API 650 貯蔵タンクにおける必須のタンクプレートの種類

石油および LNG 貯蔵タンク (API 650) は、主に 4 種類のプレートで構成されています。 シェル, 底（床）, 環状、 そして 屋根 プレートはそれぞれ異なる構造的役割を果たします。シェルプレートは円筒状の壁を形成し、周方向応力と軸方向応力に抵抗します。底板はタンク底部を形成し、液体荷重を支えます。環状プレートはシェルと底部の接合部にある環状のプレートで、荷重をシェルに伝達します。天板は固定された円錐形またはドーム形の屋根でタンクを覆います。各プレートの選定と設計は、荷重要件、溶接方法、腐食許容量、および材料の入手可能性を考慮する必要があります。

シェルプレート

シェルプレートはタンクの垂直壁を形成します。切断され、圧延されて コース – 最大高さまで積み重ねられる水平バンド。厚さは、液頭によるフープ応力と腐食余裕度から計算されます。API 650では、シェルプレートの最大厚さは 45んん 厚さは1.75インチ（約45mm）です。設計応力または材料強度により45mmを超える場合は、より高強度の材料（グループIV～VI鋼）を使用する必要があります。一般的な材料としては、高さの低いタンクにはASTM A36またはEN S235JR（降伏強度約250MPa）、高さの高いタンクやより強度の高いタンクにはA516 Gr 70、A537 CL2、またはEN S355（355MPa）が挙げられます。外板は、溶接性を確保するため、スチールキルド処理を施し、細粒化する必要があります。

課題と解決策: 厚いシェルプレートは重く、変形なく圧延・溶接するのが困難です。メーカーは、変形を抑えるため、プレートを事前に曲げ加工し、パス間温度を制御しながら連続溶接を行うことがよくあります。すべての垂直溶接シームは、API 650 Sec. 8.3に従って放射線検査を受ける必要があります。水平（円周）溶接とアニュラープレート溶接も放射線検査が必要です。グレードA36または同等の鋼は低温での衝撃靭性が低いため、寒冷地では設計者は低温靭性鋼（例：ASTM A553）を使用するか、衝撃試験を実施します。最後に、アニュラープレートまたはシェルベースに溶接されたアンカーチェアを介して、シェルをタンク基礎に固定します。

底板（フロアプレート）

底板はタンク底部を形成し、静水圧荷重と真空状態を支える必要があります。通常、複数の鋼板（厚さ6～12mm＋腐食余裕分）がタンク底部全体を覆います。標準的なレイアウトは、重なり合う「底板」と、より重い「底板」の組み合わせです。 環状プレート 縁部を囲むように設置します。プレートはコンクリート基礎リングまたは杭の上に設置されます。底板は格子状に溶接され、API 650（Sec. 5.1.5.5）の規定に従い、完全な溶け込みを得るために、角型またはベベルグルーブの突合せ溶接が用いられます。ルート開口部を維持するために、タック溶接されたバッキングストリップ（厚さ3mm以上）を使用することもできます。 長方形板およびスケッチ板の公称幅は、購入者が別途合意しない限り、1800mm以上とします。底板の必要厚さは、腐食厚さに腐食代を加えた厚さです。

設計上の考慮事項: 底板は、水たまりを防ぐために平坦かつ水平でなければなりません。底板は、シェルまたは環状プレートにシール溶接で取り付けられます。API 650では、アンカーの注入を容易にするため、底板の突合せ溶接はシェルと平行に配置することが一般的です。傾斜した「ヘリンボーン」パターンや放射状の配置も使用できます。タンクには、 排水溝 中央に排水用のポケット付き。

課題と解決策: 底板は、正圧（静水頭）と負圧（真空）の両方に耐える必要があります。真空状態が悪化すると崩壊につながる可能性があるため、設計者は真空逃し弁を設置し、補強（例えば、補償板）を検討します。溶接による歪みは、プレートを拘束し、対称的に溶接することで軽減されます。品質管理は非常に重要です。屋根と底板の溶接部は通常、X線検査を行いませんが、すべてのシェルと底板の接合部および床の接合部は、漏洩防止のため、100%磁粉探傷検査または浸透探傷検査を受けます。大型の底板（特に厚い環状リング）は納期が長くなる可能性があるため、早めの調達をお勧めします。

環状プレート

アニュラープレートは、タンク底板の内側に位置するリング状のプレートです。アニュラープレートは、タンク底板の荷重を底板に伝達し、タンク底板のアングルとアンカーチェアの取り付け点となります。API 650 Sec. 5.5.2 によれば、アニュラープレートは 少なくとも600である必要がありますミリメートル（24インチ幅 タンク直径が30m（100フィート）以上の場合、または底部シェル層がグループIV、IVA、V、またはVIの材料の許容応力を使用して設計されている場合、シェルから任意の重ね継ぎ目まで（半径方向に測定）実際には、設計者は高い円周方向の力に対応するために、環状プレートを内側の床プレートよりもかなり厚くすることがよくあります（たとえば、6〜8 mmではなく12〜16 mm）。

溶接と接合： 環状プレートラジアルジョイント 完全溶け込み突合せ溶接でなければならないこれらの溶接部の下には連続した裏当て材（3mm以上）が許容されますが、溶接部には欠陥があってはなりません。直径30mを超えるタンク、または高強度シェル鋼（グループIV～VI）を使用したタンクの場合、API 650では突合せ溶接された環状プレートが義務付けられています。小型タンクや低応力の場合は重ね溶接された「スケッチ」プレートが許容される場合がありますが、検査官は安全性を考慮して突合せ溶接リングを好む場合が多いです。環状リングの内縁は直線または多角形に切断できます。APIの定義では、内周はプレートの辺数と同じ辺を持つ正多角形を形成できます。

課題と解決策: アニュラープレートは大きく厚いため、重量があり輸送が困難です。現場での外板とのアライメント調整が非常に重要です。製造業者は、工場内または現場での組立初期段階で、外板に突合せ溶接することがよくあります。入念な合わせ込みと溶接（必要に応じて予熱）により、入熱を制御します。アニュラーリングは、サイズが小さすぎたり溶接が不十分だったりすると、漏洩リスクの高いホットスポットとなるため、多くのエンジニアは、これらの接合部に腐食余裕を追加し、徹底した非破壊検査（NDE）（放射線透過検査またはPAUT）を実施します。

屋根板

固定屋根（円錐形またはドーム形）は地上タンクを覆います。屋根板は金属パネルを溶接して固定します。 上部縁石角度 API 650は、屋根の設計を3つの荷重ケースに分類しています。内圧（付録Fの張力式）、外圧（付録Fの座屈荷重）、および一般荷重（第5.10節）です。実際には、屋根板の厚さは内圧ではなく、屋根の重量や風による座屈によって決まることが多いです。API 650では、屋根板の公称厚さを規定しています。 ≥ 5ミリメートル（3/16で） 腐食許容量を加えた厚さ。浅い円錐屋根では6～10mmの鋼板が使用される場合があり、ドーム屋根では8～12mmの鋼板が使用されることが多い。

工事： 屋根板は「パイスライス」パターン（多角形は板の数に等しい）または同心円状に切断されます。板は重ね隅肉溶接またはベベル突合せ溶接で溶接され、連続隅肉溶接は上面のみに施されます。板は外周部で完全に支持されている必要があります。支持円錐屋根の場合、API 650 Sec. 5.10では、わずかな動きを許容するため、板を垂木に溶接せず（代わりに垂木の上に載せる）、すべての屋根パネルは上面の連続隅肉溶接で縁石アングルに固定されます。

課題と解決策: 屋根板は薄く、溶接によって変形することが多いため、施工業者は地上で屋根をセクションごとに組み立てるか、吊り上げフレームを使用します。隙間が生じないように寸法管理が不可欠です。屋根の溶接部は一般的に応力が低いため、API規格では屋根板の溶接部に対する放射線検査は義務付けられていませんが、100%目視検査/MPI検査が標準となっています。屋根材はA36または同等の鋼材が使用されることが多く、大きな屋根スパンで高い座屈強度が求められる場合を除き、高強度鋼材が必要になることはほとんどありません。

プレート材質と仕様

API 650は、許容応力と用途に基づいて鋼板を分類しています。タンクプレートに一般的に指定される材料には、以下のものがあります。

ASTM規格

ASTM A36 （降伏強度26 ksi、約250 MPa） – 中程度の環境下では、外殻や底板に広く使用されています。安価で入手しやすいですが、衝撃試験を実施しない限り、寒冷環境には適していません。
ASTM A283 グループC (約 205～290 MPa) – 低高さタンクに使用されることもある一般的な構造用鋼。
ASTM A285 グループC （圧力容器用プレート、195～260MPa） – API 650規格に適合していますが、薄肉部に限定されます。延性が高く、多くの場合、低コストの代替品となります。
ASTM A516 Gr. 70 （中低温容器用鋼板、引張強度485MPa） – 高強度のシェル／ボトムによく使用されます。A36よりも優れた靭性を有します。
ASTM A537 CL.2 (圧力容器プレート、降伏強度約 450 MPa) – 大型タンク向けの高い強度と靭性。
ASTM A553 (タイプ1および2) – 極低温用途向け低温炭素マンガン鋼板（ニッケル合金）。A553タイプ1（≈9% Ni）は、LNGタンク用としてAPI 620付録Qに規定されています。

EN規格

EN 10025 S235JR / S355JR – A36（S235JR）および高強度のA572/A656（S355JR）とほぼ同等の欧州構造用鋼。API 650では、S275/S355にはJ0またはJ2の衝撃試験済みグレード（0℃または-20℃で試験）が要求されています。通常の「JR」グレード（20℃でのみ試験）は、厚板には使用できません。

JIS規格

JIS G3101 SS400 / SS490 – 日本の同等の構造用鋼（YS 205～245 MPaおよび245～295 MPa）。SS400はA36よりも強度が低いため、板厚を厚くしない限り、直接的な代替を避ける設計者もいます。

その他の国家規格

API 650では、機械的特性と化学的限界がグループI～VIの基準を満たす場合、「公認国家規格」として認められています。例えば、CSA G40.21（カナダ）のグレード300W/350W、またはISO 630 S275/S355が認められることが多いです。

API 650 セクション4では、すべての鋼板について、キルド処理（完全脱酸）と細粒化処理、そしてC、Mn、P、Sなどの厳格な管理が求められています。高品位鋼（グループIV～VI）では、アプセット条件における脆性破壊を防止するため、常温での使用であっても、0℃または-20℃での特別な衝撃試験が必要となる場合が多くあります。外国鋼材を選択する際には、ミルテスト証明書によって、組成と衝撃特性がAPI 650の要件を満たしていることを確認してください。（例えば、中国産のSS400はA36よりも衝撃エネルギーが低い場合があります。）

LNGタンクと原油タンク

LNG貯蔵タンクは-162℃で稼働するため、材料に対する要求ははるかに厳しい。従来のAPI650規格のプレート（A36、A516など）は極低温では脆くなる。そのため、LNG用の内側タンクやバスケットには、しばしば以下の材質が使用される。 9% ニッケル鋼 優れた靭性を持つため、ASTM A553タイプ1またはASTM A553Mで製造されています。最近では、コスト削減のための代替として、7% Ni鋼が開発されました。これらの鋼は、API 620付録Qに基づくシャルピー衝撃強度基準（例えば、A553T1の場合、-196℃で縦方向の衝撃強度が34J以上）を満たしています。外部貯蔵タンク（または屋根と基礎）には、室温では一般的な炭素鋼を使用できます。

設計上の違いとしては、断熱材を備えた二重壁タンクや、より厳格な気密要件などが挙げられます。地上式極低温タンクの規制規格としては通常、API 620（650ではなく）が採用されており、材料に関する付録Qが組み込まれています。まとめると、 LNGサービスでは、接液プレートには常に極低温グレードの鋼（A553、A553M、または高ニッケル合金）を使用してください。標準 API 650 鋼は、断熱された外殻または周囲温度より高い二次封じ込めにのみ使用されます。

API 650（2020）への準拠

API 650 準拠を確保するには、コードの材料、設計、製造のルールに従う必要があります。
板厚と材料の制限: セクション4.2.1.4を遵守してください：シェル厚さは最大45mmです。セクション4.2.2のグレードごとの厚さ制限を使用してください（例：A537はA516よりも厚くなる場合があります）。想定される使用温度において必要な衝撃試験を満たす鋼板クラスを指定してください。
NDEと溶接： シェル間および環状接合部には、100%の放射線透過試験を実施してください。屋根および床の溶接部には、100% MPI/染色浸透探傷試験が必要です。溶接作業者の資格認定（ASME IX）、接合部の準備、および試験については、API 650 Sec. 8に従ってください。
設計ルール: シェルおよび屋根の厚さを計算するには、第5章および付録（例えば、附属書F/V）を参照してください。環状プレートの幅は600mm以上であることを確認してください。底板は、たわみおよび座屈の許容値を満たす寸法にしてください。溶接の重ね合わせ距離／縁端距離は、第5.1.5章および第5.5章に従って寸法を定めてください。
ドキュメント: タンクの銘板と関連文書には「API 650 第12版」（2020年版は第13版）を明記する必要があります。すべてのプレートについて、ミルテスト報告書（化学的、機械的、衝撃的）と溶接記録を保管してください。特に重要な接合部については、必要に応じて第三者機関による検査を受けてください。
腐食余裕度: 腐食や潜在的なミル表面欠陥を考慮して、計算では必ず適切な CA (通常 2 ～ 5 mm) をプレートの厚さに追加します。

課題とベストプラクティス

溶接品質と歪み: 厚板（10mm超）では、予熱とパス間温度の制御が必要です。反りを最小限に抑えるには、シーケンス溶接または収縮制御を使用してください。突合せ溶接は、欠陥なく完全溶け込みを実現する必要があります。完成したすべての溶接部（特にシェル継手と環状継手）を非破壊検査（NDT）で検査してください。
腐食防止: 保管する製品に適したメッキ材料を選択するか、コーティング（エポキシ樹脂またはジンクリッチプライマー）を施してください。底板には水や固形物が付着することが多いため、耐腐食性を高めたライナーや耐摩耗性のあるライナーを使用することをお勧めします。
材料の入手可能性とリードタイム: 大径または極厚鋼板は特殊です。調達は数か月先まで計画してください。輸入する場合は、品質基準を確認してください（例：SS400がA36と同等であるとは限らない）。サプライヤーと協力し、認証がAPI要件を満たしていることを確認してください。
建設の順序: シェルのアライメントを保つために、強固なバックレストまたは仮のブレースを用いて、環状リングを早めに設置します。シェルの組み立て作業中は、円形を保つために風力梁（足場のようなリング）を使用します。可能であれば、屋根パネルを地上で仮組み立てし、完成したシェルの上に持ち上げます。
フィールド調整: 現場での偏差（例：基礎の沈下やわずかなずれ）は、プレートの再ロールではなく、シムプレート、スロット付きアンカーボルト、またはフランジカットによって調整する必要があります。最終溶接前に底板の平坦度を確認し、水密性を確保してください。

結論

各鋼板の役割を理解し、API 650規則に従うことで、EPC/EPCMチームは安全で規格に適合したタンクを設計・構築できます。適切な材料選定（A36からA553まで）、入念な溶接作業、そして規格の詳細（鋼板幅と溶接品質）への配慮は、耐久性の高い原油タンクやLNGタンクにとって不可欠です。海洋タンクプロジェクト向けの鋼板に関する見積依頼（RFQ）をお持ちの方は、お気軽にお問い合わせください。 お問い合わせ 競争力のあるプロフェッショナルな見積もりをお届けします!