溝付き機械配管により多用途のパイプが可能

Oct 07, 2023

建設やアップグレードのプロジェクトにおいて最も重要な要素の 2 つは、安全性と完了のスピードです。 安全性を高める 1 つの方法は、可能な限り火気を帯びた作業を排除することですが、現実には、発電所周辺の多くの作業で溶接が必要です。 ただし、溶接が必ずしも必要とは限らない領域の 1 つは、配管システムの設置または拡張です。

パイプ接合方法は高圧高温プロセス配管システムにとって重要ですが、バランス・オブ・プラント配管システムには同じことが言えません。 冷却水、逆浸透、防火、化学処理、潤滑油、圧縮空気などのサービスでは、代替の火炎を使わない接合方法を利用でき、その中には溶接よりも最大 10 倍早く設置できるものもあります。 溝付き機械配管もその代替手段の 1 つです。

溝付き機械式パイプ継手は、溝付き端部パイプ、ガスケット、カップリング ハウジング、および留め具の 4 つの要素で構成されます。 パイプ溝は、パイプの端に冷間成形または機械加工によって溝を形成することによって作成されます。 カップリング ハウジングに封入されたガスケットは、隣接する 2 つの溝付きパイプ端の周囲に配置され、ハウジングのキー セクションが溝に係合します。 ボルトとナットをソケットレンチまたはインパクトレンチで締めて、ハウジングセグメントを固定します。

取り付けられた状態では、カップリング ハウジングがガスケットを包み込み、パイプの周囲の溝と係合して、自己拘束式パイプ継手に漏れのないシールを形成します。 パイプとパイプのジョイント (図 4) に加えて、溝付きカップリングを使用してパイプを溝付き端のバルブ、継手、付属品に接続し、完全な配管システムを作成できます。

ロール溝入れは、パイプ端処理の最も一般的な方法です。 ロールグルービングプロセスは、パイプ壁の小さな部分を半径方向に移動させ、パイプの周囲に外側が凹み、内側がくぼんだ溝を形成します。 この方法は、スケジュール 5 からスケジュール 80 まで、直径 0.75 インチから 72 インチの範囲の炭素鋼、ステンレス鋼、銅、アルミニウムのパイプに使用できます。

溝付きカップリングには、リジッドとフレキシブルの 2 つのタイプがあります。 リジッドカップリングは動きを許さないため、溶接ジョイントやフランジジョイントと同様に、パイプジョイントの剛性が必要な場所に使用できます。 フレキシブルカップリングは、熱や地震の動き、振動や位置ずれに対応するために、限られた量の直線運動と角運動を可能にします。 発電所で使用される溝付きカップリングのほとんどは剛性があり、フレキシブル カップリングは騒音や振動を遮断するために回転機器の周囲でのみ使用されます。 これにより、米国機械学会 (ASME) B31.1 動力配管規格に従ってシステムをサポートおよびガイドできるようになります。

溝付き配管の主な利点は、火炎を発生させずに設置できることです。 溝付きパイプ継手の組み立てには溶接、火炎、熱は必要なく、また、煙も発生しません。 準備に関しては、周囲の可燃物を除去したり清掃したりする必要はなく、換気や防火を強化する必要もありません。 組み立て中にトーチやタンクは必要なく、またパイプフィッターが炎、火花、スラグ、または煙にさらされることもありません。 火の見張りは必要ありません。 その結果、溝付きシステムは人員と財産へのリスクを軽減します。

溶接を最小限に抑えることで、認定溶接工は重要なプロセス システムに集中できる一方、パイプフィッターはプラントのバランス システムを処理できるため、プロジェクトの予定通りの完了に貢献できます。 パイプの溝入れやカップリングの組み立てには、特別な資格やトレーニングは必要ありません。 プロセスは簡単に教えて移すことができます。

これらの利点は、西オーストラリア州のピルバラ地域にあるサウス ヘッドランド発電所の建設中に活用されました (図 5)。 急速な成長により電力プロジェクトへの多額の投資が必要となる中、Horizo​​n Power が所有する施設は、スケジュールが厳しく、遠隔地にあるため、溝付き製品を選択しました。 ディーゼル燃料、原水/消火用水、脱塩水、飲料水、計器空気システム用に選択された溝付き配管により、迅速かつ安全な設置が可能となり、熱間作業の必要性がなくなり、現場でのパイプ端の製作が容易になりました。

溝付き配管の安全上の利点は、システムの設置の速度と容易さによって補完されます。 標準の溝付きカップリングは、溶接継手よりも最大 5 倍、フランジ継手よりも 3 倍速く取り付けることができます。 すぐに取り付けられるカップリングを使用すると、時間を 2 倍に節約できます。 溝付きカップリングの組み立てには特別な工具は必要ありません。また、ほとんどのカップリングにはトルク要件がありません。 さらに、溝付きシステムにより、適切に組み立てられていることを視覚的に確認できます。

スイスのブルにあるアルストムのガス焚き試験施設の建設では、設置の速度と容易さが役立ちました (図 6)。 アルストムは、溝付きカップリング、バルブ、フィッティングを使用して冷却水と消火水の配管システムを結合することで、従来の結合方法と比較して設置時間を 50% 削減することができ、その結果、大幅なコスト削減とプロジェクトの完了の迅速化が実現しました。 また、溝付きコンポーネントにより、メンテナンスや修理の際に簡単にアクセスできるようになります。

溝付きカップリングはメンテナンスのダウンタイムを削減し、すべてのジョイントにユニオンがあるため、必要に応じてシステムへのアクセスが簡素化されます。 カップリングは簡単に分解してジョイントから取り外すことができます。 作業完了後、カップリングは最初の取り付けと同じくらい早く再組み立てできます。 この特性により、メンテナンス、修理、将来の拡張や変更が容易になります。 溝付きメカニカルカップリングは、設計仕様内で適切に取り付けて操作すると、システムの耐用年数が続くまで持続し、漏れや故障が発生しないように設計されています。

溝付きシステムは、火を使わない迅速な設置からメンテナンスの簡素化まで、建設プロジェクトやアップグレードプロジェクトに多くの利点をもたらします。 最も重要なことは、溝付き機械配管は、安全な環境を維持しながら、プロジェクトの完了を早める手段をプラント所有者に提供することです。 ■

—ミッチ・リーは、機械式パイプ接合および防火システムのメーカーである Victaulic の電力市場のビジネス開発スペシャリストです。 彼は建設産業協会の会員でもあります。

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