第26話 リークテスト

リークテスト

一般的なリークテスト(漏洩試験)の方法には以下の方法がある。

その他にも多様な試験方法があるが、被試験体や試験環境によって方法を選択する必要がある。

タオカくんたちは石鹸水で試験をしていたけど、身近なもので行える方法だね。
他にも水中発泡法なんかは、自転車のパンク修理にも使われている意外と身近な方法だよね。

なんだかタオカくんたちは楽しそうにしているけど、漏れって言うのは基本的には「良くないこと」だから、勘違いしてはだめだよ。
世の中のことでも「漏れる」って全般的に良くないことが多いからね…隠してた秘密とか情報とか…おっといけない誰か来たようだ…

第25話 パイプの大きさ

パイプの大きさ

炭素鋼鋼管のサイズにはSGPでは500A、STPG・STPTでは650Aまでしか規格は存在していないが、規格上以下のサイズまで定められている。

500A以上の炭素鋼鋼管はアーク溶接炭素鋼鋼管 STPY(Steel Tube Pipe Yousetsu)となる。
名前の由来は、鉄板(鋼板)を丸め、継目を溶接することでパイプ形状に成形していることによる。

STPYにはSTPGやSTPTと同じように、サイズ毎にいくつかの厚みがあるんだけど、スケジュール番号じゃなくて、ミリメートルで表すんだ。
でもどうしてなんだろうね?誰か知ってたら僕にもこっそり教えてくれないかな?

ちなみにJISで定められている一番大きいパイプは、外径から分かるように、本当に人が中に入れちゃうんだ。
でも危ないから勝手に入っちゃダメだけどね!

第24話 バルブは色んな所にある

バルブは色んな所にある

話の中にグローブバルブが出て来たけど、バルブがどんなものかはここで説明しているよ。

第8話「バルブってどんなもの」
https://plant-comics.net/2020/02/21/comics08/
で解説しているよ。

グローブバルブの他にも、ゲートバルブ、ボールバルブ、チャッキバルブ、バタフライバルブがあって様々な場所で使われているんだ。

第9話「バルブの種類と役割」
https://plant-comics.net/2020/03/06/comics09/

身近なものなら水道やお風呂の蛇口の他に、ガスの元栓や、タイヤの空気を入れるところなんかもバルブだね。
実は皆の体にもバルブと同じ機能を持っているところがあるんだ。
それは心臓や動脈の弁のことだね。理科の授業でならったはずだよ。

第23話 管継手

管継手01
管継手02

管継手

タオカくんもまだまだだな~。

今回の話に出てきた内容は
第4話「納品をお手伝い、継手の材質いろいろ」
第5話「継手のカタチもいろいろ」
第6話「継手の「継ぎ方」には種類があるよ」
で解説しているからもう一度見返してみよう。

第4話「納品をお手伝い、継手の材質いろいろ」
https://plant-comics.net/2019/12/27/comics04/

第5話「継手のカタチもいろいろ」
https://plant-comics.net/2020/01/10/comics05/

第6話「継手の「継ぎ方」には種類があるよ」
https://plant-comics.net/2020/01/24/comics06/

第22話 スケジュール

スケジュール

鋼管は外径だけではなく、厚みに関しても規格として定められている。
特に配管用鋼管の多くはスケジュール番号(Schedule No.)方式として体系化されている。
頭文字のSchを取り、Sch40、Sch80~と表す。

スケジュール番号はパイプにかかる圧力と、使用温度でのパイプの抵抗力の最大値(許容応力)で決まり、以下の計算式から求められる

スケジュール番号=(設計圧力㎏/㎠÷設計温度におけるパイプの許容応力kg/㎟)×10
設計温度100℃、圧力を38㎏/㎠とし、パイプにSTPG370-Sを使用する場合は、JISでは許容応力=9.5 kg/㎟となるので、
(38÷9.5)×10=40
となり、Sch40以上のパイプを使用しなければならないということが分かる。
外径が違っていても、同じスケジュール番号であれば同一条件で使用できる。

・配管スケジュール表(主に使用されることの多いと思われるパイプの外径と肉厚)

タオカくんにはスケジュールの詳しい説明はしていなかったよね。
スケジュールはなんだか難しそうだけど、番号が大きくなれば厚みも増して、耐えられる圧力も高くなっていくっていうことなんだよ。簡単だね!
ちなみに作中でも言っていたけどSch40、Sch80は、ほんとによく使われるから、ガス管みたいに独特な呼び方「スケヨン」、「スケハチ」なんて呼ばれているよ。

第20話 流体と配管

タオカくんはしっかり先輩しているようだね。
今回タオカくんがヲシノさんに配管材について説明していたね。
第1話「配管って何だろう」でもしっかり解説しているからそっちも見てね。

第1話「配管って何だろう」

今回の話から何回かに分けて配管材のおさらいをしていくから一緒に復習していこう!

第19話 初めての後輩

遂にタオカくんも先輩だね~。

今まで学んできたことを思い返しながら後輩に引き継ぐことは大変だけど、それもまた勉強だから頑張って後輩の指導をしていこう!

第18話 フランジの呼び圧力

「フランジの呼び圧力」

呼び圧力とは、流体が何℃の時に何MPaの圧力まで使用できるかを記号「K」で表したものである。
5K、10K、16K、20K、30K、40K、63Kまで規定があり、数字が大きくなるにつれ
使用可能圧力も高くなる。
その際、強度の確保はフランジの板厚を厚くすることで行っている。
実際には流体の温度・圧力の条件から呼び圧力を参照し、フランジの形状・材質が選定される。

化学プラントで使用されるフランジは、ほとんどの場合10Kのフランジである。
30K以上の呼び圧力はボイラー等の、高温高圧になる配管で使用される場合が多い。

10Kは何MPaまでの流体に対応しているんだっけ?なんて迷ったときは、目安として呼び圧力×0.1MPaで考える事もできる。

5K→0.5Mpa
10K→1MPa
16K→1.6MPa

ただし、これはあくまで目安の話で実際は流体の温度条件によっては、JIS規格上で20Kのフランジでも最高使用圧力が3MPaを超えて規定されている場合もあるんだ。

今回よ~く見てフランジの厚みが違う事に気付いたタオカくんみたいに、JISなんかの規格資料はよ~く見てみよう。

第17話 フランジの形状

「フランジの形状」

フランジのシート面(ガスケットを挟み込む箇所)の形状にはFF(Flat Face)とRF(Raised Face)があるが、パイプとの接続側にも同じようにいくつかの形状がある。
主に使用されるJISのフランジには以下の形状がある。

  • スリップオン溶接式フランジ
    板フランジ…SOP(Slip on Plate)
    ハブフランジ…SOH(Slip on Hub)
  • ソケット溶接式フランジ…SW(Socket Weld)
  • 遊合形フランジ…LJ(Lap Joint)
  • 突合せ溶接式フランジ…WN(Welding Neck)
  • ねじ込み式フランジ…TR(Threaded flange)
  • 閉止フランジ…BL(Blind Flange)

溶接式フランジと呼ばれるものは、基本的に流体仕様と加工性により選定される。
遊合形は溶接が難しい場合や、コストを抑えたい場合に使用されることが多い。
また、閉止フランジは配管の経路を塞いでおきたい場合に使用する。

今回はフランジの形状についてのお話だったね。
フランジって何だっけ?って人は7話を読み返してみよう!

今回はJIS※1に規定されている配管に使われる溶接式フランジの形状を挙げたけど、配管に使われているもの以外でも『フランジ』と名前がついていれば近い形をしていることがあるから、接合されているものを見たらどの形状なのか想像してみるのも面白いかもね。

※1.JIS(日本工業規格)は令和元年7月1日よりJIS(日本産業規格)と改められました。

第16話 ボルト・ナット

「ボルト・ナット」

配管材としてのボルト・ナットは主にフランジの締結に使用される。
フランジのサイズとガスケットの厚みによってボルト・ナットのサイズが決まり、流体のレーティングや使用環境により材質が選定される。

フランジ締結に使用されるボルトは主に、六角ボルトと寸切りボルト(もしくはスタッドボルト)の2種類で、ナットはどちらも六角ナットを使用する。
国内で使用するボルトは基本メートルネジ・ミリネジと呼ばれる規格のネジ山になっている。線径がφ10のメートルネジのボルトはM10と表す。

サイズについてもう少し詳しく説明するよ。
上にも書いてある通り、メートルネジのボルトサイズはM〇〇と書くんだけど、これだけだと長さが分からないよね?
だから、この後ろに長さを表す〇〇Lを付けてM〇〇×〇〇Lと書くんだ。
例えば、ボルトの太さが12㎜で長さが50㎜とすると、M12×50Lとなるよ。

ボルトはホームセンターにも置いてあるけど、最近はボルトやナットサイズを確認する為のサンプルが置いてある事も多くなったね。
昔は相手側のボルトやナットを持って行って、その場でねじ込んでサイズを確認していたなぁ…

第15話 フランジの相棒・ガスケット

「ガスケット」

ガスケットは静止部分に使用され、配管の継手と継手の隙間へ挟み込んで、その隙間を密閉・密封(シール)するものである。

ガスケットの種類は流体の特性や温度・圧力等の使用条件によって細かく分類されており、ゴムやテフロン、金属等の材料が使用される。
材料ごとに大きく分類するとソフトガスケット、セミメタルガスケット、メタルガスケットとなる。

一般にシールを目的としたものをパッキンやガスケットって呼ぶんだ。
ガスケットは初めて聞くかもしれないけどパッキンなら一度は聞いたことがあるかもしれないね。
パッキンって言うのは回転するものや往復するものなどの動く部分に使われているものを指すんだよ。
身近なとこで言えば圧力鍋の蓋に使われていたり、お弁当箱の蓋にも使われているものがあるね。

逆にガスケットは動かない部分に使われているものを指すんだ。
だから、普段目にする機会はあまりないかな。
実はみんなが乗っている車のエンジンやマフラーの継目に使われていたりするんだよ。

第14話 家にもあるぞ塩ビ配管

「塩ビ管」

「塩ビ」とは「ポリ塩化ビニル」の略称でプラスチックの一種である。
特徴として劣化しにくく耐久性があり、他のプラスチックが可燃性であるのに対し、塩化ビニルは燃えにくい難燃性である。
また、広範囲の耐薬品性に優れ、ほとんどの酸・アルカリ・塩類等に耐性がある。

塩ビ管には、大きく分けてVP管とVU管がある。
もとはVP管だけだったが、VP管より薄くても使用可能な用途向けの配管材としてVU管が作られた。

VP管は一般的に圧力のかかる給排水や空調の配管に広く使用される。
VU管は主に排水用途に使用されており、圧力のかからない空調の配管にも使用される。

金属製の継手と同じように塩ビ管にも塩ビ製の継手があるんだよ。
金属の継手は溶接やネジでくっつけるけど、塩ビ管は接着剤を使うから作業が簡単で、やろうと思えば家の中でも自分で配管ができちゃうんだ。
ただ今回みたいなことが起きたら、自分でやろうとせずにきちんと業者さんを呼ぼうね!

第13話 間違えちゃダメ、規格を確認しよう

「フランジの規格」

日本で主に使用されるフランジ継手の規格にはJIS「日本工業規格」(Japanese Industrial Standards)とJPI「日本石油学会」(Japan Petroleum Institute)がある。
JISは一般に広く使用されている規格であり、JPIは主に石油工業関係で使用されている規格である。

フランジのサイズを表す呼び径は、JISではA呼称、JPIではB呼称が主に使用される。
また、呼び径とは別に呼び圧力と呼ばれるものがあり、呼び圧力は流体の温度と圧力から決定され、JISでは10K、20K…、JPIではクラス150、300…と表される。

同じ条件で使用でき、外観形状の似ているフランジ同士でも、基本的にJISとJPIでは寸法に若干の違いがある為、互換性はなく代替することはできない。

JISの呼び圧力10Kの「K」は「ケー(ケイ)」と読むんだけど、一般的には言いやすい「キロ」って呼んでるんだ。
JPIの方も、クラス150は「150Lb」と書いて、「150ポンド」って呼んだりするよ。
ガス管の時と同じように、みんな言いやすい呼び方を選んじゃうんだよね。

第12話 パイプ工場にやってきた その2

「パイプの製造その2」

配管用鋼管は製造方法によって大きく2つに分類される。
継ぎ目が無いシームレス(継目無し)鋼管と、板を円形に丸め両端を溶接して管に加工する電縫鋼管である。
作中にあるマンドレルミル方式によって製造されたものはシームレス鋼管にあたる。
シームレス鋼管は文字通り継ぎ目が無い為、電縫鋼管と比べ高い圧力での使用に適している。

鋼管の外面にはステンシルと呼ばれる、種類やサイズを表す刻印が打たれる。
シームレス鋼管を「S」、電縫鋼管を「E」と表記し、ステンシルではSTPG370-SやSGP-Eと刻印されている。

鋼管には決められた長さ、5.5mと4mがあって、それを定尺と呼ぶんだ。
なぜその長さになっているかと言うと、昔の鋼管メーカーの最大製造寸法が11mで、配送面を考慮して半分の5.5mに決められたと言われているんだよ。
その後、5.5mでは配送や作業効率などから、時代に合わなくなったとする声が出はじめて、4mも追加されたと言われているよ。

第11話 パイプ工場にやってきた その1

「パイプの製造その1」

パイプの原料である鉄鋼を製造するには高炉を使用する方法と電気炉を使用する方法がある。 高炉は鉄鉱石から製鉄し、電気炉は鉄スクラップから製鉄するという違いがある。

2019年時点で、日本において高炉を所有している鉄鋼メーカーは4社のみである。
高炉・電気炉問わず世界の鉄鋼メーカーの中での鉄鋼生産量上位に日本のメーカーが含まれている。

今回のお話に出てきた設備によって鉄(炭素鋼)は作られるんだけど、成分を調整することによって別の材質、例えば前に話したステンレス(合金鋼)なんかも作られるんだ。

タオカくんが涼しい顔でできあがったビレットを見ているけど、あの場所はまだ熱いままの鉄が流れてくるから、離れてはいるけど顔に熱気を感じるくらい熱いんだよ。

次回は、いよいよ作られたビレットがパイプに変わっていくよ。