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第26巻 |
広島大学大学院教授 沢 俊行
●ガスケットの接触応力の分布をより一様に設計すべし
●特に金属製は縦弾性係数を小さく，厚さを十分に
●呼び径が8インチ以上の大口径管フランジにはご用心
接触問題の例題として，前回はボルト締結体，とりわけ座金にフォーカスし，その縦弾性係数と厚さの重要性について説きました。座金の効果を期待するのなら，その点を踏まえてきちんと選択してください。実は，同じような例がまだ身近にあります。それが，いわゆる管フランジ締結体（図）。主にプラントでパイプを接続する部品です。
一般に，管フランジと管フランジを接合する場合，両者の間にはシール性を高めるためにガスケットを挟みます。それは形状により，管フランジの接合面全面に接触する「全面座型」と，部分的に接触する「平面座型」に大別でき，おおむね前者は低圧（内部圧力）用途に，後者は高圧用途に使用されます。ここで考えてみてください。接触面積の違いにより用途が異なってくる理由を。
接触面積を変えれば，ボルトで締め付けたときのガスケットの接触応力が変化する。接触面積が広い全面座型では接触応力が小さくなるし，接触面積が狭い平面座型ではそれが大きくなる。当然のことながら，ここでいうガスケットの接触応力は圧縮。逆に，内圧が作用するガスケットに発生する応力は引っ張り。従って，もともとの接触応力，すなわち圧縮応力が大きいほど，高い内圧に耐えられることになります。
かくて，平面座型ガスケットは高圧用，全面座型ガスケットは低圧用とすみ分けされているのです。
図●代表的な管フランジ締結体
ガスケットが管フランジの全面に接触し挟まるケース（a）や，部分的に接触し挟まるケース（b）がある。前者のガスケットを「全面座型」，後者のそれを「平面座型」と呼ぶ。なお，図中のFfはボルトの初期締め付け力で，内圧pが作用することでボルトの軸力がFt分増加し，フランジの接合面の力はボルト1本当たりFc分減少する。
