STPG配管の設計では、必ずといっていいほど「Sch（スケジュール）」の話が出てきます。
Schを上げる＝高圧対応、というイメージを持っている人も多いかもしれませんが、化学プラントの実務では少し違った使われ方をしています。
この記事では、
- STPG配管の本来の用途
- Sch40・Sch80の実務的な意味
- 「圧力」ではなく「肉厚と寿命」で考える設計の考え方
を中心に、配管設計の初心者でもイメージしやすい形で解説します。
STPG配管の本来用途
STPG配管は350℃以下で使用する圧力配管が適用範囲です。SGP配管が100℃以下(空気、水蒸気、水なら200℃以下)でしたので、幅が広がりましたよね。温度範囲が広くなる分だけ、使いやすくなります。200℃以上の熱媒などにも使うことでしょう。
私は、一度も使ったことがありませんが・・・。圧力も1MPaを越える範囲で使用可能です。フランジ規格をJIS10k以上にしたり工夫は必要になるものの、1MPaという制限が外れること配管設計上は安心でしょう。個人的には、1MPa以上の高圧で使うということ自体が怖いので、できるだけ扱いたくはありません。
圧力を上げたければ、Schを上げていこうという発想になります。通常はSch40ですが、厚みを上げるとなるとSch80とするのが最初で最後のステップです。さらに肉厚を上げたSch160を選ぶこともほとんどないでしょう。Sch10など小さな肉厚もありますが、よほどのことがない限り使いません。
厚みを増やす意味
STPG配管は厚みを増やすことができるSGP配管というのが、私の理解です。温度が200℃以下、圧力も1MPa以下が99％以上のバッチプラントではSGP配管ばかりを使えばいいものの、10～20%はSTPG配管を使っている印象です。
それは、STPG配管の特徴である、肉厚を増やすという部分に重きを置いています。
| 口径A | SGP | Sch40 | Sch80 |
| 15 | 2.8 | 2.8 | 3.7 |
| 20 | 2.8 | 2.9 | 3.9 |
| 25 | 3.2 | 3.4 | 4.5 |
| 32 | 3.5 | 3.6 | 4.9 |
| 40 | 3.5 | 3.7 | 5.1 |
| 50 | 3.8 | 3.9 | 5.5 |
| 65 | 4.2 | 5.2 | 7.0 |
| 80 | 4.2 | 5.5 | 7.6 |
| 100 | 4.5 | 6.0 | 8.6 |
厚みを増やすことで、配管の寿命を延ばす効果があります。例えば、腐食速度が0.125mm/yの環境であれば、1mm厚みが違うだけで寿命は8年延びることが期待できます。8年も寿命が延びるというのは大きいです。
配管の厚みが1mmになると漏れが起きると仮定して、SGPなら2mm分の余裕しかなく16年で交換が必要となりますが、1mm厚みが増えると24年で交換が必要となります。ランニングコストでメリットが出る可能性がありますが、それだけでなく配管を交換する時の危険作業をできるだけ回避することも可能です。
SGPとSTPGのSch40なら、実は言うほど厚みは変わりません。メリットが出てくるのは65A以上でしょう。50A以下の場合はSch80を購入することになります。この辺りの使い分けが面倒なら、全部をSch80でも悪くはないと思います。それくらい、板厚を上げる需要は一定量あります。
ちょっとした応用
厚みを増やすという考えが効いた応用例を紹介します。他国で配管設計をした時です。
中国でしたが日本と同じ設計をしようとしていて、SGP配管相当を探していましたが、日本と同じ厚みで揃えることができませんでした。中国の規格はとても複雑で、1つの口径に対して複数の厚みが準備されていますし、その通りに作られているとも限らず、厚みの誤差も指定しないと狙い通りのモノを調達できません。
その中で、最低板厚を確保しようとすると公称板厚がかなり大きくなっていきました。そこで、これなら日本のようにSGPとSTPGで肉厚を分けずに、同じ種類の配管で統一した方が良いという結論に。
配管種類が少なくなるほど、現場で間違いは下がります。コスト的にも大きな差がなかったので、統一するという発想は正解でした。これはSTPGがSGPの肉厚を上げたもの、という捉え方をしたから可能でした。
参考
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最後に
- STPG配管は、必ずしも「高圧用配管」ではない
- Schを上げる本質は、圧力対応ではなく肉厚を増やすこと
- 肉厚を増やすことで、配管寿命と安全性が向上する
- Sch40・Sch80の使い分けは、口径と寿命で考える
- STPG＝厚みを選べるSGP配管、という理解は実務で非常に使える
STPG配管のSch設計は、材質選定の考え方そのものを鍛えてくれます。
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