8.4. 管の接続

8.4. 管の接続(pipe Joints)

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管は流体を輸送するのに用いられます。製作上・輸送上などの制限から管の長さには制限があります(通常定尺5.5m)。従って配管を敷設する際には管と管とを接続する必要があります。

実際に使用される管継手にはいろいろな形式があります。ここでは、一般的なものを中心に、管理人が興味あるものについて説明していきます。

 

1.ソケット継手

低圧から比較的高圧まで、管と管とを接続するのによく使われるのは、ソケット継手です。海外ではカプラ継手という事もあるようです。ソケットは内側に両側からテーパめねじが切られています。

テーパおねじが切られた管をソケットの片側にねじ込み、もう片側も同様にテーパおねじを切った管をねじ込みます。ソケットの材料は、FCMB(黒心可鍛鋳鉄)やS25Cなどです。S25Cの場合はテーパめねじをきっているタイプもありますが、テーパめねじを切らずに管が挿入できる内径で穴があけられており、管を両側から差し込んで溶接で固定密封する場合もあります。

ねじ込み継手の場合は、流体の漏れを防ぐためにPTFEの生材でできたシールテープを管のテーパおねじ部に巻き付けてねじ込みます。

図8.4.1 ソケット継手    メーカカタログ

 

2.ニップル継手

ソケットから内径側にテーパめねじを切っているのに対して、ニップルは厚肉の管の外側に両側からテーパおねじが切ってあります。ニップルは管の内側に切られたテーパめねじにねじ込まれます。この継手は流れが絞られるのが欠点です。

図8.4.2 ニップル継手    メーカカタログ

 

3.ユニオン継手

ユニオン継手は、ユニオンねじ、ユニオンつば、ユニオンナット、ユニオンガスケットで構成された継手です。

ソケット継手やニップル継手で接続された管を取り外す場合、管が長いと取り外しが不便です。取り外しの可能性がある個所や、管内の清掃が必要と考えられる場合、適切な個所にユニオン継手を設けてい置くと、配管施工後にユニオンナットを緩めることで管を取り外すことができます。

図8.4.3 ユニオン継手    JIS B0151

 

4.伸縮継手

温度が変化すると管は収縮します。直管だけの組合せで長いパイプラインを構成すると配管応力が過大となり破壊する恐れがあります。配管の収縮により発生する配管応力を吸収するために伸縮継手が採用されます。上記用の配管など高温流体を扱う配管には必須です。

蒸気配管の場合、配管の伸縮に対応するため、管は固定されずに、ローラで支えられています。長いパイプラインの場合は変形量が大きいので、図8.4.4に示す伸縮ベンドが用いられます。

図8.4.4 伸縮ベンド   JIS B0151

 

この他、伸縮ベンドはスペースを必要とするので、比較的コンパクトで変位量の吸収が大きな伸縮管継手が用いられます。このタイプにはベローズ(波形管)を用いるタイプと変異の吸収方向が限られるメカニカルタイプとがあります。特に化学プラントではベローズタイプの伸縮管継手が使われる場合が多いです。

図8.4.5 ベローズタイプ伸縮管継手   JIS B0151

 

5.管フランジ

管フランジは、最も多く使用されている管用継手です。

フランジは、一般的には管と一体に鋳造されたり、溶接またはねじ止めで固定されたりします。フランジは封止する圧力によりいろいろな規格があります。表8.4.6にJIS規格(JIS B2220-2012)により定められているフランジ規格の種類とガスケット座の組みまわせを示します。また、図8.4.7にフランジの例を示します。

また、規格によらないフランジについては、JIS B8267-2015 で計算することができます。

フランジとフランジとの隙間を封止して流体が漏洩しないようにするために、可撓性を有する材料を挟み込みます。また、フランジは変形を抑えるためやボルト荷重を有効に伝達するために比較的厚みを持っています。

表8.4.6 JIS規格フランジの種類とガスケット座との組合せ   参考:流体工業株式会社様HP

図8.4.7 フランジ継手の形式   配管設計実用ノート

 

6.油圧用管フランジ

油圧配管の接続にはいろいろありますが、ここではJIS B2291に規定する、「油圧用21MPa管フランジ」を示します。このフランジはボルト4本で締結され、ガスケットにはOリングが用いられます。

この他の、油圧で用いられる管継手については、応用編-油圧工学入門で詳しく述べる予定です。

図8.4.8 油圧用21MPa管フランジ   JIS B2291 (実用油圧ポケットブック 2012年版)

 

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参考文献
A Textbook of Machine Design   R.S.KHURMI et.al.  EURASIA PUBLISHING HOUSE (PVT.) LTD.
JIS B0151   鉄鋼製管継手用語
実用油圧ポケットブック 2012年版    (一社)日本フルードパワー工業会
配管設計実用ノート   西野悠司  日刊工業新聞社
流体工業株式会社様HP   https://ryutai.co.jp/shiryou/flange/jis/jis-flange-B2220-2012-01.htm

 

引用図表
図8.4.1 ソケット継手    メーカカタログ
図8.4.2 ニップル継手    メーカカタログ
図8.4.3 ユニオン継手    JIS B0151
図8.4.4 伸縮ベンド   JIS B0151
図8.4.5 ベローズタイプ伸縮管継手   JIS B0151
表8.4.6 JIS規格フランジの種類とガスケット座との組合せ   参考:流体工業株式会社様HP
図8.4.7 フランジ継手の形式   配管設計実用ノート
図8.4.8 油圧用21MPa管フランジ   JIS B2291 (実用油圧ポケットブック 2012年版)

 

 

ORG:2012/03/17