【毎週のテーマ】配管設置時に注意すべきいくつかのポイント（7.17-7.24）

1 パイプラインの設置には、以下の条件が満たされていなければならない：(1)パイプラインに関連する土木工事が検査を経て合格し、設置要件を満たしていること； (2)配管に接続される機器の位置調整が完了し、固定も終了した； (3)配管設置前に完了しなければならない洗浄、脱脂、内部酸洗いなどの関連工程はすでに終了している； (4)配管、管継手、配管付属品およびバルブなどは検査に合格しており、関連する技術証明書を備えている； (5)配管、継手、バルブなどは設計要求に従って確認が行われ、内部はきれいに清掃されており、異物はない。 2 パイプの取り付けに組立式部品を使用する場合、その部品は十分な剛性を持たなければならず、吊り上げた後に永久的な変形が生じてはならない。また、一時的な固定も確実で信頼性の高いものでなければならない。 3 管子を組み合わせる前、または部品を取り付ける前には、必ず管の内部をきれいに清掃し、管内に異物が残らないようにし、一時的な封止材を設置しなければならない。 4 パイプラインの水平区間の勾配の向きおよび勾配は、設計要求に適合しなければならない。設計に具体的な要求がない場合、配管の勾配方向の決定は、排水や空気の排出を容易にすることを原則とすべきである。その勾配は、DLGJ23「火力発電所の蒸気・水道管設計技術規定」の要求に適合しなければならない。傾斜している配管上に水平位置のタイプII補償器を取り付ける場合、補償器の両側の配管部分は水平を保ち、中央の配管部分は配管の傾斜方向と一致させなければならない。 5 管子の突合わせ溶接部の位置は、設計規定に適合しなければならない。それ以外の場合は、以下の要件を満たす必要がある：(1)溶接部の位置は、曲管の曲がり始点から、管の外径以上、または100mm以上離れていなければならない；(2)管の2つの突合わせ溶接部間の距離は、管の外径以上であり、かつ150mm以上でなければならない； (3)支持金具の管部分の位置は、管の溶接部と重なってはならず、溶接部から支持金具の端までの距離は50mm以上でなければならない。また、溶接後に熱処理が必要な接合部については、この距離は溶接部の幅の5倍以上かつ100mm以上でなければならない； (4)配管の接続部は、排水や給水、計測用配管などの開口部から離して設置し、開口部の端から50mm未満にならないようにし、また開口部の直径よりも小さくてはならない； (5)配管が間仕切り壁や床板を貫通する際、間仕切り壁や床板内にある配管部分には接続部を設けてはならない。 6 パイプ上の2つの成形部品を溶接する際は、設計通りに短いパイプを取り付ける必要がある。 7 設計上で冷間引き伸ばしや熱間圧縮が要求されている場合を除き、配管の接続時には、強制的に端面を合わせたり、管を加熱したり、偏ったパッキンや複数層のパッキンを使用したりすることによって、接続部の端面に生じる隙間、ずれ、噛み合わせ不良、同心度のずれといった欠陥を解消してはならない。配管と機器の接続は、機器の据付けおよびベースボルトの締め付けが完了した後に、自然に行うべきである。 8 管子の溶接部の形状および寸法は、設計図面に従って決定するものとする。設計に規定がない場合は、DL5007「電力建設工事及び検査技術規程（火力発電所溶接編）」の規定に従って加工しなければならない。 9 管子または管継手の継手品質要求は、DL5007「電力建設工事及び検収技術規範（火力発電所溶接編）」の規定に適合しなければならない。 10 管子および管継手のエッジ部分、ならびに内壁・外壁の10～15mm範囲内にある塗装、スケール、錆などは、接合する前に金属の光沢が現れるまできれいに除去しなければならない。肉厚が20mm以上のグラインド部については、ひび割れや層間剥離などの欠陥がないかを確認しなければならない。 11 管子を接合する際は、一般的にはまっすぐにしておく必要があります。溶接による角度変形は、接合部の中心から200mmの位置で測定します。特別な要求がない限り、その折れ目の許容偏差aは次の通りです。管子の公称直径がDN＜100mmの場合、a≯2mm。管子の公称直径がDN≥100mmの場合、a≯3mmです。12 管子の接合が適切に行われたら、しっかりと固定しておく必要があります。これは、溶接や熱処理の過程で管子が動いてしまうのを防ぐためです。 13 パイプの冷間引きは、設計規定に準拠しなければならない。冷間引き伸ばしを行う前には、以下の要件を満たす必要があります：(1)冷間引き伸ばしを行う領域内の各固定ブラケットはしっかりと取り付けられており、各固定ブラケット間のすべての溶接部（冷間引き伸ばし用の接合部を除く）は溶接が完了し、検査に合格していなければなりません。また、熱処理が必要な溶接部については、必ず熱処理を施しておく必要があります； (2)すべての支持金具および吊り金具の取り付けが完了しており、冷間引き伸ばし部付近の吊り金具の吊り棒には、十分な調整余裕を確保する必要がある。ばね支持金具のばねは、設計値に従って予圧縮され、一時的に固定されなければならず、ばねが定格値以外の荷重を負担しないようにする； (3)配管の傾斜方向および傾斜度は、設計要求に適合しなければならない； (4)フランジとバルブの接続ボルトは締め付けられています。パイプを冷間引き伸ばした後、溶接部は検査に合格しなければならない。熱処理が必要な溶接部は、過熱処理を行った後でなければ、引き抜き具を取り外すことはできない。 14 波形補償器は、設計規定に従って伸ばすか圧縮しなければならない。締め付け装置の緩め作業は、配管の取り付けが完了した後に行うべきである。内部にカバーチューブがある場合は、媒体の流れの方向に応じて正しく取り付ける必要があります（カバーチューブの固定端は媒体の入口側です）。機器に接続される補償器は、機器が最終的に固定された後に接続しなければならない。 15 流量孔板（またはノズル）を設置する際の配管に関する技術的要求は、SDJ279「電力建設施工及び検収技術規範（熱工計器及び制御装置編）」の規定に準拠しなければならない。 16 管道の取り付け作業に中断が生じた場合は、速やかに管口を閉じなければならない。 17 パイプラインの取り付けにおける許容偏差値は、表17の規定に準じなければならない。 表17 パイプの取り付けにおける許容偏差値
項目　許容偏差（mm）
室内　＜±10
架空　室外　＜±15
室内　＜±15
マンホール内　室外　＜±15
標高　埋設　＜±20
DN≤100の場合　1/1000 かつ ≤20
水平パイプの曲がり度　DN＞100の場合　1.5/1000 かつ ≤20
立ち管の垂直度　≤2/1000 かつ ≤15
交差するパイプ間の距離の偏差　＜±10
注：DNはパイプの公称直径です。 18 支吊架の取り付け作業は、配管の取り付け作業と同時に行うことが望ましい。 19 パイプライン上で計器用ソケットや排水管取り付け部などのために穴を開ける場合、その穴の直径が30mm未満のときは、ガス切断による開孔は禁止される。

（1）配管配置設計の一般的な要求事項は； 1）配管配置設計は、プロセス配管および計装フロー図の要求に適合しなければならない； 2）配管の配置は総合的に計画し、安全性と信頼性を確保し、経済的かつ合理的であるとともに、建設・運用・保守などの要件を満たし、整然と美しくするよう努めるべきである； 3）出入装置（ユニット）の配管の位置及び敷設方法を決定する際には、内外の調和を図らなければならない； 4）工場内の全工場規模の配管の敷設は、工場内の装置（ユニット）、道路、建物と連携させるべきである。構築物などとの調整により、配管が装置（ユニット）を囲むことを避け、配管と鉄道・道路との交差を減らす； 5）配管は高架または地上に設置する；必要であれば、地中に埋めるか、管溝内に敷設することができる； 6）配管は、できるだけ一列にまとめて配置すること。地上の配管は、管架または管台の上に敷設する； 7）管支持や管台に配管する際は、管支持または管台が受ける垂直荷重と水平荷重を均衡させることが望ましい； 8）工場全体の管支持架や管台の上（涵洞を通過する部分も含む）には、10％～30％の余裕を設け、その荷重も考慮しなければならない。装置の主管廊の管支持架には、10％～20％の余裕を持たせることが望ましく、その荷重も考慮する必要がある； 9）輸送媒体が距離、角度、高低差などに特別な要求を持つ配管や、大径配管の配置は、機器配置設計の要求に適合しなければならない； 10）配管の配置は、機器やポンプ、およびその内部部品の取り付け・点検、ならびに消防車の通行を妨げてはならない； 11）配管の配置は、配管システムに必要な柔軟性を持たせるものでなければならない。配管の柔軟性を保ち、かつ装置やポンプの接続部に作用する力やトルクが許容値を超えないようにしつつ、配管はできるだけ短くし、構成部品も最小限にすべきである； 12）配管の計画を立てる際には、支持点の設置も考慮すべきである。パイプの自然な形状を活用して自己補償を図るべきである； 13）配管の配置は「段々高く」または「段々低く」にすることが望ましく、気泡や液滴を減らすことができる。避けられない場合は、運転や点検の要件に応じて、排出や完全な排液を行う必要がある。配管の配置は「盲腸」を減らすべきである”； 14）気液二相流の配管が一本から二本または複数本に分かれる場合、配管の配置は対称性を考慮するか、または配管・計装フロー図の要求を満たすようにしなければならない。 （2）配管およびバルブ。計器や機器など、フランジまたはねじ接続が必要なものを除き、溶接接続を採用すべきである。 以下のような状況では、フランジ、ねじ、またはその他の取り外し可能な接続方法を検討すべきである：1）点検、清掃、ブロー洗浄のために取り外す必要がある場合； 2）ライニング配管またはジャケット配管； 3）配管が2つの異なる材質で構成され、溶接による接続が適さないもの； 4）溶接部の現場での熱処理が困難な配管接続部； 5）公称直径が100mm以下の亜鉛メッキ配管； 6）ブラインドプレートまたは「8」字型ブラインドプレートの設置位置。 （3）ガスの支管は、主管の上部から取り出すのが望ましい。 （4）有毒媒体の配管は溶接接続を用いるものとし、特別な理由がない限り、フランジ接続やねじ接続は使用してはならない。有毒物質を運ぶ配管には、他の配管と区別するための明確な標識が必要であり、有毒物質を運ぶ配管は地中に埋設してはならない。 （5）固体物質または固体物質を含む配管を設置する際は、配管をできるだけ短くすべきである。曲がりを減らし、死角を作らない：1）固体物質用の支管と主管の接続は、媒体の流れに沿って斜めに行うべきであり、その角度は45°を超えてはならない； 2）固体物質用パイプの曲がり部の曲率半径は、パイプの公称直径の6倍未満であってはならない； 3）大量の固体物質を含むスラリーパイプラインおよび高粘度液体用パイプラインには、傾斜が必要である。 （6）熱補償が必要な配管については、配管の起点から終点までの「全配管系を分析し、適切な熱補償方案を決定する必要がある。 （7）管廊上に敷設され、傾斜が必要な配管は、管支持具の高さを調整することで対応できる。管支持部に形鋼や鋼板のパッドを取り付ける方法で実現する。排気ガス用マニホールド（またはターチへの送気マニホールド）は、高さ調整を容易にするため、管廊の柱の上部に設置することが望ましい。 （8）機械設備に接続する配管を配置・回転させる際は、設備の接続口が許容する応力要件を満たすため、配管系に十分な柔軟性を持たせる必要がある。必要に応じて、以下の措置を講じることができる：1）配管のルートを変更し、自然補償能力を高める； 2）スプリング支持金具の選定； 3）金属波形チューブ式補償器の採用； 4）適切な位置にリミットブラケットを設置する。 （9）往復式圧縮機に接続する配管を配置する際は、配管系の機械的振動の固有振動数と配管内の気柱の固有振動数が、機械の加振振動数と重ならないようにしなければならない。必要に応じて、以下の対策を講じることができる：1）防振ブラケットを追加する； 2）適切に管径を拡大する； 3）脈動減衰器または孔板の追加； 4）バッファーを適切に設定し、共鳴管の長さを避け、曲がり部をできるだけ減らす。 （10）振動する配管の曲げモーメントが大きい部分には、分岐管を設置してはならない。 （11）振動が発生しやすい配管（往復式圧縮機や往復ポンプの出口配管など）の曲がり部には、公称直径の1.5倍以上の曲率半径を持つエルボーを使用しなければならない。分岐管から媒体が直進して外部に流れ出る。 （12）振動が発生する可能性のある配管から、公称直径が40mm以下の支管を接続する場合、支管にバルブがあるかどうかにかかわらず、接続部には補強措置を講じなければならない。 （13）自然流下式の水平配管は、媒体の流れに沿った勾配として3‰以上でなければならない。 （14）配管が建物の床板、屋根、または壁面を通過する際には、カバー管を設置し、カバー管と配管の間の隙間は密閉しなければならない。カバーの直径は、配管の断熱層の外径よりも大きくなければならない。また、配管の熱変位に影響を与えてはならない。配管上の溶接部はスリーブ内にあってはならず、スリーブの端部から150mm未満の距離にあってはならない。カバーは床板や屋根面より50mm高く設置する必要がある。配管が屋根を通過する際は、防雨カバーを設置しなければならない。配管は防火壁や防爆壁を貫通してはならない。 （15）腐食性媒体、有毒媒体、および高圧配管を設置する際には、フランジ、ねじ、パッキンシールなどからの漏れによって人命や機器が損傷を受けないようにしなければならない。漏れやすい部分は、歩行者通路やポンプの上に配置しないようにし、そうでなければ安全防護装置を設置する必要がある。 （16）断熱層を有する配管には、管台や管支持部に管支持具を設置しなければならない。断熱層のない配管は、特に要求がなければ支持金具を設置しなくてもよい。断熱層の厚さが80mm以下の場合は、高さ100mmの管支持具を使用する；断熱層の厚さが80mmを超える場合は、高さ150mmの管支持具を使用する；断熱層の厚さが130mmを超える場合は、高さ200mmの管支持具を使用する；断熱配管には断熱管支持具を使用すべきです。 （l7）工場敷地の地形勾配が大きい場合、工場全体の配管敷設は地形勾配に合わせるべきである。適切な位置で管廊の標高を調整する。配管の最小勾配は2‰が望ましい。配管の勾配変更点は、曲がり角または固定点の近くに設けるべきである。 （18）工場内の鉄道や道路を跨ぐまたは貫通する配管については、その跨ぐ部分または貫通する部分に、バルブ、金属製波形伸縮継手、フランジ、ねじ接続部などの配管部品を取り付けてはならない。 （19）熱変位がある埋設配管では、配管の曲率が許容する場合は支持ブロックを設置できるが、そうでない場合は熱補償措置を講じなければならない。（20）配管の配置における配管溶接部の設置は、次の要件を満たすものとする：1）配管の突合わせ溶接部の中心から曲がり始め点までの距離は、配管の外径よりも短くてはならず、かつ100mm以上でなければならない； 2）配管上の2つの隣接する溶接部の中心間距離：a.公称直径が150mm未満の配管の場合、外径未満となってはならず、かつ50mm未満でもなってはならない； b. 公称直径が150mm以上の配管については、150mm未満であってはならない； 3）環状溶接部から支持具・吊り金具の端までの純距離は50mm以上でなければならない；熱処理が必要な溶接部と支持具や吊り金具の端との最小隙間は、溶接部の幅の5倍以上であり、かつ100mm未満であってはならない。

返信 1# zgj2405 1、配管、バルブ、計器の図面に従って取り付けます。電動ポンプは適切な位置に固定し、基礎をしっかりと築いた上で、電源を接続して試運転を行う。 2、安全弁は水圧試験の後に取り付けることが望ましい。安全弁は排気管に接続され、蒸気をボイラー室の安全な場所へと導くべきである。安全弁は垂直に取り付けるべきです。ガイドチューブにはバルブの取り付けを許可しません。 3、排液管は排液箱またはその他の安全な場所に接続し、排液時にやけどなどの事故が起こらないように管を固定する必要がある。 4、総蒸気弁以外の蒸気管は使用機関が接続し、総蒸気弁の配管には少なくとも1つのエルボーを設けるか、そうでない場合は伸縮管を取り付けるものとする。また、配管の外壁には断熱処理を施すこと。 5、水位計の下部にある排水管は、必ず安全な場所に接続しなければならない。水位計のバルブはスムーズに回転し、漏れがあってはならない。また、水位計の位置には照明装置を設置し、最も高い水位、正常な水位、最も低い安全水位を示す「赤線」でマークをつけておくことで、確認しやすくする必要がある。観察しやすい。6、圧力計を取り付けた後は、目盛盤に赤線を引き、ボイラーの許容最大作動圧力を示さなければならない。圧力計のバルブはスムーズに動作し、漏れがあってはならず、ドレン路も確実に通じていなければならない。また、圧力計の配管に断熱処理を施してはならない。

返信 1# zgj2405 パイプラインとは、管、管接続部品、バルブなどを使って接続され、ガスや液体、または固体粒子を含む流体を輸送するための装置です。 通常、流体は送風機、圧縮機、ポンプ、ボイラーなどによって加圧された後、配管の高圧側から低圧側へと流れますが、流体自体の圧力や重力を利用して輸送することもできます。パイプラインの用途は非常に広く、主に給水、排水、暖房、ガス供給、石油や天然ガスの長距離輸送、農業用灌漑、水力発電、そして各種工業装置で使用されています。 流体の流量が既知の場合、管径の大きさは許容される流速または許容される摩擦抵抗（圧力損失）によって決まります。流速が大きいと管径は小さくなるが、圧力損失は増大する。したがって、流速が大きい場合は配管のインフラ投資を節約できるが、ポンプや圧縮機などの動力設備の運転にかかるエネルギーコストは増加する。また、流速が過大になると、他のいくつかの不利な要因をもたらす可能性もあります。したがって、管径は建設投資、運用コスト、その他の技術的要因を総合的に考慮して決定すべきである。 配管、配管継手、バルブ、および機器上の入口・出口配管間の接続方法は、流体の性質、圧力と温度、さらには配管の材質、寸法、設置場所などの要因によって決定され、主にねじ接続、フランジ接続、嵌合接続、溶接の4つの方法がある。 ねじ式接続は、主に小径の配管に適しています。接続する際は、漏れを防ぐために、一般的にねじ部にフッ素樹脂製のシールテープを巻いたり、厚手の塗料を塗ったり、麻糸などのシール材を巻いたりします。1.6テラパスカル以上の圧力では、一般的に管の端面にガスケットを挿入して密封する。この接続方法は簡単で、分解して再組み立てが可能ですが、分解・組み立てを容易にするために、配管の適切な場所にフレキシブルジョイントを取り付ける必要があります。 フランジ接続は、適用可能な配管の直径範囲が広いです。接続時には、流体の性質、圧力、温度に応じて適切なフランジとシールパッキンを選択し、ボルトでパッキンを締め付けることで密封を維持します。頻繁に取り外しや組み立てが必要な配管区間や、配管と機器が接続される場所では、ほとんどの場合フランジ接続が用いられます。 承継接続は、主に鋳鉄管、コンクリート管、陶土管およびそれらの接続部品同士の接続に使用され、低圧・常温水条件で動作する給水、排水、ガス管道にのみ適用されます。接続する際は、一般的に嵌合部の溝にまず麻糸や綿糸、またはアスベストロープを詰め、その後アスベストセメントや鉛などの材料でしっかりと充填します。また、嵌合部内にゴム製のシールリングを挿入することもでき、これにより柔軟性が向上し、管がわずかに動くことが許されます。 溶接接続は強度と気密性が最も優れており、あらゆる種類の配管に適しており、労力と材料を節約できますが、取り外す際には配管と接続部品を切断しなければなりません。 都市部の給水、排水、暖房、ガス供給用の幹線管や、長距離を結ぶ石油・ガスパイプラインはほとんどが地下に敷設されているが、工場内のプロセスパイプラインは操作やメンテナンスを容易にするため、多くが地上に敷設されている。配管の通過、支持、勾配と排液排気、補償、断熱と加熱、防食と洗浄、識別と塗装、そして安全性などは、地上敷設であれ地下敷設であれ、重要な課題である。 地上の配管は、道路や鉄道、水路と交差しないようにできるだけ避けるべきである。交差を避けられない場合、交差点の越える高さも歩行者や車両が安全に通過できるようにしなければならない。地下の配管は一般的に道路に沿って敷設され、取り付けやメンテナンスを容易にするため、各種配管同士は適切な距離を保っている；給熱配管の表面には断熱層があり、マンホールや保護管内に敷設され、土圧による損傷を避け、配管が膨張して移動できるようにする必要がある。 パイプラインは、その自重、管端に作用する流体の推力、風雪荷重、土壌圧力、熱膨張収縮による熱応力、振動荷重、そして**災害など、多種多様な外力を受ける可能性がある。パイプラインの強度と剛性を確保するためには、可動支持架、固定支持架、ガイド支持架、スプリング支持架など、さまざまな支持架（吊り架）を設置する必要がある。支持架の設置は、配管の直径、材質、管壁の厚さ、負荷などの条件によって決定されます。固定支架は、配管の熱膨張を段階的に制御し、膨張継手が均一に動作するようにするために使用されます；ガイドブラケットによって管は軸方向のみに移動し、凝縮水を排出するため、蒸気やその他の水分を含むガスの配管には一定の勾配が必要であり、一般的には2000分の1未満ではない。重力流を利用する地下排水管の場合、勾配は千分の5以上でなければならない。蒸気やその他の水分を含むガス配管には、最低点に排水管またはドレンバルブが設置されており、一部のガス配管にはガス水セパレーターも備えられている。これにより、水分を迅速に排出し、配管内での水撃やガスの流れの妨げを防ぐことができる。給水やその他の液体用パイプラインには、最も高い位置に排気装置が設置されており、パイプ内に溜まった空気やその他のガスを排出することで、気圧の影響による運転異常を防いでいます。 パイプが自由に伸縮できなければ、巨大な余分な応力が生じます。したがって、温度変化が大きい配管や自由に変位する必要がある常温水温の配管には、配管の伸縮を補償し、余分な応力の影響を排除するために伸縮継手を設置する必要がある。 蒸気配管、高温配管、低温配管、およびやけどや凍結を防ぐ必要がある配管については、管内の熱（冷）量の損失や凍結を防ぐために、断熱材で管の外側を覆う必要があります。凝固点が高い一部の液体用パイプでは、液体が過度に粘着したり凝固したりして輸送に支障をきたすのを防ぐため、加熱や断熱も必要となる。よく使われる断熱材には、セメントパーライト、ガラスウール、ロックウール、アスベスト珪藻土などがあります。 土壌の侵食を防ぐため、地下の金属管の表面には防錆塗料やタール、アスファルトなどの耐腐食塗料を塗るか、アスファルトに浸したガラス布や麻布などで覆う必要がある。腐食性が強い低抵抗の土壌に埋設された配管は、腐食を防ぐためにカソード保護装置を設置する必要がある。地上の鋼鉄管は、大気による腐食を防ぐため、表面にさまざまな防錆塗料が塗られていることが多い。 各種の配管は使用前に必ずきれいに洗浄し、一部の配管については定期的に内部も洗浄する必要があります。清掃を容易にするため、配管にはフィルターやブロー洗浄用の穴が設けられている。石油や天然ガスを長距離で輸送するパイプラインでは、定期的に管内に堆積した汚れを除去するための清掃装置が必要であり、そのために清掃装置を送受信する専用の装置が設置される。 配管の種類が多い場合、操作やメンテナンスを容易にするため、識別の目的で配管表面に指定された色の塗料を塗ります。例えば、蒸気管は赤色、圧縮空気管は水色などです。 パイプラインの安全な運用を確保し、事故が発生した際に速やかにその拡大を食い止めるため、パイプラインに検出制御計器や安全弁を設置するだけでなく、ガスパイプラインや長距離で石油・天然ガスを輸送するパイプラインには、事故時の圧力解放弁や緊急遮断弁といった特別な安全対策も講じられている。それらは災害的な事故が発生した際に、自動的かつ迅速に供給を停止し、被害を軽減することができる。 配管用金属材料　一、配管用金属材料の選定　1. 圧力配管用金属材料の特徴　圧力配管はあらゆる業界で利用されており、その基本的な要求は「安全性と使用性」です。安全性は使用のために必要であり、使用するためには安全性が不可欠です。また、使用には経済的な側面も関わってきます。つまり、投資コストが少なく、使用寿命が長いことが求められます。これはもちろん、多くの要因によって左右されます。そして、材料は工学の基盤であり、まず圧力配管用金属材料の特別な要求事項を理解する必要がある。圧力配管は荷重に耐えるだけでなく、異なる環境や温度、媒体の中で稼働するため、特別な試練にもさらされます。 （1）高温における金属材料の特性変化 ① クリープ 鋼材が高温下で外力を受けたとき、時間が経つにつれてゆっくりと連続的に塑性変形が生じる現象を、クリープと呼ぶ。鋼材のクリープ特性は、温度と応力と密接な関係がある。温度が上昇したり応力が増大すると、クリープ速度は速くなる。例えば、炭素鋼は作業温度が300～350℃を超えると、合金鋼は作業温度が300～400℃を超えるとクリープが生じます。クリープを引き起こすのに必要な応力は、試験温度における鋼材の降伏強度よりも低い。したがって、高温下で長期間稼働するボイラー、蒸気配管、圧力容器に使用される鋼材は、クリープによる大きな変形を防ぎ、構造の破壊や爆発といった重大な事故を引き起こさないために、優れたクリープ抵抗性を有していなければならない。 ② 球状化と黒鉛化　高温下では、炭素鋼中のケイ化物がエネルギーを得ることで移動・集合し、結晶粒が粗大なケイ化物がフェライト中に混在するようになる。このケイ化物は板状から徐々に球状に変化し、これを球状化と呼ぶ。グラファイトは強度が極めて低く、薄片状になっているため、材料の強度が**低下し、脆性が増す。これを材料のグラファイティングと呼ぶ。炭素鋼が425℃以上の環境で長期間使用されると黒鉛化が起こり、475℃を超えるとさらに顕著になる。SH3059では炭素鋼の最高使用温度を425℃と規定しているが、GB150では450℃と規定している。 ③ 熱疲労特性 鋼材が長期にわたって冷温の繰り返し作用を受けると、温度差によって生じる熱応力の影響で材料内部に微細な亀裂が発生し、それが次第に拡大して最終的に破壊に至る。したがって、温度の変動がある作業条件下における構造物や配管では、鋼材の熱疲労特性を考慮する必要がある。 ④ 材料の高温酸化 金属材料は、高温で酸化性のある環境（例えば煙道）に置かれると酸化されて酸化皮膜が生成され、これが脆く剥がれ落ちやすくなる。炭素鋼は570℃の高温ガス中にあると酸化皮膜が発生しやすく、それによって金属が薄くなる。したがって、燃焼ガスや煙道などの鋼管は、560℃での使用に制限されるべきである。 （2）低温における金属材料の特性変化 環境温度がその材料の臨界温度を下回ると、材料の衝撃強度は急激に低下する。この臨界温度を材料の脆性遷移温度と呼ぶ。材料の低温靭性は、一般的に低温衝撃靭性（衝撃仕事）によって評価され、低温で使用される配管ではその低温衝撃靭性に注意する必要があります。 （3）腐食環境下における配管の性能変化 石油化学、船舶、海洋石油プラットフォームなどの配管内を流れる媒体の多くは腐食性を持っており、金属の腐食がもたらす危険性は非常に一般的であり、かつ深刻であることが実証されている。腐食は直接的または間接的な損失を引き起こす。例えば、金属の応力腐食、疲労腐食、および粒界腐食はしばしば壊滅的な大事故を引き起こし、金属の腐食によって大量の金属が消費され、多大な資源が無駄になります。腐食を引き起こす媒体には、主に以下のものがあります。 ① 塩化物　塩化物による炭素鋼の腐食は基本的に均一腐食であり、水素脆化を伴う。ステンレス鋼の腐食は点腐食または粒界腐食である。防止策としては、炭素鋼－ステンレス鋼の複合管材を使用するなど、適切な材料を選択することができる。 ② 硫化物　原油には250種以上もの硫化物が含まれており、金属を腐食させるものとしては硫化水素（H2S）、チオール（R-SH）、硫黄エーテル（R-S-R）などがある。我が国の液化石油ガスにはH2S含有量が高く、これが容器の亀裂を引き起こしている。稼働開始から87日で貫通亀裂が発生したケースもあり、後に磁気探傷検査を行ったところ、内面の環状縫合部に合計417本の亀裂があることが判明した。球体の外面には亀裂はなかったため、H2S含有量の高さが引き起こす応力腐食には注意が必要である。日本溶接学会および高圧ガス安全協会では、液化石油ガス中のH2S含有量は100×10-6未満に抑えるべきと定めているが、我が国の液化石油ガスのH2S含有量の平均値は2392×10-6で、日本の20倍以上も高い。 ③ ナフサン酸は原油に含まれる有機物で、温度が220℃を超えると腐食が始まり、270～280℃では腐食が最も激しくなる；温度が400℃を超えると、原油中のナフテン酸はすべて気化してしまう。316L（00Cr17Ni14Mo2）ステンレス鋼は、ナフサ酸による腐食に耐える優れた材料で、高温でナフサ酸が存在する腐食環境でよく使用されます。 2. 圧力配管用金属材料の選定 （1）金属材料の選定原則 ① 操作条件の要求を満たすこと まず、使用条件に基づいてその配管が圧力を受けるかどうか、どの種類の压力配管に該当するかを判断する必要がある。異なる種類の圧力配管はその重要性が異なり、事故が起きた際の被害の程度も異なるため、使用される材料に対する要求も異なってくる。同時に、配管の使用環境や輸送される媒体、そしてその媒体が配管本体に与える腐食度も考慮する必要がある。例えば海底に挿入された鋼管杭では、波しぶきが当たる部分での腐食速度は海底の土壌中の6倍になる；潮差帯の腐食速度は、海底土中の4倍である。材料の選定や腐食防止対策には特に注意が必要です。 ② 加工性の要求 材料は良好な加工性と溶接性を有している必要がある。 ③ 耐久性とコスト効率の要求　圧力配管は、まず安全で耐久性があり、かつコスト効率の高いものでなければならない。1台の機器や一連の配管工事において、投資用資材を選定する前に、必要に応じて費用対効果の検討、すなわち経済技術的な分析を行う。検討対象となる資材については複数の案を作成し、経済技術的な分析を実施する。一部の資材は初期投資がやや高くなるものの、信頼性が高く、日常のメンテナンスコストも安く済む；一部の材料は初期投資は安いように見えますが、運用時の信頼性が低く、通常のメンテナンスコストが高くなり、ライフサイクルコストも高くなります。 （2）一般的な材料の使用制限 一般的な材料の制約条件は表1に、使用可能な温度範囲は表2に示されている。 （3）配管に使用される一般的な金属材料の名称および規格　一般的な鋼管の名称、規格、材質番号、および主な用途は表3に示す。 二、API規格とパイプライン鋼
1926年には、アメリカ石油協会（API）がAPI-5L規格を発表しました。当初はA25、A、Bの3種類の鋼材のみが規定されていましたが、その後何度か改訂が行われ、表4に示されています。表4 APIによるパイプライン用鋼のグレード 注：1972年にAPIはU80、U100規格を発表し、その後X80、X100に変更された。 2000年以前、世界全体でのX70の使用率は約40％であり、X65とX60もそれぞれ30％前後であった。小口径の石油製品輸送パイプラインでは、かなりの数がX52鋼種を採用しており、その多くは抵抗溶接による直管（ERW鋼管）であった。 我が国の冶金業界は10年以上にわたりパイプライン鋼の開発に多大な努力を払ってきており、現在はX70厚板の開発に全力を注いでいる。上海宝山鋼鉄会社や武漢鋼鉄会社などによるX70およびX80の化学組成や力学的性質は、表5から表9に示されている。表5 武鋼X80巻板の性能　表6 X70級鋼管の力学的性能　表7 X70級鋼管の曲げ性能試験結果　表8 X70級鋼管のシャルピー衝撃靭性　表9 高強度輸送管のシャルピー衝撃靭性　我が国では現在、石油輸送管ラインで一般的に使用されている管材には、スパイラル埋没アーク溶接管（SSAW）、直縫い埋没アーク溶接管（LSAW）、抵抗溶接管（ERW）がある。直径が152mm未満の場合は、シームレス鋼管を使用する。 我が国では1960年代後半から70年代にかけて、螺旋溶接管工場が急速に発展し、原油パイプラインはほぼすべて螺旋溶接管が使用されました。また、「西気東輸」パイプラインの一部地域でも螺旋溶接管が採用されました。螺旋溶接鋼管の欠点は、内部応力が大きく、寸法精度が悪く、欠陥が発生する確率が高いことです。専門家の分析によると、「二本足で歩む」という方針を採用すべきだ。一つは、現在の螺旋溶接管工場に対して積極的に技術改革を行うことであり、もう一つは将来性の高い方法である；二つ目は、我が国の直縫埋没アーク溶接製管業を積極的に発展させることです。 ERW鋼管は、表面が滑らかで寸法精度が高く、価格も安いという特徴を持ち、国内外で広く利用されています。 三、鋼管 1. 低圧および中圧ボイラー用シームレス鋼管（GB 3087－1999） ① 低圧および中圧ボイラー用シームレス鋼管の材質、寸法規格および用途は、表10を参照。 ② 鋼管の化学組成と機械的性質は、表11および表12に示されている。 3. 低圧液体輸送用溶接鋼管（GB/T 3091－2001） （1）材質番号、化学組成および機械的性質 材質番号、化学組成（溶解分析）は、GB/T 700に規定されるQ215A、Q215B、Q235A、Q235BおよびGB/T 1591に規定されるQ295A、Q295B、Q345A、Q345Bの規定に適合しなければならず、機械的性質は表17の規定に適合しなければならない。 （2）製造方法 鋼管は抵抗溶接またはサブマージドアーク溶接によって製造される。 （3）工程試験 ① 曲げ試験 公称外径Dが60.3mm以下の抵抗溶接鋼管は曲げ試験を行う必要があり、亜鉛メッキ管の曲げ半径は8D、非亜鉛メッキ管の曲げ半径は6Dで、いずれも曲げ角度は90°とする。 ② 圧潰試験 公称外径Dが60.3mmを超える抵抗溶接鋼管は、圧潰試験を行わなければならない。 ③ 液圧試験　液圧試験の圧力値は表18を参照。 （4）溶接部の余盛り 鋼管の壁厚が12.5mm以下の場合、溶接部の余盛りは3.0mm以下とする；鋼管の壁厚が12.5mmを超える場合、溶接部の余盛りは3.5mmを超えてはならない。 （5）鋼管の長さ　抵抗溶接（ERW）鋼管の通常の長さは4～12m；サブマージアーク溶接（SAW）鋼管の通常の長さは3～12mです。 （6）曲がり度 名目外径が168.3mmを超えない鋼管は、直線であるか、または需給両者の合意によって定められた曲がり度基準を満たさなければならない；公称外径が168.3mmを超える鋼管の場合、曲率は鋼管全長の0.2％以下でなければならない。 （7）管端　壁厚が4mmを超える鋼管の場合、管端には30°+5°0°の角度で切り込みを入れ、根元部分の厚さは1.6mm±0.8mmとする。また、管端の傾きは5mm以下とする。 （8）外形寸法および質量 ① 名目外径が168.3mmを超えない鋼管については、その名目口径、名目外径、名目壁厚、および理論質量は表19の規定に適合しなければならない。 ② 公称外径が168.3mmを超える鋼管については、その公称外径、公称壁厚および理論質量は表20の規定に適合しなければならない。 4. ボイラー用シームレス鋼管 （1）鋼管の規格 ボイラー用シームレス鋼管には、熱間圧延（押出し、拡管）と冷間引き抜き（圧延）の2種類があり、**規格GB 5310－1995が適用される。 ① 外径、壁厚、および理論質量は、表21および表22を参照してください。 ② 外径および壁厚の許容偏差は、表23を参照してください。 ③ 鋼管の通常の長さは4～12mmです。壁厚s≤15mmの場合、曲率は1.5mm/mを超えてはならない；15＜s≤30mmの場合、曲率は2.0mm/mを超えてはならない；S30mmの場合、曲率は3.0mm/mを超えてはならない。集箱管の全曲率は12mmを超えてはならない。 （2）鋼管の材質番号と化学組成 鋼管の材質番号と化学組成は表24に示す。 （3）鋼管の熱処理制度 鋼管の熱処理制度は表25を参照。 ① 熱間圧延された15MoG、20MoG、12CrMoG、15CrMoG、12Cr2MoG、12Cr1MoVG鋼管の最終圧延温度が表に規定されている正常火温度に合致する場合、正常火の代わりに熱間圧延を行うことができる。 本文引用地址：http://www.weldr.net/simple/skill/special/200612/special_39.htm
パイプライン溶接技術　国内外の石油・ガスパイプライン溶接技術の発展概観
中国石油天然気パイプライン局科学研究院　薛振奎、隋永莉

0　はじめに
我が国の石油・ガス資源は大部分が東北地域および西北地域に分布しているが、消費市場はその大部分が東南沿岸部や中南部の大都市など、人口が集中する地域にある。このような生産地と消費地の著しい分離が、石油・ガス資源の開発と利用における最大の障害となっている。パイプライン輸送は、この障害を克服する最良の手段であり、鉄道輸送と比べて、より大きな輸送量、より高い安全性、そしてより経済的な石油・ガス製品の輸送方法です。建設投資は鉄道の半分で、輸送コストもわずか3分の1に過ぎません。したがって、我が国は**「石油・ガスパイプラインの建設を強化し、パイプライン輸送網を構築する」という発展戦略を「十五」計画に盛り込んだ。関係当局の計画によると、今後10年間で我が国は14本の石油・ガス輸送パイプラインを建設し、「2本の縦路、2本の横路、4つのハブ、5つのガス貯蔵庫」からなる、総延長が1万キロメートルを超える石油・ガス輸送網を構築する予定です。これは、我が国が間もなく石油・ガスパイプライン建設のピーク期を迎えることを示している。 我が国で建設中または建設が計画されている重要な天然ガスパイプラインプロジェクトには、全長4176キロメートル、総投資額1200億元の西気東輸プロジェクトがあり、今年9月に正式に着工し、2004年に全線が開通する予定です；セーニンラン天然ガスパイプラインプロジェクトは、全長950キロメートルで、2000年5月に建設が開始されました。現在、ほぼ完成間近で、天然ガスは西寧に供給されています；忠県から武漢までのガスパイプライン工事は、全長760キロメートルに及び、事前準備作業が大きく進展している。現在建設中の11本のトンネルのうち、すでに4本が完成している；石家荘から涿州へのガスパイプライン工事は、全長202キロメートルで、2000年5月に着工され、現在は完成間近です；石家荘から邯鄲までのガスパイプライン工事、全長約160キロメートル；陝西靖辺から北京までの送気プロジェクト複線；陝西靖邊から西安までのガスパイプライン工事・複線；陝甘寧から呼倫貝爾までの送気プロジェクト、全長497キロメートル；海南島天然ガスパイプライン工事、全長約270キロメートル；山東省龍口市から青島市までのガスパイプライン工事、全長約250キロメートル；中露ガスパイプラインプロジェクト、中国国内の全長は2000キロメートル；広東液化天然ガスプロジェクトの投資誘致作業は完了し、2005年の完成を目指している。建設中および建設予定の石油パイプラインには、全長1207キロメートルの蘭成渝成品油パイプラインプロジェクトがあり、昨年5月に着工されました；中露石油パイプラインプロジェクト、中国国内の長さは約700キロメートル；中カザフスタン石油パイプラインプロジェクトは、中国国内での長さが800キロメートルです。さらに、広東省茂名から貴陽、昆明までの全長2000キロメートルに及ぶ精製油パイプラインや、鎮海から上海、南京への原油パイプラインも間もなく建設が始まる予定です。幹線以外にも、大規模な都市ガス輸送網の建設も同時に行われる必要がある。 これほど巨大な市場、そして貴重な発展の機会に直面する中、配管工事技術に新たな課題が突きつけられている。同じ流量の場合、高圧で大口径のパイプラインを1本建設する方が、低圧で小口径のパイプラインを複数並行して建設するよりも経済的です。例えば、圧力7.5MPa、直径1,400mmの送気管は、圧力5.5MPa、直径1,000mmの管3本に代わることができ、前者の方が投資を35％、鋼材を19％節約できる。したがって、管の直径を大きくすることは、配管建設における科学技術の進歩の象徴となっている。一定の範囲内で送液圧力を高めることで、経済的な効果が得られる。直径1,020mmの送気管を例にとると、運転圧力を5.5MPaから7.5MPaに上げることで、送気能力は41％向上し、材料費は7％削減され、投資額は23％低減する。計算によると、送気管の作業圧力を7.5MPaからさらに10～12MPaまで高めることができれば、送気能力はさらに33～60％向上するとされている。アメリカのアラスカを横断するガスパイプラインの圧力は11.8MPaに達し、石油パイプラインは8.3MPaに達しており、現在、最も高い運用圧力を持つパイプラインである。 管径の増加と送液圧力の上昇は、いずれも管材に高い強度を要求する。近年、溶接性と衝撃靭性を維持したまま、管材の強度は大幅に向上している。配管の敷設はすべて溶接工程に依存して行われるため、溶接品質が工事の品質を大きく左右し、溶接は配管工事における鍵となる工程です。また、管材、溶接材料、溶接工程、そして溶接機器などは、溶接品質に影響を与える重要な要因です。 我が国は70年代初頭に大口径の長距離パイプラインの建設を開始し、有名な「八三」パイプライン建設計画によって、大慶油田から鉄嶺へ、鉄嶺から大連へ、そして鉄嶺から秦皇島へと続く石油輸送パイプラインが建設され、大慶産原油の外輸問題が解決されました。 このパイプラインの設計管径はφ720mmで、使用される鋼材は16MnRのサブマージド・スパイラル溶接管であり、壁厚は6～11mmです。溶接工程案は、手動アーク溶接法で、上向き溶接の作業工程です；溶接材料にはJ506、J507のワイヤーを使用し、溶接前に400℃で1時間焼きなまします。下地にはφ3.2、肉盛りにはφ4を使用し、最後に表面を溶接します；溶接電源には回転式直流アーク溶接機を使用する；開先は60°のV字型で、根元は片面溶接・両面成形です。 東北の「八三」会戦で建設されたパイプラインは、すでに30年間稼働しており、今なお使用されている。これは、当時の工法が正しかったこと、そして施工品質が優れていたことを証明している。 80年代初頭に手動の下向き溶接法が普及し始め、同時にセルロース系および低水素系の下向き溶接棒が開発された。従来の上向き溶接法と比較して、下向き溶接は速度が速く、品質が良く、溶接材料を節約できるなどの優れた利点があるため、配管の環状縫合溶接に広く用いられています。 90年代初頭から、自己保護型の薬芯ワイヤーを用いた半自動・手動溶接が普及し始めました。これにより、他の溶接方法が野外での作業時に風に弱いという欠点が効果的に克服されました。また、溶接効率が高く、品質も良好で安定しているという特徴もあります。現在では、パイプの環状縫合部の溶接において主流の方法となっています。 パイプラインの全位置自動溶接の応用は長年研究されてきており、現在では画期的な進展が見られている。西気東輸パイプラインプロジェクトにおいてその効率や品質が他の溶接技術とは比べ物にならないほど優れていることから、我が国の石油・ガスパイプライン溶接技術が高い水準に達していることが示されている。 2 管道施工用鋼管 2.1 管線鋼の発展史 早期の管線鋼は、C、Mn、Si系の通常の炭素鋼が使用されており、冶金面では性能に重点が置かれ、化学組成について厳格な規定はなかった。1960年代から、石油やガスのパイプラインでの送液圧力および管径が増大するにつれて、低合金高強度鋼（HSLA）が使用されるようになり、主に熱間圧延または正常火処理状態で供給されている。この種の鋼の化学組成：C≤0.2%、合金元素≤3～5%。パイプライン鋼のさらなる発展に伴い、60年代後半から70年代初頭にかけて、アメリカの石油業界はAPI 5LXおよびAPI 5LS規格において、微細合金化制御圧延鋼であるX56、X60、X65の3種類の鋼材を提案した。この鋼材は従来の鋼材の概念を打破し、炭素含有量は0.1～0.14％で、鋼にNb、V、Tiなどの合金元素を0.2％以下加え、制御圧延工程によって鋼の機械的性質が大幅に向上している。1973年と1985年には、API規格にX70およびX80鋼が次々と追加され、その後X100パイプライン鋼が開発され、炭素含有量は0.01～0.04％に低下し、炭素当量もそれに応じて0.35未満になり、真の意味での現代的な多元素微細合金化制御圧延制御冷却鋼が登場した。 我が国のパイプライン鋼の利用は遅く始まり、これまでに敷設された石油・ガスパイプラインの大部分はQ235および16Mn鋼が使用されている。“「六五」計画期間中、我が国はAPI規格に従ってX60、X65のパイプライン鋼の開発を始め、輸入された鋼管と共にパイプラインの敷設に成功裏に使用した。90年代初頭、宝鋼と武鋼は相次いで高強度かつ高靭性を持つX70パイプライン鋼を開発し、瀋寧蘭パイプラインプロジェクトでその実用化に成功した。 2.2 管線鋼の主な力学的性質 管線鋼の主な力学的性質とは、強度、靭性、および環境媒体中での力学的性質である。 鋼の引張強度と降伏強度は、鋼の化学組成と圧延工程によって決まります。送気管ラインの材料選定にあたっては、鋼の使用量を減らすために、降伏強度が高い鋼種を選ぶべきである。しかし、降伏強度が高いほど良いわけではありません。降伏強度が高すぎると、鋼の靭性が低下します。鋼種を選定する際には、管の成形品質と溶接性を確保するために、鋼の降伏強度と引張強度の比率である降伏比も考慮する必要があります。 鋼は繰り返し引っ張ったり圧縮したりすると、力学的性質が変化し、強度が低下する。その低下幅は最大で15％にも及び、これがバウシンガー効果である。管用鋼板を発注する際には、この要因を考慮しなければなりません。このグレードの鋼の最小降伏強度を基に、40～50MPa引き上げることができる。 鋼材の破壊靭性は、化学組成、合金元素、熱処理工程、材料の厚さ、および方向性に関連している。鋼中のC、S、Pの含有量はできるだけ低減し、V、Nb、Ti、Niなどの合金元素を適切に添加する。また、制御圧延や制御冷却といった工程を用いて鋼の純度を高め、組織を均一にし、結晶粒を微細化することで、鋼の靭性を向上させることができる。現在採用されている方法は、主にCを減らしMnを増やすものです。 パイプライン鋼は、硫化水素を含む石油・ガス環境下で、腐食によって生じた水素が鋼内部に侵入することで、水素誘起き裂が発生する。したがって、酸性油やガスを輸送するためのパイプライン用鋼は、低い硫黄含有量を持ち、非金属介在物の形態を効果的に制御し、微視的な成分偏析を減少させる必要がある。パイプライン鋼の硬度値もHICに重要な影響を与え、鋼中の水素によるき裂を防ぐためには、一般的に硬度をHV265以下に抑えるべきだと考えられている。 2.3 パイプライン鋼の溶接性 パイプライン鋼の炭素当量が低下するにつれて、溶接による水素誘起き裂の感受性が低下し、き裂の発生を防ぐために必要な工程上の対策も減少し、溶接熱影響部の性能劣化の程度も低くなる。しかし、溶接時にパイプライン鋼は一連の複雑な非平衡な物理化学的過程を経るため、溶接部に欠陥が生じたり、継手の性能が低下したりする可能性があり、主な問題は溶接割れや溶接熱影響部の脆化である。 パイプライン鋼は炭素含有量が低いため、硬化傾向が減少し、冷間割れの傾向も低下する。しかし、強度レベルが高くなり板厚が増すにつれても、依然としてある程度の冷間割れの傾向が見られる。現場での溶接時には、セルロース系の溶接棒や自己保護型の薬芯ワイヤーといった水素含有量が高い溶接材料がよく使用されるため、線エネルギーが低く冷却速度が速くなり、冷間割れの発生しやすさが高まります。そのため、溶接前の予熱など、適切な溶接対策を講じる必要があります。 溶接による熱影響部の脆化は、パイプラインが破断し、災害的な事故を引き起こす原因となることが多い。局部的な脆化が生じるのは主に2つの領域であり、1つは熱影響部の粗大結晶領域の脆化で、これは過熱部における結晶粒の過度な成長や不良な組織が原因である。もう1つは多層溶接時の粗大結晶領域の再臨界脆化で、これは前の溶接層の粗大結晶領域が、後続の溶接層の二相域によって再び加熱されることに起因する。これは、鋼に一定量のTiやNbといった微細合金化元素を添加し、溶接後の冷却速度を制御することで適切なt8/5を得ることによって、靭性を向上させることができる。 2.4 西気東輸パイプライン工事用鋼管
西気東輸パイプライン工事用鋼管はX70グレードのパイプライン鋼で、規格はΦ1,016mm×14.6～26.2mmである。そのうちスパイラル溶接管が約80％、直縫いサブマージアーク溶接管が約20％を占め、パイプライン鋼の使用量は約170万トンである。 X70パイプ用鋼は、Nb、V、Tiを含有するだけでなく、少量のNi、Cr、Cu、Moも加えられており、これによりフェライトの生成がより低い温度まで遅れ、針状フェライトや下ベイナイトの形成が促進される。したがって、X70パイプライン鋼は本質的には針状フェライト系の高強度かつ高靭性を持つパイプライン鋼である。鋼管の化学組成および力学的性質は、表1および表2に示されている。 3 溶接工程 3.1 現場溶接の特徴 発見されたり採掘されたりする石油・ガス田は辺境地域に位置しており、地理的・気候的・地質的条件が厳しく、社会的な支援体制も不十分であるため、工事に多くの困難が伴う。特に低温がもたらす問題が最も深刻である。 現場での溶接時は、対口器を用いて管口を合わせます。効率を上げるために、通常は良好な管口の下に基礎梁や土盛りを設置し、前の接合部を溶接している間に、次の接合準備を開始する。これにより、かなりの追加応力が生じる。また、鋼管の熱膨張と収縮の影響により、溶接部で特に過剰な応力が生じやすく、問題が発生しやすい。 現場での溶接位置は、管を水平に固定するか傾けて固定して突合わせるもので、平溶接、立溶接、上向き溶接、横溶接などの溶接位置が含まれます。そのため、溶接工の操作技術には、より高く、より厳しい要求が課されている。 現在のパイプライン産業では、高い輸送圧力と大きな管径を持ち、かつ安全に運用できるパイプラインが求められている。パイプライン鋼の高強度化、高靭性化、管径の大型化、および管壁の厚肉化に対応するため、さまざまな溶接方法、溶接材料、および溶接工程が登場しました。 3.2 パイプライン施工の溶接方法　海外におけるパイプラインの溶接施工は、手動溶接から自動溶接へと発展してきました。手動溶接は、主にセルロースワイヤーによる下向き溶接と低水素ワイヤーによる下向き溶接です。パイプの自動溶接においては、旧ソ連が開発したパイプフラッシュ溶接機があり、旧ソ連時代には合計で数万キロメートルに及ぶ大口径パイプが溶接されました。その顕著な特徴は、効率が高く、環境への適応能力が非常に強いことです。アメリカのCRC社が開発したCRC多頭ガス保護式パイプ自動溶接システムは、管端のエッジ加工機、内面溶接用装置と内面溶接機からなる組み合わせシステム、および外面溶接機の3つの主要部分で構成されている。これまでに、世界中で累計して34,000km以上のパイプが溶接されています。フランスや旧ソ連などの他の国々も、同様のパイプの内側および外側を自動で溶接する技術を研究・導入しており、この技術は現在、世界における大口径パイプの自動溶接技術の主流となっている。 我が国の鋼製パイプの環状溶接技術は、数回にわたる大きな変革を経てきました。70年代には従来の溶接方法である低水素系ワイヤーを用いた手動アーク溶接の上向き溶接技術が採用され、80年代には手動アーク溶接の下向き溶接技術が普及し、セルロース系ワイヤーや低水素系ワイヤーを用いた下向き溶接が行われました。90年代には自己保護型被覆アーク溶接ワイヤーを用いた半自動溶接技術が導入され、今日では全方位自動溶接技術が全面的に普及しつつあります。 手動アーク溶接には、セルロースワイヤと低水素ワイヤの使用が含まれます。手動アーク溶接の上向き溶接技術は、我が国におけるこれまでのパイプライン建設における主要な溶接方法であり、その特徴としては管端の合わせ隙間が大きく、溶接過程でアークを消す操作法が用いられ、各溶接層の厚みが厚く、溶接効率が低いことが挙げられる。手動アーク溶接の下向き溶接は、80年代に海外から導入された溶接技術で、管口の組み合わせ隙間が小さいことが特徴です。溶接時には大電流、多層、高速溶接という手法が用いられ、流れ作業に適しており、溶接効率も高いです。各溶接層の厚さが薄いため、後方の溶接層による前方の溶接層への熱処理効果によって、リング溶接部の靭性が向上する。手動アーク溶接法は柔軟で簡便かつ適応性に優れており、下向き溶接と上向き溶接の組み合わせや、セルロース電極の優れた根付き溶接への適応性により、多くの場面で自動溶接法では代替できない。 自己保護型被覆アーク溶接ワイヤーを用いた半自動溶接技術は、1990年代に配管工事で利用され始め、主に充填および被覆に使用されている。その特徴は、溶着効率が高く、あらゆる姿勢での成形が可能で、環境適応性に優れ、溶接士も習得しやすい点にあり、現在、配管工事における重要な溶接技術となっています。 配管建設に使用される鋼管の強度等級が向上し、管径や壁厚が大きくなるにつれて、配管工事において自動溶接技術が徐々に導入されるようになった。パイプラインの自動溶接技術は、溶接効率が高く、労働強度が低いこと、溶接工程が人的要因の影響を受けにくいことなどの利点から、大口径・厚肉パイプラインの建設において大きな可能性を持っています。しかし、我が国のパイプ自動溶接技術はまだ始まったばかりで、根元部の自動溶接の問題は未解決のままであり、管端のエッジ成形機などの補助設備もまだ成熟していない。これらが自動溶接技術の大規模な導入を妨げている。 現在、自動溶接における根溶接では主にSTが使用されている。出典：http://www.weldr.net/simple/skill/html/content_1270.htm 高圧・超高圧天然ガスパイプラインの溶接技術の発展動向 一、はじめに 石油・天然ガスおよび石油化学工業の発展に伴い、西気東輸プロジェクトを契機として、我が国における長距離パイプライン建設の盛期が到来している。長距離の石油・ガスパイプラインは、ますます大口径かつ高圧での輸送へと進化している。長距離パイプラインの下方溶接技術は、1960年代に我が国に導入されて以来、数十年にわたる発展を経て、現在では成熟した手動下方溶接技術が確立されており、半自動ガス遮断溶接技術が普及しつつある。全自動ガスシールド溶接技術と下向き溶接技術の組み合わせは、高圧パイプライン溶接技術の発展傾向として、全国の長距離パイプライン建設において積極的に導入されていくでしょう。「西気東輸」上海I～VI区間の工事において、手動下方溶接技術および自己保護型薬芯ワイヤー半自動溶接という溶接工程がすでに成功裏に適用され、かつ十分に整備された施工規程も存在するため、本稿ではこれ以上詳述しない。一方、STT技術を用いた半自動ガスシールド溶接および全自動ガスシールド溶接については、上海地域のガスパイプラインにおいて実際の工事や溶接試験が行われていない。したがって、本稿ではこれら2つの溶接プロセスについて詳しく論じ、今後上海地域で行われる高圧ガスパイプライン工事のための技術的な参考とするものである。 二、STT技術CO2ガス保護半自動下向き溶接技術 STT型CO2半自動溶接は、STT溶接技術を用いて配管のルート溶接を行うもので、ルート溶接の保護ガスにはCO2が使用される。薬心ワイヤー（例：リンカーンのNR207）を使用し、自動送給による手動溶接を行う溶接工程。STTは「Surface Tension Transfer」の英語略語で、表面張力の過剰な移動を意味し、溶接における溶着金属の移行メカニズムの一種です。（この工程を用いるフィラーカバーワeldは、当社が採用しているセミオートメーション溶接のフィラーカバー技術と類似しているため、ここでは詳述しない。本稿で主に説明するのはSTTルートワeld技術である。））1 工程上の特徴：圧力配管の溶接において、STT溶接は安価で効率的な溶接方法です。従来のCO2ガスシールド溶接では、溶接スパッタが多く発生し、溶接部の形状が理想的でないという問題を根本的に解決することはできない。波形制御技術を採用したSTT型CO2半自動溶接機は、溶接プロセスの安定性を確保し、溶接部の形状を美しくし、乾燥伸びの影響を最小限に抑えることでスパッタを大幅に減少させ、溶接作業者の労働負担を軽減します。 2 工程原理：STT技術における溶滴の移行は、液体金属の表面張力によって実現されるため、独自の動的制御を用いた溶接方法となっている。そのため、溶接部にできる溶融池は非常に小さくかつ集中しており、その優れた性能によって長距離パイプラインの建設におけるCO2半自動溶接の適用範囲が広がった。 3 工程事例：中国石油天然気管道路局は、スーダンのムグラド石油開発プロジェクトにおいて、パイプラインの下地溶接にSTT型CO2半自動下向き溶接技術を初めて使用しました。また、中原石油勘探局建築集団公司が建設中の陝京パイプラインの複線化プロジェクトである京-石パイプライン工事でもSTT型半自動下向き溶接技術が用いられています。 4溶接パラメータは表1を参照。 5溶接機器：筆者の知る限り、現在STT溶接機器を製造しているのはリンカーン社のみである。 三、全自動ガスシールド下向き溶接技術　全自動ガスシールド溶接とは、全自動溶接機と保護ガスを用いて配管を溶接する溶接工程であり、一般的にアルゴンガスまたはCO2が保護ガスとして使用される。 1 工程の特徴：溶融極ガス保護溶接では溶接部の保護が簡単で、溶接部を容易に観察でき、生産効率が高く、溶接工程も比較的シンプルで制御しやすく、全姿勢での溶接が容易に実現できる。しかし、配管のエッジや接合部の品質に高い要求があり、つまり管全体の接合が均一であることが求められる；開先の形状には厳格な要求があり、管壁の肉厚が厚い場合は、工程を決定する際に複合型またはU字型開先を採用する。作業量を削減することだけを考慮してはならず、より重要なのは開先が溶接品質を保証するためのものであるという点である。小角度V字型開先は施工手順を簡素化するが、品質保証の観点から見ると、複合型L開先やU字型開先の方が優れている；また、外部の気候の影響を大きく受けることも、ガスシールド溶接に共通する問題です；一方、上海周辺のような東部地域では、ガス供給の問題は比較的解決しやすい。 2．工程原理：パイプライン用全自動ガスシールド溶接技術は、溶融可能なワイヤーと溶接対象の金属との間に発生するアークを熱源として利用し、ワイヤーおよび鋼管を溶融させる。溶接中には保護ガスを溶接部に供給して空気の有害な影響を遮断し、連続的なワイヤー供給によって溶接を行う。この工程では、全方位で複数の溶接ヘッドを同時に動作させることが可能で、裏当て溶接は管の内部からでも外部からでも行うことができる。溶接工程のパラメータ調整は、一般的にコントロールパネルや操作盤で行われる。 3工事事例：鄭州－義馬ガスパイプライン工事（東区間）の鋼管材質は16Mn、直径は426mm、溶接ワイヤーはH08Mn2SiAで、溶接ワイヤーの直径は1.0mmです。「西気東輸」プロジェクトにおいても、全自動ガスシールド溶接が広範囲に応用されている。 4 溶接パラメータ：各溶接ビードの溶接パラメータが異なるため、全体の溶接部の溶接パラメータは、管材の規格や現場条件に応じて、溶接試験に合格した後でなければ製造に適用してはならない。表2は、薬芯ワイヤー＋ガスシールド溶接を用いた全自動溶接のパラメータ例である。5 焊接装置：イギリス製のNOREAST全自動溶接機、カナダ製のRMS自動外側溶接機、PIPELINER全自動溶接機。 6 総合分析：半自動ガスシールド溶接や全自動溶接においても、根付け溶接は依然として重要な工程である。高圧ガス配管の施工において、半自動ガスシールド溶接ではSTTで根付け溶接を行い、手溶接で裏付けおよび表面溶接を行う。高圧ガス管の施工において使用できる全自動溶接技術には、外部溶接、内部溶接、STT技術による根元溶接、そして外部溶接と内部の銅製パッキンを用いた根元溶接の強制成形に加えた外部自動溶接がある。全自動溶接の熱溶接には、薬芯ワイヤー＋ガスシールド溶接、実心ワイヤー＋ガスシールド溶接、溶融極アルゴンアーク溶接などの工程が用いられる。上記の分析および各種溶接方法の適用状況に基づき、一般的な場合、長距離パイプラインの溶接は自己保護式半自動溶接を主とすべきである。西気東輸のようなパイプライン工事では、上海地域のような平坦な地形のため自動溶接の導入が適しており、手動の従来型溶接方法や手動下向き溶接方法は補助的なものとなる。 四、 まとめ：配管の溶接には、STTガスシールドルートウェルディング＋自己保護型薬芯ワイヤーを用いたセミオートマチック溶接、および完全自動ガスシールド溶接技術が用いられている。これらは高い溶接品質や速い溶接速度といった利点から、海外では既に広く普及しているが、国内ではまだ導入段階にある。平地や作業環境が良好な条件では広範な応用の見通しがあります。当社は、これら2つの溶接技術に関する調査と試験を強化し、高圧・超高圧パイプラインの建設に向けて十分な技術装備を整え、天然ガス市場の発展がもたらす巨大な市場に対応していかなければなりません。

一つ目は、空間の立体感が強く、デザインされたものの配置を合理的にし、工事がしやすいことです。 二つ目は、操作や実際の現場のニーズを考慮することです。例えば、バルブはできるだけ床面に配置し、配管は通路付近の適切な高さに設置するなどです。そうしないと、設計されたものが操作しにくくなり、配管があちこちに散乱して歩くことさえできなくなってしまいます。 三つ目はメンテナンスが容易であることです。例えば、生産担当者は漏れの原因となるフランジを好まないため、設備担当者は機器の配管を簡単に取り外せるようにして、メンテナンスを容易にしたいと考えています。 四、工程フロー図、工程配管図の習熟； 五、配管図に基づきまず主管道部分から施工し、配管の配置において大きな方向で干渉が生じないようにします。その後、詳細な部分の配管を行い、美観も考慮します； 六、バルブ、配管、管継手の出庫時には慎重に確認し、材料の誤使用を防ぐ必要がある； 七、調節弁や流量計などの取り付けにあたっては、計器の取り付け要件を慎重に確認して工事を行う必要があり、そうでないと使用時に大きな誤差が生じることになる； 八、配管溶接品質の管理について、多くの施工業者は工期を短縮するため、細かい部分まで手を回すことをあまり望まない。特に切り口やガスシールド溶接などはしっかり監督する必要がある； 九、また、配管の伸縮継手、配管用U字型シール、サンプリング口、排液口、配管の設置勾配なども絶対に忘れないでください；: 十、設置完了後の配管の試験圧力記録や洗浄・ブロー作業の記録は必ずしっかりと作成しなければならない。圧力配管は検査を受ける必要があり、試験圧力試験時には特別検査機関の関係者を呼んで監督・検査を行ってもらうべきである。 十一、現場責任者にとって、施工日記は必ず作成しなければならないものであり、一方では記録として残すためであり、もう一方では自分自身の振り返りを通じて業務能力を向上させるためである。 十二、先ほど配管の支持金具について説明するのを忘れましたが、これには参照できる既成の施工図集があるはずです。配管内の媒体や使用温度などの条件に基づいて支持金具のタイプを選定し、特に線膨張を起こす配管には注意が必要です