パイプ・スケジュールとは？

パイプ・スケジュールは、規格化された無次元数で、所定の呼びパイプ・サイズに対するパイプの肉厚を定義する。肉厚は、内圧容量、重量、継手の適合性を制御する。正しいスケジュールを選択するには、パイプの呼び径、材料の許容応力、使用圧力と温度を知る必要があります。MWAlloysから炭素鋼、ステンレス鋼、またはニッケル合金の配管を調達する場合は、呼びパイプサイズ（NPSまたはDN）とスケジュール番号（例えば2インチSCH40）、材料グレード、および適切な適合と圧力性能を確保するために必要なテストを指定してください。.

1.基本的な定義と簡単な背景

パイプ・スケジュールとは、パイプの呼び径に対する公称肉厚を示す、標準化された数値の呼称である。スケジュール番号は肉厚の系列を表し、スケジュールが高いほど、同じ呼び径でも肉厚が厚いことを意味する。通常、肉厚が厚いほど許容内圧と重量が増加する。呼び径とスケジュールを組み合わせることで、多くの標準的なパイプの外径と肉厚を一意に特定することができます。.

歴史的に、スケジュールシステムは、すべての直径と材質の肉厚を指定せずに配管を注文する必要性から発展しました。規格団体により、呼び径、外径、肉厚の関係が正式に定められ、製造業者や加工業者がそれに従うことができるようになりました。.

2.パイプのスケジュールと寸法を規定する規格

産業調達で使用されるパイプの寸法とス ケジュールは、全国的に認知された規格によっ て管理されている。鋼管寸法で頻繁に参照される規格は、溶接およびシームレス鍛造鋼管用のASME B36.10Mと、ステンレス鋼管用のASME B36.19Mの2つである。これらの規格には、一般的なスケジュールの外径、呼び径、肉厚が記載されている。ASME B31シリーズなどの業界配管設計規格は、設計圧力と許容応力を定めており、ASTM A106、ASTM A312、ASTM B167などの材料別規格は、化学組成と製造を規定しています。.

ニッケル合金パイプを購入する場合、バイヤーは寸法規格と正しい材料仕様(例えば、ニッケル-銅合金はASTM B167、特定のニッケル-クロム合金はASTM B423)を対応させる必要があります。サプライヤーは、公称サイズあたりの肉厚を確認するために、ASMEのスケジュール表を相互参照することがよくあります。.

3.公称パイプサイズ、外径、内径

呼称パイプサイズ（NPS）またはDNは、パイプサイズを表す伝統的なラベルです。多くの一般的なサイズでは、外径（OD）はNPSによって固定されているが、内径（ID）は肉厚によって変化する。ODは通常、継手やフランジとの互換性のために一定に保たれているため、スケジュールは主に与えられたNPSのためにIDを変更します。例えば、呼び径4インチのパイプは外径が4.5インチに近いが、肉厚がスケジュール40からスケジュール80に増加すると内径は縮小する。この互換性モデルは、フランジ、カップリング、および主要なコンポーネントは、それらが異なるスケジュールを運ぶ場合でも、同じ呼び径のパイプに合うことができます。.

重要なポイント

• NPSは、外径を共有するパイプのファミリーを与える。.

• スケジュールは、そのファミリー内の肉厚を示す。.

• 内径は外径から肉厚の2倍を引いたものに等しく、この単純な関係が水理学と流量計算の原動力となる。.

4.一般的なスケジュール番号とその意味

一般的なスケジュール表記には以下のものがある：SCH 5、SCH 10、SCH 20、SCH 30、SCH STD (標準)、SCH 40、SCH 60、SCH 80、SCH 100、SCH 120、SCH 140、SCH 160、さらにXXSのような重 い呼称もある。また、5S、10S、40S、80Sと表示され るステンレス専用シリーズもあり、これはステンレ ス鋼種に使用される特定の肉厚パターンに対応 している。小口径の場合、「XS」や「STD」とい ったレガシー呼称もある。.

スケジュール番号は無次元であるが、物理的厚さ表とリンクしている。例えば、2 "NPSのSCH40は0.154インチ、同じNPSのSCH80は0.218インチとなる。正確な数値はASME B36の表から得られます。.

5.代表的な肉厚と重量の表（一部のサイズ）

以下は、一般的なNPS値のコンパクトで入念にチェックされた参考表です。これらのサンプル表は、NPS、外径、スケジュール、肉厚の関係を説明するためのものです。完全な調達や技術計算には、完全なASMEの表やベンダーのミルシートを使用してください。表示されている数値は、業界の代表的な値です。.

表1：一般的なパイプ寸法と肉厚（選択されたNPS）

注釈 SCH XSは歴史的にSchedule 40とほぼ同じサイズであるが、小口径ではより重くなる。表の列は代表的なものであり、60インチまでの全てのNPSについてはASMEに問い合わせること。.

表2.選択されたNPSのクイックメトリック換算値

これらのコンパクトな表は、仕様書作成時にスケジュールを素早く比較するのに役立ちます。.

6.定格圧力にスケジュールが重要な理由バーロウの関係と設計実務

肉厚は許容使用圧力に直接影響します。薄肉の円筒シェルでは、Barlowの式が内圧容量の一次近似を与える：

P = (2 × S × t) / (OD)

ここで、Pは許容内圧、Sは使用温度における材料の許容応力、tは肉厚、ODは外径である。再整理すると、設計圧力に必要な肉厚がわかります：

t = (P × OD) / (2 × S)

スケジュール・システムは、一般的な材料で一般的な使用圧力を満たす肉厚をグループ化したものと解釈できる。現代の圧力容器や配管の設計は、ASME B31.3のような規格の保守的な許容応力に従い、スケジュールを選択する際には、腐食許容値プラス製作公差を適用する。より高い圧力には、より高いスケジュールまたはより高い強度の材料を選択します。.

重要な設計上の考慮事項：

• スケジュールを選択する際には、腐食の許容範囲と浸食を考慮すること。.

• 温度が上昇すると許容応力Sが低下し、より重いスケジュールや別の合金が必要になる場合がある。.

• 重要なサービスとしては、静水圧試験、非破壊検査、工場試験報告書などの文書化がある。.

7.材質影響：炭素鋼、ステンレス鋼、ニッケル合金

スケジュール表は板厚を示すもので、材料強度を示すものではありません。炭素鋼、ステンレス鋼、ニッケル合金のパイプは、同じスケジュールとNPSの場合、互換性のあるASME寸法規格で製造された場合、同一の呼び寸法を持つが、許容応力、耐食性、溶接性は異なる。.

• 炭素鋼一般的でコストパフォーマンスに優れる。研磨材や高圧サービスには、より厚いスケ ジュールを使用する。シームレス配管にはASTM A106 Grade Bを、溶接配管にはASTM A53を使用。.

• ステンレス5S、10S、40S、80SのようなASME B36.19スケジュールにしばしば供給される。ステンレス鋼種は耐食性に優れ、化学薬品 や食品システムでよく使用される。ステンレスを指定する場合は、等級 (304、316、二相鋼)と酸洗/不動態化仕上げが必要かどうかを明記すること。.

• ニッケル合金高温または腐食性の高い環境で使用される。合金625、合金C276、合金400などの合金は、許容応力と耐薬品性が異なる。ニッケル合金パイプを購入する際は、寸法表と材料規格(ASTM B423や特定の合金に適用されるASTM規格など)の両方を含めること。ニッケル合金はキログラムあたりのコストが高いため、圧力と腐食のエンジニアリングを慎重に行うことで、スケジュールを最適化し、コストを削減することができます。.

圧力や温度が上昇すると、バーロウの関係で使用される許容応力は温度とともに低下する。その変化により、内径を維持したりフランジスペースの変化を最小限に抑えるために、より重いスケジュールや高強度合金への切り替えが必要になる場合があります。.

8.メートル法、SDR、DN、グローバル・オーダリング

北米以外では、DNやSDRといったメートル表示が広く使われている：

• 識別名呼び径。DN 50はNPS 2インチにほぼ等しいが、正確な外径と肉厚の換算は確認が必要。.

• ソフトウェア無線標準寸法比。SDR=外径/t。SDRが低いほど肉厚で定格圧力が高いことを意味する。SDRはポリエチレン管では一般的だが、他の産業で使用されることもある。.

国際的な調達の場合、曖昧さを防ぐため、可能な限りNPSとDNの両方を指定し、外径と肉厚はミリメートル単位で指定すること。製造所が正しい製品を供給できるよう、材料等級、スケジュールまたは肉厚、および必要な試験を提供してください。.

9.バイヤー向け発注・仕様チェックリスト

エラーを避けるため、これらの項目を購入仕様書に記入すること：

1. 公称パイプサイズNPSまたはDN。.

2. スケジュールまたは明確な肉厚両方が望ましい（例：3" NPS SCH 80, t = 0.300 in）。.

3. 材料規格と等級ASTM/ASMEの呼称と等級（例えばASTM A312 TP316L）を示す。.

4. 終了準備プレーンエンド、ASME B16.25に準拠したベベルエンド、NPT、またはRTJ面にネジ切り。.

5. 長さシングルランダム長、ダブルランダム長、カット長。.

6. 熱処理ノーマライゼーション、アニーリング、溶体化処理が必要な場合は指定する。.

7. テストハイドロテスト圧力、PMI、UTやRTなどのNDE、寸法検査、ミルテスト証明書。.

8. 表面仕上げとクリーニング酸洗/不動態化、プラスチゾルコーティング、または裸。.

9. 認証工場試験報告書、3.1/3.2認証、ISO工場監査文書。.

10. 梱包とマーキング方法、ラベリング規約、輸出梱包。.

したがって、重要な注文の仕様書には、実際に必要な肉厚を含めること。.

10.継手、フランジ、ねじの互換性

外径は通常、公称サイズファミリーで一定であるため、継手とフランジは、外径が同一であるスケジュール間で公称サイズが一致することが多い。しかし、IDは、スケジュール間で変化するので、ソケット溶接継手と特定の突合せ溶接準備は異なる場合があります。.

• ソケット溶接継手 より高い肉厚に対応する必要がある場合は、ASME B16.11に従ってソケットの深さを確認する。.

• 突合せ溶接継手 は外径と肉厚で一致する。.

• ねじ継手 パイプの呼び径を使用するが、特定のス ケジュールと圧力クラスに限定される。.

異種材料を溶接する場合は、適切な溶加材を選 択し、溶接手順の仕様に従うこと。ニッケル合金の場合、特殊な溶接方法と溶加 金が必要になることが多い。.

11.製造公差および特殊スケジュール

厚肉パイプの中には、XXSや “ダブル・エクストラ・ストロン グ ”といった呼称を使用しているものもある。多くの小口径の場合、XXSはスケジュール160より太いかもしれないが、大口径の場合は逆になることもある。大口径については、常にASME B36の特定の寸法表、またはベンダーのデータシートを参照すること。.

外径と肉厚の製造公差は、製品仕様によって規定されています。重要な用途の場合は、円周方向の肉厚を測定し、必要に応じて超音波肉厚計で確認してください。.

12.例：共通サービスのスケジュール選択

例1：低圧配水

• システム：冷水、設計圧力100psi、軽度の腐食リスク。.

• 候補：炭素鋼 NPS 2 SCH 40 または、腐食が懸念される場合はステンレス 316L SCH 40。.

• 理由SCH 40は、2 "で100 psiに対応する適切な肉厚を提供する一方、流量を確保するために許容可能な内径を保持する。腐食許容値を適用することができる。.

例2：高温高圧蒸気

• システム：300 psi、350 deg Fの飽和蒸気。.

• 候補：炭素鋼 NPS 2 SCH 80 以上、または許容応力の高い合金配管への変更。.

• 理由：温度上昇により許容応力が減少。安全マージンを維持するためにスケジュールのアップグレードが必要。.

例3：腐食性化学サービス

• システム：塩化物を含む流れ。.

• 候補：二相ステンレス鋼またはニッケル合金のパイプで、腐食許容差の要件に適合するスケジュール。.

• 理由：アグレッシブな化学物質では、材料の選択はスケジュールに優先する。スケジュールは、機械的強度と腐食許容量を満たすように選択される。.

これらの例は、スケジュールの選択が単独で行われることは稀であることを示している。.

13.文書化とトレーサビリティ

調達の際には、サプライヤーに尋ねること：

• ヒートナンバーと材料試験結果との関連性を示すミル試験報告書。.

• 熱処理証明書（該当する場合.

• 静水圧試験の記録。.

• 合金の呼称、スケジュールまたは厚さ、ヒート番号、製造業者を含むトレーサブルなマーキング。.

トレーサビリティは、製造リスクを低減し、コーティング、溶接、検査の決定が検証された材料特性に基づいて行われることを保証します。.

14.調達とコスト最適化のための実践的ヒント

• 価格が懸念される場合、合金の選択を最適化することで、 スケジュールを短縮するよりも節約できる可能性がある。ニッケル合金は重量比で高価であるため、より耐食性の高い合金に移行しながらスケジュールを短縮すれば、安全性を維持しながら総設備コストを下げることができる。.

• レトロフィット・プロジェクトでは、外径を既存のフランジに合わせ、次に圧力を合わせてスケジュールを選択する。フランジが固定されている場合、スケジュールの選択に制約が生じる場合があります。.

• 重量が問題となる長時間の運転では、材料費とポンプエネルギーのトレードオフを評価する。薄肉化すれば重量は減るが、圧力や寿命の期待に応えられない可能性がある。.

• 加工の複雑さを考慮する。厚肉溶接や重切削は、コストとリードタイムを増加させる。.

15.クイックリファレンスサマリー

• パイプ・スケジュールは肉厚シリーズの略語で、数字が大きいほど一般に肉厚が厚いことを意味する。.

• ASME B36.10およびB36.19は、多くの産業で使用されている公式の表を提供しています。.

• パイプの呼び径は外径に連動し、内径は肉厚に依存する。.

• 圧力容量は肉厚と材料の許容応力に依存し、バーロウの関係が一般的な計算の出発点となる。.

• 調達にあたっては、必ずNPS/DN、スケジュール、明確な肉厚、材料規格、試験要件を明記すること。.

16.よくある質問

Q1: MWAlloys 社に 2 インチ SCH 40 を注文した場合、外径は 2 インチ SCH 80 に合いますか？
A1：NPS 2 の外径は標準化されているため、SCH 40 と SCH 80 で外径は同じですが、肉厚が異なるため内径が変わります。正確な内径が必要な場合は、外径とスケジュールをご指定ください。.

Q2: 材料間のスケジュール番号の置き換えは可能ですか？
A2: 同じスケジュール番号で炭素鋼、ステンレス鋼、ニッケル合金を注文できますが、強度の違いにより許容圧力が変わる場合があります。圧力が重要なシステムの場合は、使用温度における合金の許容応力を確認してください。.

Q3: SCH XSとSCH 80の違いは何ですか？
A3: 特定のサイズについては、XS（エクストラストロング）は歴史的にスケジュール80と同様の厚さに適合しているが、小口径については違いがある。ASMEの表で確認すること。.

Q4：スケジュールの数字は世界共通ですか？
A4: 北米市場ではスケジュール番号を使用する。他の地域では、DNと明確な肉厚またはSDRのランク付けを好む場合がある。誤りを避けるため、両方の単位を記入してください。.

Q5: 腐食代はどのように計上すればよいですか？
A5: 必要な設計肉厚に腐食代を加算し、その合計を満たすか上回るスケジュールを選択してください。または、注文時に必要な肉厚を直接指定してください。.

Q6: 高温サービスでは、スケジュールと合金のどちらが重要ですか？
A6: 許容応力が温度によって変化するため、合金の選択はしばしばより重要になります。適切な合金とスケジュールを組み合わせることで、安全で経済的な設計が可能になります。.

Q7: スケジュールを変更したらフランジが合わなくなりました。よくあることですか？
A7: フランジは外径と一致している。フランジ接続の場合、外径は一致しているが、フランジがライナーやソケットのような内径ベースの部品用に設計されている場合、スケジュールの変更により適合性に問題が生じる可能性がある。相手部品の要件を確認してください。.

Q8: 重要な配管については、どのような試験書類を要求すればよいですか？
A8: ミル試験報告書、静水圧試験記録、合金が重要な場合のPMI、溶接部のNDT報告書、および必要な第三者検査証明書。.

Q9: スケジュール表にない肉厚を注文できますか？
A9: はい。工場では、製造限界の範囲内で特注の肉厚を供給することができます。注文書に正確な外径、必要な肉厚、材料規格をご記入ください。.

Q10: 調達のためにスケジュールをmmに変換するにはどうすればよいですか？
A10: スケジュールとNPSをミリ肉厚に変換するには、ASMEの表またはベンダーのミルシートを使用してください。スケジュールと明確なミリ肉厚の両方を提供することで、曖昧さを防ぐことができます。.

17.MWAlloysの顧客に対する最後の提言

MWAlloysから炭素鋼、ステンレス鋼、ニッケル合金パイプを購入する場合：

• NPS/DN、スケジュール、正確な肉厚を注文書に記入すること。.

• 材料等級と必要な熱処理を含める。.

• テストレベルと文書化を指定する。.

• 重要なサービスについては、選択された合金およびスケジュールの外径、内径、肉厚、長さあたりの質量、許容使用圧力を示した技術データシートをご請求ください。.

ご希望であれば、MWAlloysはお客様の市場に合わせた入札パッケージのテンプレートを作成し、プロセス条件と予算目標に合致する一般的なNPS範囲とスケジュールの組み合わせをカバーします。そのパッケージには、一般的なサイズの表、典型的なサービスに対する推奨材料、リスクを軽減するための調達チェックリストが含まれます。.