オートクレーブ種類と製造事例

圧力容器の種類と製造事例：産業用途の包括的分析

圧力容器の概要

圧力容器は、石油化学、エネルギー、電力、食品、製薬、その他多くの分野で広く使用されている、現代産業において欠くことのできない重要な設備です。これらの特別に設計された密閉容器は、内部または外部で一定の圧力に耐えることができ、気体、液体、その他の媒体を安全に貯蔵または取り扱うことができます。工業技術の絶え間ない発展に伴い、圧力容器の種類はますます豊富になり、製造プロセスもますます洗練されています。

圧力容器の主な分類

設計圧力クラス別

圧力容器は設計圧力によって分類される：

• 低圧容器0.1MPa≦P<1.6MPa

• 中圧容器1.6MPa≦P<10MPa

• 高圧容器10MPa≦P<100MPa

• 超高圧容器P≧100MPa

圧力レベルが異なれば、設計基準や安全要件も異なり、圧力が高いほど、材料特性や製造工程に対する要件も厳しくなる。

プロセス用途による分類

1. 反応圧力容器反応釜、重合釜など、物理・化学反応を完結させるために使用。

2. 熱交換器圧力容器熱交換器、冷却器などの媒体熱交換用。

3. 分離圧力容器セパレーター、フィルターなどの媒体分離・浄化用。

4. 貯蔵圧力容器ガスタンク、球形タンク等の気体・液体貯蔵用。

構造形式による区別

• 

• 球形容器例えば液化石油ガス（LPG）貯蔵タンクは、応力は均一だが製造が複雑である。

• 円筒形包装最も一般的な形状で、製造が容易で圧力容量が大きい。

• コンビネーション・パッケージ特殊なプロセス要件に対応するため、複数のシンプルなハウジングを組み合わせることができます。

製造材料による分類

1. 金属製圧力容器::

   • 炭素鋼包装：低コストで広く使用されている

   • ステンレス製容器：耐腐食性、食品および製薬産業用

   • 合金鋼製容器：高強度、耐高温・耐圧性

2. 非金属圧力容器::

   • プラスチック容器：耐腐食性だが、圧力容量に限界がある。

   •  

   • コンポジット・コンテナ：特別な日のための軽量で高強度なコンテナ

圧力容器製造の典型的なケーススタディ

ケース1：大型液化天然ガス（LNG）貯蔵タンク

プロジェクトの背景::
沿岸LNG受入ターミナルでは、輸入液化天然ガスを受入・貯蔵するための16万立方メートルのフル容量LNG貯蔵タンクを3基建設する必要がある。

製造業の必需品::

1. 内槽材料に9%ニッケル鋼を採用し、-162℃の超低温性能を確保。

2. 外側タンクはプレストレスト・コンクリート構造で、二次格納容器を提供する。

3.  

4. 自動溶接技術の応用により、長さ数キロメートルに及ぶ溶接シームを完成

5. パーライト充填による低温断熱層の厳格な構造

技術的な問題::

 

• 超低温での材料特性の制御

• 大型構造物の寸法精度を保証

• 
• • 1. •  

  多層構造の共同建設

ケース II: 石油水素化反応器

プロジェクトの背景::
ある製油所の新しい水素化分解装置では、直径4.2メートル、長さ28メートル、重量1,200トンのハイドロリアクターの製作が必要だった。

製造工程::

1. 2.25Cr-1Mo-0.25V耐水素鋼鍛造シリンダー部

2. 肉厚300mmまでの厚肉多層ラッピング技術

3. 内面にステンレススチールの防錆層

4. 溶接残留応力を除去する一体型熱処理

品質管理::

 

1. 1. 

 

• 1. •  

•  

  100% 放射線検査（RT）と超音波検査（UT）

• 厳格な硬度試験と水素割れ試験

• フルサイズの油圧テストで強度を確認

ケース3：食品用ステンレス製発酵槽

適用分野::
有名ビール会社の拡張プロジェクトにおける重要な設備。

製造特性::

1. 1. 食品と接触しても安全な超低炭素ステンレス316L製

 

 

2.  
3.  

   内面電解研磨 Ra≤0.4μm

   • 1. •  

4. CIP洗浄システム統合設計

5. 0.5℃精度の自動温度制御システム

特別要件::

• 徹底したクリーニングのためのデッドエンド設計

• 微生物の繁殖を防ぐため、すべての溶接部でスムーズな移行を実現

• FDAおよびEHEDGの健康基準を満たす

圧力容器製造のキーテクノロジー

材料の選択と取り扱い

 

• 1. •  

        

1. 材料性能要件::

   • 十分な強度と靭性

   • 良好な溶接特性

   • 作業環境に適応した耐食性

   • 必要に応じて低温または高温特性を考慮する

2. 一般材料::

   • Q345R：一般圧力容器用鋼

   • SA516 Gr.70:アメリカ標準低中圧容器鋼

   • S30408: オーステナイト系ステンレス鋼

   • SA387 Gr11 Cl2：高温用クロムモリブデン鋼

溶接プロセス制御

1. •  

1. 溶接方法の選択::

   • サブマージアーク溶接（SAW）：厚板の縦方向リングシーム

      

   • 手動アーク溶接（SMAW）: 現場設置

   • TIG溶接（GTAW）：ステンレス鋼薄板

2. 品質管理ポイント::

   • 溶接士資格管理

   • 溶接プロセス認定 (WPQ)

   • 溶接前の予熱と層間温度制御

   • 溶接後熱処理 (PWHT)

1. •  

非破壊検査技術

 

 

1. X線透視検査（RT）体積欠陥の検出

2. 超音波探傷試験（UT）エリアベースの欠陥検出

3. 磁粉探傷検査（MT）表面クラック検出

4. ペネトレーションテスト（PT）非磁性材料の表面検査

圧力テストと検収

1. 油圧テスト通常は水を使用し、試験圧力は設計圧力の1.25～1.5倍。

2. 空気圧試験より危険で特別な保護が必要

3. 気密性テストリークチェック、圧力は設計圧力と同じ

圧力容器産業の発展動向

 

 

1. 1. マッシブ＆モジュラーモジュール設計により、各ユニットの能力を向上。

 

 

1. 現場での作業負担の軽減

2. インテリジェント・マニュファクチャリングデジタルツイン、IoT技術のライフサイクル管理への応用

3. 新素材への応用高性能複合材料と特殊合金の使用増加

4. グリーン低排出設計、エネルギー効率の最適化が重要な指標に

5. 規格の国際化ASME、PEDなどの国際規格を広く適用。

圧力容器を安全に使用するためのポイント

 

1. 1. 定期検査TSG 21-2016などの規制要件に従った定期検査

   2. 操作仕様過温・過圧・過負荷運転の厳禁

   3. 腐食モニタリング腐食速度モニタリングシステムの構築

   4. 緊急時の備え緊急時計画の策定と定期的な訓練

 

1. 人材育成オペレーターは免許が必要

結語

特殊機器である圧力容器は、種類が豊富で製造工程も複雑です。大型のエネルギー貯蔵タンクから精密な食品機器に至るまで、さまざまな用途の場面で圧力容器に求められる要件は異なります。材料科学と製造技術の進歩に伴い、圧力容器はより安全で、より効率的で、よりスマートな方向に発展しています。様々な圧力容器の特徴と製造ケースを理解することは、ユーザーが圧力容器を合理的に選択し、使用を規制するのに役立ち、また製造企業に技術的な参考を提供します。今後、「ダブルカーボン」目標の推進に伴い、圧力容器はエネルギー転換と産業高度化においてより重要な役割を果たすことになる。

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