가스집합 용접장치의 배관

가스집합 용접장치(Gas gathering welding equipment)란 용접용 가스를 다량으로 사용하는 작업장에서 가스용기를 낱개로 사용하는 것은 작업능률도 나쁘고 위험성이 크다. 이와 같은 경우에는 안전한 장소에 산소 및 인화성 가스의 용기를 다수 결합해서 압력을 낮춘 뒤 배관에 의해서 작업현장으로 가스를 공급하는 장치를 말한다.

 

 

 

가스집합 용접장치의 배관

 

관련 법규

산업안전보건기준에 관한 규칙 제291조(가스집합장치의 위험 방지) 

① 사업주는 가스집합장치에 대해서는 화기를 사용하는 설비로부터 5미터 이상 떨어진 장소에 설치하여야 한다.

② 사업주는 제1항의 가스집합장치를 설치하는 경우에는 전용의 방(이하 “가스장치실”이라 한다)에 설치하여야 한다. 다만, 이동하면서 사용하는 가스집합장치의 경우에는 그러하지 아니하다.

③ 사업주는 가스장치실에서 가스집합장치의 가스용기를 교환하는 작업을 할 때 가스장치실의 부속설비 또는 다른 가스용기에 충격을 줄 우려가 있는 경우에는 고무판 등을 설치하는 등 충격방지 조치를 하여야 한다.

제292조(가스장치실의 구조 등) 사업주는 가스장치실을 설치하는 경우에 다음 각 호의 구조로 설치하여야 한다.

1. 가스가 누출된 경우에는 그 가스가 정체되지 않도록 할 것

2. 지붕과 천장에는 가벼운 불연성 재료를 사용할 것

3. 벽에는 불연성 재료를 사용할 것

제293조(가스집합용접장치의 배관) 사업주는 가스집합용접장치(이동식을 포함한다)의 배관을 하는 경우에는 다음 각 호의 사항을 준수하여야 한다.

1. 플랜지ㆍ밸브ㆍ콕 등의 접합부에는 개스킷을 사용하고 접합면을 상호 밀착시키는 등의 조치를 할 것

2. 주관 및 분기관에는 안전기를 설치할 것. 이 경우 하나의 취관에 2개 이상의 안전기를 설치하여야 한다.

 

 

가스집합 용접장치의 배관

 

가스집합 용접장치는 가스집합장치, 안전기(역화방지기), 압력조정기, 도관, 취관 등으로 구성되어 있다.

그런데 인화성 가스 및 산소를 사용해서 금속을 용접·용단 또는 가열하는 설비로서 가스집합용접장치의 배관으로부터 가스누설 및 역화에 의한 폭발을 방지하기 위해 배관 등의 연결은 나사, 플랜지, 용접 등으로 확실하게 연결하고 역화방지기를 설치한다.

 

가스집합용접장치에서 인화성 가스와 산소를 공급하는 배관의 일종인 호스는 연결할 때 호스 밴드나 클립으로 안전하게 연결한다. 대규모 설비에서 호스와 배관 사이에 Quick coupler를 설치해서 사용하는 경우는 Coupler에서 가스가 새는 경우가 많다. 경우에 따라서는 연결부위가 이탈되어 가스가 샐 경우 누출을 차단하는 기능이 있는 것의 사용을 권장한다.

 

 

역화방지기(Flash back Arrestor) 

역화방지기(Flash back Arrestor, 안전기)는 역화를 방지하는 설비로 연소가스가 통과하는 부분에 미세한 Mesh를 가지는 망(또는 이와 유사한 구조의 Barrier)이 설치되어 있고 역화가 일어날 경우 이 망에서 대부분의 열이 흡수(전도)되어 저온으로 되면서 연소를 중지시키거나 화염을 소멸시키는 기기를 말한다.

 

<그림 1> 역화방지기

 

가스집합 용접장치에서 역화가 발생하는 원인은 압력조정기의 고장 또는 잘못 조작으로 산소공급이 과다할 때, 토치의 성능이 나쁠 때, 토치 팁에 이물질이 묻어 막혔을 때이다. 역화가 발생하면 산소밸브를 잠그고, 가스집합장치의 밸브를 잠근다.

 

건식 안전기(역화방지기)는 우회로 방식, 충전물질 방식, 밸브 방식이 있지만 현장에서는 우회로 방식을 많이 사용하고 있다. 우회로 방식은 역화되는 화염을 우회 지연시켜서 역화와 동시에 일어나는 압력 상승에 의해 압착(壓着)밸브를 작동시켜 역화 화염보다 빨리 공급가스를 멈추어서 화염을 끄는 것이다.

 

통상 사용할 때 바이패스 관을 통해서 흐른다. 만약 산소가 역류되었을 때는체크밸브가 작동하여 이것을 차단한다. 역압(逆壓)이 큰 경우는 압착밸브가 작동하지만, 역화속도가 클 때는 화염이 체크밸브를 통과할 우려가 있다. 이때는 압착밸브가 역화에 의한 압력을 받아서 화염이 도착하기 이전에 가연성가스의 공급부분을 닫아버리기 때문에 화염이 소화된다.

 

충전물질 방식은 역화되는 화염의 에너지를 냉각하기 위한 소염소자로 작용하는 충전물질과 체크밸브로 구성되어있다. 충전물질은 철망, 소결금속, 탄화규소(SiC), 스틸울(Steel wool), 다공성금속물 등이 단독 또는 조합해서 사용된다.

 

구형(球形)밸브방식은 2개의 연동하는 구형 밸브를 이용해서 가스의 개폐를실시하는 체크밸브와 파열판을 함께 사용하는 것이다. 이는 산소의 역류에는유효하지만, 화염을 완전히 소화시키는 기능이 없기 때문에 체크밸브의 기능이 강하다.

 

역화방지기는 산소아세틸렌 불꽃이 정상상태를 유지할 수 있도록 조성된 혼합가스를 시료에 보낸 다음 강제로 점화시켜 역화방지상태를 확인한다. 그리고 연속3회 이상 시험하여 1회의 역화현상도 없어야 하고, 작동압력이 0.29메가파스칼(MPa) 이상 0.39메가파스칼 이하 사이에서 작동되어야 한다.

 

 

역화방지기 설치

가스집합 용접장치의 배관이 주관 및 분기관으로 구분되는 경우에는 다음 그림과 같이 하나의 취관에 2개 이상의 안전기를 설치하여야 한다. 

 

<그림 2> 안전기 설치 위치

 

<그림 3> 안전기 설치 사례

 

Reference : KOSHA 교육 지료