化学工学計算支援ツール
配管の耐圧と必要肉厚
管の外径と厚さ、材料の許容引張応力から、内圧に耐えられる圧力と、圧力に要る最小の厚さを計算します。JIS のスケジュール管と SGP は、呼び径とスケジュールを選ぶと寸法が入ります。
入力
（ ）内は呼び厚さです。
誤差と腐れしろを引く前の、規格や図面の厚さを入力してください。
管の内側の圧力をゲージ圧で入力してください。高圧ガス保安法の例示基準、ASME B31.3 とも設計圧力を使います。
設計温度での材料の値です。材料と温度で決まります。値の例は配管の許容引張応力の一覧にあります。
継目無管は 1 です。電気抵抗溶接管などで、許容引張応力にあらかじめ溶接効率を掛けた値を使うときも 1 にします。
腐食や摩耗で減る分の厚さです。空欄なら 0 として計算します。
管が呼び厚さより薄くできてもよい分（マイナス側の許容差）です。管の種類を選ぶと、その規格で厚さをいちばん薄く見込む値に切り替わります。製法が分かれば選び直してください。
計算結果
計算式
内圧を受ける直管の肉厚を、高圧ガス保安法の例示基準の式で計算します。薄肉の式は、ASME B31.3 の直管の式で係数 $Y$ を 0.4、$W$ を 1 としたときと同じ形です。
薄肉の式（外径と内径の比が 1.5 以下）
厚肉の式（外径と内径の比が 1.5 を超える）
外径と内径の比が 1.5 になるのは、圧力が $\sigma_a \eta$ の 1/2.6（約 38%）のときです。これより低い圧力では薄肉の式、高い圧力では厚肉の式を使います。境目では2つの式が同じ厚さ（外径の 1/6）を出すので、式が切り替わっても結果は途切れません。
呼び厚さとの関係
式で求めた $t$ に腐れしろ $c$ を足し、さらに製造時の誤差 $\delta$ を見込んで、次を満たす呼び厚さを選びます。腐れしろと誤差の見込み方は、ASME B31.3 と同じです。
- $t$：内圧に要る最小厚さ［mm］
- $t_n$：呼び厚さ（スケジュールの厚さ）［mm］
- $D_o$：外径［mm］
- $P$：圧力（ゲージ圧）［MPa］
- $\sigma_a$：設計温度での許容引張応力［N/mm²］
- $\eta$：溶接効率［-］
- $c$：腐れしろ［mm］
- $\delta$：製造時の厚さの誤差（マイナス側）［mm］
製造時の厚さの誤差の目安
| 管 | 製法 | 厚さの誤差（マイナス側） |
|---|---|---|
| STPG（JIS G 3454） | 熱間仕上継目無 | 4 mm 未満は 0.5 mm、4 mm 以上は 12.5% |
| STPG（JIS G 3454） | 冷間仕上継目無・電気抵抗溶接 | 3 mm 未満は 0.3 mm、3 mm 以上は 10% |
| ステンレス鋼管（JIS G 3459） | 熱間仕上継目無 | 4 mm 未満は 0.5 mm、4 mm 以上は 12.5% |
| ステンレス鋼管（JIS G 3459） | 冷間仕上継目無・溶接 | 2 mm 未満は 0.2 mm、2 mm 以上は 10% |
| 大径ステンレス鋼管（JIS G 3468） | 溶接 | 8 mm 未満は 12.5%、8 mm 以上は 10% |
| SGP（JIS G 3452） | － | 12.5% |
出典：日本製鉄 圧力配管用炭素鋼鋼管の納入申請図（JIS G 3454）、日本製鉄 建設用資材ハンドブック 配管用炭素鋼鋼管（JIS G 3452）、JIS G 3459 改正原案の表10、JIS G 3468 改正原案の表8
適用範囲と注意事項
内圧だけを受ける直管の肉厚を、設計の前に見積もるための計算です。
- 使える条件：内圧を受ける直管。許容引張応力は設計温度での値を使います。
- 使えない条件：外圧や真空（管がつぶれる向きの力で厚さが決まる）、エルボ・分岐・フランジ、曲げ・熱膨張・振動による力。ASME B31.3 では、フェライト鋼で 482 °C、オーステナイト鋼で 566 °C を超えると係数 $Y$ が 0.4 より大きくなるので、この式をそのまま使えません。
- 法令の設計：高圧ガス保安法などの対象の設備は、適用する基準の式と許容引張応力で確かめてください。
- 寸法の表の範囲：STPG は 10A〜600A の Sch10〜80、ステンレス鋼管は JIS G 3459 の表7 の 6A〜650A（Sch5S〜20S は 300A まで）、大径ステンレス鋼管は JIS G 3468 の 150A〜1000A（Sch40 は 600A まで）、SGP は 10A〜500A です。表7 と厚さが違う溶接管の寸法（同じ規格の表8）や、ほかの管は「外径と厚さを入力」を選んでください。