フランジとは何ですか?
フランジは、略して、単なる一般的な用語であり、通常は、いくつかの固定穴を開ける同様の円盤状の金属本体を指し、他のものを接続するために使用され、この種のものは機械で広く使用されているため、少し奇妙に見えますが、フランジとして知られている限り、その名前は英語のフランジに由来しています。パイプとパイプの相互接続部品は、パイプの端に接続され、フランジには開口部があり、ネジで2つのフランジをしっかりと接続し、フランジ間はガスケットで密閉します。
フランジは円盤状の部品であり、パイプライン工学において最も一般的なもので、フランジはペアで使用されます。
フランジ接続の種類に関しては、次の 3 つのコンポーネントがあります。
- パイプフランジ
- ガスケット
- ボルト接続
ほとんどの場合、配管フランジ部品と同じ材料で作られた特定のガスケットとボルトが存在します。最も一般的なフランジはステンレス鋼製です。一方、フランジは現場の要件に合わせて様々な材料で提供されています。最も一般的なフランジ材料には、モネル、インコネル、クロムモリブデンなどがあり、実際の現場の要件によって異なります。最適な材料の選択は、特定の要件を持つフランジを使用するシステムの種類によって異なります。
一般的なフランジの7つの種類
現場の要件に応じて選択できる様々なタイプのフランジがあります。理想的なフランジの設計には、信頼性の高い動作と長寿命を確保し、最適な価格を考慮する必要があります。
1. ねじ付きフランジ：
ねじ込みフランジは、フランジ穴にねじ山が切られており、継手には外ねじが取り付けられています。ねじ込み接続は、あらゆる状況において溶接を回避することを目的としています。主に、設置する配管のねじ山に合わせて接続します。
2.ソケット溶接フランジ
このタイプのフランジは、通常、低温・低圧領域の直径が小さい配管に使用されます。配管をフランジの内側に配置し、単一または複数のルートの隅肉溶接で確実に接続します。これにより、他の溶接フランジタイプと比較して、ねじ端に関連する制約が回避され、設置が簡素化されます。
3. ラップフランジ
ラップフランジは、フランジ接合部を形成するために、スタブ端を継手に突合せ溶接する必要があるフランジの一種です。この設計により、この方法は、物理的なスペースが限られている場合、頻繁に分解する必要がある場合、または高度なメンテナンスが必要な場合など、さまざまなシステムで広く使用されています。
4. スライディングフランジ
スライディングフランジは非常に一般的で、高流量・高スループットのシステムに適した幅広いサイズが用意されています。フランジをパイプの外径に合わせるだけで、接続は非常に簡単に設置できます。ただし、フランジをパイプに固定するために両側の隅肉溶接が必要となるため、設置には多少の技術が必要です。
5. ブラインドフランジ
このタイプのフランジは、配管システムの終端処理に最適です。ブラインドプレートは、ボルト締め可能なブランクディスクのような形状をしています。適切なガスケットと適切に取り付け、組み合わせることで、優れたシール性が得られ、必要に応じて簡単に取り外すことができます。
6. 溶接ネックフランジ
溶接ネックフランジはラップフランジと非常によく似ていますが、取り付けには突合せ溶接が必要です。このシステムは、優れた性能と、何度も曲げられること、そして高圧・高温システムで使用できることから、プロセス配管の第一選択肢となっています。
7. 特殊フランジ
このタイプのフランジは最もよく知られています。しかし、様々な用途や環境に合わせて、幅広い種類の特殊フランジが用意されています。ニポフランジ、溶接フランジ、拡張フランジ、オリフィスフランジ、ロング溶接ネックフランジ、レデューサーフランジなど、他にも様々なオプションがあります。
5種類の特殊なフランジ
1. ウェルドFランゲ
ウェルドフランジは、突合せ溶接フランジと分岐継手接続部を組み合わせた構造で、ニポフランジと非常によく似ています。ウェルドフランジは、個々の部品を溶接するのではなく、一体型の鍛造鋼から作られています。
2. ニポフランジ
ニポフランジは、90度傾斜した分岐管で、突合せ溶接フランジと鍛造ニポレットを組み合わせた製品です。ニポフランジは、鍛造鋼の頑丈な一体型とされていますが、異なる2つの製品を溶接して接合したものではありません。ニポフランジの設置は、配管するために機器のニポレット部分に溶接を行い、配管作業員がフランジ部分をスタブ管フランジにボルト締めすることで行われます。
Nipo フランジには、炭素鋼、高温および低温炭素鋼、ステンレス鋼グレード、ニッケル合金など、さまざまなタイプの材料が用意されていることを知っておくことが重要です。Nipo フランジは、ほとんどが強化製造で作られており、標準的な Nipo フランジと比較して、機械的な強度がさらに高まります。
3. エルボフランジとラトロフランジ
エルボフランジはフランジとエルボレットを組み合わせたもので、ラトロフランジはフランジとラトロレットを組み合わせたものです。エルボフランジは、配管を45度の角度で分岐させるために使用されます。
4. 回転リングフランジ
スイベルリングフランジは、2組のフランジ間のボルト穴の位置合わせを容易にするために使用され、大口径パイプライン、海底パイプライン、オフショアパイプラインなどの敷設作業など、多くの状況で役立ちます。このタイプのフランジは、石油、ガス、炭化水素、水、化学薬品、その他の石油化学および水管理用途における要求の厳しい流体に適しています。
大口径パイプラインの場合、片端に標準の突合せ溶接フランジ、もう一端にスイベルフランジが取り付けられます。スイベルフランジをパイプライン上で回転させるだけで、ボルト穴の位置合わせが非常に簡単かつ迅速に行えます。
スイベルリングフランジの主な規格には、ASME（ANSI）、DIN、BS、EN、ISOなどがあります。石油化学用途で最も一般的な規格の一つは、ANSI、ASME B16.5、またはASME B16.47です。スイベルフランジは、一般的なフランジ規格のあらゆる形状に使用できるフランジです。例えば、溶接ネック、スリップオン、ラップジョイント、ソケット溶接など、あらゆる材質、3/8インチから60インチまでの幅広いサイズ、150から2500までの圧力に対応しています。これらのフランジは、炭素鋼、合金鋼、ステンレス鋼から容易に製造できます。
5. 拡張フランジ
拡張フランジは、ポンプ、コンプレッサー、バルブなど、異なる入口サイズを持つ他の機械設備にパイプを接続するために、特定のポイントから別のポイントまでのパイプの内径を拡大するために使用されます。
拡張フランジは通常、フランジ接合されていない側に非常に大きな穴を持つ突合せ溶接フランジです。これにより、配管口径を1～2サイズ、あるいは最大4インチまで拡張できます。このタイプのフランジは、突合せ溶接レデューサーと標準フランジの組み合わせよりも安価で軽量であるため、好まれています。拡張フランジに使用される最も一般的な材料の一つは、A105とステンレス鋼ASTM A182です。
拡張フランジは、ANSIまたはASME B16.5規格に準拠した圧力定格とサイズで提供されており、主に凸型または平型（RFまたはFF）で提供されています。レデューシングフランジ（またはレデューシングフランジ）は、拡張フランジとは正反対の機能を持ち、配管の内径を縮小するために使用されます。配管の内径は簡単に縮小できますが、1～2サイズ以上は縮小できません。それ以上に縮小する場合は、突合せ溶接レデューサーと標準フランジを組み合わせたソリューションを使用する必要があります。
フランジのサイズと一般的な考慮事項
配管システムの設計、保守、更新において、フランジの選択に最も影響を与える要因は、フランジの機能設計に加えて、そのサイズです。適切なサイズを確保するには、フランジとパイプの接合部、そして使用するガスケットを考慮する必要があります。これに加えて、一般的な考慮事項として、以下のようなものがあります。
- 外径：外径はフランジ面の 2 つの反対側のエッジ間の距離です。
- 厚さ: 厚さはリムの外側から測定されます。
- ボルト円直径: これは、中心から中心まで測定された相対的なボルト穴間の距離です。
- パイプサイズ：パイプサイズはフランジに対応するサイズです。
- 公称内径: 公称内径は、フランジコネクタの内径のサイズです。
フランジの分類とサービスレベル
フランジは、主に様々な温度と圧力に耐えられる能力によって分類されます。「#」、「lb」、「class」などの文字または接尾辞を使用して指定されます。これらの接尾辞は互換性があり、地域やサプライヤーによっても異なります。一般的な分類は以下の通りです。
- 150#
- 300#
- 600#
- 900#
- 1500#
- 2500#
同じ圧力と温度の許容範囲でも、使用される材料、フランジの設計、フランジのサイズによって異なります。ただし、唯一一定なのは圧力定格であり、これは温度が上昇するにつれて低下します。
フランジ面タイプ
面の種類も非常に重要な特性であり、フランジの最終的な性能と耐用年数に大きな影響を与えます。そこで、以下ではフランジ面の最も重要な種類をいくつか分析します。
1. フラットフランジ（FF）
フラットフランジのガスケット面は、ボルト締めされたフレームの表面と同一平面にあります。フラットフランジが使用される製品は通常、フランジまたはフランジカバーに合わせて金型で製造されます。フラットフランジは、逆サイドフランジには取り付けないでください。ASME B31.1では、鋳鉄製フラットフランジを炭素鋼製フランジに接合する場合、炭素鋼製フランジの隆起面を除去し、全面ガスケットを使用することが規定されています。これは、小さく脆い鋳鉄製フランジが、炭素鋼製フランジの隆起ノーズによって形成された空隙に飛び散るのを防ぐためです。
このタイプのフランジ面は、鋳鉄が製造されるあらゆる用途の機器およびバルブの製造に使用されます。鋳鉄は脆いため、通常は低温・低圧用途にのみ使用されます。この平面により、両方のフランジが全面で完全に接触します。フラットフランジ（FF）の接触面は、フランジのボルトねじと同じ高さです。フルフェイスワッシャーは2つのフラットフランジの間に使用され、通常は柔らかい素材です。ASME B31.3によれば、フランジ接合部から漏れが発生する可能性があるため、フラットフランジはエレベーションフランジと接合しないでください。
2. レイズドフェイスフランジ（RF）
レイズドフェイスフランジは、製造業で最も一般的に使用されるタイプで、簡単に見分けられます。ガスケットの面がボルトリングの面より上に位置するため、凸型と呼ばれます。各タイプのフェーシングには、様々な種類のガスケット（平リングタブや、スパイラル型、二重シース型などの金属複合材など）を使用する必要があります。
RFフランジは、ガスケットのより狭い領域に圧力を集中させることで、接合部の圧力制御能力を向上させるように設計されています。圧力レベルと直径別の直径と高さは、ASME B16.5に記載されています。フランジの圧力レベルは、持ち上げられる面の高さを指定します。RFフランジは、ガスケットのより狭い領域に圧力を集中させることで、接合部の圧力制御能力を向上させるように設計されています。圧力クラスと直径別の直径と高さは、ASME B16.5に記載されています。圧力フランジの定格。
3. リングフランジ（RTJ）
一対のフランジ間の金属同士のシールが必要な場合（高圧、高温の用途、つまり 700/800 ℃ 以上）には、リング ジョイント フランジ (RTJ) が使用されます。
リング ジョイント フランジには、リング ジョイント ガスケット (楕円形または長方形) を収容する円形の溝があります。
2つのリングジョイントフランジをボルトで締結し、締め付けると、ボルトの力によってフランジの溝内のガスケットが変形し、非常に密接な金属同士のシールが形成されます。これを実現するために、リングジョイントガスケットの材質はフランジの材質よりも柔らかく（より延性が高く）なければなりません。
RTJ フランジは、さまざまなタイプ (R、RX、BX) およびプロファイル (例: R タイプの場合は八角形/楕円形) の RTJ ガスケットを使用してシールできます。
最も一般的なRTJガスケットは、非常に強力なシール性を確保するため、八角形断面のRタイプです（楕円形断面は旧来のタイプです）。ただし、「フラットグルーブ」設計は、八角形断面と楕円形断面の両方のRTJガスケットに対応しています。
4. 舌状溝付きフランジ（T&G）
2 つの舌状溝付きフランジ (T & G 面) は完璧にフィットします。1 つのフランジには隆起したリングがあり、もう 1 つのフランジには簡単にフィットする溝があります (舌状部分が溝に入り込み、ジョイントを密閉します)。
溝付きフランジは、大小さまざまなサイズが揃っています。
5. オスフランジとメスフランジ（M & F）
タングアンドグルーブフランジと同様に、オスフランジとメスフランジ (M および F 面タイプ) は互いに適合します。
一方のフランジには、その表面積を超えて広がる領域があり（オスフランジ）、もう一方のフランジには、対向する表面に機械加工された対応する窪みがあり（メスフランジ）、
フランジ表面仕上げ
フランジがガスケットおよび相手フランジに完全に適合するためには、フランジ表面に一定の粗さが必要です（RFおよびFFフランジ仕上げのみ）。フランジ面の粗さの種類によって、「フランジ仕上げ」の種類が決まります。
一般的なタイプは、ストック、同心鋸歯状、螺旋鋸歯状、および滑らかなフランジ面です。
スチールフランジには 4 つの基本的な表面仕上げがありますが、どのタイプのフランジ表面仕上げでも共通の目標は、フランジ表面に所望の粗さを作り出し、フランジ、ガスケット、および嵌合フランジ間の確実なフィットを実現して、高品質のシールを提供することです。
投稿日時: 2023年10月8日