溶接フランジプラグの規格とサイズ 

溶接フランジプラグ：規格とサイズ - 主な質問に対する直接の答え

溶接フランジ プラグに関する特定のデータをお探しの場合、主要なパラメータは標準規格によって定義されています。GOST 12836-67(CIS 諸国の場合) またはASME B16.9（国際）。主な寸法は呼び径 DN 15 mm から DN 600 mm まで変化し、作動圧力は 25 MPa (PN 250) に達します。弊社の実務では、購入問題の 80% は商品の欠品ではなく、材質 (St20 対 09G2S) またはデザインのタイプ (平坦対円錐) の不一致が原因で発生していることがわかります。この記事では、過去 10 年間に分析した実際のパイプライン漏洩事故に基づいた明確な選択アルゴリズムを提供します。

重要な基準: GOST と ASME が異なる結果を与える理由

標準の選択は官僚的な問題ではなく、ノードの物理的な互換性とセキュリティの問題です。溶接フランジ プラグは、パイプの合わせフランジに完全に適合する必要があります。ロシア、カザフスタン、ベラルーシで働く場合、無条件で優先されるのはGOST 12836-67。この文書では外径だけでなく、溶接に重要な肉厚も厳しく規定されています。このパラメータを無視すると、取り付け中に 2 mm を超える隙間が形成されますが、これは高圧環境では許容できません。

国際的な慣行は次のようなものによって支配されています。ASME B16.9。ここで、寸法はインチで指定されることが多く、公差はミリメートル単位でメートル法と異なる場合があります。一見すると、その違いは重要ではないように見えますが、300°C を超える温度や繰り返し荷重がかかると、これらの「ローブ」が疲労亀裂の原因となります。 ASTM プラグのバッチが GOST に従って設計されたパイプラインに設置されている状況に遭遇しました。その結果、6 か月の稼働後に継ぎ目の熱影響部に微小亀裂が発生し、工場の閉鎖と高額な修理が必要になりました。

もう 1 つの重要なニュアンスは実行です。規格により、プラグは平型 (タイプ 1) と円錐型 (タイプ 2) に分類されます。平面型は 2.5 MPa までの圧力に使用され、円錐型は 4.0 MPa を超える圧力のシステムに必要です。円錐形の形状により、圧力が解放されたときの流線性が向上し、部品の中心での応力集中が軽減されます。視覚的には似ていますが、機械的特性は根本的に異なるため、注文の際は必ず実行のタイプを指定してください。

規格は化学品の製造にとって非常に重要ですDIN 28062、これは多くの場合、ヨーロッパの顧客から要求されます。表面の清浄さと、鋳造または鍛造の欠陥がないことに対する要求が高まります。プロジェクトに製品の輸出や過酷な環境での作業が含まれる場合、この特定の規格への準拠証明書の存在が、監督当局による対象の受け入れの決定的な要因となる可能性があります。

推奨事項:申請書を提出する前に、製品が準拠する規格の特定の条項を示す図面をサプライヤーに要求してください。 「アナログだから」などという答えは受け入れないでください。エンジニアリングに類似したものはありません。完全なコンプライアンスがあるか、リスクがあるかのどちらかです。

主要サイズ対応表（GOST 12836-67）

注意: 重量は鋼グレード St20 で表示されています。ステンレス鋼 12Х18Н10Т 製のプラグを注文した場合、幾何学的寸法は変わりませんが、材料の密度が異なるため、重量は約 5 ～ 7% 増加します。これは、パイプライン サポートの負荷を計算するときに考慮することが重要です。

実行資料: 節約が事故につながる場所

形状は重要ですが、材質が製品の寿命を決定します。購入者からの最も一般的な質問は、「St20 の代わりに St3 を使用することは可能ですか?」です。圧力溶接ジョイントに関しては、簡単に言うと「ノー」です。鋼グレード St3 (鋼 3) は、化学組成が予測不可能で、溶接性が低いです。溶接領域で加熱されると、硬化構造が形成されやすくなり、脆くなり、振動時に亀裂が入りやすくなります。わずか1.0MPaの圧力の水道管にSt3プラグを使用したところ、ウォーターハンマーにより突然破壊に至った事例を記録しました。金属片が弾丸のように飛び散り、近くの設備にダメージを与えた。

溶接フランジプラグのゴールドスタンダードはスチールですSt20 (20K)。圧力容器やパイプライン用に特別に設計された高品質の炭素鋼です。 -40℃の低温下でも優れた延性と靭性を発揮します。施設が北緯に位置する場合は、気候温度 U1 または HL1 での KCU (衝撃強度) インジケーターを備えた証明書が必要です。

炭素鋼は、攻撃的な環境 (酸、アルカリ、海水) には適していません。ここで必要なステンレス鋼グレード12Х18Н10Т (AISI 321)または08Х18Н10 (AISI 304)。主な違いは、グレード 12Х18Н10Т にチタンが含まれていることです。これにより、溶接後の粒界腐食が防止されます。通常の AISI 304 を選択し、その後の熱処理を行わずに溶接すると、わずか 1 年の使用で継ぎ目が内側から錆び始めます。これは目視検査では検出できない隠れた欠陥です。

別のカテゴリ - 低合金鋼など09G2S。これらは主要なガスおよび石油パイプラインに使用されており、-70°C までの温度での強度と性能が重要です。このようなプラグの価格は 30 ～ 40% 高くなりますが、これは北極での壊滅的な結果に対する保険です。このような状況で 09G2S を St20 に交換しようとするのは、ロシアンルーレットをするようなものです。金属は単に延性を失い、最初の本格的な霜が降りると崩れてしまいます。

極端な条件用に特殊な合金には特に注意を払う必要があります。たとえば、会社無錫開勝電力石油化学設備有限公司は、エネルギーおよび石油化学産業向けのハイテク部品の製造に特化しており、熱伝達装置および付属品の製造にニッケル合金 (N06625 など)、銅ニッケル合金 (C70600)、チタンの使用に成功しています。彼らの経験は、海水や特に攻撃的な酸を扱う場合、C46400 真鍮やチタンなどの材料を使用することが唯一の適切な解決策である可能性があり、従来のステンレス鋼ではすぐに破損してしまう耐久性を提供できることを示しています。これらのメーカーの ASME および PED 認定製品は、適切な特殊合金を選択することによって、長年にわたるプラントのトラブルのない操業が報われることを実証しています。

アドバイス:プラグ先端の刻印を品質証明書で必ずご確認ください。工場マークには、鋼種、熱番号、およびメーカーの商標が含まれている必要があります。マークがない場合は、拒否または手工芸品による生産の兆候です。そのような部分は直ちに廃棄しなければなりません。

典型的なインストールミスとその回避方法

あらゆる規格に基づいて製造された理想的なプラグであっても、正しく溶接されていなければ事故を引き起こす可能性があります。最も一般的な間違いは、パイプとプラグの間の隙間の違反です。溶接技術によれば、溶接の根元を完全に貫通させるために、ギャップは 1 ～ 2 mm である必要があります。多くの設置業者は、プロセスをスピードアップしようとして、部品を「背中合わせ」に配置します。その結果、継ぎ目の内側に貫通力の欠如が残り、圧力下で応力集中部として機能する空洞が残ります。しばらくすると、まさにこの隠れた欠陥を通じてブレークスルーが起こります。

2 番目の問題は、熱影響部の過熱です。プラグの溶接には注意が必要です。溶接機が多量の電流を流したり、アークを長時間同じ場所に保持したりすると、金属の構造が変化します。ステンレス鋼の場合、これは炭化クロムの析出と耐食性の低下を意味します。カーボン製の場合 - 粗粒構造の形成と衝撃強度の低下。作業計画 (WPS) に規定されている溶接条件を使用することをお勧めします。また、パス間の加熱温度は必ず制御してください。ほとんどの鋼種では、この温度は 250°C を超えないようにしてください。

無視されがちな 3 番目のポイントは、エッジの準備です。パイプの端とプラグの内面は、端から少なくとも 20 mm の距離で金属光沢になるまで洗浄する必要があります。スケール、錆、または油が存在すると、継ぎ目に孔が現れることが保証されます。多孔性により溶接部の有効断面積が減少し、ガスや液体が透過しやすくなります。私たちの実務では、プラグの継ぎ目の微細孔から正確にアンモニアが漏洩し、企業の環境災害につながるところでした。

アライメントの問題も言及する価値があります。プラグが歪んでいると、フランジとパイプに不均一な応力が生じます。パイプラインが熱膨張すると曲げモーメントが発生し、溶接部が破損したり、フランジ自体が変形したりする可能性があります。水準器とクランプを使用して、仮付けする前にピースを所定の位置に保持します。後で組み立てをやり直すよりも、セットアップに 10 分余分に費やす方が良いでしょう。

溶接前のチェックリスト:1. 隙間（1 ～ 2 mm）を確認します。 2. 光沢が出るまでエッジをきれいにします。 3. 表面を脱脂します。 4. 部品をパイプ軸に対して厳密に垂直に固定します。 5. 湿気のないように注意してください（特に冬場）。

肉厚と安全率の計算

エンジニアはよく「システム圧力が低い場合、より薄い壁プラグを使用できますか?」と尋ねます。理論的には可能ですが、実際にはこれは統一の原則に違反し、水圧試験中にリスクが生じます。パイプラインは、使用圧力の1.25〜1.5倍の圧力でテストされます。使用圧力に従ってプラグを「突き合わせ」で取り付けた場合、試験荷重に耐えられない可能性があります。さらに、GOST 規格では、保管や設置の際の混乱を避けるために、直径と圧力範囲ごとに厚さの単一の表が提供されています。

平型プラグの最小肉厚の計算式は次のとおりです。
S = D * sqrt(P / (K * [σ]))
ここで、D は設計直径、P は圧力、K は形状係数、[σ] は材料の許容応力です。ただし、これを手動で行うことはほとんどありません。必要な腐食マージン（通常は1〜2 mm）を考慮した、GOST 12836-67の既製のテーブルを使用する方がはるかに信頼性が高くなります。環境が厳しい場合は、次の厚さ定格を選択して、この埋蔵量を人為的に増やす必要があります。

大きな直径 (DN 400 以上) には特に注意を払う必要があります。ここでは、圧力領域が膨大になるため、フラットプラグが効果を発揮できなくなります。低圧でもプラグ中心にかかる力は数トンにもなります。このような場合、規格では、金属の厚さだけでなく形状による荷重を受ける膜として機能する楕円形または円錐形の底部の使用を規定しています。 DN 600 パイプを平ワッシャーでカバーしようとすると、たとえ厚みがあったとしても、膨らみ (安定性の損失) が発生します。

選ぶ際には安全率も考慮してください。静止しているオブジェクトの場合、通常は 2.6 ～ 3.0 です。移動式の設備や脈動負荷を伴うシステム (ポンプ場など) の場合は、予備量を高くする必要があります。静圧を重視して選定したプラグがポンプの振動により疲労破壊を起こした事例がございます。動的荷重には、個別の計算またはより大規模な製品の選択が必要です。

重要:プロジェクトの主任技術者の承認なしに、自分の判断で肉厚を減らすことは絶対に行わないでください。生産を停止するリスクを負って数キログラムの金属を節約する価値はありません。

納品品質の確認方法：受入検査

プラグのバッチを受け取った後、すぐに倉庫に送ることはできません。入力制御は最後の防御線です。まず、付属のドキュメントを確認してください。品質証明書 (またはパスポート) には、熱価、化学組成、機械試験結果、および工場の品質管理部門の署名が含まれている必要があります。切手のないコピーやボールペンで手書きでデータが書き込まれた書類を渡された場合は危険信号です。

目視検査では最大 50% の欠陥が見つかります。切り傷、亀裂、金属の層間剥離を探します。エッジには特に注意してください。溶接形状に違反するバリやベベルがなく、滑らかである必要があります。表面に輸送による深い跡があってはなりません。許容されるのは軽微な欠陥のみであり、壁を最小公差以下に薄くすることなく洗浄によって除去できます。

測定制御は、バッチ内の 5 番目の部品ごと (選択的に)、および重要なコンポーネントごとに必要です。ノギスとシックネスゲージを使用します。外径と肉厚をGOSTテーブルのデータで確認してください。通常、外径の偏差は ±1 ～ 2 mm を超えてはならず、壁の厚さは公称厚さより 10 ～ 15% を超えてはなりません (パイプの精度クラスによって異なります)。重大な偏差のあるプラグが 1 つ見つかった場合は、バッチ全体を拒否するか、100% のオーバーホールを要求してください。

重要な物体（石油とガス、原子力エネルギー）については、超音波検査（UT）または X 線検査が実行されます。これにより、穴、貫通の欠如、スラグの混入などの内部欠陥を見つけることができます。このような制御にかかるコストは高額ですが、事故をなくすコストとは比べものになりません。当社では、DN 200 を超える直径のすべてのプラグに対して、4.0 MPa を超える圧力下で動作する超音波検査を実施することにこだわっています。

結婚に向けた行動のアルゴリズム:欠陥の写真を撮り、バッチ番号を記録し、苦情報告書を作成し、欠陥が誤って設備内に発生しないように、欠陥を別のエリアに隔離します。

価格設定と物流: 隠れたコスト

溶接フランジプラグの価格は金属のコストだけではありません。金属は重量で販売されるため、製品の重量が重要な役割を果たします。ただし、小型部品 (DN 15 ～ 50) の 1 キログラムあたりの価格は、プレス加工や加工に労働力がかかるため、大型部品よりも常に高くなります。さらに、鋼のグレードも影響します。ステンレス鋼は炭素鋼より 3 ～ 4 倍高価で、特殊合金 (高温用クロムモリブデン鋼) はさらに高価になる場合があります。

物流も忘れてはいけません。プラグはかなりの負担がかかります。数トンの重量のバッチを陸路で配送すると、製品のコストが最大 15 ～ 20% 増加する可能性があります。車両を満載した状態で注文するか、長距離の場合は鉄道輸送を利用することで、コストを最適化できます。梱包も検討する価値があります。金属製品は防食化合物で湿気から保護し、木製の容器または厚いフィルムで梱包する必要があります。屋外保管庫における錆は、新しい金属をスクラップに変える一般的な問題です。

制作期間も異なります。標準品（St20、普及径）は代理店の倉庫に在庫があることが多いです。受注生産のため、工房の作業量にもよりますが2週間から4週間程度かかります。標準以外のサイズや希少グレードの鋼 (10G2FBYU など) が必要な場合は、冶金工場に特定の金属のストリップまたはシートを注文する必要があるため、期間が最大 2 か月かかる場合があります。

輸入代替も影響し、現在では高品質プラグのほとんどが国内で生産されています。中国製の類似品が市場に出回っていますが、品質が不安定です。実際の肉厚が宣言された肉厚よりも 1 mm 薄いバッチが観察されましたが、これは重大な違反です。アジアのサプライヤーと協力する価値があるのは、そのサプライヤーが厳格な受入管理を行っており、管轄区域 (EAC) で認められている証明書がある場合のみです。

購入に関するアドバイス:現場への納品と完成したドキュメントの完全なパッケージの提供を含む、ターンキー納品条件で契約を締結します。これにより、運送会社を探したり、技術監督のための書類を作成したりする煩わしさから解放されます。

よくある質問

St20鋼製プラグの最高使用温度は何度ですか?

鋼グレード St20 の場合、最大動作温度は +425°C です。この値を超えると、金属の激しい酸化とクリープが始まり、強度が低下します。 450℃を超える温度では、12Х1МФや15Х5Мなどの合金鋼を使用する必要があります。標準を超えた過熱蒸気中で St20 を使用すると、ユニットが急速に故障し、破裂する可能性があります。

溶接フランジプラグを取り外し可能なカバーとして使用できますか?

いいえ、絶対に違います。溶接フランジ プラグは、パイプの端を永久的に塞ぐように設計されています。溶接による単独取り付け用に設計されています。パイプラインの検査または清掃のために取り外し可能な要素が必要な場合は、ボルト付きフランジ プラグ (パンケーキ) またはクイック リリース デバイスを使用してください。溶接されたプラグをグラインダーで切断しようとすると、パイプの端が損傷し、パイプラインセクションを交換せずに接続を復元することは不可能になります。

楕円プラグと平プラグの違いは何ですか?

平プラグは一定の厚みを持った円板で、小径・小圧力用に使用されます。楕円形のプラグ（または底部）は凸形状をしています。その形状のおかげで、楕円形のプラグは内圧によく耐え、荷重が中央に集中するのではなく表面全体に分散されます。したがって、DN 200 を超える直径と 2.5 MPa を超える圧力の場合、規格では信頼性を高め、金属の消費量を削減するために楕円形オプションの使用を強く推奨しています。

取り付け後にキャップを塗装する必要はありますか?

はい、パイプラインが完全に絶縁されていない場合、溶接領域とプラグ自体に防食保護が必要です。溶接後、保護層（パイプ上にある場合）は燃え尽きます。保護せずに放置すると、継ぎ目は錆の温床となり、最終的には断熱材の下に浸透して断熱材下腐食（CUI）を引き起こします。継ぎ目のノロ取り、脱脂を必ず行い、使用条件（耐候性、耐熱性）に合ったプライマー、エナメルを塗布してください。

結論と次のステップ

溶接フランジプラグはシンプルなデザインですが、パイプライン継手の重要な要素です。故障のコストは部品のコストだけでなく、人や環境の安全性によっても測定されるため、標準、材料、または設置技術の選択における間違いはここでは容認できません。 GOST テーブルから溶接のニュアンスまで、重要な側面をカバーしているので、十分な情報に基づいて技術的な決定を下すことができます。

覚えておいてください: システムの強さは、その最も弱い部分と同じです。金属の品質と溶接工の資格を軽視しないでください。標準的なソリューションだけでなく、(無錫開盛 LLC の熱伝達および石油化学機器の分野の専門家が行うように) 極限条件向けの複雑な合金も提供できるサプライヤーを選択することが、企業の長期的な安全性の鍵となります。

圧力および温度パラメータに合わせた特定のモデルの選択についてご質問がある場合、または物流を考慮したバッチ計算が必要な場合は、当社のエンジニアがお手伝いいたします。

溶接フランジ用プラグのカタログへ現在の在庫残高を確認し、申請を送信します。または今すぐご連絡ください技術的な相談を伴う個別の商業オファーを受け取ること。