플랜지는 대부분의 기계 시스템에서 중요한 구성 요소입니다. 파이프, 피팅, 밸브와 같은 부품을 결합하거나 조립하는 기계적 수단을 제공합니다. 이번 글에서는 플랜지 6가지 유형과 연결, 가공 공정 관련해서 하나하나 살펴보도록 하겠습니다.
플랜지란 무엇인가?
테두리(rim)를 의미하는 플랜지는 파이프, 컨테이너 또는 고정 샤프트 기계 부품을 부착하거나 밀봉하는 데 사용되는 대칭 디스크형 구성 요소라고 할 수 있습니다.
이러한 디스크 모양 구성 요소는 배관에서 가장 흔히 볼 수 있으며 일반적으로 쌍으로 사용됩니다.
이렇게 흔히 볼 수 있는 플랜지는 다양한 유형의 패스너가 있으며 플랜지를 제자리에 고정하는 데 나사산 고정 장치가 사용됩니다.
또한 플랜지에는 볼트 구멍이 있어 두 개의 플랜지는 대부분 개스킷을 사이에 두고 파이프 끝단에 결합되며, 이들 사이는 볼트로 연결됩니다.
플랜지의 특성
플랜지의 정의에 대해 알아보았으니 이제 플랜지의 특성을 간단히 알아보도록 하겠습니다.
- 플랜지에는 쉽게 조립할 수 있도록 구멍이 정확하게 뚫려 있습니다.
- 최적의 강도와 강성을 유지하기 위해 조직을 제어했습니다.
- 용접성을 용이하게 하기 위해 플랜지는 기계 가공된 베벨입니다.
- 배관 시스템에 사용할 때 흐름이 방해되지 않도록 플랜지는 부드럽고 정확한 보어를 갖습니다.
- 플랜지의 구성 요소에는 패스너 안착이 정확하게 유지되도록 스폿 페이싱이 되어 있습니다.
플랜지 연결 방법
플랜지 연결은 두 개의 장비, 파이프 또는 파이프 피팅, 두 개의 플랜지, 플랜지 매트 및 볼트를 포함하는 조합이라고 생각하시면 됩니다.
또한, 연결을 고정하기 위해 플랜지 연결과 함께 다양한 유형의 와셔도 사용됩니다.
게다가 플랜지 연결은 내부 및 외부 립 부품이나 플랜지를 사용하여 두 재료를 결합하는 것으로 완성됩니다.
밀봉을 형성하기 위한 각 반대 플랜지 면에 대해 힘(개스킷 압축 또는 밀봉 압력)이 가해지고 유지되어야 합니다.
이후 플랜지가 제자리에 고정되도록 하기 위해 플랜지 면 사이에 개스킷을 사용하여 볼트로 고정하여 단단히 밀봉하는 경우가 많습니다.
이 때, 씰링에 자주 사용되는 가스켓 중 하나가 스프링의 일종인 디스크 스프링입니다.
보편적인 6가지 유형의 플랜지와 용도
배관 시스템이나 그 외, 결합 목적에 적합한 플랜지를 선택함으로써 성능은 물론 긴 수명과 비용을 아끼는 데 도움이 됩니다. 다음은 보편적으로 많이 쓰는 플랜지 유형과 용도입니다.
1. 소켓 용접 플랜지
소켓 용접 플랜지에는 스냅핏 조인트와 유사하게 파이프를 플랜지에 삽입하는 연결부가 있습니다.
다중 패스 필렛 용접은 연결을 안전하게 유지하는 데 도움이 되며, 이로 인해 소켓 용접 플랜지는 저온 및 저압 조건에서 더 작은 파이프 직경에 이상적입니다.
따라서 이 플랜지는 나사 끝 부분의 제약을 제거하고 다른 용접 플랜지보다 이 형태를 더 쉽게 설정할 수 있습니다.
2. 랩 조인트 플랜지
랩 플랜지 조인트는 2피스 구조로 되어 있으며, 연결은 샤프트 끝을 파이프 또는 피팅에 용접하고 백킹 플랜지를 사용하여 이루어집니다.
디자인으로 인해 이 형태는 크기가 제한되어 있거나 자주 분해 및 유지 관리가 필요한 시스템에 사용하기에 적합합니다.
3. 블라인드 플랜지
볼트로 고정하기 쉬운 단순한 빈 디스크인 블라인드 플랜지는 배관 시스템의 분리 또는 종단에 사용됩니다.
올바르게 배치하고 적절한 개스킷과 함께 사용하면 필요할 때 쉽게 제거할 수 있는 우수한 씰을 만들 수 있습니다.
4. 용접 넥 플랜지
용접 넥 플랜지는 랩 플랜지 조인트처럼 샤프트 용접을 통해 설치해야 하지만 믿을 수 있는 품질로 인해 프로세스 파이프에 널리 사용되는 옵션이 되었습니다.
또한 여러 번의 반복 굴곡이 있는 시스템에서도 탁월한 성능을 발휘하므로 고온 및 압력 시스템에 이상적인 플랜지 입니다.
5. 슬립 온 플랜지
슬립 온 플랜지는 가장 널리 사용되며 유량이 증가된 시스템을 전체적으로 지원하기 위해 다양한 크기로 제공됩니다.
이 제품을 사용하시는 분들이 해야 할 일은 파이프의 외경을 플랜지에 맞추는 것뿐이며 플랜지는 양쪽 파이프에 단단히 고정되어야 하므로 설치 부분에서 기술적인 면이 필요합니다.
6. 스레드 플랜지
플랜지 나사라고도 하는 이 디자인은 파이프 또는 피팅의 수나사산과 일치하는 플랜지 보어 내부의 나사산이 특징입니다.
나사산 연결 덕분에 다양한 응용 분야에서 용접 없이 설치할 수 있으며, 나사식 플랜지를 사용하려면 당연히 연결하려는 파이프에 나사산을 맞추는 것이 가장 좋습니다.
연결할 플랜지의 다양한 면
면 유형은 플랜지를 선택할 때 고려해야 할 중요한 부분인데요. 그 이유는 플랜지의 면 유형에 따라 설치에 필요한 개스킷 유형과 생성되는 씰 유형이 결정되기 때문입니다.
1. 돌출면(RF)
돌출면 플랜지에는 내부 보어 원형 개스킷과 보어 주위에 작은 융기 부분이 있습니다. 다양한 압력 및 온도 등급에 맞는 볼록면 플랜지가 있습니다. 또한 석유, 가스, 화학 공학 분야에서 가장 널리 사용되는 플랜지 형태는 RF 플랜지입니다.
2. 암&수 결합용(M&F)
개스킷을 제자리에 고정하기 위해 이러한 플랜지에는 튀어나온 부분과 일치하는 홈이 있습니다.
하지만 개스킷 유지는 홈이 있는 면에서 부착하므로 보다 정확한 위치 지정과 광범위한 재료를 사용합니다.
3. 텅 앤 그루브(T&G)
이 플랜지의 홈과 융기된 부분은 암&수 결합용 페이스 플랜지와 동일합니다. 이는 플랜지의 자체 정렬과 개스킷 접착제용 홈이 있기 때문에 설치가 용이합니다.
4, 평평한 면
이름에서 알 수 있듯이 플랫 페이스 플랜지는 균일하고 평평한 표면을 가지고 있습니다. 또한 표면의 대부분을 덮는 전면 개스킷이 있습니다.
5. 링 조인트 페이스(RTJ)
고압 및 온도 응용 분야에 사용되는 이 링 조인트 면 유형에는 밀봉을 유지하기 위해 금속 개스킷이 설치되는 노치가 있는 것이 특징입니다.
플랜지 부품의 가공 공정
재료 선택부터 표면 마감까지 플랜지 부품 가공 공정에는 여러 단계가 포함됩니다. 고품질의 플랜지를 제작하기 위한 가공 공정은 다음과 같습니다.
1. 재료 선택
올바른 플랜지 재료를 선택하는 것은 가공 공정의 첫 번째 단계로써 플랜지 제작에 가장 많이 사용되는 재료는 합금강, 탄소강 또는 스테인리스강입니다.
그러나 이상적인 재료는 응용 분야의 온도, 압력 및 내식성 요구 사항에 따라 달라지는 경우가 많습니다.
2. 재료 절단 및 성형
선택 후 재료를 얇게 커팅하며 큰 금속판은 플랜지에 적합한 크기를 얻기 위해 더 작은 조각으로 절단됩니다. 그런 다음 생산된 부품을 적절한 온도로 가열하여 추가 가공을 준비합니다.
3. 열처리
플랜지의 재질과 목적에 따라 플랜지는 어닐링, 담금질, 템퍼링 등의 열처리 방법을 거칠 수 있습니다.
열처리는 플랜지의 기계적 특성을 향상시키는 동시에 탄력성, 인성, 마모 및 부식에 대한 저항성을 높여줍니다.
4. 성형 및 단조
가열 공정은 금속 부품을 가단성 있게 만들어 적절한 플랜지 모양의 가공을 용이하게 합니다.
기계 기술자는 열간 단조 및 냉간 단조를 포함하여 플랜지를 단조하는 다양한 방법을 사용합니다.
또한, 냉간 단조에서는 금속이 실온에서 성형되는 반면, 열간 단조에서는 가열된 재료/금속을 고압에서 성형하는 작업이 포함됩니다.
5. 가공
초기 절단 및 성형 후에 플랜지는 정밀한 공차를 적용하고 치수를 개선하기 위해 가공됩니다.
이 작업에는 밀봉 표면 직면, 가장자리 모따기 및 볼트 연결을 위한 구멍 드릴링이 포함되며 CNC 기계는 자동화 및 정밀 가공에 자주 사용됩니다.
6. 표면 마감
플랜지는 원하는 매끄러움을 얻고, 표면 결함을 제거하여 전체적인 모양을 개선하기 위해 연삭 또는 연마와 같은 표면 마무리 작업을 거칠 수 있습니다.
7. 검사 및 품질 관리
품질 관리는 플랜지 생산에서 중요한 단계로써 플랜지는 적절한 기준과 사양을 준수하는지 확인하기 위해 철저한 검사 과정을 거칩니다.
품질 관리 검사에는 측정 검사, 마감 및 표면 분석, 초음파나 자분 분석과 같은 비파괴 검사 방법이 포함됩니다.
마무리
플랜지의 제조 또는 가공에는 최고의 품질을 얻기 위한 여러 공정이 필요하며 교체 또는 제조 시 확인에 도움이 되는 표시뿐만 아니라 생산을 관리하는 표준도 있습니다.
게다가 이 구성요소에는 다양한 유형이 있어 모두 특별한 용도를 가지고 있습니다.