リングジョイントガスケット付き管フランジ締結体の計算例

によるフランジの強度計算では，ボルト応力の範囲は最小値が 115（ガスケ ット締付け時のボルト荷重y によるもの）および最大値が281（フランジ半 径方向のモーメントによるもの）と算出される。ボルトについてはSNB7の 降伏応力が 725[N/mm²]であり，通常その半分の 363[N/mm²]まで許容する。

曲げモーメントについては，等価内圧 𝑃_𝑒 =𝜋(123.82+11.13)^{16×2 3}× 10⁶ = 4.1 [MPa]

を算出し，この値を内圧に加算してフランジの応力計算からボルト応力を計

算すると 274.5[N/mm²]となる。いずれの値もばらつきを最大ボルト応力

241[N/mm²]を下回っていないので，ボルト締付け応力としては問題ない。

Table 6-4 リングジョイントガスケット付き管フランジ締結体における

漏えい量基準設計の計算結果例

ケースNo.4

フランジ フランジ 内圧 曲げモーメント 等価内圧 ボルト軸力（JIS最小) ボルト軸力（JIS最大) ボルト軸力（等価内圧) フランジMax

サイズ 材質 [MPa] [kN-m] [MPa] [N/ｍｍ2] [N/ｍｍ2] [N/ｍｍ2] ^{フランジ曲げMax}

3B　class900 SFVA F11A 7 2 4.1 115.4 280.9 274.5 ボルトMax

ボルト本数 ボルト材質 ボルトサイズ 有効断面積 ボルト降伏応力 ^{ボルト降伏応力/2} ガスケットMax

[本] [-] [-] A[mm2] [N/mm2] [N/mm2]

8 SNB7 M24 352.5 725 362.5

ガスケット G降伏応力 G中心径 G幅 オクタ平面幅 G圧壊応力 ^{必要締付け係数}

仕様 σｙ[N/mm2] m y d2[mm] w[mm] a[mm] [N/mm2] αA

R31 OCT F5 340 6.0 150.3 123.82 11.13 7.75 350 2.16

許容漏えい量 実験漏えい量 密封係数 G断面積 総締付け力 最小ボルト軸力 最小ボルト応力 想定締付け係数 最大ボルト応力

[Pam3/s/m] [Pam3/s] ｂ[-] [mm2] [N] [N] [N/ｍｍ2] αA [N/ｍｍ2]

1.E-03 4.2E-04 0.8 1,315 357,624 44,703 126.8 1.9 241.0

ケースNo.5

フランジ フランジ 内圧 曲げモーメント 等価内圧 ボルト軸力（JIS最小) ボルト軸力（JIS最大) ボルト軸力（等価内圧) フランジMax

サイズ 材質 [MPa] [kN-m] [MPa] [N/ｍｍ2] [N/ｍｍ2] [N/ｍｍ2] ^{フランジ曲げMax}

3B　class900 SFVA F11A 7 2 4.1 115.4 280.9 274.5 ボルトMax

ボルト本数 ボルト材質 ボルトサイズ 有効断面積 ボルト降伏応力 ^{ボルト降伏応力/2} ガスケットMax

[本] [-] [-] A[mm2] [N/mm2] [N/mm2]

8 SNB7 M24 352.5 725 362.5

ガスケット G降伏応力 G中心径 G幅 オクタ平面幅 G圧壊応力 ^{必要締付け係数}

仕様 σｙ[N/mm2] m y d2[mm] w[mm] a[mm] [N/mm2] αA

R31 OVL F5 340 6.0 150.3 123.82 11.13 7.75 350 4.33

許容漏えい量 実験漏えい量 密封係数 G断面積 総締付け力 最小ボルト軸力 最小ボルト応力 想定締付け係数 最大ボルト応力

[Pam3/s/m] [Pam3/s] ｂ[-] [mm2] [N] [N] [N/ｍｍ2] αA [N/ｍｍ2]

1.E-03 4.2E-04 0.4 1,315 178,812 22,351 63.4 1.9 120.5

ケースNo.6

フランジ フランジ 内圧 曲げモーメント 等価内圧 ボルト軸力（JIS最小) ボルト軸力（JIS最大) ボルト軸力（等価内圧) フランジMax

サイズ 材質 [MPa] [kN-m] [MPa] [N/ｍｍ2] [N/ｍｍ2] [N/ｍｍ2] ^{フランジ曲げMax}

20B　class600 SFVA F11A 7 2 0.05 4.2 135.7 135.7 ボルトMax

ボルト本数 ボルト材質 ボルトサイズ 有効断面積 ボルト降伏応力 ^{ボルト降伏応力/2} ガスケットMax

[本] [-] [-] A[mm2] [N/mm2] [N/mm2]

24 SNB7 1-5/8UN 1145.0 725 362.5

ガスケット G降伏応力 G中心径 G幅 オクタ平面幅 G圧壊応力 ^{必要締付け係数}

仕様 σｙ[N/mm2] m y d2[mm] w[mm] a[mm] [N/mm2] αA

R73 OCT F5 340 6.0 150.3 584.2 12.7 8.66 350 1.85

許容漏えい量 実験漏えい量 密封係数 G断面積 総締付け力 最小ボルト軸力 最小ボルト応力 想定締付け係数 最大ボルト応力

[Pam3/s/m] [Pam3/s] ｂ[-] [mm2] [N] [N] [N/ｍｍ2] αA [N/ｍｍ2]

1.E-03 1.9E-03 0.8 7,415 2,016,795 84,033 73.4 1.9 139.4

ガスケット係数

ガスケット係数

ガスケット係数

表6-4は，リングジョイントガスケット付き管フランジ締結体の表6-2に示す ケースNo.4，No,5 およびNo.6 の計算結果を示す。ケース No.4は，本論文第 4 章 4.4.の図 4-13（a）の漏えい量測定結果に対応しており，算出したボルト締付 け力と近い値となっている。ケースNo.5は，オーバル形の場合でガスケットと 溝の接触箇所がオクタゴナル形の 4 箇所に対し 2 箇所となっているために，密 封係数bは半分の0.4を採用している。漏えい量との比較は，図4-13（b）であ る。若干ボルト軸力が大きめの計算になっているものの、許容漏えい量は満足 している。

ケース No.6 は，フランジサイズが 20B のオクタゴナル形であり，図 4-20 の 漏えい量測定結果と対応しているが，算出されたボルト軸力84kNに対しおよそ

2 倍の 160kN が必要となっている。これは，金属平型ガスケット付き管フラン

ジ締結体に対し提案した密封係数 b を単純にリングジョイント付き管フランジ 締結体に拡張したことで23度傾斜したシール面の独特な作用（例えばくさび効 果）の影響を考慮していないために，特にサイズの大きいフランジで差異が大 きくなったものと思われる。密封係数 b については，さらにデータを収集して 改良することを今後の課題としたい。