옥내소화전설비의 배관 및 배관이음쇠의 재질

배관용 스테인리스 강관(KS D 3576)의 용접 방법

가. 기존의 용접 방법 기준은 알곤용접

① 배관용 스테인리스 강관(KS D 3576)은 배관의 특성상 강도 및 내식성이 좋아서 내식성을 요구하는 반도체공장이나 제약회사 등에서 사용된다. 화재안전기준에서는 1.2Mpa 미만에서만 사용할 수 있도록 규정하고 있으나, 강도는 훨씬 높은 편이다. 그리고 스테인리스 강관은 제조공정에서도 알곤용접으로 배관의 형태를 마무리하였기 때문에 화재안전기준(NFSC 102)에서도 알곤 용접을 하도록 하였다.

② 그런데 스테인리스 강관은 용접시 크롬성분이 탄소와 반응하여 탄화크롬을 생성하게 되면 공기 중에서 부식(공식 현상)이 발생하는 문제점이 있었다. 이는 옥내소화전설비 배관 설치 후 부식에 의한 마찰손실이 증가하여 노즐 선단에서의 방수압력이 저하되는 단점이 있었다.

 

나. 변경된 용접 방법 기준은 텅스텐 불활성 가스 아크 용접

 

변경된 배관의 용접 방법

① 텅스텐 불활성 가스 아크 용접(Tungsten Intergas Arc Welding)은 텅스텐 전극봉과 스테인리스 강관 간 아크열로 금속을 용해하여 결합하는 용접 방법이다. 용접시 불활성 가스를 통해 용접 부위를 보호함으로써 용접 부위가 공기 접촉에 의한 산화가 발생하지 않도록 하는 것이다.

② 그래서 스테인리스 강관의 용접 후 용접 부위가 공기에 의한 부동태막의 파괴가 일어나지 않는 용접으로 여겨지고 있다. 이러한 이유로 옥내소화전설비의 화재안전기준(NFSC 102) 제6조(배관 등) 제1항에서도 스테인리스 강관에 대한 용접 방법으로 텅스텐 불활성 가스 아크 용접 방법으로 변경(2022.3.4)한 것이다.

 

 

배관 내 사용압력이 1.2Mpa 미만인 경우

 

사용압력이 1.2Mpa 미만의 경우 사용 가능 배관

가. 사용압력이 1.2Mpa 미안인 경우에 사용 가능한 배관

옥내소화전설비의 배관 중 사용압력이 1.2Mpa 미만인 배관에는 배관용 탄소 강관(KS D 3507), 이음매 없는 구리 및 구리합금 관(KS D 5301, 다만, 습식의 배관에 한한다), 배관용 스테인리스 강관(KS D 3576) 또는 일반배관용 스테인리스 강관(KS D 3595), 덕타일 주철관(KS D 4311)을 사용할 수 있다.

 

나. 구리 및 구리합금관은 습식인 경우만 사용 가능하도록 한 이유

① 배관용 탄소 강관이나 배관용 스테인리스 강관 등은 화재로부터 버티는 힘이 강하다. 재질 자체가 용융점이 높아서 최고 온도가 약 1,000℃ ~ 1,200℃가 넘어가는 실내 최성기 화재에 노출되어도 옥내소화전설비의 배관으로서의 기능을 유지할 수 있다.

② 그런데 황동관 및 청동관처럼 구리가 주성분인 배관은 용융점이 1,083℃로서 최성기 화재의 온도에 영향을 받을 수 있다. 따라서 배관 내부에 물이 들어있는 상태에서는 물로 열을 전도시켜 버려서 화재로부터 견딜 수 있으므로, 구리 및 구리합금관은 습식인 경우에만 사용할 수 있도록 하는 것이다.

배관 내 사용압력이 1.2Mpa 이상인 경우

 

배관 내 사용압력이 1.2Mpoa 이상인 경우 사용 배관

옥내소화전설비의 배관 내 사용압력이 1.2Mpa 이상으로 고압인 경우에는 압력 배관용 탄소 강관(KS D 3562) 또는 배관용 아크 용접 탄소강 강관(KS D 3583)을 사용하여야 한다. 이 외에도 동등 이상의 강도ㆍ내식성 및 내열성을 국내ㆍ외 공인기관으로부터 인정받은 것이라면 사용이 가능하다.

배관 내 사용압력이라 함은

가. 펌프의 정격토출 압력이 아니다.

옥내소화전설비 최상부 방수구의 노즐 선단에서 최대 방수압력인 0.7Mpa 이하로 형성될 수 있는 양정이 펌프의 최대 양정이 된다. 이를 바탕으로 옥내소화전설비의 소화펌프는 계산된 전양정 보다 더 큰 용량(양정)의 펌프를 설치하게 된다. 그러나 해당 조항에서 말하고 있는 ‘배관 내 사용압력’을 펌프의 정격토출 압력으로 이해하고 있으면 안된다.

 

나. 펌프는 결국 체절운전을 하게 된다.

소화펌프는 처음엔 정격 토출압력으로 운전하겠지만 결국 체절운전을 하게 된다. 옥내소화전설비와 다른 수계 소화설비를 겸용하여 설치하는 경우 방수량은 적지만 주펌프가 기동하게 되는 상황이 발생한다. 그러면 펌프는 양정 대비 방수량(토출량)이 작아 거의 체절운전에 가깝게 압력이 형성된다. 또한 화재시 방수구의 개방으로 주펌프가 기동하다가 화재 진압 후 방수구를 잠궜는데도 주펌프는 자동으로 정지하지 않기 때문에 그 순간부터 체절운전이 시작된다. 그러면 배관에는 체절압력이 형성되는 것이다.

 

다. 배관의 압력은 체절압력을 적용하여야 한다.

따라서 배관 내의 압력을 적용할 때에는 평상시 사용하는 상용압력이 아닌 펌프의 체절압력이 얼마인가를 기준으로 1.2Mpa 미만인지 이상인지를 판단해야 한다. 즉 정격 토출압력의 140% 미만에 해당하는 압력이 펌프의 체절압력이고, 이 압력이 해당 조항에서 말하는 배관 내 압력이 되는 것이다.

 

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