フランジ

フランジは、外部または内部の突出した尾根、縁、またはリムであり、強度を高めるため( I 形鋼やT 形鋼などの鉄製の 梁のフランジなど)、別の物体との接触力の容易な取り付け/伝達のため(パイプ、蒸気シリンダーなどの端のフランジ、またはカメラのレンズマウントなど)、または機械またはその部品の動きを安定させガイドするため(車輪がレールから外れないようにする鉄道車両または路面電車の車輪の内側のフランジなど) に役立ちます。フランジは、ボルトを使用してボルトサークルのパターンで取り付けられることがよくあります。

フランジは、メンテナンス、検査、変更のためのアクセスを容易にすることで、配管システムにおいて極めて重要な役割を果たします。フランジは、溶接を必要とせずにパイプと機器を接続または切断する手段を提供し、設置を簡素化し、修理やアップグレード中のダウンタイムを削減します。さらに、フランジはパイプの位置合わせを容易にし、適切なフィットを保証し、システムへのストレスを最小限に抑えます。

フランジは、パイプに固定されたときにパイプの端に縁を形成するプレートまたはリングでもあります (たとえば、クローゼット フランジ)。ブラインド フランジは、パイプの端を覆ったり閉じたりするためのプレートです。フランジ ジョイントはパイプの接続であり、接続部品にはフランジがあり、それによって部品がボルトで固定されます。

「フランジ」という言葉は、一般的には継手の実際の隆起した縁またはリップを指しますが、フランジ付きの配管継手の多くは、それ自体がフランジとして知られています。

配管によく使用されるフランジは、サリー フランジまたはダンジー フランジ、ヨーク フランジ、サセックス フランジ、エセックス フランジです。サリー フランジとヨーク フランジは温水タンクの上部に取り付けられ、タンクに水を流すことなくすべての水を取り出すことができます。シャワーへの水の流れを均一にするためによく使用されます。エセックス フランジを使用する場合は、タンクの側面に穴を開ける必要があります。

また、ヨーク フランジと同じ Warix フランジもありますが、シャワーの出口はフランジの上部にあり、通気口は側面にあります。ヨーク フランジと Warix フランジにはメス アダプターが付いており、オス タンクに取り付けられますが、サリー フランジはメス タンクに接続します。

クローゼットフランジはトイレの取り付けに使用されます。

配管部品はフランジ間でボルトで固定できます。フランジは、パイプ同士、バルブ、継手、ストレーナや圧力容器などの特殊部品との接続に使用されます。カバープレートを接続すると、「ブラインドフランジ」を作成できます。^[1]フランジはボルトで接合され、ガスケットやその他の方法を使用して密閉されることがよくあります。スプレーガードや特定のスプレーフランジなど、漏れの影響を軽減するための機械的手段が含まれる場合があります。可燃性、揮発性、毒性、腐食性の物質を処理する業界では、フランジ接続部の特別な保護がさらに必要になります。フランジガードは、安全性を確保するための追加の保護レベルを提供します。^[2]

世界中にはさまざまなフランジ規格があります。簡単に機能し、互換性を持たせるために、これらは標準化された寸法で設計されています。一般的な世界規格には、ASA/ASME (米国)、PN/DIN (欧州)、BS10 (英国/オーストラリア)、JIS/KS (日本/韓国) などがあります。米国では、規格は ASME B16.5 です (ANSI は 1996 年に B16.5 の発行を中止しました)。ASME B16.5 は、最大 24 インチ サイズ、クラス 2500 の圧力定格までのフランジをカバーしています。24 インチを超えるフランジは、ASME B16.47 でカバーされています。

ほとんどの場合、標準規格は互換性があり、ほとんどのローカル標準規格は ISO 標準規格に合わせられています。ただし、ローカル標準規格の中にはまだ異なるものもあります。たとえば、ASME フランジは ISO フランジとは適合しません。^[要出典]さらに、各標準規格のフランジの多くは「圧力クラス」に分けられており、フランジは異なる圧力定格に対応できます。これも一般的に互換性はありません (たとえば、ASME 150 は ASME 300 とは適合しません)。^[3]

これらの圧力クラスは、材質によって圧力と温度定格も異なります。プロセスプラントや発電所向けに配管用の独自の圧力クラスも開発できます。これらは企業、エンジニアリング調達建設 (EPC) 請負業者、またはプロセスプラント所有者に固有のものです。フラットフェイスフランジの ASME 圧力クラスはクラス 125 とクラス 250 です。リングジョイント、タングアンドグルーブ、レイズドフェイスフランジのクラスはクラス 150、クラス 300、クラス 400 (例外)、クラス 600、クラス 900、クラス 1500、クラス 2500 です。^[3]

フランジ面も標準化された寸法で作られており、通常は「平面」、「隆起面」、「溝付き」、または「リングジョイント」スタイルですが、他の不明瞭なスタイルも可能です。

フランジの設計には、「溶接ネック」、「スリップオン」、「ラップジョイント」、「ソケット溶接」、「ねじ込み」、および「ブラインド」があります。 ^[3]

フランジにはさまざまなタイプがあり、それぞれ圧力、温度、用途などの要素に基づいて特定の要件を満たすように設計されています。一般的なタイプには次のものがあります。

1. 溶接ネックフランジ: 溶接ネックフランジは、接続を強化する長いテーパーハブを特徴としており、高圧および高温の用途に適しています。
2. スリップオン フランジ: スリップオン フランジは、接続先のパイプよりもわずかに大きい直径を持ち、溶接前にパイプにかぶせます。低圧および重要でない用途でよく使用されます。
3. ソケット溶接フランジ: ソケット溶接フランジには、パイプの端が収まる凹部 (ソケット) があり、隅肉溶接が可能です。小口径の配管システムや、中程度の圧力と温度の要件がある用途に適しています。
4. ブラインド フランジ: ブラインド フランジは、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です。圧力テストや、パイプの端を閉じる必要がある場合の永久シールとしてよく使用されます。

ASME B16.5 または ASME B16.47、および MSS SP-44で規定された規格に従って製造されるパイプ フランジ。これらは通常、鍛造材料で製造され、表面が機械加工されています。ASME B16.5 は、 1 ⁄ 2インチから 24 までの公称パイプ サイズ(NPS)を示します。B16.47 は、26 インチから 60 インチまでの NPS をカバーします。各仕様では、フランジを圧力クラスに分類しています。B16.5 では、150、300、400、600、900、1500、2500、B16.47 では、フランジを圧力クラス 75、150、300、400、600、900 に分類しています。ただし、これらのクラスは、psiでの最大圧力には対応していません。代わりに、最大圧力はフランジの材料と温度によって決まります。たとえば、クラス 150 フランジの最大圧力は 285 psi で、クラス 300 フランジの最大圧力は 740 psi です (どちらも ASTM a105 炭素鋼、温度 100 °F 未満の場合)。

ガスケットタイプとボルトタイプは、通常、規格で指定されますが、規格によっては、詳細について ASMEボイラーおよび圧力容器コード(B&PVC) を参照する場合もあります (ASME コード セクション VIII 部門 1 – 付録 2 を参照)。これらのフランジは、ASME B31.1 電力配管、ASME B31.3 プロセス配管などの ASME 配管コードで認識されています。

フランジの材質は通常、ASME 指定の SA-105 (配管用炭素鋼鍛造品の仕様)、SA-266 (圧力容器部品用炭素鋼鍛造品の仕様)、または SA-182 (高温サービス用の鍛造または圧延合金鋼パイプフランジ、鍛造継手、およびバルブと部品の仕様) に従います。さらに、状況によっては ASME 作業で使用される「業界標準」フランジも多数あります。

製品範囲には、SORF、SOFF、BLRF、BLFF、WNRF (XS、XXS、STD、スケジュール 20、40、80)、WNFF (XS、XXS、STD、スケジュール 20、40、80)、SWRF (XS および STD)、SWFF (XS および STD)、ねじ付き RF、ねじ付き FF、LJ があり、サイズは 1/2 インチから 16 インチです。フランジ接続に使用されるボルト材料は、 2 つのナット (必要な場合はワッシャー) と結合するスタッド ボルトです。石油化学業界では、引張強度が高い ASTM A193 B7 STUD および ASTM A193 B16 スタッド ボルトが使用されます。

ヨーロッパのほとんどの国では、主に DIN EN 1092-1 規格 (鍛造ステンレスまたは鋼製フランジ) に従ってフランジを設置しています。ASME フランジ規格と同様に、EN 1092-1 規格には、溶接ネック フランジ、ブラインド フランジ、ラップ フランジ、ねじ付きフランジ (NPT ではなく ISO7-1 ねじ)、溶接カラー、プレス カラー、フランジ カップリング GD プレス フィッティングなどのアダプタ フランジなどの基本的なフランジ形式があります。EN 1092-1 (欧州規格/ユーロ規格) 内のさまざまなフランジ形式は、フランジ名内のタイプで示されます。

ASME フランジと同様に、EN1092-1 スチールおよびステンレス フランジには、隆起面または隆起面なしのさまざまなバージョンがあります。欧州形式に従って、シールはさまざまな形式で示されます。

さらに、食品・飲料業界や製薬業界などの衛生用途では、DIN 11853-2 STC に準拠したサニタリー フランジが使用されています。DIN 11853-2 に準拠したサニタリー フランジと DIN/EN フランジの主な違いは、デッド ルームが制限されていることと、衛生レベル H1 ～ H4 に準拠した内部研磨です。通常、Hage Fittings などの標準 DIN EN 1092-1 を保有するフランジ トレーダーは、保管要件が異なるため、サニタリー フランジを保有していません。サニタリー フランジはより繊細で、清潔に保つ必要があります。通常、DIn 11853 に準拠した O リングは、FPM または EPDM で作られています。

その他の地域のフランジは、材料、圧力定格などに関するISO規格に従って製造されており、これにDIN、BSなどの現地規格が準拠しています。

コンパクトフランジのサイズが大きくなるにつれて、相対的に重く複雑になり、調達、設置、保守のコストが高くなります。特にフランジ径が大きいと作業が難しく、必然的に広いスペースが必要になり、特に石油掘削装置などの遠隔地の設置では、取り扱いや設置手順がより難しくなります。

フランジ面の設計には、2 つの独立したシールが含まれています。最初のシールは、フランジヒールにシール座面応力を適用することで作成されますが、このシールの機能を保証するのは簡単ではありません。

理論的には、ヒールコンタクトは室温でフランジ定格の 1.8 倍までの圧力値まで維持されます。

理論的には、フランジは、設計されたすべての許容荷重レベルにおいて、フランジ面の外周に沿って接触したままになります。

メインシールは IX シール リングです。シール リングの力は、応力がかかったシール リングに蓄えられた弾性エネルギーによって提供されます。ヒール漏れがあると、シール リング内部に内部圧力がかかり、シール作用が強化されます。ただし、これには IX リングをリング溝の理論上の位置に保持する必要がありますが、取り付け時にこれを保証および検証するのは困難です。

この設計は、酸素やその他の腐食性物質への露出を防ぐことを目的としています。したがって、フランジ面、ボルトの応力長さ、シール リングの腐食を防止します。ただし、これは、外側のダスト リムが十分な接触を維持し、ボルト サークルの隙間に漏れた場合でも内部の流体が腐食性ではないことに依存します。

理論上の高性能コンパクト フランジの初期コストは、許容誤差が狭く、設計と設置要件がはるかに複雑なため、通常のフランジよりも必然的に高くなります。たとえば、コンパクト フランジは、海底石油およびガスまたはライザー、冷間加工および極低温、ガス注入、高温、原子力などの用途でよく使用されます。

ほとんどの列車や路面電車が軌道上に留まるのは、主に車輪の円錐形状によるものです。また、緊急事態や欠陥、あるいは単に曲線半径が小さすぎて円錐状の車輪踏面によって通常提供される自動操舵がもはや効果的でなくなったために、形状に基づく配置の限界に達したときに、車輪、つまり列車がレール上で走行し続けるように、片側にフランジが付いています。^[4]

• 
  • 鉄道車輪の踏面とフランジ
• 
  小型蒸気機関車のフランジ付き車輪

真空フランジは、真空チャンバー、チューブ、真空ポンプを相互に接続するために使用されるチューブの端にあるフランジです。

マイクロ 波通信において、フランジは異なるタイプの導波管を接続できるケーブルジョイントの一種です。

CAR、CBR、OPC、PAR、PBJ、PBR、PDR、UAR、UBR、UDR、icp、UPX など、 さまざまなマイクロ波 RF フランジタイプが存在します。

スキーブーツは、つま先またはかかとにフランジを使用してスキーのビンディングに接続します。アルペンスキーブーツのフランジのサイズと形状は、ISO 5355 で標準化されています。従来のテレマークブーツとクロスカントリーブーツは 75 mm のノルディック ノルムを使用していますが、つま先のフランジは非公式に「ダックビル」と呼ばれています。新しいクロスカントリー ビンディングでは、フランジが完全になくなり、代わりにソールに埋め込まれたスチール バーが使用されています。

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• ケーシングヘッド
• クローゼットフランジ
• ヴィクトリック
• スイベル

• ASME B16.5: 公称24インチまでの標準パイプフランジ
• ASME B16.47: 24インチ以上の標準パイプフランジ
• ASME セクション II (材料)、パート A – 鉄鋼材料の仕様
• Nayyar, Mohinder (1999)。配管ハンドブック、第 7 版。ニューヨーク: McGraw-Hill。ISBN 0-07-047106-1。
• ASME B16.47 標準パイプフランジ Yaang Pipe Industry
• ANSI フランジトルク検索ツール