| BOLT / NUT |
배관 등의 볼트 너트로 체결하는 설비의 나사산은 2~3선이 돌출되도록 조립을 해야 할까요? 법령에 정확히 나와 있는 부분일까요? 체결은 어떻게 해야 할까요? 이번 포스팅에서는 이 BOLT / NUT에 대해 핵심만 정리해 보겠습니다.
1 BOLT / NUT
봍트, 너트 헤깔릴수도 있는 부분입니다. 어떤것이 볼트이고 어떤것이 너트인지 다음의 그림에 설명하였습니다.
2 용어의 정의
| 용어 | 정의 |
| 나사산 (Screw thread) |
원통표면에 연속적으로 돌출한 균일 단면의 나선 모양의 봉우리를 말한다. |
| 피치 (Pitch) |
나사산 플랭크 위의 한점과 바로 이웃하는 대응 플랭크 위의 대등한 점 간의 축방향 길이를 말한다. |
| 미터나사 (Metric thread) |
지름 및 피치를 밀리미터(mm)로 표시한 나사로써 나사산의 각도가 60°인 3각나사를 말한다. |
| 3각나사 (Triangular screw thread) |
나사산의 모양이 정 3각형에 가까운 나사의 총칭이다. |
| 보통나사 (Coarse thread) |
지름과 피치의 조합이 일반적이고 가장 보편적으로 사용되고 있는 3각나사를 말한다. |
| 가는나사 (Fine thread) |
보통나사에 비하여 지름에 대한 피치의 비율이 작은 나사를 말한다. |
| 수나사 (External thread) |
원통표면의 바깥쪽에 나사산이 형성된 나사를 말한다. |
| 암나사 (Internal thread) |
원통표면의 안쪽에 나사산이 형성된 나사를 말한다. |
| 플랭크 (Flank) |
직각원통의 생성선에 평행하지 않은 기초 3각형의 한 변에 의해 형성된 나선형 나사산의 표면을 말한다. |
| 나사체결 (Bolting) |
2개 이상의 물품을 볼트, 작은나사 등의 수나사부와 너트 또는 물품에 형성된 암나사부를 끼워 맞추어 나사조임에 의하여 결합하는 방법 또는 결합한 상태를 말한다. |
| 조임 (Tightening) |
수나사와 암나사를 끼워서 수나사 부품의 축부에는 인장력, 피체결 부재에는 압축력을 주는 것을 말한다. |
| 조임력 (Clamping force) |
조임에 의하여 수나사 부품의 축부에 작용하는 인장력(축력) 또는 조임에 의하여 피체결 부재에 작용하는 압축력을 말한다. |
| 초기 조임력 (Initial clamping force) |
조임작업 종료 직후의 조임력을 말한다. |
| 오른손나사 (Right-hand thread) |
시계방향으로 돌려서 조이는 나사를 말한다. |
| 왼손나사 (Left-hand thread) |
시계반대방향으로 돌려서 조이는 나사를 말한다. |
3 볼트 너트 규격
볼트 너트는 다음의 규격을 준용하여 제작이 됩니다.
ISO 808 : MECHANICAL PROPERTIES OF FASTENERS, KS B 0140, 0201, 0204, 0233, 0234, 0241, 0547, 1010
ASME B16.5 & B16.47
4 STUD BOLT / MACHINE BOLT
배관의 Flange를 체결할 때 STUD BOLT와 MACHINE BOLT를 사용하는데요 그 차이점을 간략히 알아보겠습니다.
 |
STUD BOLT 스터드 볼트는 Threaded rod(나사산이 있는 막대)입니다. 양쪽으로 두개의 heavy hexagon nut를 필요로 합니다. |
 |
MACHINE BOLT(HEX BOLT) 머신볼트(육각볼트, 볼트)는 이미 한쪽에 육각 헤드(볼트머리)를 가지고 있고 반대쪽에 한개의 hexagon nut를 필요로 합니다. |
※ 스터드와 볼트의 직경과 길이는 플랜지 표준 ASME B16.5 & B16.47에 포함되어 있습니다.
※ 볼트의 길이도 매우 중요합니다. 압력 Class에 따라 Flage의 두께가 달라지므로 Spec'상에서 요구하는 볼트를 사용해야 합니다.
| 볼트 너트 체결을 할 때에 1~2 나사산이 돌출되어야 하나요? |
1 볼트의 길이는 Spec'에서 요구하는 길이로 선정하여 플랜지 체결을 해야 합니다.
| 볼트 길이가 짧으면 | 볼트와 너트가 정상적인 토크로 체결이 된 것으로 볼수 없습니다. 따라서 진동, 과압등의 영향으로 볼트와 너트가 풀려 인화성, 독성 물질이 누출될 가능성이 있는 것입니다. |
| 볼트 길이가 너무 길면 | 볼트와 너트의 체결 토크는 정상적이지만 유지관리에 효과적이지 못하고 부식이 쉽게 진행됩니다. |
2 볼트의 나사산은 3산이상 돌출 시키자!
안전 관련기관의 점검이나 기술지도 등에서 볼트의 길이는 일반적으로 1~2선이 돌출되록 선정하거나 2~3선이 돌출되도록 체결하라. 라는 내용을 한번쯤은 들어 보셨을 것입니다.
아래의 그림에서 S (=free threads)라고 정의된 부분입니다.
| [ Bolt 직경의 1/3 이상 free threads를 요구 ] 볼트여유길이 S=bolt dia x 1/3 또는 1.5~3 나사산 |
| 법령 및 사례 |
1 고법, 산안법, 위험물, 화관법 법령에서 나사산 돌출 길이에 대해서 수치적 기준을 제시한 것을 찾지는 못하였습니다. 다만, SPEC'에서 요구하는 정상정인 나사산의 길이를 준수하지 않았을 경우 문제가 될수 있을 것입니다.
지금까지 돌출 나사산 길이가 짧아 사고가 발생한 사례는 찾아 볼 수 없었습니다만, 만약 사고가 발생했다면 안전조치 및 설비의 운영 결함의 이유로 사고조사가 될수 있을 것입니다.
2 KOSHA GUIDE에 따르면 free threads 나사산을 2산 이상 나오도록 권고
| 볼트․너트의 선정 및 체결에 관한 기술지침 (KOSHA GUIDE O-2-2016) 5. 볼트․너트의 사용방법 5.1 일반사항 (1) 볼트․너트의 체결능력은 조임력에 따라 결정되므로 설계에 의하여 정해진 조임 축력을 볼트․너트에 균등하게 전달할 수 있어야 한다. (2) 볼트․너트류의 취급 시에는 손상이나 흠짐이 생기지 않도록 하고, 녹슬지 않으며, 윤활제가 증발․변질되지 않는 장소에 보관하여야 한다. (3) 중요부분의 체결 시에는 작업자에게 기준을 제시하여 조임불량에 따른 사고발생을 방지하여야 한다. (4) 볼트․너트의 끼워맞춤을 확실하게 하기 위해 수나사의 끝은 너트의 윗면에서 2산 이상 나오게 하며, 이 경우 나사끝의 돌출이 작업자에게 위해를 줄 염려가 있는 경우에는 캡너트를 사용한다. (5) 일반적인 나사는 오른손나사이므로 왼손나사를 사용할 경우에는 표시를 명확하게 하여 혼란을 방지한다. |
3 사례
• 2011년 OO산업 노동부 감독 결과 (권고사항으로 분류됨)
• 볼트 #1 드레인 밸브 플랜지는 나사의 체결력이 유지될 수 있도록 체결 후 나사산이 3산 이상 돌출되도록 하실 것
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