寄稿

大口径フランジのボルト締結におけるツール選定と施工上の注意点
1. はじめに作業上のメリット

ボルトの締結は作業に用いられる締付けツールには、様々・少人数化や作業時間の短縮による工数低減ができる。
・重筋作業を無くし、作業者の負担を軽減できる。

適切なツール選定を行い、そのツールを正しく使うことで、作・狭所など周囲にスペースの無い場所でも作業ができる。

業負担を軽減し、締結精度や作業効率、安全性を向上することができる。

これらのメリットを享受するためには、現場に合わせたツール選定を行うことが非常に重要となるため、ひとつずつポイン

ボルトの締結作業は、プラントの建設時のみならず、保守点検の際にも必ず付いてまわる作業でありながら、管理が難①

締付けトルク値もしくは軸力値締付トルクが判明したら、ツールの最大出力の70％以下でにおいても散見される。また、熟練作業者の減少とともに、プそのトルクが発揮できること。

ラントでの漏えい事故や火災などの大きな要因となっているに【ポイント】
ツールの締付け能力を考慮する。

も関わらず、系統だった締付けツールの選定や使用方法の目安として、目標トルク値の1.5 倍程度の能力を持つツー教育などあまり行われていない。近年、諸外国ではフランジルから候補を選定する。軸力値（ボルト伸び値）を目標と

1）

締結作業資格の認定制度 を設け、漏えい防止に一定の成する場合は、Figure1に示すようにボルトテンショナーま果が出ているようだが、こと日本国内においては、設備オーたは、油圧トルクレンチと超音波軸力計による管理となる。

ナーやエンジニアリング会社の判断に委ねられているのが現状である。
当社では、主に人力では締付けることが困難な大型ボルトの締付けに用いられるツール販売、レンタルを行っており、都度作業者が変わり、締付けスキルが安定しない現場でのスーパーバイザーにも力を入れており、好評を博している。
ここでは、これまで当社が現場で培った締付け作業におけ

Figure1

超音波軸力計による伸び計測るツールの選定、施工上の注意点の２つに分けて述べていきたい。

② ボルト、ナットの形状、本数
全ネジボルト、植込みボルト、六角ボルト、袋ナットなど、ボ

2. 適切なツールの選定

ルト、ナットの形状でツールが限定されるため、ツールが装まず、ツールを使用するメリットとして以下が挙げられる。

【ポイント】
ツールが装着できるか確認

着できること。

施工品質上のメリット

ナット頂面より、ボルトが長く突き出している場合は、六角・ボルトに正確な締付力を与える。

ソケットが装着できないため、センターホール型のツール・ガスケット、フランジ、ボルトに対して過度な負荷を与えなやボルトテンショナーを選定する必要がある。

い。
・トルク値や軸力値で管理できるため、再現性がある。

【ポイント】
ツールのスピードを考慮
１本あたりの作業時間を短くする必要があるため、締付
24Winter 2018

しく、作業者の勘や経験を頼って行われているケースが現在トについて、解説する。

バルカー技術誌

なものがあり、使用する環境や求める締付け精度に応じて、

No.34

大口径フランジのボルト締結におけるツール選定と施工上の注意点③

けスピードの速いツールや、複数台での同時締付けを動力が無い場合は倍力レンチか、バッテリートルクレンチ考慮する必要がある。

（充電は必要）の選択となる。ボルトテンショナーをハンド周囲のクリアランス、設置環境ポンプで加圧することも可能である。
上記の要素を踏まえて、Table1にある各ツールの特締付け対象ボルト周囲のクリアランスや設置環境を確認する。

長を当てはめると、候補となる機種が浮かび上がってく【ポイント】
ボルトの軸方向へのスペースの有無る。中でもボルトテンショナーは、トルク法での締付けとはエアートルクレンチなど、いわゆるピストル型のツールは異なり、ボルトを直接、引っ張ることで軸力を与えるツー

軸方向にスペースが大きく必要であるのに対し、油圧トルであり、接触面の摩擦係数の影響をほとんど受けな

ルクレンチは省スペース性に優れるので適用範囲は広いため、高い締付け精度とねじ部やフランジ面を傷つけい。ただし、配管のエルボの下など、部分的にスペーないメリットがある。ただし、ボルトテンショナーで締付けスが無いケースには注意が必要である。

を行うことを前提として設計されていない機器が多いので、既存設備に適用するには、ボルトを交換するなど一【ポイント】
ツールを設置する向き

バルカー技術誌

部設備の改造が必要となることがある。

作業性に大きく影響を及ぼすので、特に下から行う場合には、ツールの重さが重要である。10kgを超えるツー
ルを下から上向きに使う場合は、何らかの保持及び落下防止対策が必要である。
④3-1）ボルト、ナットの手入れ確保できる動力源準備ができる動力源の確認をする。

次に大切なのは、締付け対象のボルト、ナットの手入れでWinter 2018

【ポイント】200V 電源、安定した圧縮空気を確保
Table1
対象ボルト

3. 施工上の注意点ある。特にトルク締付けの場合は、この手入れ状態の違いで各ツールの特長と評価

倍力レンチ

バッテリートルクレンチ

エアートルクレンチ

油圧トルクレンチ

ボルトテンショナー

M16 ～ 36

Ｍ20 ～ 48

M20 ～ 56

M30 ～ 76

M30 ～ 100 以上

500 ～ 6,000N・m

1,000 ～ 30,000N・m

軸力（kN）
で管理同じトルクなら最も小型で軽量
トルク精度が高い
トルクの範囲が広い

ねじのかじり無し
多数本同時締付け可
精度の高い締付け
共回りしないセットが面倒
ツールが重いトルク範囲

300 ～ 2,000N・m

500 ～ 4,000Ｎ・ｍ

主な特長軽い力で非常に大きなトルクを負荷できる

メリット

動力いらず

コードレス＆ピストル式の簡単な操作
誰でもすぐ使えるスピードが速い

弱点

締付けに時間がかかる

定期的な充電が必要

動力源

不要
（人力）

充電式バッテリー

圧縮空気 500Kpa ～圧縮空気 500Kpa ～、電源 100V、200V

防爆対応

○×

○

○ポンプに準ずる

No.34

ピストル式の簡単な操作
誰でもすぐ使える
スピードが速い

安定したエアー供給が必要 ポンプと油圧ホースが必要

圧縮空気 500Kpa ～○ボルト軸方向に概ね300mm 以上のスペースが必要
ボルトの頭が 1ｄ以上の飛び出し必要（d: 直径）適用条件 1ボルト軸方向に250mm以上のスペースが必要

ボルト軸方向に500mm以上のスペースが必要

ボルト軸方向に500mm以上のスペースが必要

ボルト軸方向のスペースは最小限でよい

適用条件 2

隣接ボルトなどでの反力点の確保

←←←

管理方法

入力トルクレンチ

デジタルプリセット

エアー圧力

油圧力～ 70Mpa

油圧力～ 150Mpa

同時締付け不可不可

不可可（～ 4 本）

最適（2 本～半数）

作業人数

１人 / 台1人/台1人/台１～ 2 人 / 台

0.5 ～ 1 人 / 台

ナット装着

ソケットソケット

ソケット

ソケットor 直掛け

プラーバー

スピード☆

☆☆☆☆☆

☆☆☆☆☆

☆☆☆

☆☆

精度☆☆

☆☆☆

☆☆☆

☆☆☆☆

☆☆☆☆☆

操作性

☆☆

☆☆☆☆☆

☆☆☆☆☆

☆☆☆☆

☆☆

ツールの軽さ☆☆☆

☆☆☆☆

☆☆☆

☆☆☆☆☆

☆

多数本締付☆

☆☆☆

☆☆☆

☆☆☆

☆☆

多サイズ対応☆☆☆

☆☆☆☆

☆☆☆☆

☆☆☆☆

☆☆

導入コスト☆☆☆☆☆

☆☆☆

☆☆☆

☆☆

☆☆☆

25

寄稿

ボルトに負荷される軸力が異なるため、非常に重要である。
以下①～④は手入れの手順を示している。

れるので、特に片締めによる不良を防止できる。この効果については、日本バルカー工業株式会社殿のシールトレーニン

錆びやスケールの除去

グセンター 4）にて、大口径フランジでの並行締付けの体験が② ねじ山の損傷の手入れできる設備が整っているので、ぜひその効果について実体験③ ナット座部やねじ部への潤滑剤の塗布をお勧めしたい。

①④ フランジ表面の平滑さ（不可ならワッシャー取付け）
これまで立ち会った現場では、①、②は行われているが、3-3）反力点の注意③が不充分なケースが多く見受けられる。トルク締付けの場

トルク締付けを行うツールは、基本的に反力を取らなくては合、摩擦の影響を大きく受けるナット座面には、潤滑剤を塗いけない構造である。安定した反力点の確保が、正確な締布することで軸力値は大きく変動する。また、フランジ表面の付け力と安全性に直結するので、締付けたいナットの中心か状態が良くない場合、ワッシャーを入れることで改善される事

ら水平延長線上を基準とした位置で、力が掛かったときに反例を多く経験している。

力アームがしっかり固定されることが重要である。一般的なフに潤滑剤を塗布しないことで、共回りが起きにくくなる。

ランジの場合は、隣接するナットで反力点が確保できるケースが多いが、それ以外の場合は、事前に正しく反力点が確保できるか十分にチェックしておきたい。

3-2）締付け手順
ガスケットを均一に圧縮しながらフランジのボルトを締めるに
2）

3）

は、JIS B2251 やJPI-8R-15 などに示されるように、段階的現実的にこれらの基準は、守られているとは言い難く、まツールを選定し、実際の作業に入るにあたり、ちょっとした準備を行うことで施工時間に大きな差が生じることがある。このため、可能な限り以下を準備しておくことをお勧めする。

た、あくまでも１台のツールを使用した際の手順を示したものである。ツールの台数によっても適切な手順が異なってくるの① バックアップレンチ
Figure3は、バックアップレンチの写真である。締付け側とで、ツールの台数に合わせた効率的な手順の制定を行うこと反対側のナットにセットして共回りを抑え、簡単に取り外すが望ましい。
その中で当社が特に推奨するのが、Figure2のように最低ことができるツールである。これが無いと、打撃スパナや鏨でも対角に２台以上のツールを使用しての並行締付けであなどを用いて共回りを抑えねばならず、ナットを締める時間る。

よりスパナを外すのに時間を費やしてしまう。

Figure3 バックアップレンチ
Figure2

Winter 2018に行わなければならない。

3-4）効率のよい作業のために

バルカー技術誌

また、全ネジボルトの場合、締付け側と反対側のナット座面

油圧トルクレンチ２台による並行締め②

吐出量の大きな油圧ポンプ
油圧トルクレンチやボルトテンショナーのスピードはポンプの締付け完了までのボルト１本当たりの作業回数が少なくて吐出量で決まるため、特に大型のツールを使用する時に済み、施工時間の短縮と、均等なガスケット圧縮効果が得らは大きな差が生じる。ただし、可搬性が悪くなるため現場
26

No.34

大口径フランジのボルト締結におけるツール選定と施工上の注意点の状況を考慮し、検討されたい。
③

長すぎない油圧ホース取扱いの立会い指導、超音波軸力計による締付け管理などを行ってきた。

油圧ホースが長すぎると、足場などで邪魔になり、取り回しその経験の中で、ほんの些細なことを知らなかったり、出が悪いだけでなく、ツールのスピードも遅くなってしまう。5ｍ来ていなかったりすることで、トラブルに繋がっている例を数程度を基準にする。

多く目にしている。20 年前はまだ熟練の職人の方がいて、見④ ナットスプリッター

事なハンマー振り作業をよく目にしたものだが、実際に締付け

Figure4は油圧式のナットスプリッターの写真である。これたボルトを超音波軸力計で計測すると、ほとんどが過剰な締は緩め時に限定されるが、ナットとボルトの固着が激しく、付けになっていたものである。おそらくガスケットが本来の機ナットが回らなくなることがある。その際に油圧力でナットを能を果たしていない状態のフランジがたくさんあったと想像さ素早く切断し、ボルトを抜くことができる。

れる。
日本バルカー工業株式会社殿が展開しているシールトレー
ニングセンターの取り組みは、「知らなかった」
を無くし、ユー

バルカー技術誌

ザーが抱える未知によるリスクを大幅に減らすことができるは

Winter 2018
No.34

ずである。
そして、フランジ締結部における漏えい原因の多くを占める「施工不良」のうち「ボルト締付け」のパートに当社の製品やサービスを加えることで、机上では得られない経験値を深め、設計者から作業者に至るまでに有益な情報提供ができることを目標に、「シールの選択からボルト締付けの完了」までをトータルサポートができる体制を共同で築いていきたい。
Figure4 ナットスプリッター

4. おわりに

5. 参考文献
１）配管技術誌：2017.11月号

大口径フランジに用いられるボルト締結におけるツール選定と施工上の注意点について、解説した。

菊池務・近藤康治『フランジ・ボルト締付管理規格』
２）
フランジ継手締付方法，JIS B 2251（2008）

当社はこれまで、現場でのボルト締付け作業の問題や課

３）
フランジ・ボルト締付管理基準，JPI-8R-15-2013

題を解決することを一番の目的に、現場で役立つ製品の開４）村松 晃：バルカー技術誌：No.33, 15-18（2017）

拓、個々の現場に合わせたツール選定とタイムリーな手配、

北原 真一
トルクシステム株式会社代表取締役

27