ガスラインパイプの材質: 適切なオプションを選択するための完全ガイド

材料の選択が安全上の決定である理由

ガス管は、建物やインフラストラクチャーのプロジェクトの中を通る最もエネルギー密度の高い物質の 1 つを運びます。腐食、接合部の剥離、機械的損傷など、材料の故障の影響は非常に深刻であるため、ほとんどの管轄区域では即興の余地がありません。ガス配管の材料の選択は、好みではなく規格によって決まります。

米国では、 NFPA 54、国家燃料ガス規則 は、天然ガス設備に許容されるパイプ材料、カバー材料の仕様、圧力定格、接合方法、および設置環境を定義します。現地の改正により、特定の資料がさらに制限されることがよくあります。マテリアルを指定する前に、プロジェクトの場所に該当するコードを参照する必要があります。

とはいえ、5 つの主要なガス ライン パイプ材料 (スチール、黒鉄、CSST、HDPE、銅) はそれぞれ、物理的特性に基づいて市場で明確な役割を果たしています。これらの役割を推進するものを理解することは、材料の仕様と材料の推測を分けるものです。

鋼管と黒鉄管: 高圧の標準

スチールは、依然として高圧ガス伝送および大口径配電本管のデフォルトの材料です。その圧縮強度と引張強度により、プラスチック代替品を変形または破裂させるような動作圧力に耐えることができます。特に溶接鋼管では、機械的コネクタのない接合部が生成されます。溶接は管壁と連続しているため、共通の漏れ点が完全に排除されます。

黒い鉄パイプ 住宅用および商業用の屋内ガス用途で最も一般的に見られる変種です。亜鉛めっきコーティングではなく自然酸化鉄の表面を備えた技術的に軟鋼で、ねじ山がきれいで、パイプドープまたは PTFE テープで気密接続を形成し、一般的な住宅供給レベルをはるかに超える圧力に耐えます。その主な危険性は腐食です。黒鉄は湿気にさらされると錆びます。そのため、湿気が管理されている室内や地上の設置に限定されます。

亜鉛メッキ鋼は、亜鉛コーティングによって普通鋼の耐食性を拡張し、一部の屋外用途に使用できるようにします。しかし、亜鉛層は時間の経過とともに劣化し、一度破れるとパイプが内側から腐食します。多くの現代の法令では、ガスサービスにおける亜鉛めっき鋼板の使用が制限されており、一部の管轄区域では完全に禁止されています。許可されている場合は、オペレーターが無視しがちな定期検査が要求されます。

両方の鋼材の実際的な制約は労働力です。硬質鋼管のねじ切り、切断、取り付けには時間とスキルが必要です。大口径の商業または産業プロジェクトでは、この人件費はシステムの規模と圧力要件によって吸収されます。住宅関連の仕事では、多くの場合、代替案への決定が左右されます。

波形ステンレス鋼チューブ (CSST): 最新の設置に対応する柔軟性

CSST は 1990 年代に広く使用され、壁の空洞を通って引き回し、継手を必要とせずにフレームの周囲に配線できる柔軟なジャケット付きステンレス鋼管で硬い配管を置き換えることにより、家庭用ガス配管を変革しました。継手の数が少ないということは、ネジ付き黒鉄と比較して、潜在的な漏れ箇所が減り、取り付けが迅速になり、人件費が削減されることに直接つながります。

この材料は地震活動が活発な地域に適しています。硬いパイプシステムは地面の動きの際に接合部で破損する可能性がありますが、CSST はその柔軟性によって変位を吸収します。この特性がカリフォルニアと日本での採用に貢献しました。屋内および一部の屋外（ジャケット付き）用途の両方で承認されています。

CSST に関するエンジニアリング上の重要な注意点は、アーク放電に対する脆弱性です。波形の壁は硬いパイプよりも薄いため、近くに落雷があると電気アークが発生し、チューブに穴が開く可能性があります。すべての主要な CSST メーカーと NFPA は現在、 CSST を建物の電気接地システムに接続する 。不適切に結合された CSST は、落雷後の構造物火災の原因として特定されています。ボンディング要件への準拠は交渉の余地のないものであり、古い CSST インストールはこのリスクについて評価する必要があります。

HDPE: 地下ガスラインの規格

高密度ポリエチレンは、世界的に地下ガス分配用の主要な材料となっており、その理由は材料科学と設備の経済学の両方に根ざしています。 HDPEは腐食しません。土壌、地下水、または地下水が運ぶガスとの電気化学反応はなく、埋設鋼材にとって多大なコストとメンテナンス項目となる陰極防食システムも必要ありません。

ガスサービスにおける HDPE の決定的な技術的利点は、その接合方法です。突合せ融着および電気融着溶接では、パイプの端と継手をポリエチレンの融点まで加熱し、それらを互いに押し付けて、次のような接合部を形成します。 パイプ壁と分子的に連続している 。このジョイントはネジ、ガスケット、接着剤に依存しておらず、構造的にパイプ自体と区別できません。適切に融着された HDPE システムのリーク率は、設置の設計寿命全体にわたってゼロに近づきます。

HDPEガス管はその種類によって分類されます SDR（標準寸法比） —外径と壁の厚さの比。 SDR 値が低いほど、壁が厚く、圧力定格が高くなります。たとえば、SDR 11 パイプは、PE4710 材料の場合、73°F で約 100 psi の圧力定格に耐え、事実上すべての天然ガス供給システムの動作範囲をカバーします。 DN1200mm までの大口径 HDPE ガスパイプは、流量の要求が材料の構造性能と一致する都市ガス配給本管や産業用途で使用されます。

ガスサービス用の HDPE の制限の 1 つは、UV 暴露です。ポリエチレンは長時間の紫外線照射により劣化するため、HDPE ガス管は埋設設置が承認されており、地上に移行する箇所では保護またはシールドする必要があります。私たちの 天然ガス流通用に特別に設計された HDPE パイプ 、住宅流通と大規模自治体インフラの両方に対応する SDR グレードと直径で利用可能です。

適切なフィッティングと組み合わせると、HDPE ガス システムが完全に統合されます。私たちの ガスシステム接続用の HDPE 継手 あらゆる標準パイプ直径に適合するサイズの電気融合カップリング、ティー、エルボ、移行継手が含まれます。

銅と特殊材料

銅は 20 世紀半ばまで住宅用途のガス配管に広く使用され、主に低圧天然ガスやプロパン システムなど、特定の管轄区域では引き続き許可されています。軽量で、ほとんどの環境で耐食性があり、狭いスペースでの作業が簡単です。銅製のフィッティングはろう付けまたははんだ付けされており、ねじ切り工具を使用せずにきれいで耐久性のある接続を実現します。

ガスサービスにおける銅に対する重大な制限は、硫化水素との反応です。一部の電力会社が供給する天然ガスには微量の硫化水素が含まれており、硫化水素が銅と反応して硫化銅を形成します。このプロセスにより、パイプの壁や継手は徐々に劣化していきます。ガス用途に銅を指定する前に、ガス供給者は供給されるガスに硫化水素が含まれていないことを確認する必要があります。カリフォルニアを含む米国のいくつかの州では、ガスの組成にかかわらず、天然ガス配管への銅の使用を全面的に禁止しています。

アルミ樹脂複合管（PEX-AL-PEX） は、ポリエチレンのライニングと外層をアルミニウムの中間チューブと組み合わせた特殊オプションです。熱膨張が低く、紫外線劣化に強く、半硬質の形状なので硬質金属よりも簡単に取り付けられます。ガスサービスにおけるその用途は限定されており、管轄区域によって異なります。より一般的には、温水暖房や家庭用水に指定されています。

ガスラインパイプの材質比較

適切なガス管の材質を選択する方法

3 つの変数によって、ガス ライン プロジェクトに適した材料が決定されます。順番に作業していけば、選択肢はすぐに狭まります。

1. 設置環境。 地下の配管では、ほとんどの場合、鋼材と CSST は考慮の対象から除外されます。その腐食プロファイルと接合部のタイプは埋設用途には適していません。 HDPE は世界的に埋設ガス分配の標準であり、その融着ジョイントは地下での長い走行に信頼できる唯一のオプションです。地上の内装用途では、黒鉄、CSST、銅が競合します。

2. 使用圧力。 住宅用ガス供給は通常、建物内で 0.25 psi (低圧) ～ 2 psi (中圧) の圧力で動作します。黒鉄とCSSTは両方ともこれらの範囲を快適に処理します。数十または数百 psi で動作する高圧送電線には、適切な SDR 定格を備えたスチールまたは大口径 HDPE が必要です。

3. ローカル コードとユーティリティの要件。 慎重に設計された材料の選択も、検査に合格しなければ意味がありません。 材料を購入する前に、管轄の地方自治体 (AHJ) およびガス事業者に許可された材料リストを必ず確認してください。 一部の管轄区域では銅を制限しています。亜鉛メッキ鋼を禁止するものもあります。いくつかは、改修プロジェクトに影響を与える CSST ボンディング要件を追加しました。ガス用の HDPE は、ほとんどの世界市場で ISO 4437 および同等の国家規格に基づいて承認されていますが、その承認を維持するには、特定の SDR グレードと融着手順に従う必要があります。

地下ガス供給インフラストラクチャに関連するプロジェクトの場合、HDPE は溶融溶接による漏れのない接合部、耐腐食性、および長寿命の組み合わせにより、ほとんどの用途において技術的および経済的に優れた選択肢となります。初期の材料コストは鋼鉄よりも低く、陰極防食は不要で、適切に溶融された HDPE システムでは、金属パイプが耐用年数にわたって要求する検査頻度は必要ありません。