JIS B 2205:1991 管フランジの計算基準

                                       日本工業規格(日本産業規格)                             JIS
                                                                             B 2205-1991

管フランジの計算基準

Basis for calculation of pipe flanges

1. 適用範囲 この規格は,リングガスケットを用いるボルト締め管フランジ(以下,フランジという。)
の応力計算基準について規定する。
  なお,全面形ガスケットを用いる全面座フランジの計算基準を参考1に,金属面接触フランジの計算基
準を参考2に示す。
    備考1. この規格に定める計算基準は,ガスケット締付時及び使用状態(加圧状態。以下,同じ。)と
            いう二つの独立した仮想段階を想定し,各々の段階においてフランジに発生する応力を計算
            し,評価するときに用いるものである。したがって,ここで計算に使われる荷重は,ボルト
            を締め付けるとき及び内圧力又は外圧力が加わったときにフランジに作用する荷重であり,
            次に示すような荷重は考慮していない。
          (1) フランジを据え付けるときに働く無理な強制力
          (2) 使用中に,接続する配管系から伝えられる外力
          (3) 使用中にフランジ内部に生じる熱応力
          (4) 使用中に,フランジとボルトとの間の熱膨張差によって生じる応力
         2. この規格は,ガスケット締付時及び使用状態のいずれの場合においても,ボルト穴の中心円
            の外側でフランジ面どうしが接触する場合には適用できない。
         3. この規格の中で{}を付けて示してある単位,数値及び計算式は,従来単位によるもので
            あって,参考として示したものである。
2. 記号 この規格で用いる記号は,次による。
       A :  フランジの外径 (mm)。ただし,ボルト穴をフランジの外径まで切り欠いた場合は,切欠きの
          内接円の直径とする。
           n    2
      Ab :     db ,実際に使用するボルトの総有効断面積 (mm2)
            4
      Am :  ボルトの所要総有効断面積 (mm2) で,Am1, Am2のうちの大きい方の値
     Am1 :  使用状態でのボルトの所要総有効断面積 (mm2)
     Am2 :  ガスケット締付時のボルトの所要総有効断面積 (mm2)
       B :  フランジの内径 (mm)。ただし,ハブの軸方向応力           算式において,Bが20g1より小さい
          ときは,Bの代わりにB1を用いることができる。
      B1 :  B+g0 (mm) (f≧1のときの一体形フランジの場合)
      B1 :  B+g1 (mm) (ルーズ形フランジ又はf<1のときの一体形フランジの場合。ただし,fの最小値
          は1である。)

――――― [JIS B 2205 pdf 1] ―――――

2
B 2205-1991
       b :  ガスケット座の有効幅 (mm) で,次による。
            b0≦6.35mmのとき   b=b0
            b0>6.35mmのとき      b  .252 b0
       b0 :  ガスケット座の基本幅 (mm) で,付表2による。
       C :  ボルト穴の中心円の直径 (mm)
       c :  最小溶接寸法のための基本寸法 (mm) で,tn又はtIのうちのいずれか小さい方の値
      Dg :  ガスケットの外径 (mm)
                                                                                        U  0g 2
       d :  係数で,一体形フランジ及び一体形フランジとして計算される任意形フランジの場合は V h0
                                   U     2
                                     h0g0
          ルーズ形フランジの場合は VL
       db :  ボルトのねじ部の谷の径と軸部の径の最小部のいずれか小さい方の径 (mm)
                                                                                        F
       e :  係数で,一体形フランジ及び一体形フランジとして計算される任意形フランジの場合は h0 ルー
                               FL
          ズ形フランジの場合は 0h
       F :  一体形フランジ及び一体形フランジとして計算される任意形フランジの係数で,付図2又は付
          表3による。
      FL :  ルーズ形フランジについての係数で,付図3又は付表3による。
        f  :  ハブ応力修正係数で,付図1又は付表3による(f>1の場合,fはハブの厚さg0の部分の応力
          と厚さg1の部分の応力との比を表す。f<1のときはf=1とする。)。
       G :  ガスケット反力円の直径 (mm)
            b0≦6.35mmの場合は,G=ガスケット面中心円の直径
            b0>6.35mmの場合は,G=(ガスケット接触面の外径)−2b
            ただし,ラップジョイント形フランジは,3.2の図(a)に示すとおりとする。
       g1 :  フランジ背面のハブの厚さ (mm)
       g0 :  ハブ先端の厚さ (mm)
            G2P     G2 P
       H :  4     400     ,内圧力によってフランジに加わる全荷重 (N [{kgf}])
              2      2
            BP      BP
      HD :  4     400     ,内圧力によってフランジの内径面に加わる荷重 (N [{kgf}])
      HG :  W0−H,ガスケット荷重 (N [{kgf}]),すなわち,ボルト荷重と内圧力によってフランジに加わる
          全荷重との差
                   2 b
           2 bGmP100 GmP
      Hp :                 ,気密を十分に保つために,ガスケット又は継手接触面に加わる圧縮力 (N
          [{kgf}])

――――― [JIS B 2205 pdf 2] ―――――

                                                                                              3
                                                                                    B 2205-1991
      HT :  H−HD,内圧力によってフランジに加わる全荷重とフランジの内径面に加わる荷重との差(N
          [{kgf}])
       h :  ハブの長さ (mm) で3.2の図1による。
      hD :  ボルト穴の中心円からHD作用点までの半径方向の距離 (mm) で,3.4の表1による。
      hG :  ボルト穴の中心円からHG作用点までの半径方向の距離 (mm) で,3.4の表1による。
       hT :  ボルト穴の中心円からHT作用点までの半径方向の距離 (mm) で,3.4の表1による。
       h0 :  Bg(mm)
               0
       K :  係数で,BA
                   te 1 t3
       L :  係数で, T   d
       M :  フランジに作用するモーメント (N・mm [{kgf・mm}]) で,次による。
         (1) 使用状態M=M0
          (2) ガスケット締付時M=Mg
      MD :  HDhD,内圧力によってフランジの内径面に加わる荷重によるモーメント (N・mm [{kgf・mm}])
      MG :  HGhG,ガスケット荷重によるモーメント(すなわち,フランジのボルト荷重と内圧力によって
          フランジに加わる全荷重との差によるモーメント)(N・mm [{kgf・mm}])
      MT :  HThT,内圧力によってフランジに加わる全荷重とフランジの内径面に加わる荷重との差による
          モーメント(N・mm [{kgf・mm}])
      Mg :  ガスケット締付時にフランジに作用するモーメント(N・mm [{kgf・mm}])
      M0 :  使用状態でフランジに作用する全モーメント(N・mm [{kgf・mm}])
       m :  ガスケット係数で,付表1による。
       N :  ガスケットの接触面の幅 (mm) で,付表2による。
       n :  ボルトの本数
       P :  内圧力 (MPa [{kgf/cm2}])
       Pe :  外圧力 (MPa{kgf/cm2}])
           C  B
                 g1
       R :    2     ,ボルトの中心円からハブとフランジ背面との交点までの半径方向の距離 (mm)
        r :  隅の丸み (mm) で,0.25g1以上。ただし,4.5mm以上とする。
           K
       T :        の値によって定まる係数で,付図4による。
        t :  フランジの厚さ (mm) で,ガスケット座面の高さ及びガスケット溝の深さは含めない。
       tn :  接続管の厚さ (mm)
       tI :  一体形フランジとして計算する場合は2g0,ルーズ形フランジとして計算する場合は内圧力に対
          する接続管の計算必要厚さの2倍 (mm)。ただし,6.35mm以上とする。
           K
       U :        の値によって定まる係数で,付図4による。
       V :  一体形フランジ及び一体形フランジとして計算される任意形フランジについての係数で,付図
          5又は付表3による。
      VL :  ルーズ形フランジについての係数で,付図6又は付表3による。
      W0 :  使用状態でのボルト荷重 (N [{kgf}])
      Wg :  ガスケット締付時のボルト荷重 (N [{kgf}])

――――― [JIS B 2205 pdf 3] ―――――

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B 2205-1991
     Wm1 :  使用状態における必要な最小ボルト荷重 (N [{kgf}])
     Wm2 :  ガスケット締付けに必要な最小ボルト荷重 (N [{kgf}])
           K
       Y :        の値によって定まる係数で,付図4による。
       y :  ガスケット又は継手接触面の最小設計締付圧力 (N/mm2 [{kgf/mm2}]) で,付表1による。
           K
       Z :        の値によって定まる係数で,付図4による。
               ハブの軸方向応力 (N/mm2 [{kgf/mm2}])
          勿   フランジの半径方向応力 (N/mm2 [{kgf/mm2}])
               フランジの周方向応力 (N/mm2 [{kgf/mm2}])
           懿   常温におけるボルト材料の許容引張応力 (N/mm2 [{kgf/mm2}])
           拿  使用温度におけるボルト材料の許容引張応力 (N/mm2 [{kgf/mm2}])
           替   使用温度におけるフランジ材料の許容引張応力 (N/mm2 [{kgf/mm2}])
            なお,ガスケット締付時に対しては常温における許容引張応力 (N/mm2 [{kgf/mm2}])
           滿  管又は管状部の材料の使用温度における許容引張応力 (N/mm2 [{kgf/mm2}])
            なお,ガスケット締付時に対しては,常温における許容引張応力 (N/mm2 [{kgf/mm2}])
3. フランジの計算
3.1   フランジの計算 フランジの計算は,一般に3.23.5による。ただし,外圧力を受けるフランジ,
割フランジ及び円形穴をもつ非円形フランジは,4.,5.,6.による。
3.2   フランジの種類 ここで取り上げるフランジの種類は,次による。
(1) ルーズ形フランジ
  (a) ラップジョイント形フランジ[図1(a),(b)] スタブエンドと組み合わせて使用するフランジ。
  (b) 差込み形フランジ[図1(c),(d),(e)] フランジを管にねじ込むか又は差し込んで図1(d),(e)のよ
      うに溶接で取り付けるもの。
(2) 一体形フランジ[図1(f),(g),(h),(i),(j)] フランジを管と一体に鋳造若しくは鍛造したもの,又
    は図1(g)(j)のようにフランジと管とが一体となるように完全溶込み溶接したもの。
(3) 任意形フランジ[図1(k),(l),(m),(n),(o)] フランジを図1(k)(o)のように管に溶接で取り付け
    たもの。これは一体形フランジとして計算しなければならない。ただし,次の数値のどの値をも超え
    ない場合は,単純化のためハブなしルーズ形フランジとして計算してもよい。
                                     B
                         g0  16 mm,       300, P   2 MPa[{20 kgf / cm2}],
                                                                       使用温度  370℃
                                     g0

――――― [JIS B 2205 pdf 4] ―――――

                                                                                              5
                                                                                    B 2205-1991
                                      図1 フランジの種類

――――― [JIS B 2205 pdf 5] ―――――

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