플랜지 (Flange)

다양한 플랜지 종류

EPC 공사에서 배관을 담당하는 사람이라면 한 번쯤은 들어봤을 플랜지(Flange).

배관 업계에서는 일상적으로 접하는 중요한 부품 중 하나입니다. 그렇다면 플랜지는 무엇일까요?

 

굳이 정의하자면 두 개 이상의 기계 또는 구조적 요소를 연결하는 배관 자재라고 할 수 있습니다.

일반적으로 원형 또는 사각형의 평판 형태를 가지며, 일반적인 형태는 볼트나 나사를 통해 결합됩니다.

주요 용도는 파이프, 밸브, 펌프, 벨로우, 엘보우 등의 기계 및 설비 구성 요소 사이에서 연결을 형성하고 누설을 방지하는 것이라고 보시면 됩니다.

1. 플랜지의 주요 기능

밸브는 실제 저렇게 생긴게 아니고, ISO, P&ID등 도면에 약식으로 표시된다.

1) 연결 및 분리 (Ease of Assembly & Disassembly)

플랜지는 배관을 연결할 때 볼트와 너트를 사용하여 체결하는 방식으로, 용접과 달리 쉽게 연결하거나 분리할 수 있습니다. 이로 인해 배관 시스템의 유지보수와 교체가 용이합니다. 특히, 유지보수가 잦은 밸브, 펌프, 열교환기 등의 장비와 연결할 때 유용하며, 플랜지를 이용하면 특정 부위를 쉽게 교체할 수 있어 시간과 비용을 절감할 수 있습니다.

(용접 조인트를 보수하려면, 커팅, 커팅부 베벨링, 재용접 과정을 거쳐야함)

2) 봉쇄 및 밀폐 (Sealing & Leak Prevention)

배관 시스템에서는 액체, 가스, 증기 등의 유체가 이동하는 과정에서 누설이 발생하면 안전 및 효율성에 큰 영향을 미칩니다. 플랜지는 개스킷(Gasket)과 함께 사용되어 두 개의 배관 끝을 밀폐하는 역할을 합니다. 고온, 고압 환경에서도 견딜 수 있도록 설계된 개스킷과 결합하여 누설을 방지하며, 시스템의 신뢰성을 높이는 데 중요한 역할을 합니다.

3) 응력 분산 (Stress Distribution)

배관 시스템에서 발생하는 압력, 진동, 온도 변화 등의 부하가 특정 지점에 집중될 경우, 피로 균열이나 변형이 발생할 수 있습니다. 플랜지는 이러한 응력을 넓은 면적으로 분산시켜 배관이나 연결 부위의 손상을 방지하는 기능을 합니다. 특히, 대형 배관이나 고압 배관에서는 이러한 응력 분산 기능이 더욱 중요합니다.

 

2. 용접 방식에 따른 플랜지 종류

플랜지 종류는 훨씬 더 다양하다

 

1) 슬립온 플랜지(Slip-On Flange)
형태: 배관을 삽입한 후 내부·외부 용접
사용 용도: 저압 및 중저압(150~300 Class) 배관 시스템
특징: 설치가 쉽고 가격이 저렴하나, 용접부가 2개라 강도가 낮음

2) 용접 경접 플랜지(Weld Neck Flange)
형태: 긴 넥(Neck) 부분이 있으며, 배관과 맞대어 용접
사용 용도: 고압(600 Class 이상) 및 고온 배관 시스템
특징: 응력 분산이 뛰어나고 피로 저항성이 높음

3) 랩 조인트 플랜지(Lap Joint Flange)
형태: Stub End와 함께 사용하며, 플랜지는 자유롭게 회전 가능
사용 용도: 자주 분해가 필요한 배관 및 내부 라이닝이 필요한 시스템
특징: 배관 정렬이 용이하고 볼트 체결이 쉬우나, 강도가 낮음

4) 소켓 용접 플랜지(Socket Weld Flange)
형태: 플랜지 내부 홈에 배관을 삽입 후 필렛 용접
사용 용도: 저·중압(150~600 Class) 및 소구경 배관
특징: 내부 용접부로 인해 유체 정체 가능성이 있으나, 작은 배관 시스템에 적합

5) 나사식 플랜지(Threaded Flange)
형태: 플랜지 내부에 나사산이 있어 배관에 나사 체결 가능
사용 용도: 저압(150 Class 이하) 및 부식성이 강한 배관 시스템
특징: 용접이 필요 없으나, 고압 배관에는 적합하지 않음

 

6) 주로 위의 다섯가지가 많이 사용되며, 위 사진과 같이 다양한 타입이 경우에 맞게 사용된다.

(특수 타입은 특이한 경우를 제외하고는 거의 안쓰는편)

3. 접합면(Face) 형태에 따른 분류

1) 플랫 페이스(Flat Face, FF): 밀폐면이 평평하며, 주철 플랜지에서 주로 사용 (저압 시스템용)
2) 레이즈드 페이스(Raised Face, RF): 접합면이 볼트 구멍보다 약간 돌출되어 있어 밀봉 성능이 뛰어남 (고압 및 고온 시스템용)
3) 링 타입 조인트(Ring Type Joint, RTJ): 홈이 파여 있으며, 메탈 링 가스켓을 사용하여 밀봉 (초고압 및 초고온 배관용)

4. 특수 목적

1) 블라인드 플랜지(Blind Flange)

블라인드 플랜지, Blind, 즉 막아버린다(차단)는 의미

형태: 배관 끝을 막는 용도로 중앙에 홀이 없음
사용 용도: 배관 라인의 차단 및 유지보수 목적
특징: 고압에서도 사용 가능하며 필요 시 개봉 가능, Blind Flange, Figure 8등 다양한 타입이 있음

 

2) 리싱 플랜지(Reducing Flange)

형태 : 플랜지 중심부 구멍의 크기가 달라 배관 사이즈 변경 가능
사용 용도: 배관 크기가 다른 두 라인을 연결할 때 사용
특징: 별도의 용접용 피팅 리듀서 없이 사이즈 전환 가능

 

3) 익스팬션 플랜지(Expansion Flange)

배관의 팽창과 수축을 흡수할 수 있도록 설계된 플랜지

사용 용도: 온도 변화가 심한 배관 시스템에서 사용

특징: 열팽창에 따른 응력 감소 가능

 

오일 & 가스 플랜트에서 사용되는 배관 플랜지는 다양한 용도와 조건에 따라 선택됩니다.

고온·고압 환경에서는 용접경접 플랜지(Weld Neck Flange)와 링 타입 조인트(RTJ)가 많이 사용되며, 저압 시스템에서는 슬립온(Slip-On) 또는 나사식(Threaded) 플랜지가 적합합니다. 또한, 플랜지의 밀봉 방식과 유지보수 필요성도 고려하여 적절한 타입을 선정하는 것이 중요합니다.