PPパイプを溶接なしで接続する方法』 

PPパイプを溶接せずに接合する方法と実践ガイド

溶接を行わずに PP パイプを接合することは、厳しい納期で作業するエンジニアや、現場で電力を利用できない環境で作業するエンジニアにとって重要なソリューションになりつつあります。私たちの実践では、従来のポリフュージョン溶接では、発電機の欠如やはんだごての故障が原因で設置セクション全体が停止するのに対し、機械式フィッティングでは数分で作業を完了することができた様子を観察しました。加熱装置を使用せずに直径 20 ～ 110 mm のポリプロピレンパイプを迅速に接続する必要がある場合、最も信頼性の高い方法は、圧縮継手、フランジ接続、およびシール材を使用したねじ切り継ぎです。以下では、工業用水や化学処理システムにおける実際の導入事例に基づいて、それぞれの方法を詳しく分析していきます。

彼らが溶接を拒否する理由: リスクと限界の分析

従来のポリプロピレン溶接 (PP-R) は、モノリシック システムを作成するためのゴールドスタンダードと考えられていますが、この方法には厳しい制限があり、設計文書で無視されることがよくあります。主なリスクは人的要因です。通常よりわずか 5 ～ 10 秒だけパイプを過熱すると (250 °C ではなく 260 °C)、内部ローラーが形成され、パイプの流れ領域が 30 ～ 40% 狭まります。私たちはノボシビルスクの施設で、このような「目に見えない」欠陥により、システム内の圧力が3か月の稼働後に臨界値まで低下し、ライザーの完全な交換が必要になる状況に遭遇しました。さらに、クラス B-Ia の危険区域では、特別な許可と設備がなければ溶接は不可能であるため、石油化学プラントでは溶接を行わずに PP パイプを接合することが唯一の合法的な選択肢となっています。

2 番目の要因は温度変形です。溶接シームにより強固な固定が形成され、パイプの線膨張 (係数 0.15 mm/m・°C) により、サポートとエルボに大きな力が伝達されます。機械的接続、特に圧縮接続は、アセンブリを破壊することなく熱膨張を補償するある程度の可動性を備えています。これは、温度変化が 1 日あたり 60°C に達する給湯システムに特に当てはまります。非溶接法の使用により、建物構造への負荷が軽減され、はんだ付け領域での微小亀裂の発生が回避されます。

3つ目は修理のスピードです。パイプライン事故が発生した場合、ダウンタイムは金額で測定されます。溶接には、剥離、加熱、接合、冷却 (各接合部につき少なくとも 3 ～ 5 分) に加えて、ツールを準備する時間が必要です。メカニカルフィッティングはレンチを使用して 40 ～ 60 秒で取り付けられます。緊急事態において、生産中の水の供給を回復する必要がある場合、この違いは決定的になります。ただし、すべての方法が高圧に適しているわけではないことを理解することが重要です。テクノロジーの選択は、システム内の動作圧力と輸送される媒体の種類によって異なります。

当社の顧客の 1 人は、安価な継手の金属インサートが腐食し、1 年間使用した後に漏れが発生するという問題に直面していました。これは、防食コーティングまたは全樹脂構造を備えた高品質のコンポーネントを選択することの重要性を強調しています。継手のバッチを購入する前に、必ず適合証明書を確認してください。

方法 1: 迅速な取り付けのための圧縮継手

圧縮継手は、家庭用および商業用分野で溶接を行わずに PP パイプを接続する最も一般的な方法です。このような継手の設計には、本体、ユニオン ナット、分割リング (コレット)、および O リングが含まれます。動作原理は、ナットを締めたときにパイプの周囲でコレットが機械的に圧縮され、密閉されたアセンブリが形成されることに基づいています。この方法は直径 16mm ～ 63mm に最適ですが、より大きなサイズ用のモデルも用意されています。主な利点は、溶接では不可能な、繰り返しの分解と継手の再利用が可能であることです。

取り付けプロセスは非常に簡単で、溶接工の資格は必要ありません。まず、パイプが楕円にならないように特別なハサミで軸に対して厳密に垂直に切断されます。次に、パイプがフィッティングに入るときに O リングが損傷しないように、面取りが削除されます。パイプにユニオンナットとコレットを取り付け、継手本体にパイプが止まるまで挿入します。最終段階では、ナットを手で締め、レンチを使用して 1 ～ 1.5 回転締めます。ここで締めすぎると、締めすぎと同じくらい危険です。力が強すぎると、コレットが変形したり、パイプが潰れたりして、漏れが発生する可能性があります。

動作温度を考慮することが重要です。標準 EPDM O リングは +95°C までの温度に耐えることができ、ほとんどの家庭用温水システムに適しています。ただし、攻撃的な化学環境または 100°C を超える温度の場合は、FPM (バイトン) シール付きの継手を使用する必要があります。万能な解決策はないため、シーラントの耐薬品性を常にサプライヤーに確認することをお勧めします。たとえば、一部の油や溶剤は EPDM ゴムを急速に劣化させ、シール性を失わせます。

圧縮継手のコストは溶接継手の 3 ～ 5 倍高くなりますが、取り付けの速度と電気代や設備のコストがかからないことで、元が取れます。少量の作業または修理チームの場合、これはよりコスト効率の高いソリューションです。継手を選択するときは、本体の補強材の存在に注意してください。寒い季節に設置中にプラスチックの亀裂が生じるのを防ぎます。脆いプラスチックは、構造が強化されていない場合、-10°C 以下の温度で締め付けると破裂する可能性があります。

接続の耐久性を確保するために、圧力を加えてから 24 時間後にアセンブリを目視検査することをお勧めします。これは、シールが初期に収縮する可能性があるためです。湿気が検出された場合は、ナットを 4 分の 1 回転締めるだけです。

方法 2: 産業用ラインのフランジ接続

大口径パイプライン (75 mm 以上) やポンプやバルブの頻繁なメンテナンスが必要な領域の場合、フランジ接続が唯一の選択肢になります。この方法では、ポリプロピレン パイプを金具、バルブ、タンクと接続することができ、最大 1.6 MPa (PN16)、さらには 2.5 MPa (PN25) の圧力でも高い強度と気密性を実現します。この方法の本質は、パイプの端にポリエチレン製のカラーを溶接（または内蔵）し、次に緩い鋼製フランジでガスケットを介して機器の合わせフランジに押し付けることです。

カラーの形成プロセス自体は熱処理 (パイプへのカラーの突合せ溶接) を必要とすることがよくありますが、システム要素の最終接続はボルト締めによって行われ、ルートでの組み立て時に接合部を加熱することはありません。これにより、大口径パイプ用の溶接機が適合しない、または十分な出力がない現場で複雑なユニットを設置することができます。当社は、廃水処理プラントを近代化する際にこの技術を使用しました。そこでは、既存の金属コレクタに PP パイプの新しいセクションを切断する必要がありました。

ここで重要な要素は、ガスケットの正しい選択です。冷水にはパロナイトまたはゴム製ガスケットが適していますが、熱水および蒸気には弾性を失わずに高温に耐えられるテフロン (PTFE) またはグラファイト シールを使用する必要があります。ガスケットの選択の誤りは、漏れの一般的な原因です。私たちはかつて、85°C の冷却剤を使用したシステムに安価なゴム製ガスケットを取り付けると、2 週間の稼働後にガスケットが絞り出され、技術フロアに浸水が発生する様子を目にしました。

ガスケットに均一な圧力がかかるように、トルク レンチを使用してボルトを十字に締める必要があります。締め付けが不均一であると、フランジの位置ずれや局部的な漏れが発生します。締め付けトルクはフランジ径とボルトの強度クラスによって異なります。メーカーは通常、パスポートデータにこれらの値を示します。これらの推奨事項を無視すると、カラーの破損やスチール フランジの変形が発生する可能性があります。

フランジ接続により、継手の洗浄や交換のためにパイプラインの一部を簡単に取り外すことができます。これは、衛生とアクセスの要件が最も厳しい食品および製薬業界にとって非常に重要です。ただし、フランジは溶接継手と比較してパイプラインの長さに沿ってより多くのスペースを占めることを覚えておく価値があり、コンパクトなユニットを設計する際にはこれを考慮する必要があります。

試運転前に、取り付け上の欠陥の可能性を特定するために、動作圧力の 1.5 倍を超える圧力でシステムの油圧テストを必ず実行してください。これは標準的な手順であり、将来の事故を防ぐことができます。

方法 3: ねじ減速機とシーリング

ネジ付き継手 (金属インサートを備えた真鍮またはプラスチック) を使用すると、既存の金属配線を備えたシステムにポリプロピレン パイプを統合できます。配管器具やボイラー、メーターなどを接続する際に欠かせない工法です。ここでの主な課題は、ねじ接続の気密性を確保することです。これは、PP 材料自体には、軟質金属のようにねじをセルフシールするのに十分な延性がないためです。

PP パイプのねじ接続部をシールするには、ペーストを含む亜麻トウ、FUM テープ、嫌気性シーラントの 3 つの主な材料が使用されます。ペーストを使用した亜麻は、亜麻を腐敗から保護し、気密性を損なうことなく接続を調整（最大 45 度）できるため、暖房および温水システムにとって最も信頼性の高い選択肢です。 FUM テープは冷水やガスには便利ですが、温水では材料の膨張係数の変化により、繰り返し加熱中に「漏れる」可能性があります。嫌気性シーラントはモノリシック接続を提供しますが、アセンブリを分離不可能にし、メンテナンス性の考えに矛盾します。

金属製のフィッティングをプラスチック製のフィッティングにねじ込む場合 (またはその逆)、正しい締め付けトルクが重要です。ポリプロピレンは金属に比べて引張強度が弱く、過度な力が加わると継手本体に亀裂が発生します。力を強めるためにてこの作用を使用せず、手工具のみを使用することをお勧めします。接続部に漏れがある場合は、レンチを強く引っ張るよりもシール材を追加する方が良いでしょう。規則があります。金属ねじは、圧縮開始後 3 ～ 4 回転以内にプラスチックねじに入ります。

もう 1 つの問題は、異種金属間の接触点での電気化学的腐食です (低品質のニッケルメッキ真鍮継手を使用した場合)。塩分濃度の高い水では、急激な糸切れにつながる可能性があります。これを避けるには、高品質の真鍮 CW617N またはステンレス鋼 AISI 304 で作られた継手を選択してください。安価なシルミン継手は、突然破壊される危険性があるため、給水システムでの使用は固く禁止されています。

PPパイプからねじに移すには、溶融金属インサートを備えた特別なカップリングが使用されます。工場でプラスチックに溶ける金属の品質によって、組み立ての信頼性が決まります。購入するときは、プラスチックの内側の金属部分に切り込みがあることに注意してください。これにより、材料の接着が向上し、締め付け時にインサートが回転するのを防ぎます。

ネジ付きユニットを取り付けた後は、メンテナンスのために常にアクセスできる状態にしておいてください。このような接続部を壁に埋め込まないでください。溶接接続部よりも漏れの危険性が高くなります。点検用ハッチまたは取り外し可能なパネルを使用してください。

品質基準と材料認証

PP パイプの溶接なし接続用のコンポーネントを選択する場合は、システムの安全性と耐久性を保証するために、国際規格および国内規格に従う必要があります。ロシアおよびEAEU諸国では、主な文書はGOST 32415-2013であり、熱可塑性プラスチック製の圧力パイプおよび継手の技術的条件を規制しています。この規格への準拠は宣言証明書によって確認され、サプライヤーは要求に応じて提出する必要があります。このような文書の欠如は偽造品の最初の兆候であり、その使用は対象物に直接的なリスクをもたらします。

高い品質要件が求められる輸出プロジェクトや現場では、多くの場合、欧州規格 DIN 8077/8078 または ISO 15874 への準拠が求められます。これらの規格では、幾何学的寸法、パイプの楕円形、継手の表面品質について厳しい要件が設定されています。たとえば、パイプの外径の公差は、直径が 50 mm までの場合は ±0.3 mm を超えてはなりません。そうでない場合、圧縮継手はしっかりとしたシールを提供できません。材料が規定の圧力に耐えられるかどうかを確認するために、20°C および 95°C での静水圧強度試験レポートをリクエストすることをお勧めします。

製品のラベル表示には特に注意を払う必要があります。高品質の継手には、メーカー、材質 (PP-R、PP-H、PP-B)、呼び圧力 (PN10、PN20、PN25)、製造日を示す明確で消えないマーキングが付いています。マーキングがない、またはその不鮮明さは、鋳造技術の違反を示しています。税関の安全検査に合格したことを証明する EAC (ユーラシア適合) マークを確認することも重要です。

私たちの実務では、鋳造時にリサイクル材料を使用したために、証明書のない継手のバッチが大規模な漏れを引き起こしたケースがありました。再生ポリプロピレンは分子構造が不安定で、応力がかかると亀裂が発生しやすくなります。商品のバッチごとに常に品質証明書を要求し、大規模な設置を開始する前に、ゲージを使用して継手の形状をランダムにチェックします。

プロジェクトに飲料水の取り扱いが含まれる場合は、材料が衛生証明書を取得しており、衛生基準に準拠していることを確認してください。低品質プラスチックから水への有害物質の移行は容認できません。 NSF 証明書 (米国の場合) または WRAS (英国の場合) は、作業がロシア連邦で行われた場合でも、高品質の指標として役立ちます。

すべてのサポート文書を施設のアーカイブに保管してください。これは、システムを運用するときや保証に関する紛争が発生した場合に必要になります。

高負荷の産業機器との統合

非溶接 PP パイプ接続は、多くの場合、石油精製および化学産業の極限条件で稼働する熱交換器、反応器、容器などの複雑なエンジニアリング システムの一部にすぎません。このようなユニットの信頼性は、関連する機器の品質に直接依存します。ここでは、次のようなハイテク部品の製造を専門とする企業のソリューションを紹介します。無錫開勝電力石油化学設備有限公司.

この会社は、従来の材料がすぐに故障してしまう過酷な環境でも動作できる熱伝達装置を開発および製造しています。チタン製シェルアンドチューブ熱交換器、ASME 高圧ユニット、316 ステンレス鋼または C46400 船舶用真鍮波形チューブ束などの製品は、厳しい国際 PED および ASME 規格の認証を取得しています。このようなコンポーネントを適切に選択された溶接なし PP パイプ接続と組み合わせて使用​​すると、システム全体の完全性が保証されます。

たとえば、ポリプロピレンラインをニッケル合金 (N06625) または銅ニッケル合金 (C70600) で作られた熱交換器に接続する場合、材料の熱膨張係数の違いと電気化学的適合性を考慮することが重要です。無錫開盛のスペシャリストは、これらのニュアンスを考慮したカスタマイズされたソリューションを提供し、海水淡水化、造船、省エネプロジェクトのための安定したシステムの構築を可能にします。同社の機器は高い耐食性と高圧耐性を備えているため、継手から熱交換器に至るすべての要素が信頼できる 1 つのユニットとして機能する必要がある現代の配管システムにとって理想的なパートナーとなっています。

よくある質問

圧縮継手は壁に隠して設置するのに使用できますか?

メンテナンスのためアクセスできない建物構造内で、圧縮継手を含む取り外し可能な接続を隠すことは、厳密には推奨されません。一部のメーカーは信頼性を主張していますが、熱膨張や振動によりユニオンナットが緩むリスクは依然として残っています。 SP 30.13330.2020 によると、すべての取り外し可能なユニットは検査および修理のためにアクセスできる必要があります。隠蔽設置が避けられない場合は、溶接継手またはコンクリート用に設計された特別な永久圧入金具のみを使用してください。ただし、その場合でも、検査用ハッチを設けることをお勧めします。

溶接なしで接続できる最大パイプ径はどれくらいですか？

直径 110 mm までのパイプ用の圧縮継手を見つけることは技術的には可能ですが、締め付けに大きな力が必要であり、人的ミスが発生する可能性が高いため、実際の使用は困難です。直径が 63 mm を超える場合、最も合理的で信頼性の高い方法は依然としてフランジ接続です。取り付けに必要な労力を軽減しながら、必要な気密性と強度を実現します。 90 mm パイプに圧縮ジョイントを手動で組み立てようとすると、圧縮品質が低下し、その後の事故が発生することがよくあります。

O リングはフィッティング内でどのくらいの期間使用できますか?

O リングの耐用年数は、温度、圧力、媒体の化学組成などの動作条件によって異なります。冷水供給システムで使用する場合、高品質の EPDM リングは 20 ～ 25 年以上持続します。給湯システム (60 ～ 70°C) では、資源は 10 ～ 15 年に短縮されます。水中に塩素やオゾンが含まれると寿命が半減することがあります。重要なコンポーネントについては、漏れが発生するのを待つのではなく、5 ～ 7 年ごとにシールの交換を予防保守計画に組み込むことをお勧めします。

結論と選択の推奨事項

溶接を行わずに PP パイプを接続することは、単なる代替手段ではなく、多くの場合、特定の設置および操作タスクに対する唯一の正しい技術的解決策です。特定の方法の選択は、パイプラインの直径、動作圧力、ノードへのアクセス条件によって決まります。アパートやオフィスの屋内配線の場合、圧縮継手は速度と信頼性の最適なバランスを提供します。工業用ラインおよびポンプグループにとって、フランジは依然として卓越した機能を備えています。ネジ付きアダプタは機器の最終接続に不可欠です。

何百もの完了したプロジェクトから私たちが学んだ主な教訓は、建具の品質を節約することは常に裏目に出るということです。壁が薄くねじ山が粗悪な安価な中国製継手は、ブランド品に比べてコストが 10 分の 1 である可能性がありますが、交換にかかるコストと水漏れ後の部屋の修理は、システム全体の予算を超えてしまいます。信頼できるサプライヤーを信頼し、証明書を要求し、信頼性のために過剰なお金を払うことを恐れないでください。

大規模プロジェクトを計画しており、最適な継手の選択、非溶接コンポーネントのコストの計算、パイプラインと複雑な熱交換装置の統合についてアドバイスが必要な場合は、当社の専門家がいつでもお手伝いいたします。当社は、Wuxi Kaisheng LLC などのパートナーを含む大手メーカーと協力しており、各テクノロジーの微妙な違いを内部から理解しています。

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