スリップオンフランジ完全ガイド：用途とメリット

スリップオンフランジは、取り付けが簡単で価格も手頃なため、多くの業界で重要な部品として使われています。関連業界や建設業界に携わっている方にとっても、システムの性能を損なうことなく機能するこの部品の価値をご理解いただけるでしょう。ここでは、スリップオンフランジの設計や適用範囲に加え、その構造から得られる利点に注目します。業務効率の向上、物流や組み立て工程の簡素化・迅速化、または規定規格への適合が必要な場合に役立つ情報を、本記事で詳しくご紹介します。以下では、フランジのスリップオンタイプが業務にどのような変化をもたらすかをご覧ください。

スリップオンフランジとは？

コンテンツ 見せる

スリップオンフランジは、鋼管の端部にゆるくはめ込み、その後、接合部を溶接するように設計されています。短いハブを備え、その内径は鋼管の外径よりわずかに大きいため、溶接前に簡単に位置合わせできます。組み立てが簡単で材料費を抑えられ、低圧用途に適していることから、業界ではスリップオンタイプがよく採用されています。要求の厳しくない用途では、取り付け時に接合部の角度を多少調整できるため、厳密な位置合わせに伴う手間を軽減できます。

フランジの構造を理解する

フランジは部品から突き出たリング状の部材で、鋼管、バルブ、ポンプなどを接続し、接合部の強度を高めます。また、フランジの滑りを防いで接続を確保します。

配管システムでの用途

溶接、ユニオン、ねじ込み式管継手により、液体燃料、プロセス用水、圧縮ガスを漏れなく送る経路を構築できます。
フランジはバルブ、ストレーナー、計量ポンプの取り付けにも使われ、単純な配管を応答性の高い回路へと変えます。
点検口や検査用ドアを設けることで、鋼製システムの単調な構造に変化を加え、技術者が状態を測定、清掃、記録できるようにします。
クイックディスコネクトカップリングを使えば、現場作業員が必要に応じて短時間で配管区間を交換でき、急な修理による停止時間を最小限に抑えられます。
膨張ループや編組ベローズが、急激な温度上昇や機械の振動から鋼管を保護し、耐用年数を延ばします。
異径フランジは、スケジュール40の鋼管と大型のアクチュエータの間をつなぎ、特注加工をせずに特殊な寸法に対応します。
PTFEまたはInconel製ガスケットは、ギザ付きのシール面に食い込み、紙製シールでは破損する酸性蒸気や油圧の急上昇にも耐えて封じ込めます。

他のフランジタイプと比べた利点

フランジをスリップオンタイプにするとボルト穴を簡単に位置合わせでき、取り付け時間をさらに短縮できます。
高性能が求められる用途で補強材を使用すると、強度が大幅に高まります。
ステンレス鋼、炭素鋼、各種特殊材を含む、多様な鋼管ケーシング材に使用できます。
複雑な配管網の有無や、配管工程に異なる圧力・温度がかかるシステムなど、さまざまな設計に対応します。
確実で適切な接続に役立ち、漏れ経路の発生を抑えます。また、標準的な配管システムをはじめとする各種システムに、手頃な方法で使用できます。
耐摩耗性と耐食性を備え、長期間使用できます。
堅牢な構造と部品により、大半の部品で必要なメンテナンスはわずかです。
性能や安全性を損なうことなく、お客様が幅広い高圧条件で作業できるようにします。
ASME、ANSI、ISOなどの関連実務規範に適合し、分野をまたぐ業界での使用を促進します。

スリップオンフランジの取り付け方法は？

鋼管と管継手の準備

熟練の作業者が、スリップオンフランジの取り付けは適切な準備が成否を左右すると言うのは、たいていそのとおりです。まず、鋼管とフランジの両方に亀裂、傷、ぐらつきがないかを確認し、問題の兆候を早期に見つけます。次に清掃を行います。ワイヤーブラシや溶剤で素早く拭き、油脂、汚れ、錆を取り除いて、溶接に適した金属面を露出させます。鋼管の端部が粗く切断されている場合は、図面で指定された形状に合わせて面取りします。直径も重要です。鋼管の外径とフランジの内径が適切に合えば、接合部に負荷がかかった際の曲がりを防げます。アークを発生させる直前に寸法を再確認し、接続する機器や配管に合うようフランジの向きを調整します。

スリップオンフランジの溶接方法

スリップオンフランジの接合部は、確実に固定する必要があります。そのため、両端に2か所のすみ肉溶接を施します。一方はフランジの差し込み部の内側、もう一方はフランジ外側の上端に施します。鋼管をフランジの奥まで過度に差し込まないでください。ただし、使用する溶接方法は用途と適用可能な溶接施工要領書に基づいて決定します。

ガスケットの適切な位置合わせ

ガスケットを正しく配置することは、フランジからの漏れを防ぐうえで簡単でありながら、見落とされやすい工程の一つです。まず適合性を確認します。システムの稼働後に接する流体、圧力、温度に耐えられる材質を選ぶ必要があります。フランジ間の中央にガスケットを配置すれば、圧縮力が均等に分散します。中心からずれると、狭い範囲に応力が集中するおそれがあります。ねじれたり傾いたりした状態で取り付けると、はみ出しや過度の変形を招き、次の点検まで数週間ある段階で新たな故障が起きかねません。締め付ける前に、各シール面をきれいに拭き、欠け、深い傷、反りがないか確認します。ガスケットピン、ガイドリング、棒材の端材などの専用工具を使うと、ボルトを通す間もリングを所定の位置に保持できます。このひと手間が、接合部の寿命を左右することも少なくありません。

スリップオンフランジに使われる材質

ステンレス鋼と炭素鋼の選び方

スリップオンフランジに炭素鋼とステンレス鋼のどちらを使うかは、用途によって異なります。化学処理や海洋環境のように腐食が起こりやすい環境では、私は常にステンレス鋼を選びます。一方、材料費を抑えつつ高荷重に対応する必要がある場合は、炭素鋼をお勧めします。いずれの場合も、使用条件、予算、最終的な部材の耐摩耗性を考慮して選定します。

レイズドフェースタイプのメリット

シール性の向上：レイズドフェースフランジでは、ガスケットのより狭い範囲にシール圧力が集中し、より効果的で確実なシールを実現します。
ガスケットの汎用性：軟質タイプや渦巻形ガスケットなど、ほぼすべての種類のガスケットに対応でき、幅広い用途に使用できます。
圧力・熱への耐性：優れたシール性能により、高圧・高温システムに適しています。
組み立てやすさ：レイズドフェースにより、取り付け時に接合面を位置合わせしやすくなり、時間とミスを減らせます。
業界での使用：これらのフランジは長年使用され、多くの業界で既存の配管システムや設備に組み込む標準として採用されています。
長寿命と修理：適切な期間にわたる耐久性を確保します。さらに、材質を適切に選び、正しく取り付ければ、腐食が起きることはあまりありません。

高圧用途での検討事項

材質の選定：優れた引張強さを持ち、使用中の応力に耐えて破損しない材質を選びます。
シール効率：漏れを抑え、接触部の位置を維持できるよう、圧力定格に適合したガスケットを使用します。
熱的適合性：材料、締結部品、ガスケットなどの設計部材が、著しい摩耗や損傷を受けずに使用温度範囲に耐えられるか確認します。
適切な取り付け方法：過大な力を加えたり部品の位置がずれたりしないよう、指定されたトルク値と位置合わせの指示に正確に従います。
稼働中の検査：高圧システム内のクリープ、疲労、応力腐食割れを確認するため、定期的な保守点検体制を整えます。
圧力定格と容量の評価：各部材が定格使用圧力の範囲内、またはそれを上回ることを確認します。必要に応じて、水圧試験や空気圧試験も計画に含めます。
安全対策：圧力逃し弁や緊急停止システムなどの重要部品を考慮し、運転に伴う潜在的なリスクに対処する適切な安全システムを設置します

スリップオンフランジと他のフランジの違いは？

ソケット溶接フランジとの比較

IPオンフランジは手頃な価格で使いやすく、比較的大口径の鋼管を使う低圧から中圧の配管に適しています。一方、ソケット溶接フランジは強度に優れ、漏れをほぼなくせるため、使用圧力が高く鋼管径が小さい場合に適しています。

比較項目	スリップオンフランジ	ソケット溶接フランジ
圧力	低～中程度	高
温度	中程度	高
鋼管サイズ	大（最大24″）	小（≤ 2″）
強度	低い	高い
取り付け	容易、2か所を溶接	精密な位置決め、1か所を溶接
コスト	経済的	高い
用途	空調、配管	化学、蒸気配管
材質	炭素鋼、ステンレス鋼	合金、ステンレス鋼
耐久性	中程度	高

ラップジョイントとスタブエンドの適合性を理解する

スタブエンドとラップジョイントフランジは組み合わせて使用できます。スタブエンドは鋼管に突合せ溶接され、ラップジョイントフランジはスタブエンドにかぶせて使います。スタブエンドにはレイズドフランジを収めるための半径部があり、組み立てと芯合わせを容易にします。

フランジタイプを鋼管サイズに基づいて評価する

鋼管径に合うフランジを選ぶ際、設計圧力、使用温度、母材の機械的挙動などを考慮するため、単純なチェックリストだけでは決められません。配管の安全余裕と安定した機能を確保するには、各フランジを呼び径に正確に適合させる必要があります。

フランジ寸法の規格

一般に、フランジの寸法はASME（米国機械学会）などの団体が定める標準寸法に基づきます。関連する主な項目は次のとおりです。

呼び径（NPS）：鋼管の公称直径です。
圧力クラス：150、300、600、900などの圧力クラスは、フランジが耐えるように設計された圧力範囲を示します。
外径（OD）：フランジの最大直径です。
ボルト円直径（BCD）：フランジの円周上に並ぶボルトの中心間距離です。

呼び径（NPS）	圧力クラス150の外径（in）	圧力クラス300の外径（in）	圧力クラス600の外径（in）
2	6.00	6.50	6.65
4	9.00	9.50	10.75
6	11.00	11.50	14.00
8	13.50	13.88	15.88

適切なフランジタイプの選び方

溶接フランジ、溶接ネックフランジ、スリップオンフランジ、ラップジョイントフランジなどから適切なタイプを選ぶ際は、通常、鋼管のサイズと性能に応じて判断します。

溶接ネックフランジ：高温・高圧の用途に適しており、鋼管の内径と同じ内径が求められます。
スリップオンフランジ：制御された低圧用途で使用され、特に鋼管径が小さい場合に費用を抑えられます。
ソケット溶接フランジ：高圧で溶接接合が必要な小口径配管システムに一般的に使用されます。
ラップジョイントフランジ：頻繁な組み立て・分解が必要な用途で使用されます。主に、組み立て用の突合せ溶接スタブエンドと組み合わせます。

主な検討事項

直径が24インチを超える配管には、特注フランジが必要になることが多く、市販品では対応できない場合があります。
炭素鋼、ステンレス鋼、合金鋼などの材質は、腐食環境、温度変化、予算上の制約などを踏まえて選びます。
ASME B16.5やB16.47などの主要仕様への適合は、システム間の互換性と基本的な安全性の確保に不可欠です。

プロジェクトの要件に照らしてフランジ形式と鋼管サイズを慎重に組み合わせることで、システム全体の耐性を高め、予定外の停止を抑えられます。

プロジェクトにスリップオンフランジを選ぶ理由は何ですか？

低圧システムでの費用対効果

低圧システムでは、スリップオンフランジは他のタイプより比較的安価な選択肢です。スリップオン管継手は取り付けが簡単なため、費用を抑えられます。他のフランジタイプと比べて溶接箇所が少なく、作業費とプロジェクトに必要な時間の両方を削減できます。また、スリップオンフランジは広く普及しており、通常は価格も高くありません。そのため、圧力が問題にならない場所では特に有効な選択肢です。取り付けも簡単で、位置合わせの手間を軽減できるため、こうした用途での工程全体のコスト効率が高まります。

配管システムのメンテナンスで取り付けが容易

鋼管にフランジを取り付ける際、スリップオンフランジは大きな利点があり、特にメンテナンス作業で役立ちます。業界の最新データや見解によると、迅速な作業と短い停止時間が求められる用途で、採用例が増えています。新世代のスリップオンフランジは、より耐久性と精度に優れています。利用可能な材料や製造工程の進歩により、既存の配管設備にも簡単に取り付けられるよう設計されています。多くの専門家は、手頃な価格でありながら故障に耐えられる方法を求めています。スリップオンフランジは、これらの要件に効率よく応えます。取り付けやすいため、不要な溶接や接合部の位置ずれなど、メンテナンス時の問題を避けやすく、設備をほぼ常時稼働させられます。生産性と適応性を兼ね備えたスリップオンフランジは、現在の配管システムのメンテナンスに有効な解決策です。

クラス150を含む圧力クラスへの適応性

スリップオンフランジは、特にクラス150をはじめ、ほとんどの圧力クラスに幅広く適用できます。フランジの圧力・温度性能を示し、低圧から中圧のシステムに組み込めます。水道や空調設備など、多くの用途では広く使用され、費用面でも有利なクラス150または150ポンドのスリップフランジが主に使われています。さまざまな鋼管径や材質の要件にも容易に対応できるため、堅牢でありながら簡素な配管接合部が必要な業界に適しています。

よくある質問（FAQ）

Q：スリップオンフランジはどのような形状で、管継手における主な役割は何ですか？

A：このタイプの鋼管フランジは、鋼管にかぶせて溶接するよう設計されており、「スリップオン」と呼ばれます。鋼管を別の鋼管や端部接続のある機器に接続する際に使用します。差し込み式フランジは、低圧用途に適しています。

Q：低圧用途でスリップオンフランジを使うべきなのはなぜですか？

A：低圧設備では、スリップオンフランジは取り付けと芯出しが簡単で、費用と時間を節約できます。確実にシールでき、溶接フランジやラップジョイントフランジなど一般的なフランジの多くより安価です。使用するシステムで繰り返し取り外しが必要な場合に、特に有利です。

Q：スリップオンフランジに使用する直径は、何によって決まりますか？

A：フランジの直径は、接続する鋼管に適合するかを判断するために使用します。適切に取り付けるには、各フランジの内径に合う外径の鋼管を使用する必要があります。このサイズが確実な接続を可能にし、漏れの発生を防ぎます。

Q：スリップオンフランジにはどのサイズがあり、2インチの接合部は通常どのようなサイズですか？

A：拡径継手の対応サイズと必要な寸法については、バルブメーカーにお問い合わせください。2インチの管継手を使う場合は、鋼管の外径に合う同じサイズのスリップオンフランジを取り付けます。これは、ANSI B16.5の2 in 150 lbブラインドフランジ寸法で参照されるものです。

Q：スリップオンフランジの製造に使用する材質に制限はありますか？

A：スリップオンフランジには、鋼、スチールスリップ、優れた耐食性を持つステンレス鋼316Lなどの材質が一般的に使われます。選ぶ材質は、圧力用途と環境によって異なります。

Q：スリップオンフランジと溶接ネックフランジでは、接続方法がどう異なりますか？

A：スリップオンフランジと溶接ネックフランジの主な違いは、接続方法です。スリップオンフランジは鋼管の端にかぶせてから所定の位置に溶接します。一方、溶接ネックフランジにはネックと呼ばれる部分があり、これを鋼管に溶接します。多くの場合、溶接ネックフランジは、比較対象となるスリップオンフランジより高い圧力に対応できます。

Q：スリップオンフランジのボルト穴は、接合部の堅牢性をどのように確保しますか？

A：スリップオンフランジのボルト穴を、相手側のフランジや機器の穴と位置を合わせることで、ボルトを通して両者を締結できます。これにより緩みを防ぎ、フランジを固定します。締め付けが不十分な接合部による故障の可能性を減らすうえで重要です。

Q：スリップオンフランジに適合する管継手の種類はごくわずかだと言われていますが、本当ですか？

A：いいえ。スリップオンフランジで接続できる鋼管の種類に制限はなく、ねじ付き鋼管や継目無鋼管など、あらゆる種類を使用できます。また、さまざまな接続システムに適合し、何度も組み立て・分解する必要がある部品に使用されます。

Q：低圧用途向けのスリップオンフランジを選ぶ際に、守るべき重要な原則はありますか？

A：低圧用途で絶縁を目的としてガスケット付きのスリップオンフランジを準備する際は、いくつかの点を考慮する必要があります。低圧用途のフランジでは、材質、直径、形式に注意してください。特に後者の2項目が重要です。コストを抑え、漏れを防ぐには、鋼製スリップのような適切な材質を選び、フランジを鋼管の外径に適合させる必要があります。

参考資料

1. タイトル：I桁の摩擦すべり耐性を高めるウェブ・フランジ継手の望ましい幾何学的形状

著者： R. Sakura、Takashi Yamaguchi
発行年：2022
出典： IABSE Congress, Nanjing 2022 論文集

主な知見：

この論文では、I桁の組立部に配置された高強度の摩擦接合用ボルトに生じるすべり傾向を詳しく検討しています。
弾塑性有限要素解析により、さまざまなウェブ幅、フランジの深さ、千鳥配置のボルトレイアウトを検証しています。
ボルト間隔を広げ、ウェブ継手の列数を減らすと、測定された摩擦力は従来のすべり耐力予測を大きく上回ります。
こうした形状の調整は、重量のある部材を使わずに接合部の耐久性を高めたい技術者にとって、簡単な方法となる可能性があります。

方法：

シェル・ビーム有限要素解析により、数十種類の継手試験体における相互作用を伴うすべり挙動を明らかにしました（Sakura & Yamaguchi, 2022）。

2. タイトル：高強度ボルト摩擦接合桁継手におけるすべり・支圧の相互作用限界に関する実験的研究

著者： Ron Sakura、T. Yamaguchi、Yuhikus Aoki
発行年：2022
出典： IABSE Symposium in Prague, 2022