みなさまからお寄せいただいたお問い合わせなどを、「よくあるご質問(FAQ)」として掲載しております。
ラプチャーディスクは専門性が高いため、可能な限りお客さまの元に足を運んでおります。また、ホームページ・ファックス・お電話でのお問い合わせにも迅速に対応できるよう心がけております。
営業部は、お客さまを訪問させて頂く外勤担当と、社内の業務を主におこなう内勤担当がチームで、それぞれの地区を担当させて頂いております。営業部隊は技術的にも優れております。なんでも御相談下さい。
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全てのラプチャーディスクはアメリカのミズーリ州にあります、ファイクコーポレーションにて製造されております。アメリカには日本には無い、ラプチャーディスクの認定制度があるため、より信頼性が高いものとなります。
残念ながらラプチャーディスクの在庫はございません。全て受注生産品となります。そのため、使用される機器に100%合致した仕様にてラプチャーディスクの製作が可能です。
ラプチャーディスクは全て受注生産品となりますので、仕様により価格が異なります。概算の仕様をご連絡頂ければ、概算にて御見積させて頂きます。
製作元である、アメリカのファイク社とは毎週定期便にて製品を輸入しております。納期の短縮のご希望がございましたら、ご相談下さい。また、有料の特急サービスもございますので、合わせてお問合せ下さい。
ご紹介します。全国各地の商社様とお取り引きがございます。詳細については、お問い合わせください。
製品をアメリカより輸入している関係上、基本のお取引条件は、製品代金の入金確認後の製品出荷となります。詳細についてはお問い合わせください。
316SSが標準材質となります。その他、ニッケル、モネル、インコネル、ハステロイCに関しては安定供給する事ができます。その他、特殊材としてタンタル等でも対応可能です。お気軽にお問合せ下さい。
全てのラプチャーディスクには、破裂試験成績書が付属され、その性能を保証しております。また、主要部のミルシートと取扱説明書が発行されます。
ラプチャーディスクの指定トルク値にて取付けて下さい。ガスケットの要求するトルク値が高い場合、ラプチャーディスクにとってオーバートルクとなる可能性があります。ちなみに、弊社の推奨ガスケットはV#7030となります。
ラプチャーディスクの許容公差は、JIS B8226やASME SectionⅧに則って製造されています。それらの規格には、許容公差の規定が+/-5%とされているため、それよりも狭い範囲での製作は不可能となります。
![]() 組み込み前のラプチャーディスク |
![]() ディスクを組み込んだホルダー |
ラプチャーディスクの取扱い、取付け方法が適切でない場合、破裂圧力に影響をおよぼし、所定破裂圧力以下で破裂する過早破裂を引き起こす危惧があります。適切な取扱い、取付時の注意点を以下にまとめてみました。
ラプチャーディスクアッセンブリーは、破裂するディスクとそれを保持するホルダーからなり、あらかじめ仮止めのビスでアッセンブリーを組み立ててから、配管のフランジにガスケットと共に取付けます。
設定圧力は、安全操業とプラントの経済性からは、できるだけ低くおさえることが望ましいですが、ラプチャーディスクの寿命の点からは設定圧力を高くし実運転圧力との差を大きくしたほうが寿命が長くなります。
実際には、設定圧力と最大運転圧力の(数値の)差およびラプチャーディスクの製造範囲・許容公差を考慮しておく必要があります。
法規の適用がある場合はその適用法規に従う。 高圧ガス保安法及び圧力容器構造規格の適用を受けるものについては、別ページに記載してある項を参照して下さい。
法の適用を受けない場合は、ラプチャーディスクが取付られる容器強度から決定されますが、ラプチャーディスクの設定圧力は容器の許容圧力または容器の最高使用圧力を超えることは出来ません。つまり、破裂圧力の公差上限値が、容器の強度を超えてはならないわけです。
ファイクが提出する書類
圧力容器構造規格が適応されるラプチャーディスク(破裂板)に対して、ラプチャーディスクメーカは以下の書類の提出を致します。尚、圧力容器構造規格にはラプチャーディスクの認定品は有りません。
圧力容器構造規格 -改正規格及び関係通達― の第4章 付属品(安全弁その他の安全装置)にその記載があります。
<第4章 付属品(安全弁その他の安全装置)第64条>
第一種圧力容器には、異なる圧力を受ける部分ごとに、内部の圧力を最高使用圧力以下に保持することができる安全弁その他の安全装置を備えなければならない。(以下省略)
<第64条> 第一種圧力容器には、異なる圧力を受ける部分ごとに、内部の圧力を最高使用圧力以下に保持することができる安全弁その他の安全装置を備えなければならない。ただし、(以下省略)。
キ「その他の安全装置」として、例えば、次のものがあること。
省略
(オ) 破裂板(圧力容器の内容物が安全弁の作動を困難にする場合に限る。)
省略
サ キの(オ)の破裂板は、JIS B8226(破裂板式安全装置)の規定に適合すること。
以下省略
上記の通り、ラプチャーディスクの破裂圧力は、その破裂圧力の持つ許容公差の上限が当該容器の最高使用圧力を超えることはできません。従来、一般的であった設定方法である 「 最高使用圧力=容器の設計圧 = ラプチャーディスクの破裂圧力 」 は改訂された圧力容器構造規格には合致いたしません。最高使用圧力から全てのプラス側の公差(許容公差および製造範囲)を差し引いた圧力を破裂圧力(設定値)とする必要があります。
例-1:当該容器の最高使用圧力が0.5MPaGとすると、ラプチャーディスクの破裂圧力は
0.475 ± 5%(0.024MPaG)破裂圧力の上限値は0.499MPaGで0.5MPaGを超えない)となります。
±5%はラプチャーディスクのこの圧力レンジでの許容公差となります。
*求め方:0.5MPaG(上限値) - その5%(0.025MPa) = 0.475MPaG(設定値)
例-2:当該容器の最高使用圧力が0.19MPaGとすると、破裂板の破裂圧力は
0.176 ± 0.014MPaG(破裂圧力の上限値は0.19MPaGで0.19MPaGを超えない)となります。
±0.014MPaは破裂板のこの圧力レンジでの許容公差となります。
*求め方:0.19MPaG(上限値) - 0.014MPa = 0.176MPaG(設定値)
また、ラプチャーディスクの吹出し量計算は、「サ キの(オ)のラプチャーディスクは、JIS B8226の計算式を使用することになります。圧力容器構造規格には、ラプチャーディスクの破裂圧力の下限値の規定はありません。
ファイクが提出する書類
高圧ガス保安法が適応されるラプチャーディスク(破裂板)に対して、ラプチャーディスクメーカは以下の書類の提出を致します。尚、高圧ガス保安法にはラプチャーディスクの認定品は有りません。ただし、ホルダーは受検可能です。
一般則 六条 第一項 十九号及び五十五条 第一項 十三号、液石則 六条 第一項 二十一号及び五十三条 第一項 十一号、コンビ則 第五条 第一項 二十一号、
高圧ガス設備には、告示で定めるところにより、圧力計を設け、かつ、当該設備内の圧力が許容圧力を超えた場合に直ちにその圧力を許容圧力以下に戻すことができる安全装置を設けること。
冷凍設備には、当該設備内の冷媒ガスの圧力が許容圧力を超えた場合に直ちに許容圧力以下に戻すことができる安全装置を設けること。
一 安全装置は、前条第一号に揚げる高圧ガス設備等のうち常用の圧力を相当程度異にし、又は異にするおそれのある 区分ごとに設けること。
二 次のイからハまでに揚げる場合には、当該イからハまでに揚げる安全装置を設けること。
イ 省略
ロ 急激な圧力の上昇のおそれのある場合又は反応生成物の性状等によりバネ式安全弁を設けることが不適当な場合 破裂板又は自動圧力制御装置
ハ 省略
高圧ガス保安法には、破裂圧力を当該高圧ガス設備内の圧力が許容圧力を超えた場合に直ちにその圧力を許容圧力以下に戻すことができる安全装置として規定している。つまり、破裂圧力は許容圧力を超えてはならないことになる。
例-1:当該装置の許容圧力が2MPaGとすると、ラプチャーディスクの破裂圧力は
1.9 ± 5%(0.095)MPaG(破裂圧力の上限値は1.995MPaGで2MPaGを超えない)となります。
±5%はラプチャーディスクのこの圧力レンジでの許容公差となります。
*求め方:2MPaG(上限値) - その5%(0.1MPa) = 1.9MPaG(設定値)
例-2:当該装置の許容圧力が0.2MPaGとすると、ラプチャーディスクの破裂圧力は
0.186 ± 0.014MPaG(破裂圧力の上限値は0.2MpaGであり0.2MPaGを超えない)となります。
±0.014MPaはラプチャーディスクのこの圧力レンジでの許容公差となります。
*求め方:0.2MPaG(上限値) - 0.014MPa = 0.186MPaG(設定値)
■ラプチャーディスクを御見積するためには、少なくとも次の仕様が必要です。
上記の仕様項目は最小限のものです。正確な御見積書作成には、ラプチャーディスク設計仕様書の各項目に分かる限りの内容を記入していただく必要があります。不明仕様につきましては、弊社営業担当者が仕様決定のお手伝いをさせていただきます。
ラプチャーディスク設計仕様書を開き、分かる限りの内容を記入いただき、弊社までメールまたはFAXして下さい。早急に対応させていただきます。
ラプチャーディスクの破裂圧力は、基本的には使用する材料の引張り強さ又はヤング率で決まります。 一般の構造物の設計においては、使用材料の許容応力を使用するのに対しラプチャーディスクはその材料の限界値が破裂圧力となります。
一般構造物は安全率を3~4見込んであります(これは使用期間が長く、使用期間中に破壊しない為の配慮です)が、ラプチャーディスクの破裂圧力には安全率を見込むことは出来ません。
例えば、ラプチャーディスクが取付られる装置の許容圧力(設計圧力)を2MPaとすると、この装置が破壊もしくは変形を起こす圧力はMin6MPaとなります。 一方ラプチャーディスクの破裂圧力は、装置の許容圧力を超えることはできないため次となります。
2MPa(上限値) -その5%(0.1MPa) = 1.9MPa(設定値)
破裂圧力 =1.9MPa±5%(0.095)MPa
上記の装置で実際の運転圧力が1.6MPaとした場合に、ラプチャーディスクに安全率が有るとすれば、破裂圧力と運転圧力の比が安全率と考えられます。
つまり、(1.9-0.095=1.805MPa)÷1.6MPa=1.128となります。
同じ考え方で、装置を評価すると、6MPa÷1.6MPa=3.75となります。装置と比較して運転圧力に対しては、ラプチャーディスクは30%の安全率しか持っていないことになります。
言い換えれば、装置では装置の破壊(変形)圧力に対して運転圧力は約27%であるのに対してラプチャーディスクのそれは約89%になります。 例えば、破裂圧力:1.9MPa,破裂時温度:22℃、口径50A(2B)、破裂板材質:316SS、金属単板型ラプチャーディスクの板厚は約0.044mmとなります。
破裂圧力を確保するには前述の非常に薄い材料を使用する必要があります。 この薄い材料が、運転圧力の変動・温度・流体による腐食・使用環境等の条件により疲労することは当然と言えば当然のことです。 疲労はラプチャーディスクに経時劣化として破裂圧力の低下をもたらし、ついには運転圧力で破裂することになります。
以上より、破裂圧力は、安全操業とプラントの経済性からは、できるだけ低くおさえることが望まれますが、ラプチャーディスクの寿命の点からは破裂圧力が運転圧力より出来るだけ高い方が寿命は長くなります。
ラプチャーディスクは通常1年毎に新品への交換を推奨しております。 これは、上記で説明しました通り、運転圧力の変動・温度・流体による腐食・使用環境等による経時劣化としての破裂圧力低下が避けられないためです。ラプチャーディスクの型式およびラプチャーディスクの使用条件により、経時劣化の程度は異なります。疲労寿命も同様で、ラプチャーディスク個々の条件により異なります。弊社では、ラプチャーディスクの寿命判定プログラムを準備しておりますので、是非お問合わせ下さい。(ただし安全上の理由からお引き受けできない場合がございます。)
圧力用安全装置としてラプチャーディスクを使っているが腐食がある為か、ラプチャーディスクにピンホールができてリークしたり、過早破裂するトラブルが起き困っている。 そんな腐食性流体をご利用のプロセスには次のようなラプチャーディスクと専用ホルダーの選択ができます。
1と2で使用される専用ホルダーのテフロンライニングの厚みは1.5~2mm程度となります。又、破裂圧力に影響のないようにラプチャーディスクのテフロンライニングは0.5mmより薄い場合が多いため、塩素ガスなどの流体はテフロンを透過して、ラプチャーディスクの金属部を腐食してしまうことになりますので注意が必要となります。しかし、テフロンライニングは安価ですむ特長があります。
3の耐食性材質の採用では、SUS316L 及び Hast C などはそんなに高価ではありません。しかし、チタンやタンタルとなると大変高価で製作納期もかなり長くなることがあります。
そこで4のように、ステンレス材の専用ホルダーにタンタル板を特殊加工でライニングした場合、比較的安価で耐食性に大変優れたホルダーを得ることができます。
価格が高いと申しましても高級材を使用した安全弁のコストと比較した場合、ラプチャーディスクの価格はかなり低くおさえられるものです。安全弁のメンテナンス軽減のためにも、耐食材を採用したラプチャーディスクを安全弁の一次側に取り付けて腐食性流体から縁切りすることで、全体的なコストを大幅に圧縮することが可能となります。
ファイクでは常用の運転圧でラプチャーディスクが破損なく許容できる最大の圧力を最大可能運転圧力または最大許容運転圧力と呼んでおります。
最大可能運転圧力は、破裂圧力の許容公差(破裂誤差)とは別に設けられた数値で、通常の運転時に許容できる圧力の幅となります。
ラプチャーディスクには安全率等が無いため、破裂圧力に近い圧力がかかると、金属疲労や劣化といった事が急激に進んでしまいます。そのため、ある程度、通常の運転圧力と破裂圧力にマージンを設ける必要があります。最大可能運転圧力とは、性能を維持するために必要な運転圧力の幅とお考え下さい。
最大可能運転圧力は、設定破裂圧力の公差下限に対して90%となります。
破裂の公差が+/-5%ありますので、設定破裂圧力が1MPagの場合は、
1MPag X95% X 90% = 0.855MPagとなります。
(95%は、公差下限の-5%を意味します。)
(90%は、MRK型の運転圧力比です。)
メーカーは、この0.855MPagまでの運転を保証いたします。
破裂の範囲は、公差が示す通り 1MPag +/-5%すなわち、0.95~1.05MPagとなります。
これは、ラプチャーディスクの破裂を保証した範囲で、言い換えますと積極的に破裂する範囲と言えます。
ここで疑問となるのは、0.855~0.95MPagの範囲では何が起こるのであろうかと言う疑問ですが、この範囲はグレーゾーンと言うことができます。この範囲に圧力が入るとラプチャーディスクは少なからずダメージを(主に金属疲労とお考え下さい)受けます。
このダメージにより当初設定された破裂圧力は低下し、破裂範囲である0.95~1.05MPagは下側にスライドしてきます。
このことは0.95MPag未満でラプチャーディスクが破裂する可能性が出てくることを意味します。
上記の理由からメーカーは、グレーゾーンでの運転を保証できません。言い換えますと、グレーゾーンは消極的破裂の可能性がある範囲と言えます。お客様には、メーカーの指定した最大可能運転圧力以下で運転していただけますようお願いいたします。
ラプチャーディスクの性能確認は、実際にラプチャーディスクを製作し破裂させることから始めます。
正規破裂試験用ラプチャーディスクの数は、ファイク抜取り破裂試験数によります。
ファイクの破裂試験では、お客様のご要求がある場合を除き、ファイクの温度換算値に基づき常温にて破裂試験を実施しております。お客様のご要求がある場合には、設定温度での破裂試験も可能です。
JIS B8226:2000 破裂板式安全装置の定義では、
補足:1986年版JISの使用基準では製造範囲について次のように記載されています。製造範囲とは、材質のばらつき、素材板厚の不連続から生じる製造上不可避な誤差範囲をいう。
破裂板は、素材金属の各温度における引張応力を設定破裂圧力の主要因として製作される。 したがって、製造業者は圧力段階ごとに製造範囲を設けて製造時の破裂試験結果がその範囲内に入ったとき、そのロットを合格とし、その試験結果の平均値を当該破裂板の設定破裂圧力とする。製造範囲を設けたとき、製造業者は受注に先立ってその製造範囲を発注者へ明示し、承認を受けて受注しなければならない。
以上が定義ですが、ちょと分かりにくいところがあります。
簡単に言えば、
ユーザにとっては、破裂圧力のばらつき(破裂誤差)は少ないほど良いのですが、素材板厚の若干のばらつき、製造技術の 面から限界があります。そこで設けられたのが許容公差で、ラプチャーディスクの製作上避けられない破裂誤差の範囲です。製造範囲は、破裂誤差の範囲にさらに、コストを加味して製作段階での手間(工数)の削減を考慮したものと言えます。
破裂圧力 1MPaGの要求がありました。
製造範囲を-5%、+10%と設定すると、破裂圧力範囲は0.95~1.1MPaGとなります。
これに対して、実際の破裂試験結果の平均値がこの範囲内に入らなくてはなりません。製品の納入数が3枚でしたので、3枚破裂試験を実施した結果、0.95MPaG 1.07MPaG 1.10MPaGでした。
この平均値は1.04MPaGで製造範囲内に入っています。個々の破裂圧力も製造範囲内に入っています。
しかし、これに許容公差±5%が加味されると、平均値1.04MPaG±5%で0.988~1.092MPaGの範囲内に全ての破裂試験結果が入らなくてはならないため、このロットは不合格となります。
不合格となったため、別の素材で作り直ししました。その破裂試験結果は、0.94MPaG 0.99MPaG 1.01MPaGでした。この平均値は0.98MPaGで製造範囲内に入っています。
これに許容公差±5%を加味しても、平均値0.98MPaG±5%で0.931~1.029MPaGの範囲に全ての破裂試験結果が入っているのでこのロットは合格となります。
ここで疑問に思われるのが、製造範囲は0.95MPaGからなのに破裂試験結果が1点0.94MPaGで外れているのではないかということです。製造範囲とは、破裂試験結果の平均値がその範囲内に入っていれば良く、個々の破裂試験結果が製造範囲を超えても合格となります。
ゼロレンジとは、製造範囲を設けないで製作する場合の呼び方で、必ず、許容公差は必要となります。
許容公差とは、破裂誤差の許容範囲でラプチャーディスクを製作する上で避けられないものです。 ここで言う破裂範囲とは、この許容公差のことと解釈いたします。
製造範囲、許容公差については、別項(製造範囲と許容公差の違いは?)を参照下さい。