フランジとは？フランジの種類、目的、サイズ

エンジニアリングおよび工業用途において、フランジはパイプ、バルブ、ポンプ、その他の機器を接続するために使用される重要なコンポーネントです。フランジは安全で漏れのない接続を提供すると同時に、システムの検査、メンテナンス、変更を容易にします。この記事では、フランジに関連するさまざまなタイプ、用途、材料、および規格について説明します。

フランジとは何ですか?

フランジは、通常、ある物体を別の物体に補強または取り付けるために使用される突出した縁または端です。通常はボルト穴が装備されており、次のような留め具を介してコンポーネント間の緊密な接続を実現します。 ボルトとナット工業分野では、フランジは主にパイプ、バルブ、ポンプ、その他の機器を接続し、組み立て、分解、メンテナンスを容易にするために使用されます。

一般的なフランジ接続は、次の 3 つの部分で構成されます。

• パイプフランジ
• ボルト

フランスの歴史

フランジは、1809 年にイギリスのエンジニア、ジョン・ラヴキンによって初めて提案されました。ラヴキンは当時、フランジの鋳造方法も導入しました。しかし、その後かなりの期間、フランジは広く採用されませんでした。フランジがさまざまな機械装置やパイプ接続で広く利用されるようになったのは、20 世紀初頭になってからでした。

パイプライン システムにおけるフランジの目的は何ですか?

パイプラインシステムでは、フランジはパイプ、バルブ、継手、その他の機器間の安全で密閉された接続を提供するという主な目的を果たします。フランジはボルトやシーリング材などを使用することでシステムの完全性と安全性を確保します。 ワッシャー 漏れを防止します。フランジにより、部品の組み立て、分解、交換が容易になり、パイプを切断したり溶接したりする必要がなくなり、メンテナンスが簡単になります。

フランジはどのように機能しますか?

フランジは、2 本のパイプまたは他の機器を安全に接続する手段を提供します。フランジは、隣接する機器にボルトまたは溶接された突出した縁またはカラーで構成されます。この接続により、システム内の力と圧力に耐えられる強力な接合部が作られます。フランジには、接合面の間にガスケットが組み込まれていることが多く、これにより密閉性が確保され、漏れを防ぎ、輸送される液体またはガスの完全性が維持されます。

材料と製造

フランジは通常、炭素鋼、ステンレス鋼、合金鋼などの材料で作られ、特定の用途では真鍮やPVCが使用されることもあります。製造プロセスには、鍛造、 鋳造, 機械加工フランジが、意図された用途に適した寸法および冶金基準を満たしていることを確認します。

フランジの種類は何ですか?

フランジには多くの種類があり、用途、構造、接続方法の違いによってさまざまなタイプに分類できます。一般的なフランジの種類とその主な機能は次のとおりです。

画像例	フランジタイプ	説明	アプリケーション
	溶接ネックフランジ	長いテーパーハブにより補強されており、高圧および高温の用途に適しています。	高圧・高温システム。
	スリップオンフランジ	パイプよりも直径が大きく、溶接前にパイプにかぶせます。	低圧および非クリティカルなアプリケーション。
	ソケット溶接フランジ	凹み部分（ソケット）がパイプの端にフィットし、隅肉溶接が可能になります。	小口径配管システム、中程度の圧力および温度の用途。
	ブラインドフランジ	配管システムまたは容器の端を閉じるために使用される固体ディスク。	圧力テスト、パイプ端のシール。
	ねじ付きフランジ	内ねじが外管ねじと一致するため、溶接なしで接続できます。	溶接が不可能な用途。
	ラップジョイントフランジ	スタブ端がパイプに突合せ溶接され、フランジが裏打ちされた 2 ピース設計です。	スペースが限られているシステム、または頻繁なメンテナンスが必要なシステム。

一般的なタイプ以外にも、特定の用途向けに設計された特殊なフランジがいくつかあります。これには次のものが含まれます。

• Spectacle ブラインド フランジ
• ルーズフランジ
• ニポフランジ
• ロングネック溶接フランジ
• フランジの削減
• 拡張フランジ
• リング型フランジ
• 溝と舌のフランジ
• オリフィスフランジ
• ハイハブフランジ

ねじ付きフランジは高圧システムで使用できますか?

ねじ付きフランジは、通常、溶接が不可能な低圧で重要でない用途で使用されます。ねじ漏れの可能性があり、接続強度が低いため、高圧システムには一般的に推奨されません。

ソケット溶接フランジとスリップオンフランジの違いは何ですか?

ソケット溶接フランジには、溶接前にパイプを挿入する凹み部分があり、小口径配管システムでより滑らかなボアとより良好な流体の流れを実現します。一方、スリップオンフランジはパイプにかぶせて内側と外側の両方を溶接するため、取り付けは簡​​単ですが、高圧用途には適していません。

フランジが大きすぎるとどうなりますか?

フランジが接続先のパイプに対して大きすぎる場合は、フランジのサイズをパイプのサイズに合わせるために、リデューサー フランジまたはアダプターの使用を検討する必要があります。リデューサー フランジは、異なるサイズのパイプまたは継手を接続するために特別に設計されています。リデューサー フランジを使用すると、適切なフィットが保証され、配管システムの整合性と機能性が維持されます。

フランジが小さすぎるとどうなりますか?

この場合、パイプラインまたは機器の正しいサイズと仕様に一致するフランジに交換する必要があります。小さすぎるフランジを使用すると、位置合わせの問題、不適切な密閉、配管システムの漏れや故障が発生する可能性があります。

アプリケーションに適したタイプのフランジを選択するにはどうすればよいですか?

アプリケーションに適したタイプのフランジを選択するには、次の要素を考慮してください。

1. 操作条件: 配管システムの圧力と温度の要件を評価します。フランジの種類によって、高圧または高温の条件に対応できる能力が異なります。
2. パイプのサイズと材質: フランジが、接続するパイプまたは機器のサイズと材質に適合していることを確認します。フランジにはさまざまなサイズと材質 (炭素鋼、ステンレス鋼、合金鋼など) があり、それぞれ異なる環境と流体の種類に適しています。
3. 設置とメンテナンス: 取り付けの容易さと将来のメンテナンスの必要性を評価します。スリップオン フランジやねじ込みフランジなどの一部のフランジ タイプは取り付けが簡単ですが、溶接ネック フランジなどの他のフランジ タイプは頻繁なメンテナンスに適した強力な接続を提供します。
4. 封印要件: アプリケーションに必要なシーリング方法を検討してください。フランジでは通常、漏れを防ぐためにガスケットを使用します。フランジ タイプが動作条件に適したガスケット材料をサポートしていることを確認してください。
5. アプリケーション固有: スペースの制限、頻繁な解体の必要性 (ラップジョイントフランジが望ましい)、特殊な測定 (オリフィスフランジが必要) など、アプリケーションの特定の要件または制約を理解します。

これらの要素を慎重に考慮することで、パフォーマンス、耐久性、安全性に関するアプリケーションの要件を最適に満たすフランジ タイプを選択できます。

配管システムの最適なシールのためのさまざまなフランジ面

フランジにはさまざまな面タイプがあり、それぞれ特定の目的を果たし、効果的な密閉には対応するガスケットが必要です。

タングアンドグルーブ (T&G)

T&G フランジには、取り付け時に自動調整を容易にする溝と隆起部分があります。また、ガスケット接着剤用のリザーバーも形成され、シールの信頼性が向上します。

福利厚生: 組み立て時の位置合わせが容易になり、シーリング効果を損なう可能性のある位置ずれのリスクが軽減されます。

隆起した顔 (RF)

RF フランジには、円形のガスケットが収まるボアの周囲に小さな隆起部分があります。この設計により、ガスケットは圧力下で効果的に密閉されるため、RF フランジは幅広い圧力および温度定格に適しています。

アプリケーション: 信頼性の高いシーリングが不可欠な石油・ガス、化学処理などの業界で広く使用されています。

リングジョイントフェイス（RTJ）

RTJ フランジには、金属ガスケット (リング ジョイント ガスケット) を配置する溝があります。このタイプのフランジは、高圧および高温の用途向けに設計されており、堅牢で信頼性の高いシールを提供します。

適合: 密閉性を損なうことなく高圧に耐えられるガスケット材料が求められる過酷な環境に最適です。

男性と女性の顔 (M&F)

M&F フランジには隆起部分とそれに対応する溝が設けられています。ガスケットはメス面に保持されるため、正確な位置合わせが可能になり、さまざまなガスケット材料に対応できます。

Advantages: ガスケットの保持力と位置合わせが向上し、精密なシーリングが求められる重要な用途に最適です。

平たい顔

フラットフェースフランジは、面全体が滑らかで平らな表面になっています。フランジ表面全体を覆うフルフェースガスケットを使用しているため、均一で信頼性の高いシール面が得られます。

ユースケース: 中程度の圧力と温度が関係し、一貫したシール面が求められる用途でよく使用されます。

各タイプのフランジ面は特定の目的を果たし、配管システムの運用要件と環境条件に基づいて選択されます。適切なフランジ面を選択すると、配管インフラストラクチャの最適なシール性能、寿命、信頼性が確保されます。

標準フランジサイズ

フランジ寸法は、特に次の特定の仕様に従って標準化されています。

1. 米国規格協会（ANSI）: 一連の圧力クラス (150、300、400、600、900 など) と、各フランジ サイズに対応する寸法を提供します。
2. アメリカ機械学会（ASME）: ASME B16.5 (最大 24 インチのフランジ用) および ASME B16.47 (より大きなフランジ用) のフランジ寸法と仕様に関する詳細なガイドラインを提供します。
3. 国際標準化機構（ISO）: フランジの国際標準を提供し、世界中のアプリケーションにわたって一貫性を保証します。

ANSI/ASME 規格に基づく標準フランジ サイズの例をいくつか示します。

フランジサイズ (NPS)	外径（OD）	ボルト円直径 (BCD)	ボルト穴の数	厚さ
1 / 2 "	3.5 "	2.5 "	4	0.15 "
1 "	4.0 "	3.0 "	4	0.18 "
2 "	5.0 "	4.5 "	4	0.22 "
4 "	7.0 "	6.0 "	8	0.30 "
6 "	9.0 "	7.5 "	8	0.34 "
8 "	10.5 "	9.0 "	8	0.36 "
10 "	12.0 "	10.5 "	8	0.43 "
12 "	14.0 "	12.5 "	8	0.49 "
16 "	18.0 "	16.0 "	12	0.59 "
24 "	24.0 "	23.0 "	12	0.71 "

フランジ圧力定格

フランジは、耐えられる最大圧力を決定する圧力定格に従って分類されます。これらの定格は通常、次のように表されます。

• 150＃: 低圧用途に適しています (室温で最大 285 psi)。
• 300＃: 中程度の圧力の用途に適しています (室温で最大 740 psi)。
• 400＃: 中高圧用途に適しています (室温で最大 990 psi)。
• 600＃: 高圧用途に適しています (室温で最大 1480 psi)。
• 900＃: 非常に高圧の用途に適しています (室温で最大 2160 psi)。
• 1500＃: 非常に高圧の用途に適しています (室温で最大 5000 psi)。

フランジサイズ表の例: クラス300フランジ

公称パイプサイズ（インチ）	フランジの直径（インチ）	ボルト数（インチ）	ボルトの直径（インチ）	ボルト穴の直径（インチ）	ボルトサークルの直径（インチ）
1/4	3-3/8	4	1/2	0.62	2-1/4
1/2	3-3/4	4	1/2	0.62	2-5/8
3/4	4-5/8	4	5/8	0.75	3-1/4
1	4-7/8	4	5/8	0.75	3-1/2
1-1/4	5-1/4	4	5/8	0.75	3-7/8
1-1/2	6-1/8	4	3/4	0.88	4-1/2
2	6-1/2	8	5/8	0.75	5
2-1/2	7-1/2	8	3/4	0.88	5-7/8
3	8-1/4	8	3/4	0.88	6-5/8
3-1/2	9	8	3/4	0.88	7-1/4
4	10	8	3/4	0.88	7-7/8
5	11	8	3/4	0.88	9-1/4
6	12-1/2	12	3/4	0.88	10-5/8
8	15	12	7/8	1	13
10	17-1/2	16	1	1.12	15-3/4
12	20-1/2	16	1-1/8	1.25	17-3/4
14	23	20	1-1/8	1.25	20-1/4
16	25-1/2	20	1-1/4	1.38	22-1/2
18	28	24	1-1/4	1.38	24-3/4
20	30-1/2	24	1-1/4	1.38	27
24	36	24	1-1/2	1.62	32

フランジサイズ表の例: クラス400フランジ

公称パイプサイズ（インチ）	フランジの直径（インチ）	ボルト数（インチ）	ボルトの直径（インチ）	ボルト穴の直径（インチ）	ボルトサークルの直径（インチ）
1/4	3-3/8	4	1/2	0.62	2-1/4
1/2	3-3/4	4	1/2	0.62	2-5/8
3/4	4-5/8	4	5/8	0.75	3-1/4
1	4-7/8	4	5/8	0.75	3-1/2
1-1/4	5-1/4	4	5/8	0.75	3-7/8
1-1/2	6-1/8	4	3/4	0.88	4-1/2
2	6-1/2	8	5/8	0.75	5
2-1/2	7-1/2	8	3/4	0.88	5-7/8
3	8-1/4	8	3/4	0.88	6-5/8
3-1/2	9	8	7/8	1	7-1/4
4	10	8	7/8	1	7-7/8
5	11	8	7/8	1	9-1/4
6	12-1/2	12	7/8	1	10-5/8
8	15	12	1	1.12	13
10	17-1/2	16	1-1/8	1.25	15-1/4
12	20-1/2	16	1-1/4	1.38	17-3/4
14	23	20	1-1/4	1.38	20-1/4
16	25-1/2	20	1-3/8	1.5	22-1/2
18	28	24	1-3/8	1.5	24-3/4
20	30-1/2	24	1-1/2	1.62	27
24	36	24	1-3/4	1.88	32

フランジサイズ表の例: クラス600フランジ

公称パイプサイズ（インチ）	フランジの直径（インチ）	ボルト数（インチ）	ボルトの直径（インチ）	ボルト穴の直径（インチ）	ボルトサークルの直径（インチ）
1/4	3-3/8	4	1/2	0.62	2-1/4
1/2	3-3/4	4	1/2	0.62	2-5/8
3/4	4-5/8	4	5/8	0.75	3-1/4
1	4-7/8	4	5/8	0.75	3-1/2
1-1/4	5-1/4	4	5/8	0.75	3-7/8
1-1/2	6-1/8	4	3/4	0.88	4-1/2
2	6-1/2	8	5/8	0.75	5
2-1/2	7-1/2	8	3/4	0.88	5-7/8
3	8-1/4	8	3/4	0.88	6-5/8
3-1/2	9	8	7/8	1	7-1/4
4	10-3/4	8	7/8	1	8-1/2
5	13	8	1	1.12	10-1/2
6	14	12	1	1.12	11-1/2
8	16-1/2	12	1-1/8	1.25	13-3/4
10	20	16	1-1/4	1.38	17
12	22	20	1-1/4	1.38	19-1/4
14	23-3/4	20	1-3/8	1.5	20-3/4
16	27	20	1-1/2	1.62	23-3/4
18	29-1/4	20	1-5/8	1.75	25-3/4
20	32	24	1-5/8	1.75	28-1/2
24	37	24	1-7/8	2	33

フランジ寸法と適切なサイズ設定に関する考慮事項

適切なフランジ寸法を選択することは、信頼性の高い配管システムにとって不可欠です。重要な考慮事項には、圧力下での構造的完全性を保証するフランジの厚さ、適切にフィットするためにパイプの直径と一致する必要がある標準ボア サイズ、および安全な接続のために正しいボルト配置を保証するボルト円直径などがあります。これらの寸法がパイプとガスケットの仕様と一致していることを確認することは、最適なパフォーマンスと漏れのない操作にとって重要です。

フランジ規格とマーキング

フランジ設計は、アメリカ機械学会 (ASME) が制定した ASME B16.5 や B16.47 などの国際規格に準拠しています。これらの規格により、比較が容易になり、互換性が確保されます。

これらのマークは、通常フランジの外縁に付いており、厳格な階層構造に従っています。製造元のロゴやコード、ASTM 材料仕様、材料の種類、圧力温度定格、サイズ、厚さ、加熱番号、ボア サイズなどの情報が含まれます。焼き入れ焼き戻しを表す QT や溶接修理を表す W などの特別な識別子が付いている場合もあります。

フランジの用途

フランジは、主に以下の用途でさまざまな配管システムで広く使用されています。

1. 接続パイプフランジによりパイプの接続と取り外しが迅速に行えるため、設置とメンテナンスが容易になります。
2. 圧力容器と機器の接続フランジは、さまざまな圧力容器や機器を接続するために一般的に使用され、システムの密閉性と安定性を確保します。
3. 配管システムの分岐と直径の変更フランジにより、さまざまなプロセス要件に合わせて分岐やパイプ径の変更が可能になります。
4. 機器とバルブの接続フランジは、さまざまな計器やバルブを簡単に接続できるため、配管システムの監視と制御が容易になります。

フランジの取り付けとメンテナンス

フランジの設置とメンテナンスは配管システムの安全性と信頼性に直接影響するため、以下の規格に厳密に従って実行する必要があります。

1. 設置前検査フランジ面が平らで損傷がないこと、およびボルト、ガスケット、シール面が要件を満たしていることを確認します。
2. ボルト締めフランジの変形を防ぐため、ボルトは対称かつ均等に締め付ける必要があります。
3. ガスケットの選択: シール効果を確保するために、媒体、温度、圧力に基づいて適切なガスケットを選択してください。
4. 定期点検・整備フランジ接続を定期的に点検し、問題があれば速やかに対処し、システムの長期にわたる安定した動作を確保します。

まとめ

フランジは配管システムに欠かせないコンポーネントであり、さまざまな要素間の安全で柔軟な接続を提供します。さまざまなタイプのフランジ、その目的、サイズを理解することは、特定の用途に適したフランジを選択するために不可欠です。業界標準に準拠し、システムの特定の要件を考慮することで、エンジニアと設計者は、さまざまな業界にわたる配管ネットワークの信頼性が高く効率的な運用を確保できます。

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