PPR 配管、PP RCT パイプおよび減速カップリング: 完全な技術ガイド

PPR 配管: 材料特性、規格、および主要な用途

PPR配管 — ポリプロピレン ランダム コポリマー (タイプ 3、ISO15874 準拠) から製造 — は、世界中で温水および冷水の飲料水の供給、温水加熱、工業用流体の輸送に使用される主要な熱可塑性プラスチック パイプ システムとなっています。長期耐圧性、化学的不活性性、低い熱伝導率、そして接着剤や機械的継手を使用せずに熱融着（ソケット溶接）によって永久的に接合できる能力の組み合わせにより、ヨーロッパ、中東、アジア、さらには北米でも住宅用および商業用配管において銅や亜鉛メッキ鋼に代わる好ましい代替品となっています。

原料であるポリプロピレン ランダム コポリマーは、エチレン コモノマーをポリプロピレンの重合連鎖にランダムな分布で導入することによって製造されます。このランダムな分子構造により、ポリプロピレンホモポリマー (PP-H) やブロックコポリマー (PP-B) と比較してポリマーの結晶性が破壊され、その結果、 低温での優れた耐衝撃性、長期静水圧強度の向上、透明性の向上 。圧力サービスにおける PPR 配管の公称動作温度範囲は次のとおりです。 0℃～95℃ 、減圧定格で許容される 110°C までの短時間の変動はあります。

PPR パイプは 20°C での圧力定格によって分類され、次のように表されます。 SDR（標準寸法比） — 外径と壁の厚さの比。 SDR の数値が低いほど、壁が厚く、圧力定格が高いことを示します。

• SDR 11 (PN10): 定格は 20°C で 10 bar です。冷水供給および一般産業用の標準仕様です。
• SDR 7.4 (PN16): 定格は 20°C で 16 bar です。給湯、暖房システム、高圧産業用回路に使用されます。
• SDR6 (PN20): 20°C で 20 bar の定格。ヘビーデューティー産業用途、圧縮空気 (適切なディレーティングあり)、および化学プロセス配管。
• SDR 5 (PN25): 定格は 20°C で 25 bar です。最高の標準圧力定格。要求の厳しい産業用および地域暖房用途に使用されます。

PPR 圧力パイプ システムの準拠国際規格は次のとおりです。 ISO 15874 (温水および冷水設備用のプラスチック配管システム — ポリプロピレン)、DIN 8077/8078 (ドイツ)、BS EN ISO 15874 (英国/EU)、および あSTM F2389 (米国) などの地域規格によって補足されています。ほとんどの主要な PPR システムは、飲料水との接触に関して NSF/ANSI 61 の認定も受けており、EU 建設製品規制に基づく CE マークを取得しています。

熱融着接合: システムの耐用年数にわたって PPR 配管に漏れがない理由

PPR 配管の設置上の決定的な利点は、 ソケット溶融溶接 — 機械部品やシーラントを使用せず、腐食の危険性のないモノリシックで均質な接合を生成する接合方法。このプロセスは、パイプの差し込み口と継手ソケットを同時にポリプロピレンの溶融温度（約 260℃ ）適合するマンドレルとソケットツールを備えたサーモスタット制御の溶接アイロンを使用します。加熱された表面は、制御された軸力の下で直ちに接合され、材料が冷えるにつれて融合して単一の部品になります。

正しく実行されたソケット融着ジョイントは、パイプ壁自体と同等以上の引張強度を持っています。破壊試験での失敗は、ジョイントではなくパイプ本体で発生します。ジョイントも、 化学的に同一 つまり、母材と同じように、輸送される流体に対して同じ抵抗力と同じ長期圧力性能を発揮します。

DN 63 mmを超えるパイプサイズの場合、 突合せ融着 （熱板溶接とも呼ばれます）は、通常、ソケット融着の代わりに使用されます。パイプの端は平らに面され、プレートに対して 210 ～ 230°C で加熱され、制御された圧力下で一緒に押し付けられます。ヨーロッパおよび中東のほとんどの管轄区域では、DN 110 mm を超える圧力定格の設置には、データログ機能を備えた自動バットフュージョンマシンが必要です。

PP RCT パイプ: 次世代のポリプロピレン圧力配管

PP製RCTパイプ (ランダムな分布と修正された結晶化度と温度耐性を備えたポリプロピレン) は、従来の PPR 配管に比べて大幅な進歩を示しています。当初 Borealis によって Daploy™ という商品名で開発され、現在では複数の樹脂メーカーから入手可能である PP RCT は、 異相有核ポリプロピレンランダム共重合体 重合中にベータ核剤を導入することにより、標準の PP-R よりも高度に制御された結晶化度を実現します。

従来の PPR に対する PP RCT の主なパフォーマンス上の利点は次のとおりです。 高温における長期静水圧強度 (LTHS) が大幅に向上 。 ISO 9080 圧力回帰分析に基づいて、PP RCT は次の最小必要強度 (MRS) を達成します。 95℃で3.2MPa 標準 PPR の 1.6 ～ 2.0 MPa と比較して、温水使用温度での長期圧力能力が効果的に 2 倍になります。実際的には、これは次のことを意味します。

• 同じ圧力定格の薄肉セクション: 70°C で PN20 の定格の PP RCT パイプは SDR 11 で製造できますが、従来の PPR では SDR 7.4 以上の厚さが必要です。これにより、材料の消費量が 20 ～ 30% 削減され、設置コストが削減されます。
• 動作温度でのより高い圧力定格: PP RCT システムは、70 ～ 80°C の連続使用温度で PN16 または PN20 定格を達成できるため、標準 PPR で大幅なディレーティングが必要な地域暖房接続、太陽熱システム、および高温温水回路に適しています。
• 耐用年数の延長: 改良された LTHS は、同じ動作条件下での設計寿命の延長に直接つながります。PP RCT システムは通常、次のように評価されています。 50年 特定の動作圧力と温度プロファイルに応じて、従来の PPR の場合は 25 ～ 50 年と比較して、標準的な住宅用温水温度での耐久性が向上します。

PP RCT は次のように分類されます。 PPタイプ4 ISO 15874 に準拠しており、標準の PPR フィッティングおよび溶接装置と完全な互換性があります。同じソケット融着アイロン、温度設定、加熱時間が適用されるため、すでに PPR システムを使用している設置業者にとってはドロップイン アップグレードとなります。標準的な PPR に比べて材料費が割高になるのは通常、 15～25% これは、同等の圧力定格における壁厚の減少（したがって、1 メートルあたりの材料重量の減少）によって部分的または完全に相殺されます。

還元結合: 機能、タイプ、および選択基準

A カップリングの低減 は、同じ配管システム内で直径の異なる 2 つのパイプを接続するパイプ継手で、耐圧性と漏れのないジョイントを維持しながら、大きなボアから小さなボアへ (またはその逆) のスムーズな移行を可能にします。 PPR および PP RCT システムでは、レジューシング カップリングは同等 (ストレート) カップリングと同じ方法で溶融溶接されます。各ソケットの端は、溶融アイロンの適切なツール インサートを使用して、対応するパイプ サイズに溶接されます。

減径カップリングは、配管および配管システムの設計においていくつかの実用的な機能を果たします。

• 分岐接続: 建物内の主な配電ライザーのサイズは通常 63 ～ 110 mm です。個々のフロア回路は 32 ～ 50 mm で分岐します。器具への使用時点での接続は 20 ～ 25 mm です。レジューシングカップリングを使用すると、アダプターニップルや非融着フィッティングを必要とせずに、これらのステップダウンが容易になります。
• 速度管理: 大きなパイプから小さなパイプに減らすと、流速が増加します。特大の配水管は、圧力降下を最小限に抑えるために速度を落として運転され、その後、設備で適切な流量を維持するために使用時点で速度を下げられることがあります。
• システムの変更と拡張: 既存の配管回路を延長する場合、または入口サイズが異なる機器に接続する場合、減速カップリングを使用すると、回路全体を配管し直すことなく接続できます。

同心減速カップリングと偏心減速カップリング: 違いが重要な場合

PPR システムの減速カップリングはほぼ独占的に使用されます。 同心円状 — ソケットの両端の中心線は同じ軸上に位置し、2 つの直径の間に対称的な円錐形の移行部が形成されます。これは、パイプ配管が水平または垂直であり、対称的な流れの遷移が許容される、配管および暖房用途の大部分にとって正しい仕様です。

偏心減速カップリング - 継手の一方の面が平らになるように 2 つのソケットの中心線がオフセットされている場合 - これは、PPR システムよりも金属および HDPE プロセス配管で一般的ですが、この原則は PPR 設置者が理解するのに関連しています。偏心減速機は、次の 2 つの特定の状況で使用されます。

• ガスまたは蒸気を運ぶ水平配管: 平らな面を上にして偏心減速機を取り付けると、パイプの上部が水平になり、移行部での空気やガスのポケットの形成が防止されます。これは、PPR が指定される可能性がある太陽熱システムや圧縮空気回路における設計上の考慮事項です。
• 排水が必要な水平配管： 平らな面を下にして偏心減速機を取り付けると、パイプの反転部 (底部) が水平になり、ラインの完全な排水が可能になります。これは、定期的な排水が必要なプロセスおよび工業用回路では重要です。

建物内の標準的な PPR 温水と冷水の分配では、同心減速カップリングが正しく、広く利用可能な仕様です。サイズの指定は標準化された形式に従っています。つまり、大きいソケット直径が最初に記述され、次に小さいソケット直径が続きます。 32 × 20 mm レデューシングカップリング 一方の端には 32 mm のソケットがあり、もう一方の端には 20 mm のソケットがあります。

PPR フィッティング範囲とシステム設計の考慮事項

完全な PPR または PP RCT 配管システムは、パイプやレジューシング カップリングのみを超えた包括的な継手の範囲に依存しています。標準の PPR 継手は、パイプの定格圧力に一致するように製造され、同じ工具を使用して融着されます。一般的なシステムのコア継手には、等価カップリング、減速カップリング、エルボ (45° および 90°)、ティー (等価および減速)、エンド キャップ、および金属バルブ、メーター、および機器への接続用の真鍮インサートを備えた移行継手が含まれます。

システムレベルの設計上の考慮事項のいくつかは、特に PPR および PP RCT のインストールに適用されます。

• 熱膨張: ポリプロピレンの線熱膨張係数は約 0.15mm/m・℃ — 銅の約 8 倍です。 60°C の水を運ぶ固定サポート間の 10 メートルの PPR パイプは、20°C での設置に比べて約 54 mm 膨張します。アンカー間の距離が 3 ～ 4 メートルを超える場合は、拡張ループ、コンペンセータ、またはスライド サポートを設計に組み込む必要があります。
• 紫外線劣化: 標準的な PPR および PP RCT は UV 安定化されていないため、直射日光に長時間さらされると劣化し、パイプが脆くなり、耐圧性が低下します。外部配管はラグを付けるか、塗装するか、耐紫外線性のカバーで覆う必要があります。一部のメーカーは、屋外サービス用に UV 安定化グレーまたは黒の PPR を提供しています。
• 温度による圧力ディレーティング: PPR または PP RCT システムの圧力定格は、動作温度が上昇すると低下します。設計者は、ISO 15874 の圧力温度テーブルから適切なディレーティング係数を適用する必要があります。20°C で 16 bar に定格される PN16 PPR パイプの定格は、およそ 70℃で6バール 95℃で3.2バール。
• 繊維強化アルミニウム複合 PPR: 膨張補償を使用せずに熱膨張を最小限に抑える必要がある用途には、繊維強化 PPR (ガラス繊維中間層付き) およびアルミニウム複合 PPR (接着されたアルミニウム箔層付き) が利用可能です。これらは、内側と外側の PPR 層で完全なソケット フュージョン互換性を維持しながら、単純な PPR と比較して線膨張係数を 60 ～ 80% 削減します。