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※ ChatGPTを利用し、要約された質問です(原文:構造計算)

構造計算に関する初歩的な質問

2023/10/17 12:33

このQ&Aのポイント
  • 内圧10kg/cm2の鋼管に必要な肉厚は何mmか計算方法を教えてください
  • 鋼管に開けた穴にはめ込む板の溶接強度を計算する際の脚長は何mmが適切か教えてください
  • 過去の事例から学んだ問題点を踏まえ、構造計算において修正箇所の判断や強度の計算方法を教えてください
※ 以下は、質問の原文です

構造計算

2009/08/26 18:18

初歩的な質問で申し訳ありません。
1.内圧10kg/cm2がかかる内径φ300の鋼管があった場合、肉厚は何mmあれば耐えられますか?
2.外径φ340、内径φ300の鋼管(肉厚20mm)にφ50mmの穴があり、そこへφ50、t20の板をはめ込み溶接した場合に脚長何mmの溶接をすれば強度的にクリアしますか?(開先ははめ込むφ50の板に取ります。レ形開先)

計算方法が知りたいので計算式を含めた回答をお願いします。
他に不足する条件があれば指摘して下さい。

よろしくお願いします。

この問題には過去に発生した2つの事例が含まれています。

1は鋼管に貫通不可の穴を開けるときに下穴が深くなり貫通してしまったところと貫通していないまでも肉厚が薄くなってしまっているところがありました。貫通穴は完全に直す必要がありますが貫通していない穴(板が薄くなっているところ)をどこまで修正する必要があるかを計算上の根拠をもって判断したかったのです。

2は鋼管に間違って穴を開けてしまい修正して使用したのですが、前述のようにφ50のはめ込み材料にレ形開先を取り、鋼管外側から溶接しましたので、客先より強度上問題がないかという問い合わせを受けました。修正方法については後からよく考えてみれば指摘の通り問題がありました。しかし、強度という点では経験上あまり問題ないように思っています。そのため、計算上はどうなのかということが知りたいのです。
上記の脚長とははめ込むφ50の板にC面を取りましたのでCの大きさを指しています。上面はフラットです。(事例は部品交換ということで処理されました)

公式やHPアドレスなど具体的に示して頂ければと思っています。

回答 (3件中 1~3件目)

2009/08/27 23:46
回答No.3

1.については回答(2)さんでほぼ間違い無いと思います
一般式で言うと、膜応力 σ =pr/2t (p=圧力、r=半径、t=板厚)かな。。
これに、腐れ代を最低 2mm 程度とり余裕を見てt4.5でも良いんじゃ?
参考URLに、過去回答のURLを貼っておきます

2.については穴の補修ということであれば、客先が気にするところは本来の
材料強度より弱くなっていることと思う。つまり元道理以上の強度が欲しいと
で、内面のRに合わせた?ボス(厚さが30mm以上のもの)を溶接してしまう
 開先はパイプ側で18~19mm程度にし∧+△で30mm程度以上になるようにする
つまり溶接継手効率で減ずる分を予め余盛り面積で穴の補強をしてしまう考え

簡単に言うと、骨折した箇所は前のときよりも丈夫にしてしうぞー作戦です
これなら穴を明ける前の状態よりも強度は大きいですからと胸を張れるかも

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2009/08/27 09:25
回答No.2

1.内径300だと配管用の鋼管300Aが近い。
300Aのサイズは外径318.5mmで使用内圧に応じて、肉厚の規定があり、10Kの場合、Sch10(SUSはSch10S)。
JIS規格を見ていくと、STPG,STPT,STSなど炭素鋼系は300AのSch10は規定されておらず、SUSなら有って、t4.5です。
よって、肉厚は4.5mm以上有れば耐えられることになります。
(自分なら、Sch20やSch40を選定します。)
2.脚長ではなく、開先深さ。必要板厚分の強度があればよいので、溶接効率が65%なら4.5/0.65≒7mm。
だが、肉厚がt20必要なのであれば自分なら開先19ぐらいの指示をすると思う。
以上が何も見ない場合の、自分なりの超概略的な考え方です。

この手の計算式や考え方の基本はJIS B8265 「圧力容器の構造」を見れば大体わかります。下記よりJIS B8265で検索すれば閲覧は可能です。
書籍を購入するのなら、日本ボイラ協会が発行している「圧力容器構造規格の解説」がいいと思います。
具体的な計算式などは(書ききれないので)書籍を見て勉強してください。ちなみに内圧のかかる胴の必要板厚の計算式は外径基準と内径基準の2つあります。

2009/08/26 21:26
回答No.1

1.スケジュールの考え方を検索しましょう。
 圧力、材質でスケジュール(肉厚)は計算できます。
 当然腐食に関するアロウワンスも加味する必要があるかと思います。 
2.50丸に50丸をレ開先で溶接となると、上面フラットになるということ
 でしょうか。
 せめてGHM開先位にして裏が出るくらいの溶接が必要ではないかと思いま
 す(50丸にGHM開先加工が出来るかというとちょっと疑問)。
 初層TIG残アークで肉厚分すべて溶接プラスアルファ。

上面フラットの場合の脚長ってどこを指すのでしょうか。
昔は肉厚の70%の脚長といっていたように思います。
 

お礼

2009/08/27 08:53

ありがとうございます。
質問に追記しましたので確認して下さい。

質問者

お礼をおくりました

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