소구경 피팅: 나사산(Thread) 크기 및 피치(Pitch)

피팅 가이드: 나사산(Thread) 사이즈 및 피치(Pitch) 확인 방법

산업용 유체 시스템의 수명은 프로세스 유체를 목적지까지 전달하는데 사용되는 모든 부품에 달려있습니다. 시설의 안전성과 생산성은 부품과 다양한 피팅(연결을 위해 제공됨) 사이의 누설 방지 연결부에 따라 좌우됩니다.

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소구경 시스템(직경이 최대 2인치인 튜빙 시스템)의 경우, 유체 시스템에 적합한 피팅을 파악하려면 제일 먼저 나사산 크기 및 피치를 확인해야 합니다. 이러한 정보를 얻게 되면 누설 방지 유체 시스템에 대해 잘 아는 상태에서 선택을 할 수 있습니다.

본 단계별 비디오는 캘리퍼, 피치 게이지 및 나사산 식별 가이드를 이용해
나사산 피치 및 크기를 정확하게 파악하는 방법을 알려 드립니다.

말단 연결부가 중요한 이유

산업용 유체 시스템이 고압 또는 극한의 온도에서 위험한 액체나 가스를 이동시키는 일이 흔하기 때문에, 유체 시스템은 적절한 크기의 피팅과 올바르게 연결되어야 합니다.

몇몇 유체는 사람이 들이마실 경우 유독 물질이 되어, 공장 현장에서 즉각적인 안전상의 위협을 초래하기도 합니다. 또 어떤 유체는 가연성을 띠고 있어 점화원에 닿으면 폭발 위험이 생길 수 있습니다. 피팅을 잘못 설치했거나 잘못된 연결부를 선택하면 어떤 유형이든 유체를 이동시키는 고압 시스템에서 부품 이탈이 발생할 수 있습니다.

누설 또는 기타 고장은 안전 문제뿐만 아니라 막대한 비용과 유지보수 관련 어려움을 야기할 수 있습니다. 한 기업이 누설(유체 낭비)로 인해 적자를 보는 것은 물론, 필수 유지보수를 수행하기 위해 필연적으로 발생하는 가동 중단 시간 때문에 막대한 생산상의 손실이 생길 수도 있습니다.

이런 이유로 산업 환경에서의 누설 방지 유체 시스템 성능은 매우 중요합니다. 적절한 크기대로 함께 작동하도록 설계된 피팅을 이해하고 선택하여 시스템 성능을 달성할 수 있도록 준비하십시오.

나사산(Thread) 및 말단 연결부(End connection)의 기초

경험이 가장 풍부한 전문가도 가끔 피팅 나사산의 크기와 피치를 확인할 때 어려움을 겪습니다. 올바르게 평가를 수행하려면, 특정 나사산의 분류를 위해 제일 먼저 일반 나사산 및 말단 연결부 용어와 더불어 해당 용어에 적용되는 표준을 이해해야 합니다. 이는 다음과 같은 항목을 포함합니다.

• 암수 나사(Thread Gender): 암수 나사(Thread Gender)는 피팅에 나사산을 배치하는 형태를 말합니다. 수나사는 피팅 외부로 돌출되는 반면, 암나사는 피팅 내부로 들어간 형태입니다. 수나사를 암나사에 끼우는 방식입니다.
• 산마루(Crest) 및 골(Root): 나사산은 꼭대기와 골짜기 부분으로 이루어져 있는데, 이를 산마루(Crest)와 골(Root)이라고 합니다. 산마루와 골 사이의 평평한 표면은 나사면(flank)이라고 합니다. 나사산 표준마다 산마루 및 골 기하학이 제각기 다르므로, 맞춰진 짝이 누설 방지 성능에 필수인지 확인해야 합니다.
• 피치(Pitch): 피치(Pitch)는 피팅의 나사산 간의 거리를 말하며 단위는 인치 및 밀리미터로 표시합니다. 피치 파악은 NPT 표준, UTS, ISO 표준 등 특정 나사산 표준에 따라 좌우됩니다. 피치를 파악할 때는 규정을 계속 준수할 수 있도록 해당 표준 중 어떤 것을 시스템에 적용해야 하는지 확인해야 합니다.
• 각도: 나사산의 각도는 피치와는 다르며 나사산 간의 모서리의 각도를 측정합니다. 피치와 마찬가지로 각도 역시 일반적으로 관련 표준에 따라 달라집니다.

2가지 관련 표준을 비교하는 것은 피팅 간의 주요 차이와 더불어 이러한 차이가 누설 방지 씰을 달성할 가능성에 어떤 영향을 미칠 수 있는지를 이해하는 데 유용합니다. 영국 표준 파이프(BSP, British Standard Pipe)라고도 하는 ISO 228/1 나사산은 그 나사산 각도가 55°이며 골과 산마루의 절단면이 원형입니다. 반면 통합 나사 나사산(Unified Screw Thread) 표준은 나사산 각도가 60°이고 골과 산마루의 절단면이 평평합니다. 이와 같은 차이로 인해 두 피팅 유형은 서로 호환되지 않으며, 이 두 피팅을 조합해 사용하더라도 누설 방지 씰을 만들어낼 수 없습니다.  피팅의 호환 여부를 모르겠다면 피팅에 표시된 단서를 살펴보십시오. 믿을 만한 제조업체들은 대개 피팅이 지켜야 하는 표준을 피팅에 표시해 둡니다.  

나사산 유형 확인하기

나사산의 크기와 피치를 확인하려면 캘리퍼, 피치 게이지, 나사산 피치 식별 가이드 등 적절한 도구가 있어야 합니다. 이 도구들을 사용하면 나사산이 경사졌는지 혹은 직선인지 확인할 수 있습니다.

경사 나사산(Tapered thread)은 동적 나사산(Dynamic thread)이라고도 하며 수나사와 암나사의 나사면이 서로 결합하며 밀폐되도록 설계되었습니다. 경사 나사산은 중심선을 기준으로 비스듬히 제조되었고, 직선 나사산(아래에 설명됨)은 중심선에 평행하도록 제조되었습니다. 시스템 유체가 연결부에서 누설되지 않도록 산마루와 골 사이의 틈을 채워 넣으려면 나사산 밀폐제 또는 나사산 테이프를 사용해야 합니다. 경사 나사산은 일반적으로 최대 15,000psi의 시스템 압력에서 사용할 때 효과적입니다.

경사 나사산은 일반적으로 최대 15,000psi의 시스템 압력에서 사용할 때 효과적입니다. 직선 나사산은 일반적으로 시스템 압력이 5,000psi를 초과하지 않는 애플리케이션에 사용됩니다.

직선 나사산(Straight thread)은 평행 나사산(Parallel thread) 혹은 기계식 나사산(Mechanical thread)이라고도 하며, 밀폐용이 아닌 너트를 튜브 피팅의 본체에 결합하는 용도로 설계되었습니다. 직선 나사산은 누설 방지 씰이 만들어지기 위해 반드시 가스켓, O-링 또는 금속 대 금속 접촉(metal-to-metal contact) 등의 다른 부품과 결합해야 합니다. 이런 이유로 인해 직선 나사산은 일반적으로 시스템 압력이 5,000psi를 초과하지 않는 애플리케이션에 사용됩니다.

나사산이 직선인지 혹은 경사졌는지 여부를 확인하려면, 캘리퍼를 사용하여 첫 번째, 네 번째 및 마지막 전체 나사산의 수나사 혹은 암나사의 산마루에서 산마루로 직경을 측정합니다. 수나사 직경이 끝으로 갈수록 커지거나 암나사 직경이 작아지면 경사 나사이며, 모두 같으면 평행 나사입니다.

나사산이 직선인지 혹은 경사졌는지 여부를 확인하려면, 캘리퍼를 사용하여 첫 번째, 네 번째 및 마지막 전체 나사산의 수나사 혹은 암나사의 산마루에서 산마루로 직경을 측정합니다.

압력이 결정적인 요인이 아니라면 직선 나사산 또는 경사 나사산 중 하나를 선택하는 일은 대개 사용자의 선호사항으로 남게 됩니다. 대형 시스템의 경우에는 설치자의 혼란을 줄이기 위해 모든 연결 지점에 동일한 나사산 유형을 지정하는 게 좋습니다.

나사산 직경 측정하기

직선 나사산을 사용할지 경사 나사산을 사용할지 여부를 결정했다면, 다음 단계로 나사산의 직경을 측정해야 합니다. 이때 캘리퍼를 다시 한 번 사용하여 공칭 수나사 또는 암나사의 직경을 산마루에서 산마루로 측정합니다. 평행 나사는 임의의 전체 나사산를 측정하고, 경사 나사는 네 번째나 다섯 번째 나사산을 측정합니다.

짝이 올바르게 맞춰지도록 나사산의 골과 산마루의 기하학을 잘 알아 두십시오.

이 측정을 수행할 때, 짝이 올바르게 맞춰지도록 나사산의 골과 산마루의 기하학도 잘 알아 두십시오. 서로 다른 2개의 산마루 및 골 형태는 직경 측정 시 짝이 맞을 수는 있으나, 함께 결합하면 호환되지 않습니다.

측정한 직경은 해당 나사산의 명시된 공칭 크기와 다를 수 있다는 점을 유의하십시오. 사이즈가 상이한 이유는 제조업체마다 오차가 발생할 수 있기 때문입니다. 직경이 적합한 크기에 최대한 가까운지 확인하려면 피팅 제조업체의 나사산 식별 가이드를 사용하십시오.

나사산 피치 결정하기

다음으로 나사산 피치를 결정합니다. 피치 게이지 또는 스레드 콤(thread comb)을 사용하여 완벽하게 일치하는 나사산의 형태를 찾을 때까지 확인합니다. 인치나사(fractional) 및 미터나사(metric)의 형태는 매우 비슷하여 다소 시간이 걸릴 수 있습니다.

나사산 표준 확인하기

마지막 단계로 나사 표준을 확인합니다. 암수 나사, 유형, 공칭 직경 및 피치를 확인한 후에는 나사산 식별 이드를 사용하여 나사산의 표준을 확인합니다. 스웨즈락 나사산 및 말단 연결부 식별 가이드를 사용하면 나사산 표준과 말단 연결부를 쉽게 확인할 수 있습니다.

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