배관 Tee 종류 - baegwan Tee jonglyu

[배관기본]배관자재종류(Pipe fitting 종류)

안녕하세요. 
휴먼입니다.

파이핑을 구성하는 Component 중 Fitting에 대하여 말씀드립니다.
Fitting은 배관에서 가장 기본이 되는 것 중 하나입니다.

FITTING 종류(Butt welding, BE, Carbon steel 의 예)

1. 엘보(ELBOW)
파이프의 진행방향을 상하좌우로 변경할 때 사용되는 배관부속입니다. 45도(Short), 90도(Long, Short) 등이 있습니다. (숏과 롱엘보의 사이즈는 아래표 참고). 기본적으로 Long type을 사용하는 것이 일반적이며 Short의 경우에는 특정공간이나 간섭이 발생하는 구간에 사용됩니다.

2. 티(TEE)
파이프의 진행이 한방향에서 두방향으로 나누어 지거나, 반대로 두갈래의 파이프가 하나로 합쳐지는 경우 사용합니다. 엘보와 같이 진행방향의 변경이라는 의미도 가질뿐 아니라 TEE는 목적의 변경이라는 의미도 가질 수 있습니다. 일방이 아니기 때문에 목적에 따라유체의 흐름을 바꿀 수 있도록 하는 구간에 사용되는 것입니다.

3. 레듀셔(REDUCER)
파이프의 사이즈가 변경되는 구간에 사용됩니다. 예를 들어 100A파이프가 50A파이프로 연결되는 경우 중간에 자연스럽게 좁아지는 구간이 필요한데, 그 목적의 모양으로 만들어진 것이 레듀셔입니다. 레듀서는 동심형(Concentric, 좌우의 중심이 일치)과 편심형(Eccentric, 좌우의 중심의 불일치, 바깥 면의 일치)이 있습니다. 보통 편심형은 펌프의 흡입라인에 사용되고 동심형은 수직배관에 사용됩니다.

4. 캡(CAP)
파이프의 끝단 마감에 사용됩니다. 비슷한 목적으로 Blind Flange를 사용하는 경우가 있는데, 막음이라는 목적은 같으나 블라인드플랜지가 유지관리나 추후 연결성을 고려한 반면 캡은 그러한 목적이 없는 경우 사용합니다. 특별한 목적이 없는 경우 캡을 사용하는 것이 경제적으로 더욱 좋습니다.

5. 스터드엔드(Stud End)
배관을 플랜지로 연결시 보통 플랜지를 배관에 용접하는 방법 외에 Lap Joint Flange를 사용하는 경우가 있습니다. 이때 사용하는 것이 Stud End입니다.

6. 참고1 - Fitting Size / KS(JIS), ASME(ANSI)
 1)KS/JIS

7. 참고2 - ASME FITTING의 Type 및 표기
아래는 ANSI의 fitting 종류를 대략 보여주고 있습니다.
ASME/ANSI에서 Butt welded Fitting류는 B16.9로 지정되어 있습니다.
각 제조 방식에 따라 사이즈가 다르며 여러 제조방식이 있다는 것을 알 수 있습니다.
두께는 파이프와 동일하게 구분되어 있습니다.
Long elbow를  LR, Short elbow를 SR로 표현합니다.(프로젝트 스펙에 약어로 표현되는 경우가 많음)

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파이프 피팅(pipe fitting)이란?

파이프 피팅은 elbow나 tee와 같은 유체의 방향에 변화에 도움을 주는 배관 부품입니다. reducer나 reducing tee와 같이 pipe의 size의 변경에 도움을 주는 파이프 피팅도 있습니다. coupling과 같이 다른 피팅 부품을 연결하는 피팅도 있고 cap과 같이 유체의 흐름을 막는 피팅도 있습니다.

배관에 사용되는 파이프 피팅에서 여러 가지가 있습니다. 배관 작업에 사용되는 파이프 피팅은 주로 하기 그림과 같이 Elbow, Tee, Reducer, Union, Coupling, Cross, Cap, Swage Nipple, Plug, Bush, Expansion Joint, Adapters, Olet (Weldolet, Sockolet, Elbowlet, Thredolet, Nipolet, Letrolet, Swepolet), Steam Traps, Long Radius Bend, Flanges, Valve가 있습니다.

위의 차트에서 표준의 파이프 피팅에 폭널리 사용되는 피팅의 종류를 확인할 수 있습니다. 이러한 standard fitting들은 제작 방법으로 forging fitting이나 wrought fitting으로 나눌 수 있습니다. Seamless pipe로는 wrought fitting만을 생산할 수 있습니다. 대구경의 welded fitting은 plate로 제조됩니다.

이러한 피팅들은 다양한 연결되는 끝단부의 형태와 함께 사용할 수 있습니다.

Pipe Elbow(엘보)

Pipe Elbow는 가장 많이 사용되는 피팅입니다. 이 피팅은 pipe 방향의 변경에 대한 유연성을 제공합니다. Elbow는 주로 90도와 45도 elbow가 주로 사용됩니다.

그러나 다른 각도로도 사용되기 위해 절단될 수 있습니다. Elbow는 Short radius (1D)과 Long radius (1.5D)으로 2가지 radius type으로 이용 가능합니다.

  1. 90 Degree Elbow

90도 엘보는 90도로 pipe의 방향을 변경하기 위해 사용됩니다. Long과 short radius 형태로 이용 가능합니다.

  2. 45 Degree Elbow

45도 엘보는 45도로 pipe의 방향을 변경하기 위해 사용됩니다. 

  3. Long Radius Elbow

Long Radius Elbow에서 centreline radius는 pipe의 noninal size의 1.5배 이거나 pipe의 지름의 1.5배라고 할 수 있습니다. 일반적으로 long radius elbows가 short radius elbow과 비교하여 압력 손실이 적기 때문에 주로 사용됩니다. short radius elbow보다 더 많은 공간이 필요합니다.

4. Short Radius Elbow

Short Radius Elbow에서 Centerline radius는 pipe의 nominal size이거나 pipe의 지름의 1배라고 할 수 있습니다. Short Radius Elbow는 제한된 공간일 때 사용합니다. 유체 흐름에서의 갑작스러운 변화로 인한 높은 압력 손실이 있습니다.

  5. Reducing Elbow(줄임 엘보)

90도 줄임 엘보는 배관에서 pipe의 size도 줄이며 방향도 변경하기 위해 사용됩니다. 줄임 엘보는 하나의 pipe fitting을 사용하지 않아도 되게 하며 1/3 이상의 용접을 줄일 수 있게 합니다 또한 줄임 엘보는 아크를 통하여 지름의 점차적인 감소는 유체 흐름의 저 작은 저항을 만드며 유체의 대류를 감소시켜 잠재적인 내부 부식을 줄이게 됩니다. 이러한 특징은 배관 라인에서의 상당한 압력 손실을 방지합니다.

벤딩(Pipe Bend)

Long radius pipeline bend는 pigging이 요구되는 유체 이동을 위해 사용됩니다.  긴 radius 와 점진적인 방향 변경 때문에 pipe bend는 압력 손실이 매우 적고 부드러운 유체 흐름과 pig가 가능하게 합니다. 3D와 5D의 pipe bend가 일반적으로 사용됩니다. (D는 pipe size)

  1. Miter Bend

Miter Bend는 pipe로 제작하는 표준의 파이프 피팅이 아닙니다. 일반적으로 Miter bend는 대구경의 엘보우가 비싸기 때문에 10인치 초과하는 size에 선호됩니다. Miter bend의 사용은 저압의 water line으로 제한됩니다. 

Returns – 180 Degree Elbow

Returning elbows 는 방향에서 180도의 변화를 만들 때 사용됩니다. Short과 long의 형태로 이용 가능합니다. 이 피팅은  heating coil, heat exchanger, tank vent에 사용됩니다.

Pipe tee

Pipe tee는 run pipe로부터의 유체를 분배하거나 수집하기 위해 사용됩니다. 그림과 같이 중앙부에서 90도 분기관을 가지는 짧은 pipe 단관 형태의 피팅입니다. 배관에서는 Equal / Straight Tee와 Reducing / Unequal Tee와 같은 2가지의 Tee 종류가 있습니다. 

  1. Straight Tee

Straight Tee는 일반적인 Tee 피팅을 말하며 분기관의 지름은 run pipe(Header)의 지름과 같습니다.
Straight Tee에서 분기관의 지름은 run pipe의 지름보다 작은 피팅을 말합니다.

  2. Barred Tee

Barred Tee는 pigging 되는(pigging은 배관 내부를 청소하는 것) 배관에서 사용되는 scrapper tee로도 알려져 있습니다. Pig나 Scrapper가 분기관으로 빠져나가는 것을 막기 위해 내부적으로 제한 bar를 branch 주위에 설치한 tee를 말합니다. 

  3. Wye Tee / Lateral

이 타입의 tee는 90도 가 아닌 45도의 분기관을 가지는 tee 피팅을 말합니다. Wye tee는 하나의 분기관 파이프가 45도 방향으로 흘러가게 합니다. 이러한 형태의 tee 유체의 흐름을 막는 마찰과 대류를 감소시킵니다. Wye tee는 또한 lateral tee로도 알려져 있습니다.

Cross는 또한 four-way pipe fitting로도 알려져 있습니다. Cross는 하나의 입구와 3개의 출구를 가지고 있습니다. 일반적으로 cross는 배관의 유체를 이동하는 process piping에는 사용되지 않습니다. 그러나 단조 제작된 cross는 fire water sprinkler line에 사용됩니다.

Cross

Cross는 또한 four-way pipe fitting으로 알려져 있습니다. Cross는 하나의 입구와 3개의 출구를 가지고 있습니다. 일반적으로 Cross는 유체를 운반하는 process piping에는 사용되지 않습니다. 그러나 단조된 cross는 fire water sprinkler line에는 흔하게 사용됩니다.

Pipe Reducers

Pipe Reducers는 pipe의 size를 변화시킵니다.

배관에서 사용되는 reducer는 Concentric & Eccentric으로 2가지 타입이 있습니다.

  1. Concentric Pipe Reducer (Conical Reducer)

Concentric Reducer는 conical reducer로도 알려져 있습니다. 이 피팅의 양쪽 끝단부의 중앙은 같은 축을 유지합니다. 이 피팅은 배관 라인에서의 centerline elevation을 유지합니다.

  2. Eccentric Reducer

Eccentric Reducer는 그림에서 보는 바와 같이 양쪽 끝단부의 중앙은 다른 축 위에 있습니다. 이 피팅은 배관 라인에서의  BOP (bottom of pipe) elevation을 유지합니다.
Offset = ( Larger ID – Smaller ID) / 2

  3. Swage Reducer

Swage Reducer는 reducer와 같지만 size에서 작고 pipe를 더 작은 나사식이나 소켓 용접의 pipe와 연결합니다. Reducer와 마찬가지로 concentric & eccentric 타입으로 이용 가능합니다. Swage Reducer는 여러 다른 끝단부의 타입으로 이용 가능합니다. (양쪽 모두 plain end이거나 한쪽만 plain end or  threaded end)

Pipe Caps

Cap은 pipe의 끝부분을 막습니다. Cap은 배관 라인에서의 마지막 끝부부를 막기 위해 사용합니다. 이는 또한 추후의 연결을 위해  Pipe header에서 사용되기도 합니다.

Stub Ends

Stub End는 lap joint flange와 함께 사용합니다. 이 타입의 플랜지에서 이 stub는 pipe와 맞대기 용접되지만 반면 플랜지는 stub end 위로 자유롭게 이동합니다. Stub end는 기본적으로 플랜지의 파트이지만 ASME B16.9에서 커버하며 이는 왜 파이프 피팅으로 고려되는 이유이기도 합니다.

Piping Union

유니온은은 빈번하게 pipe의 분해가 요구되는 저압의 소구경 배관에서 플랜지 연결의 대안으로써 사용됩니다. 유니온은 나사식 끝단부나 소켓 용접 끝단부로 사용할 수 있습니다. 유니온은 union, nut, female end, male end로 구성됩니다. Female end와 male end가 결합될 때 nut는 조인트를 실링 하기 위해 필요한 압력을 제공합니다.

Pipe Coupling

커플링은 3가지 타입으로 이용 가능합니다.

  1. Full Coupling

Full Coupling은 소구경의 배관에 사용됩니다. 이 피팅은 pipe와 pipe 또는 파이프와 swage나 nipple의 연결에 사용됩니다. 나사식과 소켓 용접 타입으로 사용될 수 있습니다.

  2. Half Coupling

Half Coupling은 vessel이나 large pipe의 소구경의 분기관에 사용됩니다. 이는 나사식이나 소켓 타입으로 사용될 수 있습니다. 한 쪽의 면만이 소켓이나 나사식 끝단부라는 것이 특징입니다.

  3. Reducing Coupling

Reducing Coupling은 2개의 다른 size의 pipe를 연결하기 위해 사용됩니다. Pipe의 중심축을 유지하는 conentric reducer와 같지만 더 작은 size로 사용됩니다.

Pipe Nipple

Nipple은 각 끝단부가 male pipe thread이거나 한쪽만 male pipe thread이 짧은 단관 pipe 피팅입니다. 이 피팅은 2개의 다른 피팅을 연결하기 위해 사용합니다. Nipple은 pipe, hose, valve를 사용하기 위해 사용되며 저압의 배관 라인에 사용됩니다.

Socket weld과 Threaded Pipe Fittings

Socket weld과 Threaded Pipe Fittings은 단조 제품으로 제품의 압력-온도 등급에 따라서 분류됩니다.

Socket weld & Threaded end fittings은 NPS 1/8"에서 NPS 4"까지 이용 가능합니다. 이 피팅들은 4가지의 압력-온도 등급의 class로 구분됩니다.

2000 class 피팅은 오직 나사선 타입으로 이용 가능합니다.
3000과 6000 class의 피팅은 나사식과 소켓 용접 타입 둘 다 이용 가능합니다.
9000 class 피팅은 오직 소켓 용접 타입으로 사용됩니다.
소켓과 나사선 피팅은 오직 소구경과 저압의 배관에 사용됩니다.

Socket Weld Elbow

Socket Weld Tee and Cross

Threaded Pipe Fittings

Pipe fitting의 Code standard

피팅의 치수는 각 standard의 요건을 만족해야 합니다.

  1. Wrought Product (WP) Dimension은 Factory-made Wrought Butt-welding Fittings for size NPS 1⁄₂ to NPS 48”의 standard인 ASME B 16.9를 만족하여야 합니다.

  2. Wrought Steel Butt-Welding Short Radius Elbows and Returns for size NPS 1⁄₂ to NPS 24”에 대한 standard는 ASME B16.9입니다.

  3. Forged fitting의 dimension은 ASME B16.11- a standard for Forged Steel Fittings that covers Socket Welding and Threaded fittings을 만족해야 합니다.

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