チタンフランジの圧力定格：圧力、温度、クラスの選定ガイド

あチタンフランジ pressure rating is the maximum pressure the flange is allowed to handle at a specified temperature, material, and pressure class. It is not one fixed pressure for every condition. For example, if a flange can handle 500 psi at 100°F, you cannot assume it can still handle 500 psi when the temperature rises to 500°F.

高温では許容圧力が低くなる場合があります。そのため、圧力クラスの数値だけではフランジが耐えられる正確な圧力はわかりません。例えば、クラス300のフランジは、単に300psiの定格圧力を示すものではありません。フランジの材質と使用温度に適用される圧力・温度定格を確認する必要があります。.

チタンフランジの耐圧性能はどのように決定されるのですか？

チタンフランジが安全に耐えられる圧力を決定するには、いくつかの要素が複合的に作用する必要があります。圧力クラスを単独で選択して、あらゆる用途に適していると考えることはできません。以下に、チタンフランジの耐圧性能を決定するためのいくつかの要素を詳しく説明します。.

チタン素材グレード

チタンフランジは異なるグレード, また、適用可能な圧力定格を決定する必要がある場合は、グレードが重要になります。たとえば、メーカーは一般的にグレード2チタンフランジそしてグレード5チタン ASTM B381規格に準拠したフランジ。したがって、定格はすべてのチタンに対する一般的な定格として扱うのではなく、選択するチタンフランジの仕様に一致させる必要があります。.

動作温度

温度によってフランジが耐えられる圧力が低下することがあります。例えば、200°Fで600psiに耐えられるフランジでも、500°F程度の高温では耐えられない場合があります。そのため、室温の値ではなく、システムの実際の温度で定格を確認することが重要です。.

圧力クラス

圧力クラスは、フランジを選定する際の出発点となります。ASME B16.5規格で一般的に用いられるクラスには、150、300、400、600、900、1500、2500などがあります。クラス番号は、フランジがその圧力（psi）に正確に対応できることを意味するものではありません。むしろ、クラス番号と適用可能な材質および温度定格を組み合わせて、許容圧力を決定します。.

フランジのサイズと設計

フランジのサイズと設計も、適用規格に適合している必要があります。ASME B16.5ではフランジおよびフランジ付き継手の寸法が規定されていますが、フランジの種類によって必要な寸法が異なります。したがって、フランジのサイズ、種類、および圧力クラスが配管システムと適用規格に適合していることを常に確認してください。.

耐圧温度定格

圧力・温度定格は、これらの要素を総合的に表したものです。特定の材質と圧力クラスにおける、指定された温度での最大許容使用圧力を示します。したがって、この定格をシステムの実際の圧力と温度と比較することで、選択したチタンフランジが意図する用途に適しているかどうかを判断できます。.

チタンフランジの圧力・温度定格表

チタン製グレード5フランジの耐圧・耐熱性

温度（°F）	クラス150（psi）	クラス300（psi）	クラス400（psi）	クラス600（psi）	クラス900（psi）	クラス1500（psi）	クラス2500（psi）
-20～100	275	720	960	1440	2160	3600	6000
200	230	600	800	1200	1800	3000	5000
300	205	540	720	1080	1620	2700	4500
400	190	495	660	995	1490	2485	4140
500	170	465	620	930	1395	2330	3880
600	140	435	580	875	1310	2185	3640
650	125	430	575	860	1290	2150	3580
700	110	425	565	850	1275	2125	3540
750	95	415	555	830	1245	2075	3460
800	80	405	540	805	1210	2015	3360
850	65	395	530	790	1190	1980	3300
900	50	390	520	780	1165	1945	3240
950	35	380	510	765	1145	1910	3180
1000	20	320	430	640	965	1605	2675
1050	20	310	410	615	925	1545	2570
1100	20	255	345	515	770	1285	2145
1150	20	200	265	400	595	995	1655
1200	20	155	205	310	465	770	1285
1250	20	115	150	225	340	565	945
1300	20	85	115	170	255	430	715
1350	20	60	80	125	185	310	515
1400	20	50	65	95	145	240	400
1450	15	35	45	70	105	170	285
1500	10	25	35	55	80	135	230

チタンフランジの圧力定格（クラス別）

チタンフランジは、150、300、400、600、900、1500、2500など、複数の圧力クラスで提供されています。必要なクラスは、システムの温度圧力要件によって異なります。以下の図は、グレード5のチタンフランジのデータを示しており、上記の表の各クラスを比較したものです。.

クラス150

クラス150は、この範囲でカバーされるASME B16.5圧力クラスの下限です。グレード5チタンの場合、上記の圧力-温度表では-20～100°Fで275psi、500°Fで170psiと記載されており、クラス番号だけでクラス150フランジを選択すべきではない理由が分かります。.

クラス300

クラス300は、同じ条件下でクラス150よりもわずかに高い許容圧力を提供します。表には、-20～100°Fで720psi、500°Fで465psiと記載されています。システムがより高い温度で動作する場合は、クラス300という表示だけに頼るのではなく、その温度での定格を確認してください。.

クラス600

クラス600は、クラス150および300よりも高い圧力に対応するように設計されています。同じデータによると、許容圧力は-20～100°Fで1,440 psi、500°Fで930 psiです。ただし、このクラスが適切かどうかを判断する前に、ご使用の機器の動作温度を確認する必要があります。.

クラス900

クラス900は、同じ温度条件下においてクラス600と比較してはるかに高い耐圧性能を発揮します。その数値は、-20～100°Fで2,160psi、500°Fで1,395psiです。ただし、実際の許容圧力は、該当する圧力・温度定格から取得する必要があります。.

クラス1500

配管システムに非常に高い圧力クラスが求められる場合は、クラス1500が必要です。データによると、-20～100°Fでは3,600 psi、500°Fでは2,330 psiとなっています。ただし、すべてのクラス1500チタンフランジがこれらの定格値と完全に一致するとは限りません。材質仕様と使用温度が定格表と一致している必要があります。.

クラス2500

クラス2500は、ASME B16.5の適用範囲内のフランジサイズにおいて、ASME B16.5で規定される最高圧力クラスです。表には、-20～100°Fで6,000 psi、500°Fで3,880 psiと記載されています。ASME B16.5では、クラス2500フランジのサイズはNPS 1/2～NPS 12に制限されているため、サイズと規格要件を確認する必要があります。.

チタンフランジの規格および仕様

チタンフランジを選定する際、規格によって製品が満たすべき要件が定められています。圧力定格、材料仕様、フランジ寸法については、以下の3つの規格が調査の際に参照されるでしょう。ただし、これらの規格はすべてチタンフランジに同じように適用されるわけではありません。.

ASME B16.5

ASME B16.5は、チタンフランジのサイズ範囲における主要なフランジ規格です。この規格は、NPS 1/2からNPS 24までの圧力・温度定格、材質、寸法、公差、マーキング、試験、フランジ継手について規定しています。また、NPS 1/2からNPS 12までのクラス150から1500、およびクラス2500についても規定しています。チタンフランジの圧力定格を確認する際には、該当する材質と圧力クラスが規格の要件に合致している必要があります。.

ASTM B381

ASTM B381はフランジの圧力定格規格ではなく、材料仕様です。チタンとチタン合金鍛造品を製造し、指定されたグレードの化学組成や機械的特性などの要件を設定します。例えば、チタン・インダストリーズ社は、グレード2のチタンフランジをASTM B381 F2およびASME SB-381規格に準拠してリストアップしています。.

フランジを検査する際には、この違いが重要になります。ASTM B381はチタン鍛造材について規定しているのに対し、ASME B16.5はフランジの寸法と耐圧・耐熱性について規定しています。したがって、製品がこれらの規格に準拠している場合は、両方の仕様を確認する必要があります。.

ASME B16.47

ASME B16.47は、NPS 26からNPS 60までの大径鋼製フランジを対象としています。圧力・温度定格、材料、寸法、公差、マーキング、試験などが規定されており、定格クラスは75から900までです。この規格は特に大径鋼製フランジを対象としているため、一般的なチタン製フランジの規格として提示すべきではありません。.

プロジェクトに大径チタンフランジが含まれる場合、フランジが大きいという理由だけでB16.47が適用されると考えるべきではありません。まず、プロジェクトで指定されている材料と適用される設計基準を確認してください。.

適切なチタンフランジの圧力定格の選び方

適切な耐圧フランジの選定は、まずシステムの動作条件から始めます。フランジが耐えられる圧力と温度を確認し、それらの条件とチタンのグレード、耐圧クラス、サイズ、設計、および適用規格を照合する必要があります。システムに適したチタンフランジの耐圧フランジを選定するために、以下の点に留意してください。.

設計圧力を決定する

まず、配管システムの条件下でフランジが耐えられると予想される最高圧力を検討してください。起動時、停止時、またはその他の予見可能な事象時にシステムがより高い圧力にさらされる可能性がある場合は、通常の運転圧力だけを基準にすべきではありません。設計圧力は、その部品にとって最も厳しい圧力と温度の組み合わせを表すものでなければなりません。.

設計温度を決定する

システムに適したチタンフランジの耐圧定格を選択する際には、設計圧力においてフランジが経験すると予想される最高温度を特定してください。これは、許容圧力が温度変化によって変化する可能性があるため重要です。したがって、適用温度における定格を確認する必要があります。

チタンのグレードを確認する

圧力クラスを選択する前に、チタンのグレードと材質仕様を正確に確認する必要があります。チタンフランジはグレード2やグレード5など、さまざまなグレードで供給されており、メーカーはこれらのグレードを個別に指定しています。圧力定格が使用する材質仕様と一致していることを確認してください。.

適切な圧力クラスを選択してください

設計圧力、温度、材質がわかったら、該当する圧力定格表を使用して、必要な条件を満たす圧力クラスを選択してください。圧力クラスの数値が必ずしも同じpsi圧力を表すとは限らないことに注意してください。.

フランジのサイズと設計を確認してください

フランジの公称サイズ、内径、タイプ、面形状、その他の寸法要件を、適用規格および配管接続部と照合してください。選定前に、ボルト円、穴の数、フランジの厚さ、ガスケットまたは面形状の要件などの詳細を確認することをお勧めします。.

適用規格を確認する

フランジがシステムに必要な標準寸法を満たしていることを確認してください。例えば、ASME B16.5は圧力・温度定格とフランジ寸法を規定しており、ASTM B381はチタンおよびチタン合金鍛造品を規定しています。材質と寸法の規格は、必要な仕様と一致している必要があります。.

運用環境を考慮する

最後に、フランジが運転中にどのような環境にさらされるかを確認する必要があります。流体、腐食条件、温度、その他の運転要件によって、必要なチタンのグレードやフランジの仕様が変わる可能性があります。.

よくある質問

チタンフランジが定格圧力を超える圧力にさらされるとどうなるか？

チタン製フランジに許容圧力を超える圧力を加えると、フランジとその接続部に過度の応力がかかり、永久変形、ガスケットの漏れ、亀裂、さらにはフランジの破損を引き起こす可能性があります。.

ボルトの材質はチタンフランジの耐圧性能に影響しますか？

はい。ボルトの材質によっては、チタン製フランジ接続部の耐圧性能に影響を与える可能性があります。ボルトが、運転条件下でガスケットのシールを維持するために必要な十分な締め付け力を提供しない場合、耐圧性能が低下することがあります。そのため、フランジ、ボルト、ガスケット、および接続部が、想定される圧力と温度に対して、完全なアセンブリとして適切であることを常に確認する必要があります。.

フランジの耐圧性能と設計圧力の違いは何ですか？

フランジの耐圧定格とは、適用される規格に従って、特定の温度、材質グループ、および圧力クラスにおいてフランジが耐えられる最大許容圧力のことです。.

一方、設計圧力とは、配管システムまたはコンポーネントを想定される使用条件に合わせて設計する際に用いられる圧力のことです。簡単に言えば、設計圧力はシステム設計上の要件であり、フランジ圧力定格は、特定の条件下でフランジに求められる能力です。.

温度が上昇すると許容圧力が低下するのはなぜですか？

一般的に、温度が上昇すると材料の機械的強度が低下するため、許容圧力は低下します。フランジ材料の応力に対する耐性が低下するにつれて、適切な安全マージンを維持するために許容圧力も低下します。そのため、フランジの圧力定格は、単一の固定圧力値ではなく、圧力と温度の関係を示す値として表記されるのです。.

チタンフランジの圧力・温度定格表の読み方とは？

チタンフランジの耐圧表を読むには、まずフランジの耐圧クラスと該当するチタン材または材料グループを特定する必要があります。次に、表から運転温度または設計温度を探し、横方向に読み進めて対応する最大許容圧力を見つけます。つまり、チタンのグレード→耐圧クラス→運転温度→許容圧力の順になります。.

腐食はチタンフランジの長期耐圧性能にどのような影響を与えるのか？

腐食によってフランジに材料の損失、孔食、亀裂、その他の損傷が生じると、フランジの長期的な耐圧能力が低下する可能性があります。フランジの材料が失われるにつれて、厚みと構造強度が低下し、同じ運転圧力下での応力が増加します。.

しかし、チタンは多くの環境において優れた耐食性を有するため、チタン製フランジの場合、腐食による圧力劣化は、多くの従来型金属の場合よりも一般的に懸念事項とはならない。.

結論

Now you know that getting the right titanium flange pressure rating requires more than choosing a pressure class. By considering the conditions the flange will face in operation and following the guidance discussed in this article, you can make a more informed titanium flange pressure rating choice for your system.THT not only manufacture titanium flange, also produce チタンエルボ, titanium tee,titanium stub end,titanium reducer，titanium end cap，チタンボルト etc. If you have such request, welcome to contact us.

チタンフランジの圧力定格：圧力、温度、およびクラスの選択ガイド

導入

チタンフランジの耐圧性能はどれくらいですか？