技術論文

ガスケットの締付けトラブルとその対策

1. はじめに（変形・破損、圧壊など）が Figure3のように製品の一部分的に生じる事例で、最もよくみられる現象である。

現在、プラントの配管などの締結作業者の世代交代によりバルカー技術誌締付け技能者の不足が懸念されている。
プラントにおけるガスケットのトラブルは多々あるが、施工不良によるものが全体の約2／3を占めるとの調査がある。施工不良によるトラブルは大きく以下の3 点に大別することができる。
・締付け不足・片締め
本報ではそれぞれのトラブルと対策について紹介する。

Figure1

Summer 2016

・過剰締付け締付け不足による変形

2. 施工不良によるトラブルの紹介
２-1）締付け不足

No.31

締付け不足によるトラブルとしては、締付け直後に起こる初期漏れが挙げられる。それ以外に初期締付け時には漏れが発生していなくてもクリープ緩和による締付面圧低下により運転中に漏れる場合も事例として挙げられる。また、漏れという状態ではなく締付面圧の低下によってフランジとガスケッ

Figure2

過剰締付けによる圧壊 1）ト間の摩擦力が低下し、内圧によってガスケットが押し出され、Figure1のように全周もしくは製品の一部分が変形・破断し漏れに至る事例もある。
２-2）過剰締付け
過剰締付けによるトラブルとしては、主にガスケットの圧縮破壊（圧壊）が挙げられる。
圧壊によりFigure21）のような多数の周状の亀裂が生じ、締付面圧が低下することにより漏れに至る。

Figure3

片締めによる変形

２-4）
クリープ緩和による漏れの発生メカニズム２-3）片締め
片締めによるトラブルは、ガスケットに部分的な「締付け不足」、「過剰締付け」もしくは両方ある状態であり、上記の現象２-1）でトラブルが起きる原因の一つとしてガスケットのクリープ緩和の話を挙げた。
ガスケットはクリープ緩和によって締付面圧が Figure4のよ8ガスケットの締付けトラブルとその対策うに徐々に低下する。

題になるかというと、熟練技能者による締付けと新人による締通常、ガスケットは締付力を負荷すると時間経過とともにク付けではその結果に差が見られるからで、その差を埋めるたリープによって締付面圧が低下していき、Figure4のように気めにトルクレンチなどの道具を使用することが考えられる。

密限界面圧を下回ると漏れが発生する。締付け不足がある

また、フランジ面間が離れている場合、ボルト軸力がフランと想定よりも早期に漏れが発生するため、初期の締付力を十ジを引き寄せる力に使われてしまい、ボルト軸力がガスケット分に確保することにより、漏れが発生する気密限界面圧に至締付力として伝達されにくくなるため、十分な締付力が得らるまでの時間を遅らせることができる。

れずに漏れることがある。そのため、フランジ面間の是正が必要となる。
Table1

バルカー技術誌

Summer 2016
No.31

Figure4 クリープ緩和による締付面圧の低下

一方、ガスケットからのアプローチとして気密限界面圧の締付け不足の原因と対策方法

締付け不足の原因
対策方法
厳密な締付力管理（トルク管理、 ・‌トルクレンチなどを用いてトルクを‌軸力管理等）
がなされていない
管理・‌トルクレンチの使用
適切な工具の不使用
・‌締 付力に応じた長さのレンチの使用ボルトの摩擦・錆の除去（錆や潤滑剤の不使用）・潤滑剤の塗布
ボルトの強度不足
・高強度ボルトの使用（塑性変形の発生）・‌フランジ面間の是正‌
フランジ面間が離れている（ASME PCC-12）ではガスケット厚さの2 倍までとしている）

低い（＝漏れにくい）
ガスケットを使用することも効果的である。
例えば、ジョイントシートガスケットとふっ素樹脂シートガスケット

３-2）過剰締付けを比べた場合、ジョイントシートガスケットの方が気密限界面過剰締付けが生じる原因と対策方法をTable2に示す。

圧は高いため、少しでも面圧低下が起こると漏れが発生す

摩擦係数の小さい素材を使用する場合、フランジとの摩る。一方、ふっ素樹脂シートガスケットは気密限界面圧が低擦係数が小さく滑りやすくなるため、より圧壊しやすくなるた

いため、多少面圧低下が起きたとしても漏れは発生しにくい。

め注意を要する。ジョイントシートガスケットのような一般的なガ

ただし、ふっ素樹脂シートガスケットはジョイントシートガスケット

スケットよりも膨張黒鉛シートやふっ素樹脂ジャケットガスケットよりもクリープ緩和が大きいため、ガスケットの特性（シール性などの摩擦係数が低い素材を用いたガスケットで発生しやす能の優劣、クリープ緩和の大小など）を考慮した上で、総合い。

的に選定することが重要となる。

Table2

過剰締付けの原因と対策方法

過剰締付けの原因
締付け管理がなされていない
摩擦係数の小さい素材（膨張黒鉛、ふっ素樹脂ジャケットなど）の使用
ペーストの過剰塗布
フランジの表面粗さが合っていな
い

対策方法
・‌トルクレンチなどを用いてトルクを管理
・トルク管理の実施
・‌塗 布量の管理（ペーストの厚みは数十μ m で十分）・‌使用するガスケットの最適な粗さに仕上げる（Table3, 4）

また、ペーストの過剰塗布やフランジの表面粗さが細かすFigure5

気密限界点（S1）とシール性の関係

ぎる場合、フランジとガスケットとの摩擦力が小さくなり圧縮破壊を起こす可能性もあり、ペースト塗布量の管理やフランジメ

3. トラブルの発生原因とその対策
３-1）締付け不足
締付け不足が生じる原因と対策方法をTable1に示す。
例えば厳密な締付け管理がなされていない場合になぜ問
9ンテナンス時の過剰な磨きに注意が必要である。ガスケットの当たり面を現場で修正する場合は、Table3を目安とし、手仕上げによる。手仕上げによる修正が不可のものについては、Table4を参考にして機械加工により修正する3）。

技術論文

Table3

4. まとめ

手仕上げの目安 3）

ガスケットの種類

仕上げの目安ジョイントシート
うず巻形ガスケット
またはPTFEガスケット

本報にて施工不良によるトラブルの紹介とその対策を紹介

中目のヤスリ仕上げ

平形金属被覆ガスケット

中目のサンドペーパー仕上げ
細かいサンドペーパー及びコンパウンド磨き仕上げ

リングジョイント3）

Table4 フランジのガスケット接触部の表面粗さ

表面粗さの呼び値（Ra)
水系流体
ガス系流体
油系流体

名称
ゴムシートガスケット
布入りゴムシートガスケット
ジョイントシートガスケット

12.5

した。
配管施工時には以下の項目に注意して締付けることによりトラブルを起こさず、長期に健全にガスケットを使用することができる。
○配管アライメント（直角度、軸差、面間）に注意する。
（ASME PCC-1を参考）○ボルトは適正な強度のものを使用、錆を落とし、潤滑剤を塗布する。

PTFEソリッドガスケット
PTFE 被覆ガスケット

6.33.2○締付けるのに適切な工具を選定する。
○適切な締付け方法（JIS B2251）
で締付ける。

うず巻形ガスケット
リングジョイントガスケット

1.6○ペースト塗布量や滑りやすい環境にならないように注意する。

３-3）片締め
片締めが生じる原因と対策方法をTable5に示す。

いよう当社ガスケットの推奨締付面圧で締付けて頂くよう推法や手順で解消できる。締付けの際には、フランジの状態は奨する。参考として、当社ガスケットの推奨締付面圧の一覧

ASME PCC-1に、締付けはJIS B2251に準拠することで、をTable6に示す。

効率かつ適正に締付けができる。ぜひ参考にしていただきたい。

Table6

推奨締付面圧ガスケット

Table5

片締めの原因と対策方法

片締めの原因最初から大きな締付力で締付ける
ボルトの締め忘れ
弾性相互作用による緩み
狭所や無理な体勢での締付け対策方法
・‌JIS B22514）に準拠‌（対角かつ段階的な締付け）・‌JIS B22514）に準拠‌（周回で複数回の締付け）・‌無理なく力をかけられる作業環境を確保

ボルトの不統一（無潤滑ボルトや低強度ボルトの混在）

・事前にボルトをチェック

フランジの軸差※ 1、直角度※ 2・‌フランジの是正‌（ASME PCC-12）では‌
軸 差：最大 1.5mm‌
直角度：最大 0.8mm‌としている）

最大 1.5mm2）

最大 0.8mm2）（最大隙間と最小隙間の差）

単位：MPa

液体系

ガス系

ジョイントシートガスケット

25.5

40.0

高機能シートガスケット

25.5

35.0

ふっ素樹脂シートガスケット

10.0

15.0

充填材入りふっ素樹脂シート ガスケット

20.0

24.5

No.31

ふっ素樹脂ジャケットガスケット
N7030シリーズ

15.020.0

N7031シリーズ

20.024.5N7035シリーズ

15.020.0

膨張黒鉛26.040.0

膨張黒鉛 +SUS 鋼板

30.040.0

6590シリーズ

35.050.0

7590シリーズ

35.035.08590シリーズ

35.070.0

M596シリーズ

35.070.0

膨張黒鉛シート

うず巻形ガスケット

5. 参考文献
1）西田 隆仁：現代ガスケット概論．84（2015）2）ASME PCC-1, Guidelines for Pressure Boundary
Bolted Flange Joint Assembly（2010）
3）JPI-8R-15, フランジ・ボルト締付管理（2013）※ 1 フランジの軸差※ 2 フランジの直角度

Summer 2016

このトラブルも熟練技能者と新人で差が出るが、締付け方

また、締付けの際には締付け不足、過剰締付けにならな

バルカー技術誌

膨張黒鉛シートガスケット

4）JIS B2251, フランジ継手締付け方法（2008）10ガスケットの締付けトラブルとその対策（Abstract）
Recently, leak accidents which are occurring due to lack of skilled flange tightening operators are becoming major concern
for plant owners. This report explains the leak mechanism which is caused by insufficient tightening, over tightening anduneven tightening. ASME PCC-1 and JIS B2251 are introduced as a solution of the leak trouble.

Keywords:
insufficient tightening, over tightening, uneven tightening, ASME PCC-1, JIS B2251（摘要）由于法兰紧固人员的换代，紧固技术下降可能引发泄漏。
本文中说明了施工故障中因紧固不足、紧固过度、紧固不均而引发泄漏的机理，并且作为对策介绍了ASME PCC-1和JIS

バルカー技術誌

B2251。
关键词：紧固不足、紧固过度、紧固不均、ASME PCC-1、JIS B2251

Summer 2016藤原 隆寛
研究開発本部 開発部

No.3111