フランジ付き管継手: 完全ガイド

フランジ付き管継手とは何ですか?

フランジ付き管継手 フランジ接続を介して配管システム内のパイプ、バルブ、ポンプ、その他の機器を接続するために使用される機械部品です。ネジ接続や溶接接続とは異なり、フランジ接続は 2 つの合わせ面の間にガスケットを介してボルトで固定され、パイプや隣接する機器を損傷することなく分解できる安全な漏れ防止シールを形成します。この強度と実用性の組み合わせにより、フランジ継手は要求の厳しい産業環境において好まれる接続方法となっています。

「フランジ付きパイプ継手」という用語には、フランジ付きエルボ、フランジ付きティー、フランジ付きレデューサー、フランジ付きカップリング、およびフランジ付きエンドピースなどの幅広いコンポーネントが含まれます。これらはすべて、隣接するコンポーネントの対応するフランジと嵌合する一体型または付属のフランジ面という共通の特性を共有しています。カップリングの各タイプは、流れへの影響、パイプ直径の変更、ラインの分岐、または配管の終了など、パイプライン内で異なる機能を持っています。

一般的なフランジ継手の種類とその機能

使用可能な継手のタイプを理解することは、特定の配管システムに適切なコンポーネントを指定するための第一歩です。各タイプは、パイプライン レイアウト内の特定の幾何学的要件または機能要件に対応します。

• フランジ付きエルボ (45° および 90°) — パイプライン内の流れの方向を変更するために使用されます。 90° フランジ付きエルボが最も一般的で、スペースの制約により方向を急激に変更する必要がある場合に使用されます。 45° バージョンは、より低い圧力損失でよりスムーズな回転を実現し、流量が設計上の懸念事項であるシステムに推奨されます。
• フレアTシャツ — パイプラインが 1 つの入口から 2 方向に分岐できるようにします。等しい T 字は 3 つの開口部すべてで同じ公称内径を維持しますが、縮小 T 字はより小さい直径のブランチに対応します。フランジ付きティーは、分配ヘッドやバイパス回路でよく使用されます。
• フランジ型減速機 — 異なる直径のパイプセクションを接続します。同心減速機は、垂直パイプラインや中心線を一定に保つ必要がある場所で使用されます。水平運転では、遷移点でのエアポケットや流体の蓄積を防ぐため、偏心減速機の使用が推奨されます。
• フランジ付きカップリングとトレイ — 2 つのパイプセクション間に直線接続を提供します。通常、ポンプの吸入および吐出ノズルやインライン計装など、頻繁に分解が予想される場所で使用されます。
• フランジ付きエンドピース — 水圧試験またはメンテナンス中にパイプラインを終了するか、セクションを隔離します。圧力要件に応じて、平坦、平坦、楕円形のプロファイルで入手できます。

フランジ付き管継手の材質

材料の選択は、フランジ付きパイプ継手を指定する際の最も重要な決定事項の 1 つです。材料の選択を誤ると、腐食の促進、応力亀裂、または機械的故障が発生する可能性があり、これらはすべて安全性と経済的に重大な影響を及ぼします。 3 つの主な材料グループは炭素鋼、ステンレス鋼、合金鋼であり、それぞれが異なる動作条件に適しています。

炭素鋼

炭素鋼flänsar – oftast tillverkade enligt ASTM A234 WPB – är standardvalet för allmänt bruk för olja och gas, ånga och vatten i icke-korrosiva miljöer. De erbjuder en utmärkt kombination av mekanisk styrka, svetsbarhet och kostnadseffektivitet. Kolstål med låg temperatur (som ASTM A420 WPL6) utökar användbarheten för kryogen service ner till -46°C.

ステンレス鋼

フランジ付きステンレス鋼継手 (通常は ASTM A403 WP304/304L または WP316/316L) は、耐食性が主な要件である場合に指定されています。グレード 316L は合金マトリックスにモリブデンを添加し、塩化物による孔食に対する耐性が大幅に向上し、化学処理、製薬、海洋および食品ベースの用途の標準的な選択肢となっています。 「L」（低炭素）指定により、溶接中の鋭敏化のリスクが最小限に抑えられ、溶接熱の影響を受ける部分の耐食性が維持されます。

合金鋼

発電ボイラーや石油化学反応器などの高温高圧操作には、合金鋼フランジが指定されています。一般的なグレードには ASTM A234 WP11 (1.25% Cr、0.5% Mo) および WP22 (2.25% Cr、1% Mo) があり、炭素鋼が強度を失う高温でも機械的特性と耐クリープ性を維持します。二相および超二相ステンレス グレード (UNS S31803 / S32750) は、過酷な海洋および海底環境向けに、高強度と優れた耐食性の組み合わせを提供します。

圧力クラスと適用規格

フランジ付き継手は、確立された国際規格に従って製造され、圧力定格が定められています。これらの規格に準拠することで、寸法の互換性、予測可能な機械的性能、およびさまざまなメーカーのフランジ付きバルブ、パイプ、機器との互換性が保証されます。

2 つの主要な標準システムは、ASME/ANSI (北米および世界の石油およびガス分野で広く使用されている) と EN/DIN (欧州市場で主流) です。以下の表は、炭素鋼の主要な圧力クラスの指定と周囲温度でのおおよその最大許容圧力をまとめたものです。

温度が上昇すると許容圧力が低下することに注意してください。エンジニアは、周囲条件を超えて動作する場合は、該当する ASME B16.9 または B16.5 の圧力温度定格表を常に参照し、それに応じて定格を下げる必要があります。

セクターを超えた業界アプリケーション

フランジ付き継手の多用途性は、パイプラインの安全で信頼性の高い運用のためにフランジ付き継手に依存している幅広い業界に反映されています。

• 石油とガス — 上流の坑口から中流の送水パイプライン、下流の製油所プロセスユニットに至るまで、フランジ付きカップリングは炭化水素、酸性ガス、生成水を極端な圧力と温度範囲で処理します。このような環境では、クラス 600 以上のグレードが優勢です。
• 化学処理 — 腐食性の酸、溶剤、反応性中間体には、互換性のあるガスケット材料を備えたステンレス鋼または合金鋼のフランジ接続が必要です。フランジ接続部の分解の容易さは、プロセスラインの頻繁な検査と清掃が必要な化学プラントで特に高く評価されています。
• 水処理 — 都市および工業用水処理プラントでは、低圧水輸送に炭素鋼またはダクタイル鋳鉄の大径フランジが使用され、膜濾過および飲料水接触ゾーンにはステンレス鋼が指定されています。
• 発電 — 火力発電所や原子力発電所の蒸気タービン、ボイラーヘッド、冷却水回路の供給ラインは、寸法と材料のトレーサビリティに対する厳格な要件を備え、高温高圧の継続使用に耐えられると評価された合金鋼のフランジ付き継手に依存しています。

インストール、メンテナンス、ベストプラクティス

フランジ付き継手を正しく取り付けることは、正しい仕様と同じくらい重要です。最高品質の継手であっても、正しく取り付けられていない場合は、漏れたり、早期に故障したりすることがあります。次のベスト プラクティスは、すべてのフランジ ジョイントの取り付けに適用されます。

• フランジ面の検査 — 組み立てる前に、両方の合わせフランジ表面に、ガスケット シートを損傷する可能性のある放射状の傷、孔食、または腐食がないか検査してください。損傷した表面は、取り付ける前に再加工または交換する必要があります。
• パッキンの選択 — パッキン材料をプロセス流体、温度、圧力に適応させます。クラス300以上は内輪付うず巻形ガスケットが標準です。 PTFE ケーシング ガスケットは、腐食性の化学薬品の使用に適しています。圧縮されたガスケットは決して再利用しないでください。
• トルクシーケンス — ガスケットを均一に圧縮するために、ボルトを星 (十字) パターンで数回締めます。使用するボルトのグレード、直径、ガスケットの種類については、適用トルク表を参照してください。アンダートルクは漏れの原因となります。ねじりすぎると柔らかいガスケットが潰れ、フランジ表面が損傷する危険があります。
• 調整 — ボルトで締める前に、フランジを正しく位置合わせする必要があります。位置のずれたフランジを強制的に結合すると、パイプと継手に曲げ応力が生じ、疲労寿命が短くなり、繰り返し荷重がかかると漏れのリスクが高まります。
• 定期的な撤回 — 高温動作では、熱サイクルにより保圧緩和が発生します。最初の熱サイクル後の再トルクチェックは、長期にわたってシールの完全性を維持するのに役立ちます。

主な利点の 1 つは、 フランジ付き管継手 過溶接接続とは、まさに、パイプの切断や再溶接を行わずに、分解、検査、ガスケットの交換、再組み立てができる機能であり、複雑な配管システムにおけるメンテナンスのダウンタイムを大幅に削減します。

品質基準とサプライヤーの選択

重要なサービスのフランジ付き継手を製造する場合、精密エンジニアリングと厳格な品質管理は交渉の余地がありません。評判の高いメーカーは、各製品グレードの ASME B16.9 (ファブリック鍛造継手)、MSS SP-75 (高強度鍛造突合せ溶接継手)、および ASTM 材料仕様への準拠を維持しています。 EN 10204 3.1 または 3.2 に認定された工場試験報告書 (MTR) を含む、第三者による検査および材料トレーサビリティは、石油およびガス、電力、または化学サービス向けのすべての注文の標準成果物である必要があります。

ベンダーを評価するときは、全次元の検査レポート、熱およびバッチのトレーサビリティ、オンデマンドで放射線透過検査 (RT) や液体浸透検査 (PT) などの NDE (非破壊検査) 機能を提供するベンダーを優先します。欧州市場向けのプロジェクトには、PED (圧力機器指令) の承認を得ているサプライヤーが不可欠です。グローバル プロジェクトの場合、ISO 9001 認証は、製造業務全体にわたる文書化された品質管理プロセスの基本的な保証を提供します。

腐食性の化学環境、高温発電所の蒸気システム、または高圧の海底石油およびガスインフラストラクチャで使用される場合でも、正しく指定され設置されていれば問題ありません。 フランジ付き管継手 最新の産業用配管システムに求められる信頼性、耐久性、長期的なパフォーマンスを提供します。