カスタマー・ソリューション《共著》

ハンドナットランナーを用いた施工品質向上への取り組み（プラグタイプ空冷式熱交換器）
1. はじめに石油精製設備の機器や配管には、数えきれない多種多様ことを使命としている私たちは、日頃からフランジ部における締結管理の強化に取り組んでいる。の開放検査と同時に、プラグボルトの締結管理については、機器ごとにトルク値を定め、トルクレンチを用いて手作業で締付けを行っている。
しかしながら、プラグタイプは、一基当たり600 本を超えるボルトがあり、複数台の機器を開放整備する必要があるた
め、その数も膨大で相当の工数が必要である。また、開放経年で漏えいリスクが高まっている機器については、運転圧時には、ボルトは経年による固着が生じており、ねじ部を損傷力及び運転温度を再確認し、高温高圧並びに水素サービスさせないよう慎重な作業も求められる。更に、締付けにおいと新たに熱油サービスを加え、条件に当てはまる場合は、定ても、高圧流体を金属平型ガスケットでシールする構造上、量的に管理が出来るトルク管理や軸力管理へと変更見直し信頼性の高い締付けが求められる。

を行っている。また、経年劣化が懸念される機器についてこのため、監督者の丁寧な立会いと管理、豊富な経験とは、次回開放時にフランジのフェーサー加工を実施すること熟練した作業員が必要不可欠となるが、SDM 期間中の監で、延命対策を図り、最終的には機器更新が必要なのか、督者は、多岐に渡る工事を担当し多忙を極めるため、この事象に応じた対策を講じている。このように、フランジ部におAFCを専属で管理することが難しく、管理を協力会社の棒ける締結管理は、過去の保全実績から成熟してきており、明心や作業員任せになっていることも現実である。しかしなが確な指針が確立されつつある。従って、安全維持向上と最ら、昨今、人手不足の影響もあり熟練作業員を集めるのは適な保全管理を適正に実施し続ければ、設備信頼性は維困難な状況である。このように、監督者については、管理を持出来ると考えている。

すべて行うことは困難な状況であること。棒心や作業員にさて、フランジ部以外に懸念していたのは、空冷式熱交換は、一定以上の力量が求められる上、担い手が減少してい器（以下、AFC）の内、高圧箇所に用いられるプラグタイプ

ること。更には、数千本にも上る締結管理を実施しないとならAFC（以下、プラグタイプ）の締結管理であり、上述したフラない状況では、結果的に締結管理が疎かになり、漏えいリスンジ部の締結管理のように明確な指針がない。

クを高める要因となっている。

当製油所には、約 340 基のAFC があり、設計圧力がこのような状況の中、何とかしたいと思い続けていたとこ

3.0MPaを超えるものは、プラグタイプを採用している。プラグ

ろ、2019 年 2月当製油所に株式会社バルカー（以下、バルタイプは、約 50 基程度あり、その殆どが高圧ガスサービスでカー）による製品展示会が開催され、足を運んでみた。するある。このプラグタイプAFCの設備維持管理の観点では、と様々なシール材やライニングバルブ、測定器具など展示さ法規及び使用条件、流体によるチューブの腐食と余寿命なれており、あれこれ見て回っていると、見かけないものに目がどに注目されがちである。

とまった。

一方で、運転管理や鉄工工事の目線では、経年劣化が一つは、フランジ面間と段差を同時測定出来る測定器であることに加え、プラグボルト（以下、ボルト）でメタル平型ガスあり、フランジ面間など隙間計測の精度がよく、高機能であケットをシールする構造上、漏れが発生しやすく、SDM 期間り、とても良い製品だと感じた。もう一つ見慣れないものが、においては、高圧ガステストでの漏えいによる手戻りや、連続ハンドナットランナーであった。

運転で開放しなかった機器もあるため、運転開始時に発生

これは、「シールボルティングコントロールシステム」というバ
2

Summer 2020

運転停止や開始時、運転中に漏えいがあった機器及び、バルカー技術誌なフランジで接続されており、フランジ部から漏えいさせないする漏れを注視している。このため、検査周期に基づき機器

No.39

ハンドナットランナーを用いた施工品質向上への取り組み（プラグタイプ空冷式熱交換器）

ルカーと自動車組立工場で多くの採用実績があるエスティック社で共同開発したフランジ締付け専用の電動工具であると

3. ハンドナットランナーのトライアル内容説明を受けた。この時、「この技術をプラグタイプのボルト締トライアルに用いたハンドナットランナーをFigure2に示す。

結管理に応用出来ないか？」と私が懸念していた背景や課題ハンドナットランナーは、それぞれのツールユニットをコントローを相談した。その場で、次回 3ヵ月後のSDM 時にトライアルラーユニットに有線でつなげ、事前に設定した締付けプログ検証を行うことで合意し、すぐに現場見学をした。

ラムによって締付け制御が可能である。また、締付け結果は、コントローラーユニットにあるUSBよりCSVで出力し、締2.従来のメンテナンス内容とその課題付け結果の電子記録も可能である。なお、動力には200Vの電源が必要である。

実際の現場を見学し、従来のメンテナンス方法とその課題についてTable1に示す。締付けの様子をFigure1 に示す。
機器カバーにボルトが算盤玉上に配列され、その膨大なバルカー技術誌

Summer 2020
No.39

作業量や、人の手を頼りにする工程が多く、ヒューマンエ

ツールユニット 高速タイプ

ラーが起きやすい状況であった。中でも、締付けの際は、プリセット式トルクレンチを用いて、一本一本丁寧に締付けがなされていたが、作業員によっては、勢いよく締付けを行っており、オーバートルクになっている可能性もあった。
Table1 メンテナンス内容と課題
工程

内容

ツールユニット 高トルクタイプ

課題

1.ボルト取り外し

経年によるネジ部の固着 ・多大な工数がかかるがあるため、打撃メガネレ ・打撃メガネにより赤チンチを用いて慎重に固着ン事故を解放。
・ボルトの落下
その後、手作業で取り外す。

2.ネジ部の整備機器及びボルトのネジ部 ・整備不良の外観検査を行い、問題がない場合は、清掃後潤滑材を塗布し保管する。

3.ガスケット装着とボルトの仮締付け

ガスケットを機器側に取 ・ガスケットの装着忘れり付け、ボルトの仮締付や2 枚装着けを行う。

4. 締付けプリセット式トルクレンチを ・多大な工数がかかる上、用いて、所定トルクで締 体力も必要。
付けを行う（Figure１）。 ・使い方によってはオーバートルクになる危険性あり。

コントロールユニット
Figure2 ハンドナットランナー

Table2 ハンドナットランナーの仕様
高速タイプ

高トルクタイプ

全長466mm

649㎜

重要

2.5kg

11.0kg

最大締付け速度480rpm55rpm

最大締付けトルク

80N・m

1300N・m

主な機能

プログラム制御（角度・トルク制御）
電子記録化など

このハンドナットランナーを用いて、従来の作業に代わり、締付け精度の向上と種々の課題解決に向け、トライアルを実
Figure13

従来の締付けの様子施した。

カスタマー・ソリューション《共著》

まず、工程 1ボルト取り外しにおける、固着解放作業について、ツールユニット高トルクタイプ（以下、高トルクタイプ）を用いて実施した。作業の様子をFigure3に示す。のトルク値を比較した。結果一例をFigure5, 6に示す。
正常なものは、Figure5に示すように、1Nm 程度のフリクショントルクが連続し取り外されている。一方、「引っ掛かり」があるものは、Figure6に示すようにフリクショントルクが高く、かつ不安定であり、次第に大きなトルク値となることが分かった。
このため、この「引っ掛かり」を検知する場合、10N・mを上限とし、自動停止制御を行うことで実現可能なことが分かった。また、AFCは高所に設置されており、ボルトを取り外す際、誤って落下させる危険性があることも分かった。このため、使用するボルトのねじ山数に合わせて、取り外す直前で停止する機能を付与させることで防止させることが出来た。
特にこれには、現場作業者から感動の声が上がったことがFigure3 ハンドナットランナーでの作業の様子

バルカー技術誌

印象的である。

固着解放については、無理矢理ボルトを緩めると、ネジ部の損傷が起こり、最悪の場合では機器側のネジ部を拡張、再タップ加工が必要で工期遅延となる可能性がある。このため、従来、熟練作業員が行っている打撃メガネによる固着解かった。このため、高トルクタイプを用いて、各ボルトの固着

Figure5

Summer 2020

放作業を観察したところ、一定角度のみ緩めていることが分正常なトルク値

解放に必要な回転角度を監視した。結果一例をFigure4に示す。
その結果、解放時の緩め回転角度は、最大でも20°緩めることで、問題なく固着解放を行うことが出来ることが分かった。

No.39
Figure6

異常なトルク値

ボルトが取り外され、機器やボルトのネジ部が検査された
後、ボルトに潤滑剤を塗布し、仮締付けを行う。この工程では、高速タイプを用いて、取り外し時と逆の方法で、機器にボルトが着座させるまで仮締付けを実施した。仮締付け時に「引っ掛かり」があるものについては、自動停止するようにプログラム制御を行い、再整備の対象とした。
すべてのボルトの仮締付けがなされた後、高トルクタイプを用いて、本締付けを実施した。その結果をFigure6に示す。
Figure4

回転角度監視モニター

次に、すべてのボルトの固着解放を実施した後、ツールユ
ニット高速タイプ（以下、高速タイプ）を用いて、取り外しを目標トルク392.2N・mに対して、±1% 以内で高精度な締付けが実施出来た。この締付け結果については、CSV 出力によって電子化が可能であり、締め忘れについては、この記録を確認することで防止が図れる。

行った。従来、この作業は、手作業で緩めながら、ボルトの「引っ掛かり」がないか検査を行いながら実施していた。このため、正常なものと「引っ掛かり」があるものに対して、緩め時
4ハンドナットランナーを用いた施工品質向上への取り組み（プラグタイプ空冷式熱交換器）

4. おわりに今回のトライアルでは、工数削減に加え、なにより、従来熟練作業員が感覚で実施していた、ネジ部の異常検知を数値化し自動化させることが出来たこと。目標トルクに対して、高い締付け精度を実現出来たことより、設備維持に関する信頼性の向上と工事品質の向上が図れた。更には、ご協力
Figure7

締付け結果

ここで、すべての工程の工数低減効果について、比較した結果をFigure8に示す。これは、一本当たりに必要な作をいただいた作業員の方々からもお喜びの声をいただけたことも大きい。
今後、当製油所では、すべてのプラグタイプAFCにおいバルカー技術誌

業時間を各行程で比較しており、結果、すべての工程におて、ハンドナットランナーを採用する計画であり、今後、異ないて、工数削減が出来、全体では40％の削減が図れた。まる機器に応じて検証を進めていく。今回のトライアルでは、検た、従来作業では、作業員の膂力・体力による違いにより、証が困難であった、異物の噛み混みやガスケットの装着忘れ

作業時間や休憩の回数などによって作業完了までの時間がや2 枚装着など、現場でよく起こるトラブルについて、バルカーばらつく可能性があるが、ハンドナットランナーでは、事前にと共同でラボ評価と合わせて計画をしている。こうした現場と締付け内容がプログラムされており、操作ボタンを押すだけラボ検証を同時に進めることで、より効率的に効果的な評価のため、作業員によるばらつきは低い。

を実現出来ると考える。また、得られた結果は、プラグ対応

今回ハンドナットランナーでのトライアルにおいて、実際ハンAFCを採用しているユーザーに広く周知していきたい。

Summer 2020

ドナットランナーで作業を行っていただいた作業員の方々にお最後になったが、今回のトライアルは、展示会時に相談しト聞きすると、「今までの苦労が嘘みたい」「特に、本締付けはライアルを開始まで、実に3ヵ月間と短い期間であったが期待大変な作業で翌日は肩が上がらないので助かる」とお声をい以上の成果となった。これは、本取り組みに関わったすべてただけたことからも十分に現場でお使いいただけることと考えの方々の熱い情熱とチーム力がなければ達成出来なかった

る。と思う。ハンドナットランナーメーカーである株式会社エスティッ
クの飯田氏を始め技術担当の土田氏。また、携わっていただいたすべての関係者の方々に深く感謝を述べたい。

No.39

Figure8

作業工数の比較結果

長谷川 誠
昭和四日市石油株式会社
四日市製油所
製造一部 製造一課
5

山邊 雅之
H&S 営業本部本部長付