フランジ圧力定格とは？

フランジ圧力定格とは、所定の温度における特定のフランジクラスおよび材料に対する最大許容使用圧力（MAWP）です。温度が上昇すると材料の強度が低下するため、最大許容圧力もそれに応じて低下します。ASME B16.5の各圧力クラスは、特定のフランジ寸法、ボルト円直径、ボルト本数、ボルト径に対応しています。より高いクラスでは、より厚いフランジ、より大きなボルト円、より多くのボルトを備え、より高い内圧に耐えます。

 

圧力・温度定格は材料に依存します。炭素鋼（ASTM A105）、ステンレス鋼（ASTM A182 F304/F316）、合金鋼（ASTM A182 F11/F22）は、同じクラスでも異なる定格曲線を持ちます。圧力クラスを選択する際は、選択した材料の最大設計温度における特定の定格表を確認する必要があります。

 

ASME B16.5 圧力クラス概要

クラス	常温での最大圧力（psi）	代表的な用途	一般的なガスケット面
150	285	低圧の水、空気、蒸気	RF（レイズドフェイス）
300	740	中圧プロセス	RF（レイズドフェイス）
400	990	中高圧	RF（レイズドフェイス）
600	1480	炭化水素処理	RF/RTJ（リングジョイント）
900	2220	精製所、石油化学	RTJ（リングジョイント）
1500	3705	給水、注入	RTJ（リングジョイント）
2500	6170	水素化処理	RTJ（リングジョイント）

 

クラス150

クラス150はASME B16.5で定義される最も低い圧力クラスであり、常温での最大許容圧力は約285 psiです。これらのフランジは、低圧の水、圧縮空気、低圧蒸気、一般的なユーティリティサービスなど、重要度の低い用途に最も経済的な選択肢です。クラス150のフランジは、すべての材料グレードおよびガスケット面タイプで広く入手可能です。ただし、500°Fを超えると圧力定格が大幅に低下するため、高温サービスには適していません。

 

クラス300

クラス300のフランジは、常温で約740 psiの最大圧力を提供します。これらは、精製所、化学プラント、発電施設などの中圧プロセス用途で一般的です。クラス300は、コストと性能のバランスが良く、低圧システムと高圧システムの間の橋渡しとして機能します。レイズドフェイスとリングジョイントの両方のガスケット面タイプが利用可能ですが、このレベルではほとんどの用途でレイズドフェイスが標準です。

 

クラス600

クラス600のフランジは、常温で最大1480 psiに対応し、中高圧の炭化水素サービスにおける標準的な選択肢です。石油・ガスの収集、輸送、処理施設で広く使用されています。より厚いフランジ本体とより大きなボルト円は、より低いクラスよりも高いボルト締め付けトルクを必要とします。クラス600は、リングジョイントタイプのガスケット面が一般的になる移行点であることが多いですが、多くの用途ではまだレイズドフェイスが使用されています。

 

クラス900

クラス900のフランジは、常温で約2220 psiに定格され、高圧の精製所および石油化学用途で使用されます。このクラスでは、厚肉パイプとの適合性のため、通常ウェルドネックフランジが必要です。クラス900では、金属同士のシールを確実にするため、リングジョイントタイプのガスケット面が標準です。必要なボルト予荷重を達成するには、ASTM A193 B7などの高強度ボルト材が必要です。

 

クラス1500

クラス1500のフランジは、常温で約3705 psiの最大圧力を提供します。これらは、ボイラー給水、化学注入、高圧ガスシステムなどの超高圧サービスに指定されます。大きなボルト径と高いトルク要件により、適切な組み立てには油圧トルクツールが必要です。このクラスでは、高温での強度を維持するために、合金鋼およびステンレス鋼の材料が一般的に使用されます。

 

クラス2500

クラス2500は、ASME B16.5で最も高い標準圧力クラスであり、常温での最大許容圧力は約6170 psiです。これらのフランジは、どのクラスよりも厚い断面を持ち、高圧水素化処理リアクター回路などの極端な圧力用途で使用されます。特殊な溶接手順、溶接後熱処理、および広範な非破壊検査が必要です。クラス2500のフランジは、ほぼ独占的にウェルドネックタイプで、リングジョイントのガスケット面を備えています。

 

EN 1092-1 PN定格比較

欧州規格EN 1092-1では、ASMEクラスの代わりにPN（公称圧力）定格を使用します。一般的なPN定格には、PN6、PN10、PN16、PN25、PN40、PN63、PN100、PN160、PN250、PN400があります。PN値は、常温での最大圧力（bar）にほぼ相当します。ASMEクラス150はおおよそPN20、クラス300はPN50、クラス600はPN100に相当します。ただし、規格間の寸法の違いにより直接的な互換性はなく、高温での圧力・温度曲線も異なります。

ASMEクラス	おおよそのEN PN相当	最大圧力（bar）
150	PN20	20
300	PN50	50
600	PN100	100
900	PN150	150
1500	PN250	250
2500	PN400	400

 

正しい圧力クラスの選び方

プロセス条件から設計圧力と設計温度を決定します。これには、通常運転を超える可能性のあるサージ、水圧試験、過渡状態も含まれます。材料グループを選択し、その圧力・温度限界を設計条件に対して確認します。将来の能力増強や格下げ要件も常に考慮してください。重要なポイントは、選択した材料の最大設計温度における圧力・温度定格を常に確認し、クラス番号だけに頼らないことです。

 

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