ガイドライン: 配管材料適合表
導入
適切な配管材料を選択することは、石油・ガス、化学処理、鉱業などの業界で使用されるシステムの安全性、効率性、寿命にとって重要です。これらの業界はいずれも過酷な環境で稼働しており、配管は高圧、極度の温度、腐食性物質に耐える必要があります。適合しない材料を選択すると、故障する可能性があり、コストのかかるダウンタイム、環境ハザード、安全リスクにつながります。このガイドでは、配管材料適合表、最も広く使用されている配管材料、および継手、フランジ、バルブ、ファスナーとの適合性について詳しく説明し、さまざまな産業分野でシームレスな運用を保証します。
1. 配管システムの主要材料の概要
それぞれの産業用途には独自の課題があり、これらの条件に耐える特定の特性を持つ材料が求められます。以下に、主要な配管材料とその特性の内訳を示します。
炭素鋼(ASTM A106): 中程度の温度と圧力の用途で石油とガスによく使用されます。炭素鋼は強度、耐久性、コスト効率に優れているため、一般的な配管システムに適しています。ただし、適切な保護やコーティングを行わないと腐食しやすくなります。
炭素鋼合金(ASTM A335)高温での使用向けに設計された P11、P22、P5 などの炭素鋼合金にはクロムとモリブデンが含まれており、高温での強度と耐腐食性が向上します。
低温炭素鋼(ASTM A333): 極低温用途に適したこの合金は、極低温でも延性を維持できるため、LNG システム、天然ガス輸送、冷蔵化学物質保管に最適です。
ステンレス鋼(ASTM A312): 304、316、347 などのステンレス鋼グレードは、優れた耐腐食性、高強度、良好な成形性を備えています。これらは、さまざまな化学物質に対する耐性が重要となる化学処理でよく使用されます。
API 5L (X42-X70)X42、X52、X70 などの API 5L グレードは、石油・ガス業界で広く使用されており、特に高圧下で石油、ガス、水を輸送するパイプラインに使用されています。これらのグレードは、強度、靭性、溶接性に優れていることで知られています。
二相およびスーパー二相ステンレス鋼 (ASTM A790): デュプレックス (UNS S31803、S32205) およびスーパーデュプレックス (UNS S32750、S32760) ステンレス鋼は、特に海洋プラットフォームのような塩化物に富む環境で優れた耐食性を発揮することで知られています。これらの材料は、高い強度と、孔食および応力腐食割れに対する優れた耐性を備えています。
2. 継手、フランジ、バルブ、ファスナーとの互換性
パイプと継手、フランジ、バルブ、ボルトなどの他のコンポーネントとの互換性は、安全で漏れのない耐久性のある接続を確保するために不可欠です。以下では、さまざまな材料がこれらのコンポーネント間でどのように適合するかについて説明します。
2.1 炭素鋼配管システム
パイプASTM A106 (Gr A/B/C) は、高温炭素鋼配管の規格です。
継手: 炭素鋼パイプ継手は、通常、溶接構成については ASTM A234 Gr WPB に準拠しています。
フランジ: ASTM A105 は、鍛造炭素鋼フランジの標準規格です。
バルブASTM A216 Gr WCB バルブは炭素鋼パイプと互換性があり、耐久性と高圧性能を提供します。
ファスナー: ASTM A193 Gr B7 および A194 Gr 2H ボルトとナットは、通常、炭素鋼システムのフランジやその他の接続部を固定するために使用されます。
2.2 合金鋼配管システム(高温用)
パイプASTM A335 (Gr P1、P11、P22) は、製油所や発電所の高温配管の定番です。
継手ASTM A234 WP シリーズに準拠した合金鋼継手は、優れた溶接性を備え、P シリーズのパイプに適合します。
フランジ: パイプのグレードに応じて、フランジ材料には ASTM A182 Gr F11 または F22 が一般的です。
バルブ: 高温合金の場合、ASTM A217 Gr WC6 または WC9 バルブが信頼性の高いパフォーマンスを提供します。
ファスナー: ASTM A193 Gr B7 と A194 Gr 2H ナットの組み合わせは、合金鋼用途の一般的な組み合わせです。
2.3 低温合金鋼
パイプ: ASTM A333 (Gr 6 および 3)、-45°C までの用途向け。極低温環境でよく使用されます。
継手: ASTM A420 Gr WPL6 および WPL3 は、A333 パイプと互換性のある低温継手です。
フランジ: ASTM A350 Gr LF2/LF3 フランジは低温配管と組み合わせて使用されます。
バルブ: ASTM A352 Gr LCB または LC3 バルブは低温サービス用に設計されています。
ファスナー: ASTM A320 Gr L7 ボルトと A194 Gr 7 ナットにより、低温でも耐久性のある接続が保証されます。
2.4 ステンレス鋼配管システム
パイプASTM A312 Gr TP304、TP316 などのオーステナイト系ステンレス鋼は、耐腐食性システムに最適です。
継手ASTM A403 継手 (WP304/WP316) は、化学および海洋用途のステンレス鋼配管に広く使用されています。
フランジ: ASTM A182 Gr F304/F316 フランジはパイプ材料を補完します。
バルブA182 Gr F304/F316 バルブは腐食性媒体に対する耐性が非常に高く、化学プラントやオフショア環境に適しています。
ファスナー: ASTM A193 Gr B8/B8M ボルトと A194 Gr 8/8M ナットはステンレス鋼アセンブリに適しており、耐腐食性を保証します。
石油・ガスパイプライン向け 2.5 API 5L グレード
パイプAPI 5L X42、X52、X65、X70 グレードは、特に陸上および海上用途の石油およびガスパイプラインに高い強度、柔軟性、靭性を提供します。
継手: ASTM A860 Gr WPHY (42-70) などの高降伏強度継手は、API 5L パイプの強度に匹敵します。
フランジ: ASTM A694 Gr F42 ~ F70 フランジは高圧パイプラインに適しています。
バルブこれらの高圧環境では、API 6D バルブと ASTM A216 Gr WCB/WC6 が標準です。
ファスナー: ASTM A193 Gr B7 に準拠したボルトと ASTM A194 Gr 2H に準拠したナットにより、安全で高圧な接続が保証されます。
2.6 二相およびスーパー二相ステンレス鋼システム
パイプ: 二相ステンレス鋼 (UNS S31803/S32205) およびスーパー二相ステンレス鋼 (UNS S32750/S32760) パイプは、塩化物環境における一般腐食と局部腐食の両方に対して高い耐性があり、沖合の石油生産および淡水化プラントに最適です。
継手: ASTM A815 Gr WP31803 および WP32750 継手は、同等の耐腐食性と機械的強度を備えています。
フランジ: ASTM A182 Gr F51/F53 フランジはデュプレックス システムの標準です。
バルブ: ASTM A182 Gr F51/F55 などのデュプレックス バルブは、優れた耐孔食性を備えています。
ファスナー: 高強度の ASTM A193 Gr B7/B8M ボルトと ASTM A194 Gr 7/8M ナットが一般的に使用されます。
配管材料適合表
材料 | パイプ | 継手 | フランジ | バルブ | ボルトとナット |
炭素鋼 | A106 Gr.A A106 グループB A106 Gr.C |
A234 ワパ A234 WP A234 ウェッブ |
A105 | A216 WCB | A193 グレードB7 A194 Gr.2H |
炭素鋼合金高温 | A335 P1 A335 P11 A335 P12 A335 P22 A335 P5 A335 P9 A335 P91 A225 P92 |
A234 WP1 A234 WP11 A234 WP12 A234 WP22 A234 WP5 A234 WP9 A234 WP91 A234 WP92 |
A182F1 A182 F11 A182 F12 A182 F22 A182 F5 A182 F9 A182 F91 A182 F92 |
A217 WC1 A217 WC11 A217 WC12 A217 WC22 A217 WC5 A217 WC9 A217 WC91 A217 WC92 |
A193 グレードB7 A194 Gr.2H |
炭素鋼低温 | A333 Gr.6 A333 Gr.3 A333 Gr.1 |
A420 WPL6 A420 WPL3 A420 WPL1 |
A350 LF6 A350 LF3 A350 LF1 |
A352 LC6 A352 LC3 A352 LC1 |
A320 Gr.L7 A194 Gr.7 |
オーステナイト系ステンレス鋼 | A312 TP304 A312 TP316 A312 TP321 A312 TP347 |
A403 WP304 A403 WP316 A403 WP321 A403 WP347 |
A182 F304 A182 F316 A182 F321 A182 F347 |
A182 F304 A182 F316 A182 F321 A182 F347 |
A193 グレードB8 A194 Gr.8 |
API 5L ラインパイプ | API 5L X42 API 5L X46 API 5L X52 API 5L X56 API 5L X60 API 5L X65 API 5L X70 |
A860 WPHY 42 A860 WPHY 46 A860 WPHY52 A860 WPHY56 A860 WPHY60 A860 WPHY65 A860 WPHY70 |
A694 F42 A694 F46 A694 F52 A694 F56 A694 F60 A694 F65 A694 F70 |
API6D A216 WCB |
A193 グレードB7 A194 Gr.2H |
二相ステンレス鋼 | A790 UNS S31803 A790 UNS S32205 |
A815 WP31803 A815 WP32205 |
A182 F51 A182 F60 |
A182 F51 A182 F60 |
A193 グレードB7 A194 Gr.7 |
スーパーデュプレックスステンレス鋼 | A790 UNS S32750 A790 UNS S32760 |
A815 WPS32750 A815 WPS32760 |
A182 F53 A182 F55 |
A182 F53 A182 F55 |
A193 Gr.B8M A194 Gr.8M |
3. 材料選択における重要な考慮事項
温度高温用途では、鋼合金用の ASTM A335 や二相ステンレス鋼の A790 など、高温でも機械的特性を維持できる材料が必要です。
腐食性環境: オフショアおよび化学処理アプリケーションでは、塩化物、酸、アルカリなどの腐食性の高い物質にさらされます。ステンレス鋼、二相鋼、スーパー二相鋼の合金は、これらの環境に対して優れた耐性を発揮します。
プレッシャー石油やガスのパイプラインなどの高圧環境では、API 5L グレードなどの材料と高降伏点継手、バルブ、ファスナーの組み合わせが必要です。
低温耐性LNG を扱うような極低温または冷蔵システムでは、低温でも強度を維持する ASTM A333 のような材料が必要です。
4. 結論
石油・ガス、化学処理、鉱業の業界では、配管システムの適切な材料の選択は、システムの信頼性と安全性にとって重要な要素です。パイプ、継手、フランジ、バルブ、ファスナー間の互換性を理解することで、システム全体の耐久性とパフォーマンスを確保できます。API 5L、ASTM A106、A335、A312、二相ステンレス鋼などの材料を使用することで、適切なコンポーネントを特定の動作要件に適合させ、耐用年数を保証し、腐食や機械故障によるダウンタイムを最小限に抑えることができます。
材料を選択するときは、圧力、温度、腐食暴露、機械的ストレスを考慮して、必ず材料の専門家やエンジニアに相談し、アプリケーションの正確なニーズを評価してください。