다음 사항들을 고려 하여 사용 하여야 한다.

63 * Pipe의 두께가 SCH80을 초과하는 배관에는 사용하지 않는다.
2장. 배관 자재 * Pipe의 두께가 SCH80을 초과하는 배관에는 사용하지 않는다. * Stem은 OS & Y Type을 사용한다. * 고온 배관의 경우에는 과대한 외력(특히 굴곡부의 Moment)이가하지 않도록 배관을 Arrange 하든가, 외력을 경감하도록 Support하여 보호한다. 이상과 같은 사항에 추가하여,그 위에 압력, 온도조건 등을 고려해서 Valve 사양을 작성하는 것이 좋다. 아) Valve 청구서 접수 시 구매측면에서 검토할 사항 a) Casting or Forging Valve는 Size 및 Mat’l에 따라서 Casting 및 Forging으로 구분된다. Casting : 2″이상(Carbon Steel인 경우), ½″이상(SUS인 경우) Forging : ¼~ 2″(Carbon/SUS 공용) 2″는 특별히 지정된 Spec.이 없을 경우에는 단조품 보다는 보통 Casting으로 구매를 하는 것이 가격면에서 유리하다. b) Code 및 재질(Body) ANSI, KS, JIS, ASTM, API등에 따라서 Test기준/Body Wall Thickness/Flange Face /Dimension 및 가격에 차이가 있다.

64 2장. 배관 자재 c) Trim Material 유체와 접촉하는 Part중 주요 작동 부위 (Disc/ Seat Ring/ Setm) 를 Trim Part라고 하는데 Trim Material의 종류에는 일반적으로 주강 Valve의 경우 11종류가 있다. 특히 Spec.에 Half Stellited표기가 있을 경우는 Standard + Steliite Seat Ring을 의미하고 Half Stellite 인 경우는 STD가격에 대해서 15% Cost up 되며 Full Stellite인 경우는 STD가격+ 30% Cost up이 적용된다. Seat Ring 및 Disc는 두개의 Part가 면접 촉을 하며 유체의 Open/ Close를 하게 됨으로써 정밀 가공을 요하 Shop에서는 상처가 나지 않도록 관리에 신경을 많이 쓰는 부품이다 d). Class Rating ANSI B16.34에 따라서 Class 150, 300, 600, 900, 1500, 2500으로 구분되며 등급에 따라서 Service Temp에 따른 Max. Allowable Non-Shock Pressure Rating이 변화한다. 같은 Size/Mat’l이라도 위의 등급에 따라서 Valve의 Body 두께라든지, 모든 Dimension이 변화하므로 가격기준도 Class Rating에 따라서 변화한다. e). Connection Part Valve와 Pipe의 연결부위의 종류는 Flange Type/Socket(butt) Welding/Threaded Type등이 있다.

65 2장. 배관 자재 Flange Type : Valve의 종류에 구애 받지 않고 전 Size에 적용시킬 수 있으며, Valve의
2장. 배관 자재 Flange Type : Valve의 종류에 구애 받지 않고 전 Size에 적용시킬 수 있으며, Valve의 Class Rating에 따라 상대 Flange의 Rating이 결정된다. Forging Valve의 경우는 Body 만 Forging처리하고 Flange는 별도로 용접을 하였으나, 용접 부위의 R.T 판독 어려움과 안전성을 고려하여 최근에는 국내에도 Flange + Body를 One Piece로 Forging하는 Integral Type이 개발되어 있다. Welding Type : 주로원자력 발전소의 고압 Valve의 경우에 많이 사용하는데 Forging Valve의 경우는 Socket Welding이 많이 이용되며 Casting Valve의 경우는 Power Plant에 Butt Welding Type이 많이 사용된다. Thread Type : 2″미만의 고압 단조 Valve에 사용된다. f). 가스안전공사각인 확인(Korea High Pressure Gas Law & Marked) Ball/Globe/Check Valve 가운데 Gas Line에 설치되는 일부 Valve는 가스안전공사 각인을 득해야만 한다. 국내 업체들 중 고압가스 관리규정에 의거 제조업체로 승인 이 된 곳은 범한 금속 / 동영공업/ 신신 Valve/ 금강 Valve / 삼신 / 서흥 금속 등이다, 주강 Valve의 경우는 주탕 작업 시 성분 검사에 승인된 것만 다음 공정으로 넘어 갈수 있으며 자체 검사에 합격을 한 후에 가스안전공사에 검사에 각인 받는다. 구매측면에 서는 일반 Valve에 대해서 25~30% 의Cost-up이 된다.

66 2장. 배관 자재 g).Two Piece or Three Piece(Ball Valve의 경우)
2장. 배관 자재 g).Two Piece or Three Piece(Ball Valve의 경우) 제조 업체의 제조상의 특성에 따라 Two or Three가 결정되는 수가 있지만 Three Piece 인 경우는 일반적으로 Small Size가 많으며 Pipe와 직접 용접하는 경우 Teflon Seat가 녹는 것을 방지하기 위해서 용접 후 Internal Part를 Assembly한다. 그러나 일반적으로는 Two Piece Type이 많이 쓰이며, Three Piece의 단점으로는 Leakage의 확률이 높다. h). Fire-Safety Type(Ball Valve의 경우) 화재발생시를 대비하여 Ball Valve의 구조를 Teflon Seat가 녹으면서 Metal to Metal이 되어 유체의 흐름을 막아주는 구조이다. 여기에 적용되는 Code는 API 607 (Fire Test of Soft Seated Quarter -Turn Valve) 이 적용되며,이 Code에 따라 Test후 국제 공인 기관에서 Certificate를 발급받은 Vendor의 Valve 를 구매해야 한다. 또한 Vendor Selection시에는 Certificate를 확인하여 유효기간 및 승인Valve Size를 확인토록 한다. i). Bonnet Type(Welded or Bolted) Casting Valve의 경우는 Class Rating이 900이상인 경우는 일반적인 Pressure Seal Bonnet Type으로 변화하고 있는 추세이며, Forged Valve인 경우는 Bolted Type과 Welded Type이 공용으로 사용 되어진다. Service Line의 특성 및 Maintenance 가격 면에서 차이점이 많으므로 특별한 언급이 없을 경우 Designer에게 꼭 Confirm 해야 한다.

67 2장. 배관 자재 j). NACE Code : Sour환경(유황이 많은 경우)에 있어서 유화물 응력 부식에 의한 균열
2장. 배관 자재 j). NACE Code : Sour환경(유황이 많은 경우)에 있어서 유화물 응력 부식에 의한 균열 (Sulfide Stress Cracking)을 방지하기 위하여 적용하는 Code로 Trim Part의 Hardness 및 Bolt/Nut의 재질이 바뀐다. k). Valve의 시험검사 화학 Plant의 배관에 사용 되는 Valve는 온도, 압력, 유량, 유체 등 사용 조건이 다양하고 Valve를 구성하는 각부품의 재질 및 구조와 제작 방법 등이 다양하다. 따라서 검사는 합 리적이 고도 사용 조건에 대해 적절한 검사 방법 및 판정 기준을 정할 필요가 있다. 또 검 사 담당자는 검사 규격 등 으로 규정되어 있는 검사 방법 및 판정 기준, Valve의 구조와 기능 등을 숙지하고 있어야 한다. 따라서 본 장에서는 구매자의 입장에서 검사 시에 확인 또는 주의할 사항에 대해 주안점을 두고 Gate Valve, Globe Valve, Check Valve, Butterfly Valve, Ball Valve및 Plug Valve 등의 범용 Valve및 그러한 것에 붙는 구동부에 관한 시험 검사에 대해 설명하고자 한다. l). 적용법규 및 규격 Valve의 검사는 기본적으로 적용되는 법규, 구입자가 지정하는 규격 또는 추가 규정에 따라서 행하는 것이 일반적이다. 또, 규격에는 구입자가 지정해야 할 검사 항목 및 구입 자와 Maker가 협의 해야 할 사항이 있으므로 주의를 요한다. 따라서 검사 담당자는 실제 에 적용되는 검사 항목과 그 내용을 충분히 파악하여 검사를 행할 필요가 있다.

68 2장. 배관 자재 ① 화학 Plant에서 사용하는 주요 검사규격 ⓐ JP-7S-39(Valve의 검사기준)
2장. 배관 자재 ① 화학 Plant에서 사용하는 주요 검사규격 ⓐ JP-7S-39(Valve의 검사기준) ⓑ API ST’D 598(Valve Inspection and Test) ⓒ API ST’D 607(Fire Test for Soft-Seated Ball Valves) ⓓ ANSI B16.34(Valves-Flanged and Buttwelding End) ⓔ BS5146(Inspection and Test of Steel Valves for The Petroleum, Petrochemical and Allied Industries) ⓕ KHK E009(Valve 취급 지침) ② 기타 참고로 사용하는 검사규격 ⓐ JIS B2 003(Valve 검사 등칙) ⓑ MSS SP-61(Pressure Testing of Steel Valves) ③ 상기 ①, ②항 이외에 주요국의 Valve관련 규격 ⓐ 미국(Valve관련 규격 포함) ㆍAmerican Petroleum Institute(API) API , “Ductile Iron Plug Valves” API , “Wafer-Type Check Valves” API , “Cast-Iron Gate Valves” API , “Steel Ventun Gate Valves”

69 API 606-82, “Compact Carbon Steel Gate Valve, Extended Body”
2장. 배관 자재 API , “Valves Inspection and Test” API , “Steel Plug Valves” API , “Steel Gate Valves, Flanged or Buttwelding Ends” API , “Ductile Iron Plug Valves” API , “Large Diameter Carbon Steel Flanges(Nominal Pipe Size 26 Through 60 : Classes 75, 150, 300, 400, 600, and 900” API , “Compact Carbon Steel Gate Valve, Extended Body” API , “Fire Test for Soft-Seated Ball Valves” API , “Butterfly Valve to 150 PSIG and 150F” API RP 6F , “Recommended Practice for Fire Test for Valves” ⓑ American Society of Mechanical Engineers(ASME)/American National Standards Institute (ANSI) ASME Boiler and Pressure Vessel Code, 1986 Edition, Including all mandatory addenda in effect on the date of the order Section Ⅰ, “Power Boilers” Section Ⅱ, “Material Specifications” Part A-Ferrous Materials Part B-Nonferrous Materials Part C-Welding Rods. Electrodes and Filler Metals

70 2장. 배관 자재 Section Ⅴ, “Nondestructive Examination”
2장. 배관 자재 Section Ⅴ, “Nondestructive Examination” Section Ⅵ, “Pressure Vessels”. Division 1 Section Ⅸ, “Qualification Standard for Welding and Brazing Procedures, Welders, Braxers, and Welding and Brazing Operators” ASME/ANSI B , “Pipe Threads, General Purpose(Inch)” ASME/ANSI B , “Cast Iron Pipe Flanges and Flanged Fittings” ASME/ANSI B , “Pipe Flanges and Flanged Fittings” ASME/ANSI B , “Face-to-Face and End-to-End Dimensions of Ferrous Valves” ASME/ANSI B , “Bronze Flanges and Flanged Fittings” ASME/ANSI B , “Buttwelding Ends” ASME/ANSI B , “Valves-Flanged and Buttwelding Ends” ASME/ANSI B , “Chemical Plant and Petroleum Refinery Piping” Including Addenda thru B31.3a-88 ASME/ANSI B , “Welded and Seamless Wrought Steel Pipe” ASME/ANSI B , “Stainless Steel Pipe” ASME/ANSI B , “Surface Texture” ⓒ American Welding Society(AWS) AWS A , “Solid Surfacing Welding Rods and Electriodes” ⓓ American Water Works Association(AWWA) AWWA C504-80, “Rubber-Seated Butterfly Valves”

71 2장. 배관 자재 ⓔ Manufacturers Standardization Society of the Valve and Fittings Industries(MSS) MSS SP-25-78, “Standard Marking System for Valves, Fittings,Flanges and Unitons” MSS SP-44-85, “Steel Pipe Line Flanges” MSS SP-45-82, “Bypass and Drain Connection Standard” MSS SP-53 [Quality Standard for Steel Castings and Forgins for Valves, Flanges, and Fittings and Other Piping Components Magnetic Particle Examination Method] MSS SP-54 [Quality Standard for Steel Castings for Valves, Flanges, and Fittings and Other Piping Component-Radiographic Examination Method] MSS SP-55 [Quality Standard Steel Castings for Valves, Flanges, and Fittings and Other Piping Component-Radiographic Examination Method] MSS SP-61-85, “Pressure Testing of Steel Valves” MSS SP-67-83, “Butterfly Valves” MSS SP-71-84, “Cast Iron Swing Check Valves, Flanged and Threaded Ends” MSS SP-72-87, “Ball Valves with Flanged or Buttwelding Ends for General Service” MSS SP-78-87, “Cast Iron Plug Valves Flanged and Threaded Ends” MSS SP-80-87, “Bronze Gate, Globe, Angle, and Check Valves” MSS SP-85-85, “Cast Iron Globe and Angle Valve, Flanged and Threaded Ends”

72 2장. 배관 자재 ⓕ 일본 ㆍ JIS-B2001(1966) – Valve의 호칭경과 구경
2장. 배관 자재 ⓕ 일본 ㆍ JIS-B2001(1966) – Valve의 호칭경과 구경 B2002(1967) – Valve의 면간촌법 B2003(1977) – Valve의 검사통칙 B2011(1984) – 청동 Valve의 제품규격 B2031(1986) – 주철 Valve의 제품규격 B2071(1976) – 주강 Valve의 제품규격 ㆍ JIS-7S-24(1974) – Valve의 표시방법 7S-36(1975) – 단강 및 주강소형 Valve 7S-37(1965) – 주철 Flange형 Out-Side Screw형 Gate Valve 7S-39(1980) – Valve의 검사기준 7S-46(1978) – 주강제 Flange형 Valve(Class 150, 300) 7S-47(1974) – 주강제 Flange형 및 Buttweld 용접형 Valve(Class ) 7S-48(1974) – Flange형 Ball Valve 7S-57(1979) – 경량형 탄소강제 Gate Valve (Class 800, Screw형, Socket 용접형)

73 2장. 배관 자재 ⓖ 영국 BS1212 Ball Valves(Excluding Float 3)
2장. 배관 자재 ⓖ 영국 BS1212 Ball Valves(Excluding Float 3) Part 1 : Pistion Type Part 2 : Diaphragm Type(Brass Body) – Metric Units BS1218 Sluice Valves for Waterworks Purpose BS1414 Flanged and Butt-Welding end Steel Outside-screw-and-yoke Wedge Gate Valves for the Petroleum Industry BS1415 Mixing Valves(Manually Operated) for Ablutionary and Domestic Purposes BS1570 Flanged and Butt-Welding end Steel Plug Valves for the Petroleum Industry(Exciuding Well-Head and Flow-line Valves) BS1735 Flanged Cast Iron outside-screw-and –yoke Wedge Gate Valves Class 125, Sizes 1-1/2 inch to 24 inch, for the Petroleum Industry BS1868 Flanged Steel Check Valves for the Petroleum Industry BS1873 Flanged Steel Globe for the Petroleum Industry BS1952 Copper Alloy Gate Valves for General Purposes BS1953 Copper Alloy Check Valve for General Purpose BS2060 Copper Alloy Screw-down Stop Valves for General Purposes BS2080 Summary of Face-to Face Dimensions of Flanged Ferrous Valves for the Petroleum Industry BS2080 Underground Plug Cocks for Cold Water Services(Scottish Type)

74 2장. 배관 자재 BS2985 Cast and Forged Steel Wedge Gate, Globe Check and Plug Valves, Screwed and Socket-Welding, Sizes 2 inch and smaller, for the Petroleum Industry BS3464 Cast Iron Wedge and Double Disk Gate Valves for General Purposes BS3808 Cast and Forged Steel Flanged Screwed and Socket Welding Wedge Gate Valves(Compact Design). Sizes 2 inch and Smaller, for the Petroleum Industry BS3948 Cast-Iron Paralled Slide Valves for General Purposes BS3952 Cast-Iron Butterfly Valves for General Purposes BS3961 Cast-Iron Screwed-down Stop Valves and Stop and Check Valves for General Purposes BS4090 Cast Iron Check Valves for General Purposes BS4133 Flanged Steel Parallel Slide Valves for General Purposes BS4312 Flanged Steel Screw-down Stop Valves Stop and Check Valves for BS4460 Steel Ball Valves for the Petroleum Industry metric BS1968 Floats for Ball Valves(Copper) BS2456 Floats for Ball Valves(Plastics) for Cold Water

75 2장. 배관 자재 Ⓗ 독일 DIN 3202 Sheet 1 Face-to Face Dimensions of Flanged
2장. 배관 자재 Ⓗ 독일 DIN Sheet 1 Face-to Face Dimensions of Flanged Sheet 2 Do Weld-in Valves Sheet 3 DIN Sheet 1 Gate Valves, General Information Sheet 2-4 Cast Iron Gate Valves Sheet 6,7 Non Alloy Steel Gate Valves DIN Sheet 9 Alloy Steel Gate Valves Sheet 10 Stainless Steel Gate Valves Sheet 11, 12 Copper Alloy Gate Valves, Calculation 16). 시험검사의 정의 “시험”과 “검사”의 용어는 JIS Z 8101에 검사(Inspection)에 대한 정의가 있기는 하나, 양자의 구분이 명확하지 않고 완곡하게 사용 되어 있는 상황이다. ANSI에서는 “ Inspection”에 관한 용어로써 “ Examination”과 “ Testing”이 있어 정의가 명확하게 정해져 있으므로 참고로 하면 다음과 같다.

76 2장. 배관 자재 가) ANSI B Examination : 대상물이 지정된 요구사항에 적합하게 되어 있는지의 여부를 조사 (investigation)하는 검사 (Inspection)의 한 요소이다. 통상 비파괴 의 상태로 행하고, 간단한 조작, 검량 및 측정을 포함한다. Inspection : 시험(Examination), 관찰(Observation) 또는 측정(Meaurement)의 수단을 이용하여,대상물이 미리 설정된 품질 요구 사항에 일치 되었 는지의 여부를 판정하는 품질관리(Quality Control)의 한 과정이다. Testing : 대상물을 어떤 물리적, 화학적 환경 또는 운전 조건하 에 둠으로서 그 대상물의 성능이 지정의 유고사항에 합치되어 있는지의 여부를 판정 또는 검정하는 것. 나) ANSI/ASME B31.3에서의 정의 Examination: 부품의 제조자, 제작자 또는 조립자가 행할 품질관리의 행위에 적용한다.(341.1항) Inspection : 소유자의 검사원 또는 검사원의 대리자가 소유자를 위해 행할 행위에 적용한다.(340.1항)

77 2장. 배관 자재 17). 검사의 종류 Valve의 검사는 Maker가 품질 관리 및 품질 보증을 위해 자체적으로 실시하는 “자체검사” 와 구입자가 품질 확인을 위해 행하는 “수입 검사”로 나눌 수 있다. 자체 검사는 통상 제조 업체가 사내의 규준, 규격, 고객 요구서 등에 따라 행하는 것이 일반적이다. 수입 검사는 구입자의 입장에서 대상물의 계약서, 주문서, 구입 요구서 및 사양서, 승인도면 등의 규정 을 만족하고 있는지를 확인하고, 동시에 관리 책임의 구분을 명확하게 하기 위하여, 원칙적 으로 구입자의 검사원 (또는 대리자) 의 입회하에 Valve Maker의 공장에서 실시한다. 수입 검사는 통상 구입자가 구입시에 미리 Valve의 사용조건, 재질, 구조등을 고려하여 검사 항목 으로 지정한 것에 대하여 행하는 일반적이나, 특수한 재료를 사용하는 경우 등 조립 후에는 확인할 수 없는 경우에 대해서는 필요에 따라 제작 중 또는 조립 전에 확인을 위해 입회를 행 하는 중간 검사를 실시 하기도 한다.

78 2장. 배관 자재 가). 검사항목 일반적으로 실시되어지는 Valve의 검사항목에는 다음의 것이 있다. 1) 재료검사
2장. 배관 자재 가). 검사항목 일반적으로 실시되어지는 Valve의 검사항목에는 다음의 것이 있다. 1) 재료검사 2) 외관검사 3) 표시검사 4) 치수검사 5) 조립, 구조검사 6) 용접, 열처리, 경도검사 7) 비파괴 검사 8) 압력검사 9) 기밀검사 10) 고온검사 11) 저온검사 12) Fire Safe 검사 13) 기능, 작동검사

79 2장. 배관 자재 나). 시험검사의 내용 1) 재료검사 재료 검사(Material Inspection)은 통상 다음의 각 부품에 대해서 지정된 JIS 또는 ASTM 등의 재료규정과 재료검사 증명서(Material Certificate)를 대조하여 확인한다. ① Body 및 Bonnet ② Trim(Stem 등의 경도도 포함한다.) ③ Bonnet, Bolt 및 Nut 저온용 Valve로써 JIS G5121의 Stainless강 주강품 (SCS 12등) 또는JIS G4107의 고온용 합금강 Bolt재(SNB 7등)을 –30℃를 넘는 저온에서 사용할 경우는 저온 충격 시험이 필요한 경우가 있다. 특수한 재료(Trim재가 Monel, SUS304L, SUS316L등의 경우)또는 Maker 표준이외의 Gasket 및 Packing재를 지정한 경우에는,지정된 재료 및 형번에 있는 것을 입회 검사 시에 확인해야 한다. ④ Stainless Steel 316 Grade에 대한 Material은 “Mo.” 검출시험이 실시되어야 한다.

80 2장. 배관 자재 2) 외관검사 외관검사는 주강표면(내외면), 기계가공, Seat면, 각지거나 구부러진 부분, 용접부
2장. 배관 자재 2) 외관검사 외관검사는 주강표면(내외면), 기계가공, Seat면, 각지거나 구부러진 부분, 용접부 (보수부분을 포함) 등의 외관을 확인한다. - 주강표면 외관검사의 판정기준은 Valve의 제품 또는 재료의 규격으로 규정하고 있으나, 결함 과 같은 것의 구체 적인 치수가 나타나 있지 않으므로, 그 정도의 주강 Valve의 주강 표면에 관한Visual Inspection의 Guide로서, MSS-SP55에 Acceptance Criteria의 사진집이 나와 있다.따라서 Make가 소유하고 있는 판정기준이 되는 표준 적인 사진 을 확인하고, 또 사전에 결함의 구체적인 치수기준을 명확히 한 후에 검사를 실시하 는 것이 좋다. - Seat 및 Back Seat면 Body의 Seat, Disk의 Seat 및 Back Seat의 Seal면은 균열, 핀홀(Pin Hole) 흠집 등이 없는 무결함 이어야 하는 것을 필히 유념하여 확인해야 한다.

81 2장. 배관 자재 - Flange의 Serration
2장. 배관 자재 - Flange의 Serration API ST’D 600(Steel Gate Valves, Flanged or Buttwelding Ends) 또는 ANSI B16.34에 따른 Valve의 Flange는 ASNI B16.5(Pipe Flanges and Flanged Fittings)에 따른 평면좌(Raised Face) 및 Large Male and Female Flange의 Gasket 접촉면에 Serration 가공을 할 필요가 있다. 그렇게 때문에 규격에 맞춰서 시공되고 있는가를 확인해야 한다. 또 양쪽 Flange의 Gasket 접촉면에 손상을 줄 경우가 많으므로 Flange면의 손상 유무를 확인해야 한다. - 도장 Body 및 Bonnet 등에 도장이 지정되어 있는 경우에는 주강표면에 대한 도료의 접촉이 나빠 도막이 떨어져 나가는 경우도 있으므로, 표면처리 상태 및 지정된 도료가 적절한 두께로 칠해져 있는지를 확인해야 한다. 특히 도막의 두께가 측정기에 의해 실측하는 경우도 있으므로 규정치 이상의 도막 두께로 되어 있는 것을 확인한다. 도장은 필히 Body 및 Bonnet의 주강표면 또는 가공면의 외관검사, 압력검사가 종료된 후에 실시한다.

82 2장. 배관 자재 3) 표시검사 Valve의 Marking Inspection은 JPI-7S-24(Valve의 표시방법) 또는 MSS-SP-25 (standard Marking System for Valves, Fittings, Flanges and Unions) 에 규정되어 있는 대로, Valve의 Body 또는 명판 (Name Plate)에 주요재질 (Body 및 Trim), 호칭압력, 호칭경, 유체 방향 등이 규정대로 표시되어 있는지를 반드시 확인해야 하며 API ST’D 600 또는 ANSI B16.34의 적용을 받는 Valve는 용해번호 (Melt Number) 또는 용해 식별기호(Melt Identification and Symbol)의 표시가 필요하다. 또 저온용 Valve같은 특별한 사용상의 제한이 있는 경우에는 그러한 내용이 명확하게 Name Plate등에 표시되어 있는지를 확인해야 한다. 저온용 Valve의 Body 재료에는 각인에 의한 표시를 금지하는 경우가 있다. 또 각인하는 경우라도, 예를 들면 ASTM A352에서 규정되어 있는 것과 같은 Low-Stree Stamp에 의해 행하는 것이 일반적이다.

83 2장. 배관 자재 4) 치수검사 치수검사 (Dimensional Inspection)은 Valve가 승인도면에 규정된 치수 및 공차 내에 제작되어 있는가를 확인해야 한다. 특히 배관과의 접속부 및 조립 또는 조작성 등을 고려하고 다음의 항목에 대해 검사를 실시한다. ① 면간 치수 ② 구경 ③ Body 및 Bonnet의 최소살 두께 ④ Stem의 최소경 ⑤ 양쪽 Flange의 평행도, 수직도, Bolt Hole의 PCD (Pitch Circle Dia) 및 회전편차, 또 Ring Joint의 경우에는 Ring홈의 치수등 Flange 면의 경사가 큰 경우, 조립에 지장을 초래하여 조립 시 과도한 하중이 Body 에 작용하므로 가능한 한 경사를 작게하는 것 이 바람직하며, 지정된 허용치 내에 있는지를 확인해야 한다. ⑥용접 개선부(치수, 개선각도) ⑦Valve Full Open상태에서의 중심위치로부터 Handle 또는 Stem선단까지의 높이 ⑧Actuator 또는 Gear Operator 조립시의 치수 및 Orientation ⑨기타 특별히 지정된 것.

84 2장. 배관 자재 5) 조립, 구조검사 조립, 구조검사(Assembly Inspection)는 기본적으로 승인 도면대로 Valve가 제작되 었는가를 확인하는 것이지만, 통상 Maker로부터 제출된 도면은 제작도가 아니고 각 부분의 상세 치수가 표시되어 있지도 않으므로, 입회 검사 시 확인하는 것이 좋으리 라고 생각되는 주요 개소를 다음에 표시한다. a) Stem과 Disc의 연결 b) Stem의 Disc와의 접속부의 형상(Button형, T형) c) Stem과 Packing의 밀착부(Gland), Yoke Sleeve(Stem Nut.) Back Seat Bushing 등과의 Clearance d) Stem나사의 Pitch e) Stem면의 마무리 상태(정도) f) Seat의 조립 g) 양쪽 Flange의 Bolt Hole(Hole위치, 간격 및 수) h) Packing의 재질, 단수 및 삽입방법 i) Eye Bolt보수, 유지방법 j) Disc Guide k) Stem Nut(또는 Yoke Sleeve)의 연결 l) Wear Travel은 API 598을 따랐는지 여부

85 2장. 배관 자재 6) 용접, 열처리, 경도검사 내압부를 용접구조(Body에 Flange등을 용접에 의해 조립한 것 등)로 한 Valve 또는 용접 구조제 Valve의 용접부는 용접 또는 배관 또는 압력용기의 용접 요구사항을 만족하는 품 질이 얻어지고 있는 가를 검사할 필요가 있다. 따라서 구입자는 Valve Maker가 용접 및 용접부의 검사에 관한 요구사항 (적용 규격을 포함) 을 충분히 이해하여, 용접시공 또는 검사가 행해지도록 배려하는 것이 좋다. ⓐ 용접에 관련 규격 화학 Plant의 용접에 관한 규격으로서 많이 사용되는 것은 ANSI/ASME B31.3 / ASME Sec. VIII DIV. 1(Pressure Vessels) /ASME Sec.IX(Welding and Brazing Qualifications)등이 있다. 참고로, API ST’D 600에서는 양쪽 Flange를 용접에 의해 조립하는 경우에는 돌출 형상으로 하여 그 용접부는 용접 방법 및 용접사의 확인 시 험을 포함해서, ANSI/ ASME B31.3에 따르도록 규정하고 있다. ⓑ 용접방법 및 용접사의 검사 미리 용접시공 요령서(Welding Procedure Specification, 이상 WPS라함)을 작성 하여 WPS에 의해 용접된 용접 시에 대해서 시험을 실시하고, 시공법의 확인을 행 하여 기록 한다. 용접부는 확인된 WPS 따라서 JIS,JPI등에 의해 인정 된 자격 소지자 가 용접 시공을 해야 한다. 필요에 의해서 용접사 기량확인 시험을 실시하는 경우도 있다. 따라서, 규정 된대로의 용접사 및 용접 방법(WPS)에 의해 충분히 건조된 규정 의 용접봉을 사용하여 용접을 행하는 지를 확인해야 한다.

86 2장. 배관 자재 ⓒ 용접후 열처리 및 경도시험 용접후 열처리와 경도에 관한 ANSI의 규정을 참고하여야 한다. 용접후 열처리의 검사는 온도 곡선에서 그의 상승 또는 냉각속도, 유지시간 및 유지온도 등을 확인을 한다. 경도 시험의 실시에 대한 ANSI/ASME B 의 항의 규정은 다음과 같다. (제품의 용접부, Hot Bent부 및 Hot Formed 부의 배관의 경도시험은 열처리가 만족하게 행해졌는가를 확인하기 위한 것이다. 경도의 제한은 용접 가장자리에서 가능한 한 가까운 열 영향부위(Heat Affected Zone)와 용접부에 적용한다.) ⓐ 경도제한이 ANSI B31.3의 Table 에 지정되어 있는 경우, Furnace에서 열처리 를 한 각 Batch에 대해 용접부, Hot Bends, Hot Formed Components의 10% 이상에 대해 경도시험을 행한다. 단,국부 가열한 것에 대해서는 100% 경도시험을 행해야 한다. ⓑ 유사하지 않은 금속을 용접으로 결합할 때, 지정된 모재와 금속 재료에 대한 경도제한 을 만족해야 한다. ⓒ Trim Material의 경도시험 Trim Material의 경도시험은 NACE 및 API 598에서 요구하는 경도치에 만족해야 한다.

87 2장. 배관 자재 7) 비파괴 시험 ⓐ Body 및 Bonnet
2장. 배관 자재 7) 비파괴 시험 ⓐ Body 및 Bonnet 비파괴 시험(Nondestructive Examination 이하 NDE라 한다.)은 통상 Valve Body 및 Bonnet의 내압부에 적용하지만, 제조방법 및 재료의 종류의 따라서 적절한 방법으로 행할 필요가 있다. NDE의 적용은 아래와 같다. 결함의 판정 제조 또는 재료 주강 단강 시험의 종류 내부 표면 Austenite Austenite Ferrite 강 Ferrite 강 Stainless Stainless 자분탐상시험 × × × (MT) 침투탐상시험 × × × × × (PT) 방사선투과 시험(RT) × × × ( ×) 초음파 타상 시험(UT) × × ×

88 2장. 배관 자재 (1) ×표는 적용 가능한 것을 나타낸다. (2) MT 또는 PT중 어느 한쪽을 적용한다.
2장. 배관 자재 주 (1) ×표는 적용 가능한 것을 나타낸다. (2) MT 또는 PT중 어느 한쪽을 적용한다. (3) 단조 Valve의 경우 UT를 적용하고, Austenite계 Stainless 강 등에서 초음파 결함 Echo 가 결정립에 의해 해석할 수 없는 경우에만 RT를 적용한다. NDE의 실제적인 적용범위는 사용상의 중요도 또는 위험도,적용 Class, 재료의 종류, 호칭경 등에 따라서 구입자가 미리 지정한 것에 대해 시험을 행한다. ①탄소강의 고압 Valve(Class 600이상) ②대구경 Valve ③합금강제 Valve ④저온용 Valve ⑤Block Valve(저조, Reservoir 등의 Main Valve) 또한, 시험개소, 시험방법 및 판정 기준은 각 시험규격에 규정되어 있다.

89 2장. 배관 자재 MT 주 강 단 조 G0565 E709 A275 SP-53 PT 단조/주강 Z2343 E165 - RT
2장. 배관 자재 시험방법에 관한 규격을 종합하면 다음과 같다 MT 주 강 단 조 G0565 E709 A275 SP-53 PT 단조/주강 Z2343 E165 - RT G0581 E94및 E142 SP-54 UT Z2344 NDIS2411 A609 A388 시험의 종류 제 조 규 격 JIS ASTM

90 2장. 배관 자재 ⓑ 용접부 ① 용접부(개선부를 포함)의 NDE는 다음에 의한다.
2장. 배관 자재 ⓑ 용접부 ① 용접부(개선부를 포함)의 NDE는 다음에 의한다. JIS G0506, Z2343, Z3050, Z3060, Z3104, Z3106, ASME SEC. V (Atricle 2, Article 5, Article 6, Article 7) ② NDE의 실시는 원칙적으로 열처리 종료 후에 한다. ANSI/ASME B31.3에서는 모재의 P-NO. 3,4 또는 5에 대해서 열처리 종료 후라고 규정되어 있다. ③ Valve의 Buttweld 용접 개선부의 판정 기준은 그 용접부에 적용하는 NDE의 판정 기준을 고려하여 통상 그것보다 1 Grade 높은 것을 합격하도록 하는 것이 좋다. ⓒ 기타 상기 ①과 ② 이외에 통상 NDE를 적용하는 개소로써 다음과 같은 것이 있다. ① Seat및 Packing Gland의 Seal면(성금 가공면을 포함) ② Pressure Seal형의 Seal면 ③ Ring Joint Flange의 Ring Hole 부분 이러한 개소는 기밀을 유지하기 위하여 특별히 결함이 없도록 할 필요가 있고, 입회 검사를 하는 경우가 많다. 특히 방사선 투과 시험을 실시하는 경우에는 Film과 대상물 및 촬영 개소 (부위 )가 명확하게 구분 되도록 하고, 식별인 및 보수 Mark(R)등을 고려할 필요가 있다.

91 2장. 배관 자재

92 2장. 배관 자재 ⓑ 시험용 유체 ① 시험용 유체는 국내에서는 통상 물을 사용하여 시험을 행하나 API ST’D 598에서는
2장. 배관 자재 ⓑ 시험용 유체 ① 시험용 유체는 국내에서는 통상 물을 사용하여 시험을 행하나 API ST’D 598에서는 공기, 불활성 Gas,Kerosene,물 또는 물보다 점도가 높은 비부식성 유체 중에서 어느 것을 채택 할 것인가를 규정 하고 있다, 기본적으로는 안전성을 고려하여 물을 사용 하지만 Valve가 사용되는 용도에 따라 시험유체를 결정 하여야 한다.실제의 사용 유체 가 기체의 경우에는 물로 시험을 병행함과 동시에 공기 또는 불활성 Gas에 의한 시험 을 행하는 것이 좋다. ② 저온용의 Valve 는 조립하기 전에 물을 사용해서 시험을 실시하지만, 조립 후에 시험을 실시하는 경우는 Kerosene 또는 기체 등의 유체를 이용하면 만약에 실제 사용시의 동결방지를 고려한 조치를 해야 한다. ③ Austenite 계 Stainless 강제 Valve는 염소이온 (Cl-) 의 양을 제한한 청수를 사용하고, 시험종료 후 즉시 물을 빼내고 Air Blower 등으로 건조 시키는 등의 조치를 해야 한다. ⓒ 시험압력 및 승압 ① 물을 사용하여 시험을 행할 경우의 시험압력은 원칙적으로 그 Valve의 상온(38℃)에 있어서의 압력기준의 1.5배의 압력으로 한다. ② 기체를 사용하여 시험을 행할 경우 시험압력은 그 Valve의 상온에 있어서의 압력기준 의 1.1배의 압력으로 하고, 안전을 위하여 저압에서 필히 중간검사를 행하여 누수가 없 음을 확인 후 규정 압력까지 단계적으로 승압시킨다.

93 2장. 배관 자재 ⓓ Seat 누수량 Valve의 압력 시험에서 가장 문제가 되는 것은 Seat 누출량이다. 국내에서는 원칙적으로 허용되지 않는 경우가 많다. API의 누출량에 대한 규정 API STD 598의 Table8.4.3에 나타나 있으며, Valve및 Seat의 형식 또는 호칭경에 따라서 누출를 인정하고 있다.실제로 국내의 Valve Make에서는 Gate Valve등 Disc가 누수가 없도록 제작이 가능하다. Slide형은 구조상 누수가 없도록 제작하는 것은 불가능하다. 기본적으로 누수의 유 ,무 또는 다,소는Valve의 품질에 따라서 변하므로 사용 조건에 따라. Valve의 형식을 선정 할 경우에는 사전에 이러한 사항을 고려 해야만 할 것이므로, 다소의 누수가 허용되는 경우에 사용되는 Valve 는 구입시에 누출량을 명확하게 규정해야만 한다. 9) 기밀 검사 압력검사 외에 국내에서는 고압가스 취급법의 적용을 받는 Valve는 기밀 시험이 필요하다. 그 경우의 상세에 대해서는 관련법규를 따라야 하며, 일본의 경우 KHK E009의 규정에 따른 다. 통상 시험압력은 상용압력의 1.1배로써 Body, Bonnet및 Gland 부에서의 누수의 유무를 확인하고 동시에 그 압력에서 Valve를 닫는 경우의 Seat 누수 시험이 필요하며 누수가 허용 되지 않는 경우가 많다.

94 2장. 배관 자재 10) 고온검사 고온검사는 고온에서 사용하는 Valve에 대해서 사용실적이 없는 Valve형식 또는 Trim
2장. 배관 자재 10) 고온검사 고온검사는 고온에서 사용하는 Valve에 대해서 사용실적이 없는 Valve형식 또는 Trim 재질의 것을 사용하는 경우에 최고사용온도의 증기 또는 기체를 사용하여 작동, 고온 적용 정도, Scratch 등의 상황을 확인하기 위해 실시한다. 이 검사를 사용하는 경우에 는 Close 상태의 Seat 누수량의 측정을 행할 필요가 있다. 고온검사는 시험설비에 비용 이 들고 또 Body 전체를 균일온도로 가열하는데 긴 시간을 요하는 단점이 있다. 11) 저온검사 저온검사는 액화천연가스(LNG) 장치 등에서 사용하는 Long Bonnet의 저온용 Valve에 대해서, Seat누수, 조작 Torque 등을 확인하기 위해 실제 사용온도에서 시험을 행한다. 그 방법은 개략 아래와 같다. 1. Valve내부에 수분 및 유지분이 없음을 확인한다. 2. Valve 내부를 He Gas로 Purge하고 공기를 배제한 후, He 가스를 규정의 압력까지 가압한다. 3. 저 온도 속에 액체 질소를 서서히 넣어, Bonnet Flange의 상부까지 채운다. 4. Body가 일하게 시험온도까지 냉각된 것을 확인한다. 5. 누수량을 메스 실린더 등으로 측정한다. Seat의 허용 누수량은 지침등에서 지정하고 있는 것도 있으나 실제의 검사에 있어서 누수가 없도록 제작되는 것이 보통이다.

95 2장. 배관 자재 12) Fire Safe 검사 PTFE(4불화 에틸렌 수지), CTFE(3불화 염화에틸렌 수지 : Kel-F)등의 비금속 탄성 Seat 또는 Seal을 가진 Valve(Ball Valve,Plug Valve,Butterfly Valve 등)를 화학 Plant의 Process 배관에 사용하는 경우에는 Plant의 화염 발생의 경우를 예상하여 Valve에 Weak Point가 없 도록 Fire Safe 기구를 설치한 것(강제의 2차 Seal이 있도록 한 것)이 일반적으로 사용된다. 따라서 그 성능을 확인하기 위하여 Fire Safe 시험(Fire Safe Test)을 행한다. 이때 다음 사항에 대해 확인을 할 필요가 있다. 1. 누수량(Seat 누수 및 Valve로부터 외부로의 누수) 2. Body의 Seat Ring 주위의 공동부에서 생기는 압력에 견디는 능력 또는 통화 되는 능력 (Ball Valve 등의 경우) 3. 작동성 4. 시험종료후의 Seat Ring 및 Seal재의 상황 시험방법 및 판정기준을 규정하고 있는 것으로는 다음과 같은 것이 있다. API STD 607 API RP 6f BS 5146 OCMA(Oil Companies Amterials Association) - FSV. 1 JPI-7S-48(Flange형 Ball Valve)

96 2장. 배관 자재 13) 기능, 작동검사 기능,작동검사 (Operation Test)는 완성 시에 Valve가 원활하게, 또는 확실하게 작동하는 지,규정의 Hand Wheel 또는 개폐장치(Actuator를 포함)에 의해 2~3회 정도 작동시켜서 그 상태를 확인하도록 한다.검사 시에 확인해야 할 것으로는 다음과 같은 것이 있다. ⓐ 완전히 Valve가 Full Open 또 Full Close하는가 1. Gate Valve의 경우 Full Close시에 Disc와 Body의 Seat가 정확한 위치에 있는가, 또Full Open시에 Disc가 Seat 구경 내에 남아 있지는 않은가? 2. Thread Type Gate Valve의 경우 Stem의 끝부분이 Valve Close시에 Yoke Sleeve 의 상에서 Seat의 마모량 이상으로 돌출되어 있는가? 3. Check Valve의 경우 Disc의 개폐동작이 원활하고, 규정의 Lift가 있는가? 4. Ball Valve, Butterfly Valve 등의 경우 Valve가 Full Close시에 규정의 개구도로 되어 있는가? ⓑ 규정의 Torque치 또는 시간 내에 작동하는가? ⓒ 작동 중 Seat가 흔들림 없이 원활하게 작동하는가? ⓓ 작동 종료 후 Seat, Guide부동의 접촉부에 손상이나 Scratch들이 없는가?

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98 2장. 배관 자재 Packing 비파괴시험 성적서 (Film의 제출이 지정되어 있는 경우는 Film을 포함한다.)
2장. 배관 자재 비파괴시험 성적서 (Film의 제출이 지정되어 있는 경우는 Film을 포함한다.) 압력검사 성적서(압력, 유지시간, 물의 경우는 수온을 명기할 것.) 작동검사 성적서 보수 기록서 (특히, 주조품에 보수를 행한 경우는 필히 보수 기록서를 제출할 필요가 있다.) Packing 1). Packing의 종류와 특성 Stuffing Box에 삽입, 그랜드(Gland) 조임에 의해 압축되어 누설을 제한하는 밀봉 장치를 Gland Packing이라 한다. Gland Packing의 종류는 여러 가지로(Ex. 형상, 제법, 재료, 용도 등) 분류되어지나 제조방법에 의한 분류는 아래와 같다. 2). Packing의 재료 섬유재료 : 각종 무기 혹은 유기섬유 시트재료 : 금속박, 흑연시트 등 재료 윤활제(감마제) 점결제 방식제 주재료 부 재료

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100 2장. 배관 자재 각종 섬유에 의한 축 마모량 비교 축 마 모 량 탄화섬유 탄소섬유 Teflon 사 라 미 목 면 석 0.08
2장. 배관 자재 각종 섬유에 의한 축 마모량 비교 축 마 모 량 탄화섬유 탄소섬유 Teflon 사 라 미 목 면 석 0.08 1.04 1.0( 기준 ) 4.96 6.46 50.0

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103 2장. 배관 자재 선정요령 순서 용 도 유체의 종류 온 압 력 축 경 의 배열 조임연압 작동 Torque 정비 , 보수성
2장. 배관 자재 선정요령 순서 용 도 유체의 종류 온 압 력 축 경 Packing 본수 폭 품번 의 배열 조임연압 작동 Torque 정비 , 보수성

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105 2장. 배관 자재 * VOC (Volatile Organic Compounds) Packing This is formed in ring from tape to provide superior sealing performance. Top & Bottom - High density packing prevents extrusion from gland. Braided carbon or graphite fiber is treated by corrosion inhibitor. Middle - Low density packing is treated by corrosion inhibitor