가스배관은 온도 변화나 구조물의 변위에 따라 신축(팽창·수축) 변형이 발생하기 때문에 이를 흡수하기 위한 신축관(Expansion Joint 또는 Bellows)을 반드시 설치해야 한다. 그러나 실제 현장에서는 설치방향 오류, 지지대 위치 불량, 용접부 비틀림 등으로 인해 신축관이 제 기능을 발휘하지 못하고 균열·누출·피로파손이 발생하는 사례가 빈번하다.
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1. 하자내용
건물 옥상 및 지하주차장 가스배관 구간에서 신축관의 설치 방향이 잘못되거나 신축 여유공간이 확보되지 않아 관 변형 및 용접부 균열이 발생하였다. 일부 현장에서는 신축관이 고정지점에 직접 용접되거나, 지지대가 불균형하게 설치되어 배관 응력집중으로 인한 가스 누출 사고가 발생하였다.
- Bellows 신축관이 축방향이 아닌 비틀림 상태로 설치되어 신축량 흡수 불량
- 고정점과 안내지지대 간 거리 불량으로 변형 방향이 비정상 발생
- 온도차에 따른 팽창 시, 신축관이 관벽과 간섭·충돌
- 용접부 응력집중으로 인한 미세균열 발생 후 장기적 누출
- 유지보수 불가한 천정 내부에 은폐 설치되어 점검 곤란
2. 원인 및 문제점
- 설치방향 오류: 신축관의 축방향 설치 원칙 미준수, 배관 축선 불일치로 인한 편심하중 발생.
- 고정·유도 지지대 불량: 신축관 인근 고정점이 누락되거나 지지대 간격이 과도하여 변형 경로 불안정.
- 신축량 계산 누락: 온도차(TΔ)에 따른 배관 신장량 계산 미비로 여유공간 부족.
- 용접·조립 불량: Bellows 외피 변형, 과열 용접에 의한 스테인리스 피로취약.
- 진동 및 피로: 압력변동이나 기계진동으로 인해 Bellows 주름 피로균열 발생.
| 구분 | 발생 형태 | 원인 | 결과 |
|---|---|---|---|
| 축방향 비틀림 | 신축관이 배관 중심선에서 벗어나 설치됨 | 설치방향 검토 미흡 | 팽창 불가, 균열발생 |
| 신축여유 부족 | 벽체간격 협소, 지지대 간격 과다 | 온도변형 계산 누락 | 배관 응력집중 |
| 고정지점 오류 | 신축관 인근 고정지점 누락 | 시공순서 및 설계 미조정 | 배관 흔들림 및 누설 |
| Bellows 손상 | 과열용접 및 비틀림 조립 | 용접관리 부재 | 피로파손, 누출 |
3. 대책 및 해결방법
- 정확한 설치방향 확보: 신축관의 축방향은 배관 중심선과 일치해야 하며, 비틀림·편심 없이 직선상 배치되어야 한다.
- 고정점 및 안내지지대 배치: 신축관 전후에 고정지점을 명확히 하고, 신축 방향을 유도할 수 있는 안내지지대를 설치하여 팽창력 분산을 유도한다.
- 신축량 계산 및 여유공간 확보: ΔL = α × L × ΔT (α: 열팽창계수, L: 배관길이, ΔT: 온도차) 식을 적용하여 실제 신축량을 계산하고 여유공간을 확보한다.
- 용접품질 관리: Bellows 양단 용접 시 과열방지 및 스테인리스 재질 특성에 맞는 저열입 용접방식을 적용한다.
- 진동흡수 대책 병행: 펌프·기계 진동이 전달되는 경우에는 진동흡수형 Bellows 또는 Rubber Flexible Joint를 병행 설치한다.
- 점검구 및 접근성 확보: 천정, 덕트 내부 은폐부 설치 시 점검구를 필수 설치하고 유지보수 가능 위치에 배치한다.
- 시험 및 검증: 압력시험 후 Soap Test 또는 Helium Leak Test를 시행하여 용접부 및 Bellows의 누설 여부를 확인한다.
결론: 가스배관 신축관의 오류시공은 단순한 설치불량이 아니라, 장기적으로 배관 손상과 가스누출을 유발할 수 있는 잠재적 위험요소이다. 신축관은 반드시 설계도면에 명시된 위치와 방향, 신축량 계산에 따라 설치되어야 하며, 고정점·지지대·용접관리·진동대책이 동시에 검토되어야 한다. 또한 시공 후에는 정기점검과 누설시험을 통해 변형 및 응력상태를 지속적으로 관리하는 것이 중요하다.
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