배관보강용 PAD는 배관 시스템의 취약 부위, 특히 노즐이나 분기관 부근에서 응력을 분산시키고 구조적 안전을 확보하기 위해 부착되는 보조 부자재입니다. 주로 고압, 고온, 진동 등의 부하가 작용하는 산업 배관 시스템에서 사용되며, ASME, KS 등의 설계 기준에 따라 적용 여부와 치수가 결정됩니다. 이 글에서는 실무에서 사용하는 PAD의 두께, 폭, 길이 기준을 구체적인 표와 함께 설명하고, 설계 및 시공 시 유의사항을 정리해 설계자와 기술 실무자에게 실질적인 가이드를 제공합니다.
PAD란 무엇이며 왜 필요한가
PAD는 배관 구조에서 응력이 집중되는 부위를 보강하기 위해 사용되는 플레이트 형태의 강재로, 주로 원형 또는 타원형으로 절단되어 분기관과 주관 사이에 용접됩니다. 분기관 크기가 주관보다 작거나 하중 조건이 불균형한 경우, 용접부에 피로파괴 위험이 생기는데 이를 구조적으로 완화하기 위한 장치입니다. ASME B31.3 및 B31.1에서는 일정 조건 이상의 분기관에 대해 보강 조치를 취할 것을 권고하고 있으며, 그 대표적인 방법이 PAD 부착입니다. 설계 시 응력 해석 결과를 통해 PAD 유무를 판단하고, 크기, 두께, 재질을 결정하게 되며, 잘못된 적용은 오히려 응력 집중을 유발할 수 있기 때문에 정확한 기준 적용이 필수적입니다. PAD는 보강판이 아니라 하나의 구조부재로 간주되어야 하며, 플랜트, 발전소, 석유화학 배관 설계에서 자주 활용됩니다.
PAD 폭과 길이 기준표 및 산정 방식
PAD의 폭과 길이는 보강 대상 분기관의 외경(NPS)을 기준으로 산정합니다. 일반적으로 폭은 분기관 외경의 2~2.5배, 길이는 2.5~3배 정도로 적용되며, 두께는 주관보다 얇지 않게 적용하는 것이 원칙입니다. 예를 들어 NPS 2″ 배관의 경우 외경이 약 60.3mm이므로, PAD 폭은 120~150mm, 길이는 150~180mm, 두께는 6~8mm가 적당합니다. 아래는 실무에서 가장 널리 사용되는 PAD 규격 기준표입니다.
▶ 실무 기준 PAD 사이즈 표
| NPS (inch) | 외경 (mm) | 권장 PAD 폭 (mm) | 권장 PAD 길이 (mm) | 최소 두께 (mm) |
|---|---|---|---|---|
| 1″ | 33.4 | 75~100 | 100~125 | 6 |
| 2″ | 60.3 | 100~125 | 125~150 | 6~8 |
| 3″ | 88.9 | 125~150 | 150~180 | 8 |
| 4″ | 114.3 | 150~180 | 180~210 | 10 |
| 6″ | 168.3 | 180~200 | 220~250 | 10~12 |
| 8″ | 219.1 | 200~250 | 250~300 | 12 |
설계 및 시공 시 유의사항
PAD는 단순한 강판이 아닌, 구조 해석을 기반으로 설계되는 구조부재입니다. 따라서 도면이나 시방서 없이 임의로 제작하거나 설치해서는 안 되며, 다음과 같은 사항을 반드시 준수해야 합니다. 첫째, PAD 재질은 주관과 동일하거나 호환 가능한 재질을 사용해야 하며, 이종 금속 사용 시는 필러메탈 선택과 PWHT(후열처리) 절차가 요구됩니다. 둘째, 두께는 항상 주관 이상으로 적용하고, 부식 여유(Corrosion Allowance)를 포함시켜야 하며, 고온·고압 환경에서는 계산식에 의한 정확한 산정이 필수입니다. 셋째, 시공 시에는 배수홀(weeping hole)을 6시 방향에 최소 1개 이상 설치하여 응축수 고임으로 인한 내부 부식을 방지해야 합니다. 넷째, 용접은 반드시 완전 용입 필렛 용접으로 시공해야 하며, 용접부에 기공, 언더컷, 크랙 등의 결함이 없도록 육안검사 및 필요 시 비파괴검사(NDT)를 병행해야 합니다. 마지막으로, 모든 제작과 용접은 도면 기준을 충실히 따르고, 검사 기록과 재질 성적서를 남겨 추후 품질관리 시 활용할 수 있어야 합니다.
배관보강용 PAD는 배관 시스템의 약점을 보강하고 안전 여유를 확보하기 위한 필수 구조부재입니다. 단순한 판재가 아니라 구조적 계산에 기반해 설계되고, 정해진 기준에 따라 절단·용접되어야 합니다. 설계자는 규격표와 응력 해석 결과를 반영해 정확한 PAD를 지정해야 하며, 시공자는 도면과 시방서 기준에 따라 정밀하게 제작·시공해야 합니다. 안전한 배관 시스템을 구축하려면, PAD에 대한 이해와 철저한 기준 적용이 무엇보다 중요합니다.