ANSI/ASME B16.5 플랜지 안전밸브 설치 기준

1. 서론: 산업현장의 안전과 플랜지 규격의 중요성

산업 가스 시스템에서 안전밸브와 플랜지의 올바른 조합은 시스템 안전성과 직결됩니다. 특히 ANSI/ASME B16.5 플랜지 규격을 적용한 안전밸브 설치는 법적 요건 충족과 작업 안전성 확보에 필수적입니다. 본 가이드는 현장 실무자가 ANSI/ASME B16.5 플랜지 규격을 이해하고 안전밸브와의 최적 조합을 구현하는 데 필요한 핵심 정보를 제공합니다.

 

2. ANSI/ASME B16.5 플랜지 규격 이해

2.1 ANSI/ASME B16.5 플랜지 기본 개념

ANSI/ASME B16.5 플랜지는 미국 기계학회(ASME)와 미국 국가표준협회(ANSI)가 공동으로 제정한 플랜지 규격으로, 주로 북미 지역과 국제 프로젝트에서 널리 사용됩니다. 이 규격은 플랜지의 치수, 재질, 압력-온도 등급, 표면 마감, 테스트 방법 등을 상세히 규정하며, 특히 파이프 연결 시스템에서 중요한 역할을 합니다.

2.2 압력 등급(Pressure Class) 체계

ANSI/ASME B16.5 플랜지는 다음과 같은 압력 등급으로 분류됩니다:

• Class 150 (20 bar)
• Class 300 (50 bar)
• Class 600 (100 bar)
• Class 900 (150 bar)
• Class 1500 (250 bar)
• Class 2500 (420 bar)

각 압력 등급은 특정 온도에서의 최대 허용 작동 압력을 나타내며, 온도가 상승함에 따라 최대 허용 압력은 감소합니다.

2.3 플랜지 유형별 특성 및 적용

ANSI/ASME B16.5 규격의 주요 플랜지 유형:

1. 웰딩 넥 플랜지(Welding Neck Flange):
   • 고압, 고온 환경에 적합
   • 파이프와의 원활한 연결로 스트레스 집중 최소화
   • 안전밸브 설치 시 가장 권장되는 유형
2. 슬립온 플랜지(Slip-on Flange):
   • 설치 용이성, 경제적 이점
   • 중저압 환경에 적합
   • 안전밸브용으로는 Class 300 이하에서만 권장
3. 소켓 웰드 플랜지(Socket Weld Flange):
   • 소구경 파이프(2인치 이하)에 적합
   • 누설 위험이 낮은 견고한 연결 제공
   • 고압 소형 안전밸브에 적합
4. 블라인드 플랜지(Blind Flange):
   • 시스템 종단부 밀봉용
   • 유지보수 및 확장성 고려 시 사용
   • 시스템 격리 지점에 설치

 

3. 안전밸브 설치를 위한 ANSI/ASME 플랜지 선정 가이드

3.1 안전밸브 유형별 권장 플랜지 조합

안전밸브 유형	권장 플랜지 유형	압력 등급	설치 고려사항
스프링식 안전밸브	웰딩 넥 플랜지	Class 300	진동 고려, 지지대 설치
파일럿 작동식 안전밸브	웰딩 넥 플랜지	Class 600	파일럿 라인 간섭 방지
중량식 안전밸브	웰딩 넥 또는 슬립온	Class 150	무게 중심 고려
비례식 안전밸브	웰딩 넥 플랜지	Class 300	배관 응력 최소화

3.2 안전밸브 설치 시 플랜지 체결 토크 기준

Class 300 웰딩 넥 플랜지 기준 토크값(스테인리스 스틸 볼트, A193-B8M 기준):

볼트 규격	윤활 적용 토크(Nm)	무윤활 토크(Nm)	체결 패턴
1/2"	64	96	십자형
5/8"	127	190	십자형
3/4"	226	339	십자형
7/8"	363	545	십자형
1"	543	814	십자형

참고: 체결 시 항상 제조사 권장 토크값 확인 필수

3.3 법적 요건에 따른 플랜지-안전밸브 설치 기준

안전밸브 설치 시 KOSHA와 KGS 규정을 모두 준수해야 합니다. KOSHA는 주로 압력용기에, KGS는 가스설비에 초점을 맞추고 있으며, 각 기관의 안전밸브 설치 조건은 유체 종류와 압력에 따라 차이가 있습니다.

국내 법규 기준 주요 요구사항:

• 0.1MPa(게이지압) 이상 압력의 압력용기: 반드시 안전밸브 설치 필요
• 인화성, 독성 가스 취급 시스템: Class 300 이상 플랜지 권장
• 산소 시스템: 청정도 관리된 특수 플랜지 사용 필수

 

4. 설치 및 유지관리 실무 가이드

4.1 안전밸브-플랜지 설치 단계별 체크리스트

1. 사전 점검 단계:
   • 플랜지 압력 등급 및 재질 확인
   • 가스켓 호환성 검증
   • 볼트/너트 규격 및 재질 확인
   • 플랜지 면 손상 여부 검사
2. 설치 단계:
   • 플랜지 정렬 확인 (1mm 이내)
   • 가스켓 올바른 위치 확인
   • 체결 토크 값 준수
   • 체결 패턴 준수 (십자형)
3. 설치 후 검증:
   • 누설 테스트 수행
   • 안전밸브 작동 테스트
   • 설치 문서화 (검사 기록)

4.2 일반적인 문제와 해결방안

문제 상황	원인	해결 방안
플랜지 연결부 누설	불충분한 토크, 가스켓 불량	토크 재확인, 가스켓 교체
안전밸브 오작동	플랜지 정렬 불량, 응력 집중	정렬 조정, 지지대 설치
볼트 파손	과도한 토크, 재질 부적합	적정 토크 적용, 재질 변경
플랜지 변형	열팽창, 과도한 부하	신축이음 설치, 지지 구조 보강

4.3 검사 주기 및 방법

안전밸브 검사주기와 검사방법은 법적 요건에 따라 정기적으로 수행해야 합니다. 특히 실무자는 안전밸브 검사 시 플랜지 연결부를 함께 점검하는 것이 중요합니다.

권장 검사 주기:

• 일상 점검: 육안 검사 (주 1회)
• 정기 점검: 토크 확인 (분기 1회)
• 법정 검사: 압력 테스트 (연 1회 또는 2년 1회)

 

5. 산업별 적용 사례 및 특수 고려사항

5.1 석유화학 산업

석유화학 산업에서는 방폭인증 규정을 준수해야 하며, 한국, 유럽, 미국의 방폭인증 규정이 다르므로 글로벌 표준을 고려한 설계가 필요합니다. ANSI/ASME B16.5 Class 600 이상 플랜지가 일반적으로 사용되며, 특히 에틸렌, 프로필렌 등 인화성 물질 취급 시스템에서는 최소 Class 900 이상 권장됩니다.

5.2 반도체 및 정밀 가스 시스템

초고순도 가스라인을 위한 내흡착 코팅 솔루션이 필요한 반도체 산업에서는 특수 처리된 플랜지가 요구됩니다. 주요 고려사항:

• 316L 스테인리스 스틸 또는 니켈 합금 플랜지 사용
• 전해연마 표면 처리
• 불소중합체 가스켓 적용
• 메탈 가스켓 고려 (VCR 연결 시스템)

 

6. FAQ: 플랜지와 안전밸브 관련 자주 묻는 질문

1. Q: ANSI/ASME Class 150 플랜지는 어떤 압력까지 사용 가능한가요? A: Class 150 플랜지는 상온(38°C)에서 카본스틸 기준 약 20 bar(290 psi)까지 사용 가능합니다. 온도가 상승할수록 허용 압력은 감소하며, 316 스테인리스 스틸의 경우 상온에서 약 19 bar까지 사용 가능합니다.
2. Q: 안전밸브와 플랜지 연결 시 가장 흔한 실수는 무엇인가요? A: 가장 흔한 실수는 토크값 미준수, 부적절한 가스켓 선택, 불충분한 플랜지 정렬입니다. 또한 시스템 압력에 비해 낮은 압력 등급의 플랜지를 선택하는 오류도 자주 발생합니다.
3. Q: 인화성 가스 취급 시스템에서 안전밸브-플랜지 설치 시 특별히 고려해야 할 사항이 있나요? A: 인화성 가스 시스템에서는 정전기 방지를 위한 접지, 불꽃 발생 방지를 위한 비철금속 도구 사용, 그리고 가스 누설 감지기 설치가 필수적입니다. 또한 Class 300 이상의 플랜지와 화재 안전 인증을 받은 가스켓 사용을 권장합니다.
4. Q: 플랜지 면(Face) 유형에 따른 가스켓 선택 기준은 무엇인가요? A: 레이즈드 페이스(RF)에는 비금속 또는 스파이럴 가스켓, 링 조인트(RTJ)에는 금속 링 가스켓, 플랫 페이스(FF)에는 전면 가스켓을 사용합니다. 특히 Class 300 이상에서는 스파이럴 또는 금속 가스켓 사용이 권장됩니다.
5. Q: 안전밸브와 연결된 플랜지의 검사 주기는 어떻게 되나요? A: 법적으로는 안전밸브 검사 시 함께 점검하는 것이 원칙이며, 이는 통상 1년 또는 2년 주기입니다. 그러나 고압 또는 위험 가스 환경에서는 분기별 육안 검사와 연 1회 토크 확인을 권장합니다. 또한 시스템 변경이나 온도 사이클 발생 후에는 추가 검사가 필요합니다.

 

ANSI/ASME 플랜지 규격에 대한 자세한 내용은 아래 포스팅글을 참고 하세요

플랜지 규격 마스터 시리즈 3화: ANSI/ASME 규격 플랜지 상세 분석

 

 

출처

한국가스안전공사. (2023). 고압가스 안전관리법 시행규칙 해설집. KGS.

산업안전보건공단. (2024). KOSHA 기술지침: 안전밸브 설치 및 관리 가이드. KOSHA.

American Society of Mechanical Engineers. (2022). ASME B16.5-2020: Pipe Flanges and Flanged Fittings. ASME.

 

(주)세화하이테크

산업용 가스 제어기기 및 안전장치 전문기업

대표번호: 032-624-3800

이메일: sehwa@gasplus.com

홈페이지: www.gasplus.com

(주)세화하이테크