산업 및 주거 배관 시스템에서 황동 피팅의 중요한 응용
황동 피팅은 산업용 및 주거용 배관 시스템의 조립, 수리 및 유지 관리에 없어서는 안될 구성 요소입니다. 복잡한 배관 네트워크는 황동 피팅에 의존하여 서로 다른 파이프 세그먼트 사이에 신뢰할 수 있는 유압 밀봉을 생성하고, 흐름 방향을 변경하고, 압력을 조절하고, 섹션을 격리하고, 파이프 크기를 조정합니다. 황동 합금의 내구성과 내식성은 피팅을 물 공급, 배수, 난방, 화재 진압 및 계측 응용 분야의 필수 요소로 만듭니다. 이 기사에서는 가장 널리 사용되는 7가지 황동 피팅 유형과 현대 배관 인프라에서 그 중요성에 대해 자세히 살펴봅니다.
배관 시스템에서 황동 합금의 기초
황동은 아연 함량이 최대 45%인 구리-아연 합금입니다. 아연을 첨가하면 순동에 비해 합금의 주조성, 경도, 내식성이 향상됩니다. 일반적인 유형은 황색 황동(아연 30%)과 해군 황동(아연 40%)입니다[1]. 가공성을 향상시키기 위해 이전에 첨가된 납 및 비소와 같은 미량 원소는 독성으로 인해 제거되었습니다. 최신 황동 합금은 캘리포니아와 EU에서 제정된 '무연' 법률을 준수합니다[2].
황동 피팅은 파이프보다 더 높은 비율의 구리를 포함하며 파이프의 평균 55%에 비해 평균 65%입니다[3]. 이것은 물 흐름 침식에 대한 내구성을 향상시킵니다. 황동은 스케일 축적을 방지하고 강철이나 철과 달리 매끄러운 표면을 유지하여 효율적인 물 운반을 가능하게 합니다[4]. 황동 구성 요소는 미생물 성장을 억제하고 큐프로 용해력에서 금속 맛을 제한하기 때문에 음용수 배관에 가장 선호됩니다[5]. 황동의 가단성과 가공성은 다양한 피팅 형상의 제조를 용이하게 합니다.
피팅은 열팽창, 압력 서지 및 기계적 힘으로 인한 높은 전단 및 인장 응력을 견뎌야 합니다[6]. 주조 황동 피팅은 이러한 응력을 흡수하는 데 필요한 높은 연성과 인성을 보여줍니다. PTFE 테이프 실링과 토크 렌치를 사용한 적절한 설치는 유압 무결성을 저하시키는 뒤틀린 나사산이나 균열을 방지합니다[7]. 황동 부품의 브레이징 또는 솔더링이 용이하여 제조 또는 유지보수 중에 신속한 결합 및 누출 밀봉이 가능합니다. 다음 섹션에서는 일반적인 황동 피팅 유형과 배관 시스템에서 필수적인 용도에 대해 자세히 설명합니다.
파이프 티
파이프 티는 파이프 피팅의 가장 기본적인 유형입니다. 이름에서 알 수 있듯이 3개의 연결 포트가 있는 문자 'T' 모양입니다. 티를 사용하면 여러 대상 지점에 서비스를 제공하기 위해 유체 흐름을 분기하거나 별도의 기원에서 흐름을 병합할 수 있습니다. 방향에 따라 티 유형은 런, 분기 연결 또는 축소로 구분됩니다[8].
런 티에는 직각 분기 포트와 함께 런에 정렬된 입구 및 출구 포트가 있습니다. 런은 분기가 유체를 끌어오거나 주입하는 동안 흐름 방향을 유지합니다. 티 크기가 다르면 런에 비해 분기 파이프 직경이 줄어들거나 늘어날 수 있습니다. 수렴하는 분기 흐름은 난류 소용돌이를 통해 실행과 혼합되는 반면 분기 분기 흐름은 흐름을 분할합니다.
스레딩과 끝은 모든 포트에서 동일할 수 있어 상호 연결 유연성을 제공합니다. 또는 런에 나사산 분기가 있는 솔벤트 용접 조인트가 있을 수 있습니다. 일반적인 티 재질은 DZR 황동, 철 합금, 구리-니켈 및 PVC, CPVC 및 ABS와 같은 플라스틱입니다. Tee는 가정용 물 분배, 배수 네트워크, 압축 공기 라인 및 중앙 난방 시스템에 널리 적용됩니다[9].
파이프 커플링
커플링은 압력 및 중력 흐름 시스템에서 인접한 파이프 섹션 사이에 누수 방지 슬리브 조인트를 생성합니다. 그들은 더 넓은 바닥 면적을 서비스하기 위해 배관의 선형 확장을 허용합니다. 단단한 나사산, 볼트 또는 클램핑 커플링은 진동 및 파이프 움직임으로 인한 누출 또는 파손을 방지합니다. 커플링은 융합 용접 또는 특수 밸브 사용에 비해 비용 효율적인 설치를 위해 설계되었습니다[10].
세 가지 커플링 하위 유형은 직선 커플링, 리듀서 커플링 및 편심 리듀서 커플링입니다. 직선형 커플링은 내부 슬리브 씰을 사용하여 동일한 직경의 파이프를 연결합니다. 리듀서 커플링은 더 작은 직경 섹션과 더 큰 직경 섹션을 결합하여 흐름을 점진적으로 전환합니다. 편심 커플링은 오정렬에도 불구하고 치수 변환을 가능하게 하는 파이프 중심을 상쇄합니다.
제작 방법은 커플링을 3가지 재료 유형, 즉 주조 황동, 제작된 강철 및 분할 클램프 디자인으로 나눕니다[11]. 캐스트 및 가단성 황동 커플링은 일체형이며 정밀하게 가공된 나사산에 의존하여 단단한 조인트를 만듭니다. 스틸 커플링에는 분리형 슬리브 본체 위에 탈착식 나사형 끝단 캡이 있습니다. 분할 클램프 설계는 나사 막대 또는 너트로 함께 그려진 평행 플랜지를 사용합니다.
황동 커플링은 소방 시스템 및 가정용 배관에 탁월합니다. 파이프 직경을 효과적으로 조정하고 HVAC, 압축 공기, 증기 및 계측 라인에서 직선을 확장합니다. 황동의 높은 연성 및 내식성은 내구성 있는 누출 없는 작동을 보장합니다. 압력 하중 하에서 얇은 벽의 인장 또는 전단 파손을 방지하려면 적절한 조임이 필수적입니다.
팔꿈치 피팅
엘보우 피팅에는 수직 또는 예각 방향 사이에서 유체 흐름을 전환하는 짧은 반지름 및 긴 반지름 굽힘이 포함됩니다. 그들은 물리적 장애물을 협상하고 파이프 런의 유연한 라우팅을 허용합니다. 팔꿈치는 입구와 출구 사이의 각도에 따라 90도 표준 엘보우, 45도 엘보우, 180도 리턴 벤드로 분류됩니다[12].
구부러진 피팅 형상은 난류를 생성하고 국부적인 압력 강하를 증가시킵니다. 점진적인 긴 반경 굽힘은 효율적이지만 더 큰 공간을 차지합니다. 반경이 짧은 엘보는 마찰 압력 손실을 증가시키고 잠재적인 침식 마모를 유발합니다. 그러나 그들은 장비와 벽 주위에 배관을 콤팩트하게 배치하는 것을 용이하게 합니다. 2" 미만의 더 작은 직경의 파이프는 일반적으로 반경이 짧은 엘보우[13]에 장착됩니다.
제조 방법에는 황동 스톡 주조 또는 기계 가공, 압착/브레이징 판금 또는 열가소성 수지의 사출 성형이 포함됩니다. 팔꿈치는 유체 운동량 변화로 인한 높은 굽힘 응력을 견뎌야 합니다. 주조 황동은 이러한 응력을 견딜 수 있는 압축 및 인장 강도를 제공합니다. 황동 엘보는 물 분배, 오일 라인, 압축 공기 시스템 및 배수 네트워크에 적용됩니다. 적절한 브래킷은 팔꿈치 관절을 고정하고 오정렬 실패를 방지합니다.
파이프 어댑터 및 피팅
어댑터를 사용하면 치수, 방향 또는 재질이 다른 파이프를 결합할 수 있습니다. 새 구성 요소가 추가되거나 교체될 때 기존 시스템의 치수 비호환성을 극복합니다. 수형 및 암형 어댑터 끝단은 표준 파이프 치수 및 조인트 디자인과 일치합니다. 일반적인 어댑터 유형은 황동 감속기 부싱, 유니온 및 유전체 커플링입니다.
리듀서 부싱은 테이퍼형 수나사 및 암나사 끝단으로 다양한 파이프 크기를 연결합니다. 가지에 더 작은 직경을 사용하여 기존 라인을 점진적으로 확장할 수 있습니다. 유니온은 고무 부싱이 있는 나사산 황동 끝단을 통해 금속 및 플라스틱 배관을 연결합니다. 유전체 커플 링은 아연 도금 강철 및 구리와 같은 이종 금속을 전기적으로 분리합니다. 그들은 핀홀 누출 및 장비 손상으로 이어질 수 있는 갈바닉 부식을 방지합니다[14].
플라스틱 배관에는 금속 밸브 및 장비 포트와 연결하기 위한 어댑터가 필요합니다. 어댑터는 높은 토크의 금속 조인트로 열가소성 부품이 손상되는 것을 방지합니다. 또한 기둥과 나사산 포트를 유연하게 배치할 수 있습니다. 누수 방지 어댑터 씰은 수질을 저하시키는 박테리아 침투를 방지하는 데 중요합니다.
파이프 플러그
파이프 플러그는 흐름이 중단되는 파이프 배출구를 일시적 또는 영구적으로 밀봉합니다. 유지 보수 및 설치 활동 중에 유휴 섹션을 격리할 수 있습니다. 플러그는 일반적으로 뚜껑이 있는 티, 밸브, 데드 엔드 및 장비 노즐을 밀봉하는 데 사용됩니다. 신뢰할 수 있는 플러그 밀봉은 정체된 파이프 섹션에서 부식을 일으키는 유체 누출 및 산소 침입을 방지합니다.
나사산 포트로 구동되는 테이퍼형 황동 플러그는 고압에서도 사용할 수 있는 누출 방지 폐쇄를 제공합니다. 사각 헤드 황동 플러그는 조이는 동안 토크 제어를 위한 다면 렌치 그립을 제공합니다. 육각 머리 및 둥근 머리 플러그는 다양한 설치 도구에 적합합니다. 카운터싱크 플러그는 활성 라인에 설치할 때 흐름 방해 및 침식을 최소화합니다. 압입식 플러그는 포트에 삽입될 때 변형되어 영구적인 폐쇄를 제공합니다.
파이프 유니온
파이프 유니온은 인접한 구성 요소를 광범위하게 분해하지 않고 파이프 세그먼트를 빠르게 분리할 수 있는 커넥터 피팅입니다. 직관 사이에 설치된 밸브, 계량기 및 장비의 신속한 유지 보수, 검사 및 교체를 용이하게 합니다. 유니언을 사용하면 정렬 및 위치 지정을 위한 최종 조정을 통해 배관 하위 섹션을 운영 체제에 조립할 수 있습니다.
유니온은 수나사 및 암나사 엔드 피스, 내부 나사산이 있는 중앙 플랜지 링 또는 슬리브의 세 가지 구성 요소로 구성됩니다. 짝을 이루는 끝 부분은 슬리브에 나사로 고정되고 조여져 밀봉된 견고한 어셈블리를 제공합니다. 그러나 조인트는 유니온 너트를 풀면 엔드 피스 사이의 틈이 노출되어 마음대로 분리할 수 있습니다. 유니온은 올바르게 설치된 경우 최대 10,000 psi의 압력에 대해 안정적인 누수 방지 성능을 제공합니다.
황동 유니온은 분해하기 어려운 나사산 파이프 부분 사이의 마손이나 융합을 방지합니다. 황동은 또한 증기 및 온수 응용 분야에서 온도 변동과 빈번한 조립 주기를 견딥니다. 유니온은 공급 매니폴드, 장비 어셈블리 및 계측 배관의 중요한 지점에 설치됩니다.
파이프 와이 피팅
와이 피팅은 흐름 분기 간격에서 유체 흐름을 전환하거나 결합하는 Y자형 구성 요소입니다. 라인을 두 개의 다운스트림 경로로 분할하거나 두 라인을 하나로 병합합니다. Wye는 더 큰 메인 런에서 30도에서 45도 각도로 분기되어 45도 또는 90도 티와 구별됩니다. 부드러운 분기는 티에 비해 난류를 줄입니다[15].
Wye는 스프링클러 측선과 거터 배수관을 주 공급 및 배수 헤더에 연결하는 데 사용됩니다. 증기 가열 시스템에서 와이 분기는 응축수 배수 및 배출 라인을 제공합니다. 부드럽게 각진 분기는 저항과 역류 가능성을 줄입니다. 급격한 티는 배수 및 환기를 위해 피합니다.
주조 구리 합금 와이는 정확한 흐름 분할 및 재결합에 권장됩니다. 부드러운 곡선 혼은 흐름 분리 또는 정체 영역을 방지합니다. 열가소성 수지 Y형은 경제적이지만 표면 마감이 좋지 않아 가지 사이에 흐름이 고르지 않게 분할되는 경향이 있습니다. 대칭 배수는 황동 와이의 정확한 내부 윤곽에 의존합니다.
결론
티, 엘보우, 커플링, 유니온 및 어댑터와 같은 황동 피팅은 주거용 및 산업용 배관 시스템 모두에서 유체의 누출 없는 전송, 분배 및 배수를 가능하게 하는 필수 구성 요소입니다. 황동은 내부식성, 응력 흡수를 위한 높은 연성 및 긴 기능 수명을 제공합니다. 적절한 피팅 선택 및 설치는 배관 시스템의 신뢰성을 극대화하는 데 중요합니다. 이 문서에서는 실제 배관 요구 사항의 맥락에서 필수 황동 피팅 유형과 용도에 대한 심층 가이드를 제공했습니다. 황동 피팅의 고유한 기능으로 인해 현대식 유압 인프라를 연결하고 보호하는 필수품이 되었습니다.
참조
[1] SN Lekakh, V. Richards, KD Peaslee, "황동 합금 이해", 국제 금속 주조 저널, vol. 12, 페이지 69-94, 2018.
[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] V. Ashworth 외, "황동은 가정용 음용수 배관 응용 분야에 안전한 소재입니까?" Water Science and Technology: Water Supply, vol. 17, pp. 1537–1548, 2017.
[5] K. Morvay 및 F. Giles, "음용수 배관 장치의 황동 성능 예측", The International Journal of Life Cycle Assessment, vol. 23, pp. 1297–1309, 2018.
[6] N. Bouhassoune 외, "엔지니어링 폴리머 재료를 사용한 HDPE 배관의 수격 현상 최소화", International Journal of Engineering Research & Technology, vol. 5, 페이지 459-463, 2016.
[7] W. Smith, "배관 시스템 진동에 대한 고찰," Sound and Vibration, vol. 41, 페이지 10-13, 2007.
[8] JA Watson, "유용한 배관 배열 용접 피팅 구성" The Fabricator, vol. 37, pp. 44–46, 2019.
[9] FM White, Fluid Mechanics, 8판, New York: McGraw Hill, 2015.
[10] G. Liu, 산업용 배관 시스템의 설계 및 진단, 뉴욕: Momentum Press, 2017.
[11] JJ Nayyar, 배관 핸드북, 7판, New York: McGraw-Hill, 2000.
[12] MW Frankland, "파이프 엘보우 – 모두 무엇을 의미합니까? 개요," Australian Plumbing Review, vol. 2쪽,18-19, 2015.
[13] G. Liu, 파이프 흐름: 실용적이고 포괄적인 안내서, 1판. 호보켄, 뉴저지: John Wiley & Sons, 2008.
[14] DD Mertz, 테이블의 배관 엔지니어링 및 디자인 핸드북. 캠브리지, 매사추세츠: 학술 출판부, 2014.
[15] R. Cheremisinoff, NP Cheremisinoff, 제어, 측정 및 시각화를 위한 흐름 및 레벨 핸드북, William Andrew Publishing, 2021.
