フランジボルトそしてフランジナットパイプラインシステムと圧力容器の接続において、六角穴付きボルトは重要な部品です。その構造上の特徴は、ボルトの頭部またはナットの底部に一体化されたフランジ面に反映されています。この一体型設計は、従来のボルトと平らなワッシャーの機能を融合させています。フランジ面の直径は通常、ボルトの直径の2.5～3倍です。例えば、M20ボルトのフランジ面の直径は50～60mmの範囲にあることが多く、接触面積を増やすことで接続面の圧縮応力を効果的に低減します。ASME B18.2.6規格によれば、フランジボルトの六角対辺寸法は、フランジ面の構造強度に合わせるために、通常のボルトに比べて約15％大きくなっています。
技術的パラメータの選定において、フランジボルトの強度等級は一般的に8.8または10.9に達し、引張強度はそれぞれ800MPa以上、1040MPa以上である必要があります。高温高圧環境下では、ASTM A193 Gr.B7規格の合金鋼ボルトがよく使用され、450℃の環境下でも安定した性能を維持できます。対応するフランジナットは、強度の均衡という原則を満たす必要があります。代表的な規格はASTM A194 Gr.2Hで、硬度はHRC22～32の範囲で制御されます。表面処理技術においては、Dacrometコーティングは1000時間以上の塩水噴霧耐性を提供し、溶融亜鉛めっき層の厚さは通常50～80μmに制御され、屋外環境において10年以上の耐腐食性を確保します。
このタイプのファスナーの典型的な適用範囲は、高い密閉性と耐振動性が求められる接続部に集中しています。石油化学産業のパイプラインフランジ接続では、フランジボルトセットが一般的に使用されています。DN300以上のパイプラインでは、フランジ1枚あたり16～24セットのボルトを装着する必要があり、ボルトの予圧力はボルト材料の降伏強度の30%～70%以内に制御する必要があります。タービンやコンプレッサーなどの回転機器のフランジ接続では、緩み止め性能が重視されます。この際、Spirax緩み止めナットと併用することで、振動条件下での予圧力の低下を5%以内に抑えることができます。熱膨張を伴う熱交換器フランジの場合、使用温度における熱応力を計算し、熱膨張係数が一致するボルト材料を選択する必要があります。例えば、304ステンレス鋼ボルトの熱膨張係数は17.3×10^-6/℃です。炭素鋼フランジとの差がある場合は、補正計算を行う必要があります。
使用利益分析の観点から見ると、フランジボルトの主な利点は、接触圧力分布の均一性です。フランジ面は応力集中係数を約40％低減し、鋳鉄やプラスチックなどの低強度材料の接続に特に適しています。同時に、一体型設計により部品点数が削減され、DN500フランジ接続において、従来のボルトガスケットの組み合わせと比較して、取り付け時間を30％短縮できます。しかし、限界も明らかです。フランジ面構造により、単体重量が20％～25％増加し、スペースが限られた小型機器への設置に影響を与える可能性があります。コスト面では、同じ仕様のフランジボルトの価格は普通のボルトより15％～30％高くなりますが、頻繁に分解する必要がある点検口の位置では、その耐焼き付き性能によりメンテナンスコストを削減できます。実際の用途では、フランジ面と接続面の平行度誤差は 0.05 mm 未満である必要があることに注意してください。そうでないと、片側過負荷が発生し、早期に故障する可能性があります。
投稿日時: 2025年3月25日