フランジの種類

すでに説明したように、ASME B16.5 で最も使用されるフランジ タイプは、溶接ネック、スリップオン、ソケット溶接、ラップ ジョイント、ねじ込みフランジ、およびブラインド フランジです。以下に、各タイプの簡単な説明と定義、詳細な画像を示します。

最も一般的なフランジのタイプ

溶接ネックフランジ

溶接ネック フランジは、パイプまたは継手から徐々に肉厚に達する長いテーパー状のハブで簡単に認識できます。

長いテーパー状のハブは、高圧、氷点下および/または高温を伴ういくつかの用途で使用するための重要な補強材となります。テーパーによって影響を受けるフランジの厚さからパイプまたは継手の壁の厚さへのスムーズな移行は、線の膨張やその他の変動する力によって引き起こされる繰り返し曲げの条件下で非常に有益です。

これらのフランジは、相手のパイプまたは継手の内径に合わせて穴が開けられているため、製品の流れが制限されることはありません。これにより、接合部での乱流が防止され、浸食が軽減されます。また、テーパー状のハブを通じて優れた応力分散を実現し、探傷用の X 線撮影も容易です。

このフランジ タイプは、単一の完全溶け込み V 溶接 (突合せ溶接) でパイプまたは継手に溶接されます。

スリップオンフランジ

内圧下でのスリップオン フランジの強度の計算値は、ウェルディング ネック フランジの 3 分の 2 程度であり、疲労寿命はウェルディング ネック フランジの約 3 分の 1 です。

パイプとの接続は、フランジの外側と内側の 2 つのすみ肉溶接で行われます。

画像上の X の寸法はおよそ次のとおりです。
パイプ肉厚+3mm。

このスペースは、溶接プロセス中にフランジ面を損傷しないようにするために必要です。

フランジの欠点は、その原理により、常に最初にパイプを溶接し、次に継手だけを溶接する必要があることです。指定された継手の端が真っ直ぐではないため、フランジとエルボ、またはフランジとティーの組み合わせは不可能であり、スリップオン フランジ内で完全にスライドします。

ソケットウェルドフランジ

ソケット ウェルド フランジは、当初、小型の高圧配管で使用するために開発されました。静的強度はスリップオン フランジと同等ですが、疲労強度は二重溶接スリップオン フランジより 50% 優れています。

パイプとの接続は、フランジの外側の 1 つの隅肉溶接で行われます。ただし、溶接する前に、フランジまたは継手とパイプの間にスペースを作成する必要があります。

ASME B31.1 1998 127.3 溶接の準備 (E) ソケット溶接アセンブリには次のように記載されています。
溶接前のジョイントの組み立てでは、パイプまたはチューブをソケットに最大深さまで挿入し、パイプの端とソケットの肩部の間の接触から約 1/16 インチ (1.6 mm) だけ引き抜きます。

ソケット溶接におけるボトミングクリアランスの目的は、通常、溶接金属の凝固中に発生する可能性のある溶接の付け根の残留応力を軽減することです。この画像は、拡張ギャップの X 測定値を示しています。

このフランジの欠点は、まさに隙間を作らなければならないことです。腐食性の製品、主にステンレス鋼のパイプシステムでは、パイプとフランジの間の亀裂が腐食の問題を引き起こす可能性があります。一部のプロセスでは、このフランジも使用できません。私はこの問題の専門家ではありませんが、インターネット上で腐食の形態に関する多くの情報を見つけることができます。

このフランジ数についても、その原則は常に最初にパイプを溶接し、次に継手を溶接する必要があります。

重ね継手フランジ

ラップ ジョイント フランジは、このページで指定されている他のフランジとすべて同じ共通寸法を持っていますが、隆起面はなく、「ラップ ジョイント スタブ エンド」と組み合わせて使用​​されます。

これらのフランジは、フランジ面とスタブ エンドのフランジ部分を収容するためのボアの交差点の半径を除いて、スリップオン フランジとほぼ同じです。

圧力保持能力はスリップオン フランジより優れているとしてもわずかであり、アセンブリの疲労寿命は溶接ネック フランジの 10 分の 1 にすぎません。

あらゆる圧力で使用でき、フルサイズ範囲で入手可能です。これらのフランジはパイプ上を滑りますが、溶接などの方法でパイプに固定されていません。ボルト締めの圧力は、パイプラップの背面 (スタブエンド) に対するフランジの圧力によってガスケットに伝達されます。

ラップ ジョイント フランジには、次のような特別な利点があります。

• パイプの周りを自由に回転できるため、対向するフランジのボルト穴の位置合わせが容易になります。
• パイプ内の流体との接触がないため、多くの場合、耐食性パイプを備えた安価な炭素鋼フランジの使用が可能になります。
• 急速に侵食または腐食するシステムでは、フランジを再利用するために回収することができます。

スタブエンド

スタブ エンドは常にラップ ジョイント フランジとともにバッキング フランジとして使用されます。

このフランジ接続は、低圧および重要ではない用途に適用され、安価なフランジ加工方法です。
たとえば、ステンレス鋼パイプ システムでは、パイプ内の製品と接触しないため、炭素鋼フランジを適用できます。

スタブ エンドは、ほぼすべてのパイプ直径で使用できます。寸法と寸法公差は ASME B.16.9 規格で定義されています。軽量耐食性のスタブエンド（継手）はMSS SP43で定義されています。

ねじ付きフランジ

ねじ付きフランジは特殊な状況で使用され、その主な利点は溶接なしでパイプに取り付けられることです。場合によっては、シール溶接がねじ接続と組み合わせて使用​​されることもあります。

現在でもほとんどのサイズと圧力定格で入手可能ですが、ねじ込み継手は現在、ほぼ小型のパイプ サイズでのみ使用されています。

ねじ付きフランジまたは継手は、パイプにねじを切ることができないため、肉厚の薄いパイプ システムには適していません。したがって、より厚い壁厚を選択する必要があります。厚いとは何ですか?

ASME B31.3 配管ガイドには次のように記載されています。
鋼管にねじが切られ、250 psi を超える蒸気サービスまたは水温 220°F を超える 100 psi を超える水道サービスに使用される場合、パイプはシームレスであり、少なくとも ASME B36.10 のスケジュール 80 に等しい厚さを持たなければなりません。

ブラインドフランジ

ブラインド フランジは穴なしで製造され、配管、バルブ、圧力容器の開口部の端をブランクにするために使用されます。

内圧とボルト荷重の観点から、ブラインド フランジ、特に大きいサイズのフランジは、最も応力の高いフランジ タイプです。

ただし、これらの応力のほとんどは中心付近の曲げタイプであり、標準内径がないため、これらのフランジは高温の用途に適しています。