フランジの規格と呼び圧力｜JIS KとASME Classを混同しない

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「10Kフランジなら1 MPaまで」「Class 150なら150 psiまで」と考えるのは危険です。JISのK呼びやASMEのClassは、単独で使用可能圧力を示す数字ではありません。

フランジが設計条件に使えるかは、適用規格と版、呼び圧力またはClass、材料グループ、設計温度をそろえ、圧力―温度レーティングで判断します。さらに、相手側と寸法系列、座面、ガスケット、ボルトが一致して初めて、一つの継手として成立します。

この記事では、数値表の暗記ではなく、フランジ仕様を間違えないための確認順序を説明します。

1. 呼び圧力は使用圧力そのものではない

JIS B 2220は鋼製管フランジを5K、10K、16K、20K、30K、40K、63Kなどの呼び圧力で区分します。ASME B16.5はClass 150、300、400、600、900、1500、2500などのrating classを用います。

これらは、規格の中でフランジを分類する呼び名です。数字だけを取り出して、設計圧力と直接比較してはいけません。

たとえば、ASMEのClass 150は「150 psiまで使える」という意味ではありません。同じClassでも材料グループと温度が変われば、表から読み取る許容圧力は変わります。

JISのK呼びも同じです。「10K」という名称だけで使用可否を確定せず、該当する規格版の圧力―温度基準を確認します。

フランジの圧力―温度レーティングを読むときは、次の4点を先に固定します。

この4点から、該当表に示される最高使用圧力を確認し、設計圧力以上であることを判定します。

実務では、設計圧力と設計温度を別々に最大値だけで扱わず、想定する圧力・温度の組合せを確認します。起動、停止、加熱、冷却、弁閉止などで、最高圧力と最高温度が同時に生じない場合でも、採用する設計条件と規格上の評価方法を明確にします。

また、レーティングを満たしても、腐食性、低温ぜい性、繰返し荷重、ガスケット、ボルト、相手側機器の限界が別にあります。フランジ本体の表だけで継手全体の健全性が保証されるわけではありません。

JISとASMEは別の規格体系です。圧力帯が近く見える呼び名があっても、KとClassを相互換算して選定することはできません。

相手フランジとの接続では、少なくとも次を同じ規格版の寸法表で確認します。

ボルトが穴へ通ったことは、互換性の証明になりません。座面やガスケットの有効範囲がずれていれば、必要な面圧を得られず、漏えいにつながります。

輸入機器などで規格系列が切り替わる場合は、次のいずれかを設計段階で決めます。

「変換フランジ」という名称だけで発注せず、両面の規格、寸法、材料、レーティング、座面、ボルト、ガスケットを仕様書で定義します。

フランジの接合面は、ガスケットをどこへ配置し、どの範囲へ面圧を与えるかを決めます。代表的な形式は全面座（FF）、平面座・レイズドフェイス（RF）、リングジョイント座（RJ）です。

座面	構造	選定上の要点
FF（Flat Face、全面座）	フランジ面が一面で、全面形ガスケットはボルト穴部分まで覆う	鋳鉄、非鉄、非金属など曲げ強さが低い相手で採用されることがある。相手材とメーカー指定を確認する
RF（Raised Face）	ボルト円の内側に盛り上がったガスケット座を設ける	プロセス配管で広く使われる。座面寸法とガスケット寸法を同じ規格系列でそろえる
RJ（Ring Joint）	対向する溝へ金属リングを組み込む	高温・高圧用途などで使われる。溝、リング番号、材料、硬さ、規格系列を一致させる

FFとRFを「ボルト穴が合うから」と現場合わせしてはいけません。相手が鋳鉄、樹脂、FRPなど曲げに弱い材料の場合、局部的な曲げや座面荷重が損傷につながる可能性があります。組合せの可否は、適用規格、機器・弁メーカーの要領、ガスケット仕様に基づき判断します。

RJも、金属リングを入れればよいわけではありません。溝形状とリングが対応し、両側の座面が同じ規格系列である必要があります。RF用ガスケットとの代用はできません。

フランジ仕様は座面だけでは決まりません。管へどう取り付けるかも指定します。