(57)【要約】【課題】クラックを確実に抑制できる大型異径配管フランジを提供する。【解決手段】反応塔２に接続されるフランジ部１２と、配管１に接続されるハブ部１１とを有する大型異径配管フランジであって、フランジ部１２は、反応塔２の開口部３とボルト締結される外周部１３と、外周部１３の内側に連続しかつハブ部１１に連続する内周部１４とを有し、内周部１４の最小厚みＴｉが外周部１３の最大厚みＴｏの７０％以下に形成されている。【選択図】図５
2020153385.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
塔槽類に接続されるフランジ部と、配管に接続されるハブ部とを有する大型異径配管フランジであって、
前記フランジ部は、前記塔槽類とボルト締結される外周部と、前記外周部の内側に連続しかつ前記ハブ部に連続する内周部とを有し、
前記内周部の最小厚みが前記外周部の最大厚みの７０％以下に形成されていることを特徴とする大型異径配管フランジ。
【請求項２】
請求項１に記載した大型異径配管フランジにおいて、
前記フランジ部は、前記配管側および前記塔槽類側の少なくとも一方が、前記内周部の表面と前記外周部の表面との間の段差を有することを特徴とする大型異径配管フランジ。
【請求項３】
請求項２に記載した大型異径配管フランジにおいて、
前記段差の入り隅部分は、断面円弧状に形成されていることを特徴とする大型異径配管フランジ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載した大型異径配管フランジにおいて、
前記内周部と前記ハブ部との連続部分は、断面円弧状に形成されていることを特徴とする大型異径配管フランジ。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載した大型異径配管フランジにおいて、
前記配管の表面、前記ハブ部の表面、および前記内周部の前記ハブ部に連続する部分の表面が、それぞれ滑らかに連続した形状とされていることを特徴とする大型異径配管フランジ。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載した大型異径配管フランジにおいて、
前記ハブ部は、前記配管に接続される側から前記内周部に連続する側まで外径が一定な円筒形であることを特徴とする大型異径配管フランジ。
【請求項７】
請求項６に記載した大型異径配管フランジにおいて、
前記ハブ部の厚みは、前記内周部の厚みの９０〜１１０％であることを特徴とする大型異径配管フランジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は大型異径配管フランジに関する。
【背景技術】
【０００２】
石油精製や石油化学などの工業用プラントにおいては、塔槽類に配管を接続するために、配管の端部のフランジと塔槽類の開口部とをボルト締結する構造が多用されている。
配管にフランジを形成するために、配管の端部に予め所定形状とされたフランジ部材が溶接される。フランジ部材としては、例えば突き合わせ溶接型（ＷＮ型）など、ボルト締結される円板状のフランジ部と、配管と溶接される円筒状のハブ部とを有する。
フランジの形状については、公益社団法人石油学会（ＪＰＩ）による規格「ＪＰＩ−７Ｓ−１５−２０１１  石油工業用フランジ」が参照される。塔槽類との接続に用いられる呼び径６５０Ａ〜１５００Ａの大型異径配管用フランジについては、「ＪＰＩ−７Ｓ−４３−２００８  石油工業用大口径フランジ」が参照される。
【０００３】
前述した大型異径配管用フランジに例示された突き合わせ溶接型では、フランジ部から立ち上がるテーパ形状（外径がフランジ部側から漸減する円錐台形状）のハブ部が用いられ、ハブ部の円錐面とフランジ部の表面および配管の表面とが鋭角で交差していた。
このような交差部では応力集中が生じ易く、配管やハブ部に応力によるクラックが生じることがある。そこで、フランジ部と交差部および配管との交差部を、それぞれ滑らかに連続した円弧状（楕円の湾曲形状）に形成し、応力集中を緩和させたフランジ部材が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５２−１４００２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述した特許文献１のフランジ部材によれば、ハブ部とフランジ部および配管との交差部を円弧状に形成することで、当該部分の応力集中が緩和されていた。
しかし、特許文献１に基づく応力集中の緩和を図ったにも拘わらず、フランジ部材のハブ部に応力によるクラックが生じることがあった。とくに、前述したＪＰＩ規格に基づいてフランジ部に十分な剛性が得られているにも拘わらず、ハブ部にクラックが生じる事例があり、その改善が求められていた。
【０００６】
本発明の目的は、クラックを確実に抑制できる大型異径配管フランジを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の発明者は、鋭意研究の結果、フランジ部の剛性が高い場合、塔槽類とのボルト締結によってハブ部が拡張されるように変形することを見出し、これを防止するべく本発明の構成に至ったものである。
すなわち、フランジ部の外周部は塔槽類とのボルト締結により配管と反対側に向けて荷重を受ける。一方、フランジ部の内周部は塔槽類内部の圧力により配管側に向かう荷重を受ける。その結果、フランジ部の内側に接続されているハブ部は、フランジ部からハブ部を拡張させるような力を受ける。とくに、フランジ部の剛性が高い場合、ハブ部に伝達される力（ハブ部を拡張させようとする力）が弱まることなくハブ部に伝達される。
そして、フランジ部から伝達される力によりハブ部が拡張されると、ハブ部のフランジ部から遠い側、つまり配管に接続される側は強く拡張されることになり、ハブ部の表面には、周方向の引っ張り力によるクラックが生じたと考えられる。
このような知見のもと、本発明の発明者らは、フランジ部から伝達されてハブ部を拡張させる力を緩和するべく、以下に示す本発明の構成を採用した。
【０００８】
本発明の大型異径配管フランジは、塔槽類に接続されるフランジ部と、配管に接続されるハブ部とを有する大型異径配管フランジであって、前記フランジ部は、前記塔槽類とボルト締結される外周部と、前記外周部の内側に連続しかつ前記ハブ部に連続する内周部とを有し、前記内周部の最小厚みが前記外周部の最大厚みの７０％以下に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
このような本発明では、フランジ部の内周部の厚みが外周部よりも薄く形成されることで、外周部からハブ部に至る領域の剛性が削減され、外周部からハブ部に伝達される力を緩和することができる。
これにより、ハブ部における周方向の引っ張り力が緩和でき、クラックを確実に抑制することができる。
本発明において、フランジ部の外周部は、その厚みやボルト締結用の形状を含めて既存のフランジの規格に基づいて形成することが好ましい。これにより、既存の規格に基づく塔槽類に接続する際に、本発明の大型異径配管フランジを確実かつ円滑に接続できる。
【００１０】
本発明の大型異径配管フランジにおいて、前記フランジ部は、前記配管側および前記塔槽類側の少なくとも一方が、前記内周部の表面と前記外周部の表面との間の段差を有することが好ましい。
【００１１】
このような本発明では、段差の分だけ、内周部の厚みを外周部よりも薄くできる。これにより、内周部の最小厚みが外周部の最大厚みよりも小さいフランジ部を、容易に形成することができる。
このような段差を有するフランジ部としては、配管側には内周部と外周部との間に段差があり、塔槽類側には段差がないもの（内周部が外周部の塔槽類側に偏っている）、塔槽類側には内周部と外周部との間に段差があり、配管側には段差がないもの（内周部が外周部の配管側に偏っている）、および、配管側および塔槽類側にそれぞれ内周部と外周部との間に段差があるもの（内周部が外周部の厚みの中間位置に連続している）、とすることができる。
【００１２】
本発明の大型異径配管フランジにおいて、前記段差の入り隅部分は、断面円弧状に形成されていることが好ましい。
このような本発明では、段差の入り隅部分が断面円弧状に形成されることで、段差の入り隅部分における応力集中を緩和することができる。
【００１３】
本発明の大型異径配管フランジにおいて、前記内周部と前記ハブ部との連続部分は、断面円弧状に形成されていることが好ましい。
このような本発明では、内周部とハブ部との連続部分が断面円弧状に形成されることで、内周部とハブ部との連続部分における応力集中を緩和することができる。
【００１４】
本発明の大型異径配管フランジにおいて、前記配管の表面、前記ハブ部の表面、および前記内周部の前記ハブ部に連続する部分の表面が、それぞれ滑らかに連続した形状とされていることが好ましい。
このような本発明では、配管の表面、ハブ部の表面、ないし内周部のハブ部に連続する部分の表面にわたる領域での応力集中を緩和することができる。
【００１５】
本発明の大型異径配管フランジにおいて、前記ハブ部は、前記配管に接続される側から前記内周部に連続する側まで外径が一定な円筒形であることが好ましい。
このような本発明では、従来多用されるテーパ形状に比べて製造が容易である。
本発明において、ハブ部の外径または内径は、接続される配管と同寸法とすることができる。
【００１６】
本発明の大型異径配管フランジにおいて、前記ハブ部の厚みは、前記内周部の厚みの９０〜１１０％であることが好ましい。
このような本発明では、ハブ部の厚みを内周部の厚みと近い値にできるため、フランジ部とハブ部との接続部分での応力集中を緩和することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の大型異径配管フランジによれば、外周部からハブ部に伝達される力を緩和することにより、ハブ部における周方向の引っ張り力が緩和でき、クラックを確実に抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明が適用される大型異径配管フランジの全体を示す斜視図。
【図２】既存の大型異径配管フランジを示す断面図。
【図３】図２における応力分布を示す断面図。
【図４】既存の大型異径配管フランジに生じたクラックを示す側面図。
【図５】本発明の第１実施形態を示す断面図。
【図６】前記第１実施形態における応力分布を示す断面図。
【図７】本発明の第２実施形態を示す断面図。
【図８】前記第２実施形態における応力分布を示す断面図。
【図９】本発明の第３実施形態を示す断面図。
【図１０】前記第３実施形態における応力分布を示す断面図。
【図１１】本発明の第４実施形態を示す断面図。
【図１２】前記第４実施形態における応力分布を示す断面図。
【図１３】本発明の第５実施形態を示す断面図。
【図１４】前記第５実施形態における応力分布を示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
本発明の実施形態の説明に先立って、本発明の前提となる既存のフランジを用いた配管接続構造について説明する。
【００２０】
〔配管接続構造〕
図１において、配管１は、塔槽類である反応塔２の開口部３に接続され、反応塔２内のガスなどを取り出すものである。配管１と反応塔２の開口部３とを接続するために、配管１の端部には、本発明の大型異径配管フランジであるフランジ部材４が溶接されている。
【００２１】
フランジ部材４は、配管１に溶接されるハブ部５と、開口部３にボルト締結されるフランジ部６と、を有する。
ハブ部５は、一端側がフランジ部６の内周縁から連続して形成されており、他端側を配管１の端部に全周溶接される。
フランジ部６は、外周縁に沿って多数のボルト孔を有し、このボルト孔を挿通する多数のボルト７により反応塔２の開口部３と締結される。
【００２２】
図２において、既存の規格では、フランジ部６は全体が一定の厚みＴｆとされていた。なお、ボルト７が挿通される部分には開口部３側に薄い切欠きが形成される。フランジ部６の厚みＴｆは、配管１の厚みあるいはハブ部５の最大厚みに対しても十分大きな数値とされていた。
図２のフランジ部材４では、ボルト７で締結することで、フランジ部６の外側を開口部３に引き寄せる向き（図中下向き）の力Ｆ１が生じ、フランジ部６の内側では反応塔２から離れる向き（図中上向き）へ変形させる力Ｆ２が働く。これに伴い、ハブ部５には、配管１側を拡径させる向きの力Ｆ３が働く。
【００２３】
図３は、フランジ部材４に前述した力Ｆ１〜Ｆ３が働いたときの各部の応力分布を示す。フランジ部材４のうち、フランジ部６の反応塔２側の領域（黒色ないし濃い色の領域）では応力が小さいが、ボルト７で締結されるフランジ部６の外周側表面、反応塔２と反対側の表面、およびハブ部５と配管１との溶接部分など（白色ないし薄い色の領域）では、応力が大きくなる。
なかでも、ハブ部５と配管１との溶接部分では、薄い色（応力が大きい）がハブ部５の外側面から内側面まで達しており、ハブ部５の配管１側を拡径させる力Ｆ３により周方向に拡張され、図４に示すクラックＣｒを生じるとともに、クラックＣｒが材の表面から内部まで達する可能性がある。
【００２４】
このような既存のフランジ部材４に対し、以下の第１実施形態ないし第５実施形態に示す本発明に基づくフランジ部材１０，２０，３０，４０，５０を用いることで、応力集中を緩和することができる。
【００２５】
〔第１実施形態〕
図５および図６には、本発明の第１実施形態が示されている。
図５において、配管１、塔槽類である反応塔２、開口部３およびボルト７は、図１および図２のフランジ部材４で説明した通りであり、重複する説明は省略する。
本実施形態のフランジ部材１０（本発明の大型異径配管フランジ）は、配管１に溶接されるハブ部１１と、反応塔２に接続されるフランジ部１２と、を有する。さらに、フランジ部１２は、開口部３にボルト締結される外周部１３と、外周部１３の内側に連続しかつハブ部１１に連続する内周部１４とを有する。
【００２６】
外周部１３は、フランジ部１２の外周に沿った矩形断面のリング状部分であり、
その外周縁に沿って多数のボルト孔を有し、このボルト孔を挿通する多数のボルト７により反応塔２の開口部３と締結可能である。
外周部１３の厚さは、ボルト７の挿通部分の内側の開口部３との間にシールが挟み込まれた部分で最大厚みＴｏとされている。
外周部１３は、厚みＴｏやボルト孔の形状や配置などが既存のフランジの規格に基づいて形成され、例えば既存のフランジ部６（図２参照）の外周部と同形状とされる。
【００２７】
内周部１４は、フランジ部１２の外周部１３よりも内側の部分であり、外周部１３の内周から径方向内向きに延び、配管１側に向けて立ち上がり、ハブ部１１に連続している。
内周部１４の厚さは、配管１側に向けて立ち上がるまでの部分が一定厚さとされ、その厚さは厚みＴｉである。厚みＴｉは、外周部１３の厚みＴｏの約５７％とされている。
【００２８】
内周部１４の反応塔２側の表面は、外周部１３の同側表面と同一平面とされている。一方、内周部１４の配管１側の表面と外周部１３の同側表面との間には段差１５が形成されている。この段差１５により、内周部１４の厚みＴｉは外周部１３の厚みＴｏより小さく形成されている。
【００２９】
段差１５の入り隅（段差１５と内周部１４の配管１側の表面で挟まれた凹状の角）には、所定の曲率の円弧状部１６が形成されている。
内周部１４とハブ部１１との連続部分の入り隅にも、所定の曲率の円弧状部１７が形成されている。
【００３０】
ハブ部１１は、円筒状に形成され、一端側の開口が内周部１４の立ち上がり部分に連続するとともに、他端側の開口を配管１の端部に全周溶接される。
ハブ部１１は、内周部１４側から配管１側まで一定の外径の円筒状とされ、その厚さは厚みＴｈとされている。厚みＴｈは、配管１の厚みより大きく、かつ内周部１４の厚みＴｉよりは小さく形成されている。
なお、ハブ部１１の外径は、配管１と同寸法とされ、互いの表面は滑らかに連続されている。
【００３１】
このような本実施形態によれば、以下に述べる効果を得ることができる。
本実施形態では、フランジ部１２の内周部１４の厚みＴｉが外周部１３の厚みＴｏよりも薄く形成されることで、内周部１４つまり外周部１３からハブ部１１に至る領域の剛性が削減され、外周部１３からハブ部１１に伝達される力を緩和することができる。
これにより、ハブ部１１における周方向の引っ張り力が緩和でき、ハブ部１１におけるクラックを確実に抑制することができる。
【００３２】
図６は、配管１に接続されたフランジ部材１０を反応塔２にボルト締結した際の応力分布を示す。
本実施形態のフランジ部材１０では、応力が高い部分（白色ないし薄い色の領域）はフランジ部１２の外周部１３の角部に見られるものの、内周部１４ないしハブ部１１は専ら応力が低い部分（黒色ないし濃い色の領域）となっている。
従って、既存のフランジ部材４（図２参照）で生じていたような、ハブ部５の表裏を貫通するような応力集中（図３参照）が緩和され、同部分におけるクラックＣｒ（図４参照）を抑制することができる。
【００３３】
本実施形態では、外周部１３は、その厚みＴｏやボルト締結用の形状を含めて既存のフランジの規格に基づいて形成した。このため、反応塔２の開口部３が既存の規格に基づいたものであっても、確実かつ円滑に接続できる。
【００３４】
本実施形態では、外周部１３の表面と内周部１４の表面との間に段差１５を設けた。このため、内周部１４の厚みを、段差１５の分だけ外周部１３よりも薄くできる。これにより、内周部１４の最小厚みＴｉが外周部１３の最大厚みＴｏよりも小さいフランジ部１２を、容易に形成することができる。
【００３５】
なお、本実施形態では、配管１側では内周部１４と外周部１３との間に段差１５があり、反応塔２側では同一平面とし、その結果、内周部１４が外周部１３に対して反応塔２側に偏っている配置とした。ただし、内周部１４の外周部１３に対する配置は変更してよく、反応塔２側に段差があり、配管１側が同一平面であるもの（内周部１４が外周部１３の配管１側に偏っている配置）、および、配管１側および反応塔２側にそれぞれ段差があるもの（内周部１４が外周部１３の厚みの中間位置に連続している）、としてもよい。
【００３６】
本実施形態では、段差１５の入り隅部分に断面円弧状の円弧状部１６を形成した。このため、段差１５の入り隅部分における応力集中を緩和することができる。
また、内周部１４とハブ部１１との連続部分においても、入り隅部分に断面円弧状の円弧状部１７を形成した。このため、内周部１４とハブ部１１との連続部分においても応力集中を緩和することができる。
【００３７】
本実施形態では、配管１の表面、ハブ部１１の表面、および内周部１４のハブ部１１に連続する部分の表面が、それぞれ滑らかに連続した形状とされていた。このため、配管１からハブ部１１ないし内周部１４に至る部分の応力集中を緩和することができる。
【００３８】
本実施形態では、ハブ部１１は、配管１に接続される側から内周部１４に連続する側まで外径が一定な円筒形とした。このため、従来多用されるテーパ形状に比べて製造が容易である。
【００３９】
〔第２実施形態〕
図７および図８には、本発明の第２実施形態が示されている。
図７において、配管１、塔槽類である反応塔２、開口部３およびボルト７は、図１および図２のフランジ部材４で説明した通りであり、重複する説明は省略する。
本実施形態のフランジ部材２０（本発明の大型異径配管フランジ）は、配管１に溶接されるハブ部２１と、反応塔２に接続されるフランジ部２２と、を有する。さらに、フランジ部２２は、開口部３にボルト締結される外周部２３と、外周部２３の内側に連続しかつハブ部２１に連続する内周部２４とを有する。
【００４０】
本実施形態において、ハブ部２１、外周部２３、内周部２４、段差２５、および円弧状部２６，２７については、前述した第１実施形態のハブ部１１、外周部１３、内周部１４、段差１５、および円弧状部１６，１７（図５参照）と同様であり、重複する説明は省略し、以下には相違する部分について説明する。
【００４１】
本実施形態において、フランジ部２２は、配管１側の段差２５とともに、反応塔２側にも段差２８を有する。そして、配管１側および反応塔２側の段差２５，２８により、内周部２４は外周部２３の厚みの中間位置（反応塔２から配管１に向かう方向の中間）に連続されている。
フランジ部２２は、配管１側および反応塔２側の両面に段差２５，２８があることで、内周部２４が第１実施形態よりさらに薄く形成され、内周部２４の厚みＴｉは外周部２３の厚みＴｏの約４０％とされている。
本実施形態では、段差２５の入り隅部分に円弧状部２６が形成されているとともに、段差２８の入り隅部分には円弧状部２９が形成されている。
【００４２】
このような本実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様な効果を得ることができる。
図８は、配管１に接続されたフランジ部材２０を反応塔２にボルト締結した際の応力分布を示す。本実施形態のフランジ部材２０においても、応力が高い部分（白色ないし薄い色の領域）はフランジ部２２の外周部２３の角部に見られるものの、内周部２４ないしハブ部２１は専ら応力が低い部分（黒色ないし濃い色の領域）となっている。
従って、既存のフランジ部材４（図２参照）で生じていたような、ハブ部５の表裏を貫通するような応力集中（図３参照）が緩和され、同部分におけるクラックＣｒ（図４参照）を抑制することができる。
【００４３】
〔第３実施形態〕
図９および図１０には、本発明の第３実施形態が示されている。
図９において、配管１、塔槽類である反応塔２、開口部３およびボルト７は、図１および図２のフランジ部材４で説明した通りであり、重複する説明は省略する。
本実施形態のフランジ部材３０（本発明の大型異径配管フランジ）は、配管１に溶接されるハブ部３１と、反応塔２に接続されるフランジ部３２と、を有する。さらに、フランジ部３２は、開口部３にボルト締結される外周部３３と、外周部３３の内側に連続しかつハブ部３１に連続する内周部３４とを有する。
【００４４】
本実施形態において、ハブ部３１、外周部３３、内周部３４、段差３５、および円弧状部３６，３７については、前述した第１実施形態のハブ部１１、外周部１３、内周部１４、段差１５、円弧状部１６，１７（図５参照）と同様であり、重複する説明は省略し、以下には相違する部分について説明する。
【００４５】
本実施形態において、フランジ部３２は、前述した第２実施形態と同様に、反応塔２側にも段差３８および円弧状部３９を有する。そして、配管１側および反応塔２側の段差３５，３８により、内周部３４は外周部３３の厚みの中間位置（反応塔２から配管１に向かう方向の中間）に連続されている。
フランジ部３２は、配管１側および反応塔２側の両面の段差３５，３８が前述した第２実施形態より高く形成され、内周部３４の厚みＴｉは外周部３３の厚みＴｏの約９％とされている。この厚みＴｉは、ハブ部３１の厚みＴｈと略同じとされている。
【００４６】
このような本実施形態によっても、前述した第１実施形態および第２実施形態と同様な効果を得ることができる。
さらに、本実施形態では、ハブ部３１の厚みＴｈが内周部３４の厚みＴｉと略同じ（９０〜１１０％）であるため、フランジ部３２とハブ部３１との接続部分での応力集中を緩和することができる。
図１０は、配管１に接続されたフランジ部材３０を反応塔２にボルト締結した際の応力分布を示す。本実施形態のフランジ部材３０においても、応力が高い部分（白色ないし薄い色の領域）はフランジ部３２の外周部３３の配管１側の角部に見られるものの、内周部３４ないしハブ部３１は専ら応力が低い部分（黒色ないし濃い色の領域）となっている。
従って、既存のフランジ部材４（図２参照）で生じていたような、ハブ部５の表裏を貫通するような応力集中（図３参照）が緩和され、同部分におけるクラックＣｒ（図４参照）を抑制することができる。
【００４７】
〔第４実施形態〕
図１１および図１２には、本発明の第４実施形態が示されている。
図１１において、配管１、塔槽類である反応塔２、開口部３およびボルト７は、図１および図２のフランジ部材４で説明した通りであり、重複する説明は省略する。
本実施形態のフランジ部材４０（本発明の大型異径配管フランジ）は、配管１に溶接されるハブ部４１と、反応塔２に接続されるフランジ部４２と、を有する。さらに、フランジ部４２は、開口部３にボルト締結される外周部４３と、外周部４３の内側に連続しかつハブ部４１に連続する内周部４４とを有する。
【００４８】
本実施形態において、ハブ部４１、外周部４３、内周部４４、段差４５、および円弧状部４６，４７については、前述した第１実施形態のハブ部１１、外周部１３、内周部１４、段差１５、円弧状部１６，１７（図５参照）と同様であり、重複する説明は省略し、以下には相違する部分について説明する。
【００４９】
本実施形態において、フランジ部４２は、前述した第２実施形態と同様に、反応塔２側にも段差４８および円弧状部４９を有する。また、内周部４４の厚みＴｉは外周部４３の厚みＴｏの約９％とされている。この厚みＴｉは、ハブ部４１の厚みＴｈと略同じとされている。
ただし、本実施形態では、配管１側の段差４５の高さが大きく、反応塔２側の段差４８の高さが小さく形成され、内周部４４は外周部４３の厚みの反応塔２側に偏った位置に連続されている。
【００５０】
このような本実施形態によっても、前述した第１実施形態ないし第３実施形態と同様な効果を得ることができる。
図１２は、配管１に接続されたフランジ部材４０を反応塔２にボルト締結した際の応力分布を示す。本実施形態のフランジ部材４０においても、応力が高い部分（白色ないし薄い色の領域）はフランジ部４２の外周部４３の角部に見られるものの、内周部４４ないしハブ部４１は専ら応力が低い部分（黒色ないし濃い色の領域）となっている。
従って、既存のフランジ部材４（図２参照）で生じていたような、ハブ部５の表裏を貫通するような応力集中（図３参照）が緩和され、同部分におけるクラックＣｒ（図４参照）を抑制することができる。
【００５１】
〔第５実施形態〕
図１３および図１４には、本発明の第５実施形態が示されている。
図１３において、配管１、塔槽類である反応塔２、開口部３およびボルト７は、図１および図２のフランジ部材４で説明した通りであり、重複する説明は省略する。
本実施形態のフランジ部材５０（本発明の大型異径配管フランジ）は、配管１に溶接されるハブ部５１と、反応塔２に接続されるフランジ部５２と、を有する。さらに、フランジ部５２は、開口部３にボルト締結される外周部５３と、外周部５３の内側に連続しかつハブ部５１に連続する内周部５４とを有する。
【００５２】
本実施形態において、ハブ部５１、外周部５３、内周部５４、および円弧状部５７については、前述した第１実施形態のハブ部１１、外周部１３、内周部１４、円弧状部１７（図５参照）と同様であり、重複する説明は省略し、以下には相違する部分について説明する。なお、ハブ部５１は、配管１に溶接される側から内周部５４に連続する側まで内径が一定であるが、外径については内周部５４側がやや大きく形成されている。
【００５３】
本実施形態において、フランジ部５２は、前述した第１実施形態のような段差１５がなく、円弧状部５７の反応塔２側の端部（反応塔２に最も近く内周部５４の最小厚みＴｉとなる部分）と、外周部５３の配管１側の表面とは、曲率の大きな円弧状とされた傾斜面５６で接続されている。一方、内周部５４の反応塔２側の表面は、外周部５３の同側表面と同一平面とされている。本実施形態において、内周部５４の最小厚みＴｉは外周部５３の最大厚みＴｏの約７０％とされている。
【００５４】
このような本実施形態によっても、前述した第１実施形態と同様な効果を得ることができる。
図１４は、配管１に接続されたフランジ部材５０を反応塔２にボルト締結した際の応力分布を示す。本実施形態のフランジ部材５０においては、応力が高い部分（白色ないし薄い色の領域）はフランジ部５２の外周部５３の外側面から配管１側の表面に沿って分布し、内周部５４の傾斜面５６の一部まで及んでいる。また、内周部５４の円弧状部５７にも応力が高い部分が生じており、薄い色の領域はハブ部５１にまで及んでいるが、これらは表面から浅い領域に限定されている。
従って、既存のフランジ部材４（図２参照）で生じていたような、ハブ部５の表裏を貫通するような応力集中（図３参照）が緩和され、同部分におけるクラックＣｒ（図４参照）を抑制することができる。
【００５５】
〔他の実施形態〕
なお、本発明は、前述した実施形態の構成に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形等は本発明に含まれる。
前記各実施形態では、配管１を反応塔２の開口部３に接続する例について説明したが、配管１の接続対象としては反応塔２に限らず、貯留槽や処理容器など他の塔槽類であってもよい。
前記実施形態において、開口部３および外周部１３，２３，３３，４３，５３については、既存の大型異径配管用フランジの規格である「ＪＰＩ−７Ｓ−４３−２００８  石油工業用大口径フランジ」に準拠することが好ましいが、これに限らない。
例えば、各実施形態における外周部１３，２３，３３，４３，５３の厚みＴｏ（図５，図７，図９，図１１参照）を、ＪＰＩ規格（例えば図２のフランジ部６の厚みＴｆ）より大きく設定し、この厚みＴｏの７０％以下の厚みＴｉで内周部１４，２４，３４，４４，５４を形成することもできる。この際、外周部の厚みＴｏをＪＰＩ規格より４３％以上大きく設定すれば、内周部の厚みＴｉは既存のＪＰＩ規格の厚さ（厚みＴｆなど）とすることができる。
その他、本発明の実施にあたっては、各実施形態で示した具体的形状に限らず、適宜変形させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は大型異径配管フランジに利用できる。
【符号の説明】
【００５７】
１…配管、２…反応塔、３…開口部、４…フランジ部材、５…ハブ部、６…フランジ部、７…ボルト、１０，２０，３０，４０，５０…フランジ部材、１１，２１，３１，４１，５１…ハブ部、１２，２２，３２，４２，５２…フランジ部、１３，２３，３３，４３，５３…外周部、１４，２４，３４，４４，５４…内周部、１５，２５，３５，４５…配管側の段差、１６，２６，３６，４６…配管側の段差の円弧状部、１７，２７，３７，４７，５７…ハブ部側の円弧状部、２８，３８，４８…反応塔側の段差、２９，３９，４９…反応塔側の段差の円弧状部、５６…傾斜面、Ｃｒ…クラック、Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３…力。
【図１】
2020153385.tif 000003
【図２】
2020153385.tif 000004
【図３】
2020153385.tif 000005
【図４】
2020153385.tif 000006
【図５】
2020153385.tif 000007
【図６】
2020153385.tif 000008
【図７】
2020153385.tif 000009
【図８】
2020153385.tif 000010
【図９】
2020153385.tif 000011
【図１０】
2020153385.tif 000012
【図１１】
2020153385.tif 000013
【図１２】
2020153385.tif 000014
【図１３】
2020153385.tif 000015
【図１４】
2020153385.tif 000016