황동 피팅에 대한 필수 가이드: 배관 시스템의 유형, 응용 프로그램 및 이점
황동 피팅은 파이프를 연결하고 흐름을 조절하며 배관 시스템에서 효율적인 물 운반을 가능하게 하는 필수 구성 요소입니다. 구리와 아연의 합금인 황동은 19세기부터 부속품으로 선택되었습니다. 이 기사에서는 주거용 및 산업용 배관 응용 분야의 황동 피팅 유형, 목적, 설치 및 이점에 대한 포괄적인 개요를 제공합니다.
황동 피팅이란 무엇입니까?
황동 피팅은 직선 파이프를 연결하고 방향, 직경 또는 배관 유형을 변경하는 황동 합금으로 만든 커넥터 및 밸브입니다. 기계 가공된 나사산 또는 납땜 조인트를 사용하여 파이프 세그먼트 사이에 안전한 유압 밀봉을 생성합니다. 황동은 피팅이 압력 변동, 열팽창 응력 및 반복 조립을 견딜 수 있는 충분한 강도와 연성을 가지고 있습니다.
피팅에 사용되는 황동 합금에는 15-45%의 아연과 구리가 혼합되어 있습니다. 아연은 순수 구리에 비해 주조성, 경도 및 내식성을 향상시킵니다. 미량의 비소, 납 및 인이 스레딩 및 기타 가공 작업 중에 가공성과 윤활성을 향상시키기 위해 추가됩니다[1]. 최신 "무연" 황동은 환경 법규를 준수하기 위해 대신 비스무트, 셀레늄 또는 실리콘을 사용합니다.
배관에 황동 피팅이 사용되는 이유는 무엇입니까?
황동 피팅은 실내 급수 및 위생 설비 도입 이후 배관 시스템의 필수 구성 요소였습니다. 황동은 음용수 응용 분야에 대한 보편적인 사용을 뒷받침하는 비교할 수 없는 이점을 제공합니다.
- 내식성 - 황동 합금은 물과 접촉하는 철 또는 알루미늄 재료보다 더 안정적입니다. 구리 산화물 녹청은 추가 반응에 저항하고 표면에 스케일이 쌓이는 것을 방지합니다[2].
- Biofouling Resistance - 황동 피팅은 박테리아 부착을 제한하고 생물막 형성을 제한합니다. 이는 철 성분에 비해 수질을 유지한다[3].
- 높은 인장강도 - Cast Brass는 200MPa 이상의 항복강도와 450MPa 이상의 인장강도를 나타냅니다. 이는 높은 압력과 반복적인 스트레스 하에서 내구성 있는 성능을 가능하게 합니다[4].
- 가단성 및 가공성 - 황동은 복잡한 형상으로 쉽게 단조됩니다. 가공된 나사산은 플라스틱 피팅에 비해 안정적인 밀봉 및 조립을 제공합니다[5].
- 무독성 재료 - 최신 무연 황동에는 0.25% 미만의 납이 포함되어 있어 EPA 규정[6]에 따라 식수와 접촉해도 안전합니다.
- 스파크 방지 특성 - 황동은 두드리거나 조였을 때 스파크를 일으키지 않습니다. 이는 가연성 가스 또는 연료 응용 분야에서 화재 위험을 제거합니다[7].
이러한 특성 때문에 황동은 파이프를 연결하고 흐름을 조절하며 가정과 상업용 건물에서 효율적인 물 사용을 가능하게 하는 피팅에 이상적인 소재입니다.
황동 피팅의 종류와 용도
황동 피팅은 고유한 형상 및 배관 용도에 따라 7가지 주요 유형으로 분류할 수 있습니다.
1. 파이프 커플링
파이프 커플링은 파이프의 두 섹션을 기계적으로 연결하는 내부 나사산이 있는 슬리브 피팅입니다. 커플링을 사용하면 배관을 선형으로 확장하고 배관을 유연하게 배치할 수 있습니다. 단단한 나사산 또는 클램핑된 커플링은 진동, 오정렬 또는 파이프 움직임으로 인한 누출을 방지합니다.
3가지 커플링 디자인이 존재합니다: 같은 크기의 파이프를 연결하기 위한 직선형 커플링, 다른 직경을 연결하기 위한 리듀서 커플링, 오정렬된 파이프 섹션 사이의 각진 트랜지션을 허용하는 오프셋 커플링. 배관공은 물 분배 시스템에서 구리, 아연 도금 강철, PVC 및 CPVC 파이프를 연결하기 위해 황동 커플링을 널리 사용합니다.
2. 파이프 엘보우
파이프 엘보우에는 직각 또는 예각 배관 방향 사이에서 유체 흐름의 경로를 변경하는 각진 벤드가 포함되어 있습니다. 90도 및 45도 팔꿈치 각도가 일반적입니다. 엘보는 장비, 벽 또는 구조 기둥 주위로 배선된 배관에 대한 장애물 회피를 제공합니다. 급격한 방향 전환으로 인한 난류와 압력 손실을 유발합니다.
엘보는 황동 스톡을 주조 및 가공하거나 금속판을 구부리거나 열가소성 수지를 사출 성형하여 형성됩니다. 황동 엘보우는 온수, 압축 공기, 오일 및 배수 흐름의 운동량 변화 응력 및 침식을 안정적으로 유지합니다. 관절 오정렬을 방지하기 위해 단단한 팔꿈치 브래킷이 권장됩니다.
3. 파이프 티
파이프 티는 유체 흐름을 분기하거나 결합하기 위한 3개의 연결 포트가 있는 문자 "T" 모양의 가장 기본적인 파이프 피팅입니다. 동일한 티 크기는 여러 사용 지점으로의 전환을 위해 흐름 직경을 유지합니다. 축소 티는 보조 서비스 라인으로 분기할 때 직경을 변경합니다.
실행 방향에는 직선 실행, 분기 실행 및 리듀싱 티가 포함됩니다. DZR 황동 및 구리 티는 가정용 물, 난방 및 응축수 시스템에서 정밀한 유압 균형을 맞추는 데 선호됩니다. 런스루는 흐름을 유지하는 반면 분기선은 액체를 그리거나 주입합니다.
4. 파이프 유니온
파이프 유니온을 사용하면 조인트에서 광범위한 분해 없이 배관 세그먼트를 빠르게 분리할 수 있습니다. 배관 사이에 계량기, 밸브 및 구성품을 신속하게 교체할 수 있습니다. 유니온은 중앙 플랜지 링으로 조여진 나사산 암수 끝단으로 구성됩니다.
유니온은 배관 섹션의 사전 조립 및 유연한 위치 지정을 가능하게 하여 유지 관리 및 수정을 단순화합니다. 황동은 나사산이 반복적으로 조여지는 것을 방지합니다. 10,000 및 psi 서비스용으로 설계된 유니온은 압력 조절 스테이션, 장비 어셈블리 및 계기 튜브에 설치됩니다.
5. 파이프 어댑터
어댑터는 크기 또는 유형이 일치하지 않는 파이프를 연결하여 새 구성 요소를 기존 시스템에 연결할 수 있습니다. 수형 및 암형 어댑터는 두 연결 파이프 스타일 및 치수와 일치하도록 끝납니다. 일반적인 어댑터는 리듀서 부싱, 유전체 커플링 및 고무 개스킷 유니온입니다.
어댑터는 높은 토크의 전체 금속 조인트로 인한 응력으로 인해 플라스틱 배관 구성 요소가 손상되는 것을 방지합니다. 유전체 피팅은 아연 도금 강철 및 구리와 같은 호환되지 않는 금속을 전기적으로 분리합니다. 적절한 밀봉은 미생물 침투를 방지하고 미터와 밸브를 통한 모니터링 및 제어를 가능하게 합니다.
6. 파이프 플러그
파이프 플러그는 파이프 개구부를 일시적 또는 영구적으로 밀봉합니다. 유지 보수 또는 변경 중에 서비스 라인과 장비 노즐을 격리합니다. 나사산이 있는 포트에 삽입된 테이퍼형 황동 플러그는 시스템 컷아웃의 누출 방지 폐쇄를 제공합니다. 카운터싱크 플러그 프로파일은 흐름 섭동을 줄입니다.
영구적인 압입식 플러그는 신뢰할 수 있는 장기 폐쇄가 필요한 응용 분야를 위해 힘을 사용하여 구동됩니다. 사각 머리 및 육각 머리 황동 플러그를 사용하면 설치 중에 정밀한 토크 제어가 가능합니다. 플러그는 내부 부식이 발생하기 쉬운 유휴 섹션의 안전 격리를 위해 필수입니다.
7. 파이프 캡
파이프 캡은 파이프 런의 열린 끝 부분에서 방수 밀봉을 만듭니다. 캡은 정체된 급수관을 부식시킬 수 있는 분리된 파이프로의 누출 및 산소 유입을 방지합니다. 시멘트, 나사산 조인트 또는 마찰 압입을 사용하여 파이프 배출구 위에 고정됩니다.
캡은 개구부를 밀봉하는 동안 배출되지 않고 시스템 압력을 견뎌야 합니다. 암 콘센트에 나사로 고정된 나사식 황동 캡은 누수 방지 폐쇄 및 손쉬운 제거를 제공합니다. 캡과 플러그는 종종 격리 및 폐쇄 응용 분야에서 상호 교환적으로 사용됩니다.
배관에 황동 피팅을 사용할 때의 이점
금속 피팅은 고압 및 고온 배관 시스템에 플라스틱과 비교할 수 없는 내구성을 제공합니다. 주조 황동은 다음과 같은 장점으로 인해 최고의 피팅 소재로 부상했습니다.
- 내부식성 - 황동은 철과 같이 녹이 슬거나 스케일이 쌓이지 않아 원활한 물의 흐름을 유지한다[8].
- Biofouling Resistance – 황동 피팅은 박테리아 필름을 억제하여 수질과 맛을 보존합니다[9].
- 높은 인장 강도 – 황동은 반복적인 조립 응력과 최대 150도까지의 열팽창을 견딜 수 있습니다[10].
- 가단성 및 연성 – 황동은 복잡한 모양으로 쉽게 가공되며 균열 없이 힘을 흡수합니다[11].
- 무연 제제 – 현대식 황동은 식수 공급을 납 오염으로부터 보호합니다[12].
- 비점화 - 황동은 설치 중에 인화성 가스나 연료를 발화시키는 불꽃을 방출할 수 없습니다[13].
- 경제적 – 황동은 스테인리스강이나 청동 피팅과 같은 고급 합금보다 저렴합니다[14].
적절한 황동 피팅 선택, 배치 및 설치는 신뢰할 수 있고 오래 지속되는 배관 어셈블리를 만드는 데 중요합니다. 조이는 동안 올바른 토크 수준은 조인트의 뒤틀림이나 파손을 방지합니다. 피팅 기능을 이해하면 최적의 시스템 성능이 가능합니다.
결론
황동 피팅은 비교할 수 없는 재료 특성으로 인해 1세기 이상 동안 현대 배관 시스템의 초석 역할을 해왔습니다. 커플링, 엘보우, 티, 어댑터, 유니온 및 기타 부속품은 황동 합금의 내구성, 내식성 및 다용도성을 활용합니다. 이 안내서는 주거 및 산업용 배관 응용 분야에서 황동의 유비쿼터스 역할을 보장하는 피팅 유형, 목적, 설치 고려 사항 및 이점에 대한 포괄적인 개요를 제공했습니다. 황동 피팅은 우리의 가장 귀중한 자원 중 하나인 물을 안전하게 운반할 수 있는 견고하고 안정적인 도관을 제공합니다.
참조:
[1] CDA - 구리 개발 협회, "무연 황동 합금", 2020.
[2] M. Betts, "무연 법규를 준수하는 황동 합금", 재료 및 디자인, vol. 32쪽,2527-2531, 2011.
[3] JR Davis(Ed.), "Cast Iron and Brass Plumbing Materials," 구리 및 구리 합금, ASM International, 2001.
[4] ASTM B124/B124M - 15, 구리 및 구리 합금 단조 로드, 바 및 형상에 대한 표준 사양, ASTM International, West Conshohocken, PA, 2015.
[5] K. Morvay 및 F. Giles, "음용수 배관 장치의 황동 성능 예측", The Int. 전과정 평가 저널, vol. 23, pp. 1297–1309, 2018.
[6] EPA, "납 및 구리 규칙", 연방 규정집, 40 CFR 141.43, 제목 40, 파트 141, 섹션 43.
[7] JA Echard 및 NE Holdren, 내식성 안내서, 2판. 휴스턴, 텍사스: 화학 고무, 1994.
[8] V. Ashworth 외, "황동은 가정용 음용수 배관 응용 분야에 안전한 소재입니까?" Water Science and Technology: Water Supply, vol. 17, pp. 1537–1548, 2017.
[9] "황동 피팅 및 밸브를 사용하는 이유," 2020. [온라인].
[10] MIL-STD-777J, 해군 수상함용 배관, 밸브, 피팅 및 관련 배관 부품 일정표, 미국 국방부, 2019년 10월 30일.
[11] A. Krämer, S. McNeil 및 B. Peters, 성형 및 단조, RWTHedition 시리즈, RWTH 아헨 대학교, 2019.
[12] EPA, "납 및 구리 규칙", 연방 규정집, 40 CFR 141.43, 제목 40, 파트 141, 섹션 43.
[13] MM Avedesian 및 H. Baker, 마그네슘 및 마그네슘 합금. Materials Park, OH: ASM International, 1999.
[14] SN Lekakh, V. Richards, KD Peaslee, "황동 합금 이해", 국제 금속 주조 저널, vol. 12, 페이지 69-94, 2018.
