ステンレスタンクの板厚計算

Question

客先よりステンレス(SUS304)の水タンクの製作依頼が来ました。
現物があるので同じ物を作ってほしいとの事です。
円筒状で天板・底板ともにフラットです。
外径がφ400×高さH=500です。
20Aのソケットが2ヶ所溶接されており、一方から水が入り、もう一方から出るそうです。
圧力が6k～7kぐらいかかっているそうです。

軽く叩いた音を聞いた感じではそんなに厚くはなさそうなのですが、
板厚が不明です。

板厚の計算方法を教えてください。
よろしくお願いします。

Answer

胴板は計算するまでもない。。。

スケジュール管の意味は御存知かと思う。
sch10sであれば余裕で 1.0 MPa(10kgf/cm2) の耐圧がある（自分で調べてね）
ということで400Axsch10s のSUS304TP-ACの肉厚は・・・t5.0となっている。

以上はあくまで胴板の計算です。底板や天板となるとまた全く違う計算になる
一般的には、10％皿形鏡板というものを使えば胴と同様な肉厚で十分となる。
これを平板でやろうとすれば計算は一筋縄では行かず機械設計1級レベルになる

素人では無理ですし、並の設計士でもできないかも知れません。勘なら可能ｗ

＞圧力容器になりますので・・・回答（2）氏
いや、ならないでしょう。一般的に蒸気でなければ、また内容積が0.04m3以上
かつ同長さが1m以上でなければ圧力容器の規定外になる筈だと記憶している。

安易に、答えるべきではありません。このような法規のあるものは調べてから
回答するべきだろうと思いますから、特に軽率な投稿には気をつけましょう。
人間誰しもミスや間違いを犯してしまう。しかし何度言っても懲りないyou。

おまけじゃあ(でも単位は極力、SI単位にしたいものです・・・）
http://www.sml.k.u-tokyo.ac.jp/members/nabe/lecture2012/pipe.pdf

＞内容積が0.04m3以上(外径ベースですが、内容積でもこえているでしょう)
お説の通りでした。すみません。小さいという先入観念をもち、計算もせずに
投稿してました。暗算でも計算できそうなところですが・・・ごめんなさいぃ

私の欠点の一つに、計算力(暗算や数量の数え間違え）や記憶力があります。

記憶力の弱さはPCと整理された資料で何とか補えるが、ちょっとした計算とか
をミス(暗算して誤解答や数量誤計算して合計）する。これも複雑な計算は、
EXCELを使うので危ないのは、ちょっとした暗算ができないために誤った情報で
かつセッカチなので、判断を直ぐに出したがるところが最大の欠点なんです。

まぁこれが長所の部分もあるので自分らしく欠点を上回る良い面を磨いていく
しかないと思っています。自分のする仕事は自分らしさそのものだろうかと。
私は生来から少ミスが絶えず100点満点が数学以外ではとても少ないのです。

「敵を知り、己を知れば百戦危うからず」未だ々、己の無能さを知ってない。
連休直前で精神と肉体の疲労もピークだが、今日と明日しか働けないんですw

＞これを平板でやろうとすれば計算は一筋縄では行かず機械設計1級レベルに
・・・
本当は誰でも出来るのだが脅した意味もありますｗ
ただ計算は力学的には不静定問題になって、正確に計算するのは難しいのだが
大凡あるいは手順に則れば誰でもできます。↓でもだれか仰っていたのですが
圧力容器にも平板計算　というものが存在します。初めてだと怪我をするかも

※この世界はキロ幾らの世界なので、恐らく鏡板を使った方が安価に収まる。
然しながら、このような更新工事は基本的には改修前と全く同じ仕様に、極力
した方が良い。長年使ってきて支障がなかったよいう実績が存在する訳だから

＞溶接は溶接棒入れたTIG溶接でした。
・・・TIG溶接の場合、「溶化棒」って言いますので、覚えておいてください。
あと裏波を出す出さない或いは内面から溶接可能なのかということもあります
溶接欠陥が思わぬ事故に繋がることも考えられるだけに専門家に任せるべきだ

＞長年使ってきて支障がなかったよいう実績が存在する訳だから
☓
○・・・・・・・・・・・・・・という・・・・・・・・・・・
どうもロレツがまわらなくなってきてしまったようだろりんろろん。

＞・・・TIG溶接の場合、「溶化棒」って言いますので
○・・・・・・・・・・「溶加棒」でちた。ぼろぼろやん、すみません。

Answer

板厚で持たせる設計ではなく
補強等待たせる構造です

>>圧力が6k～7k
吐出圧が圧力が6k～7kでは？

密閉回路でタンク内が6k～7kもあがれば
天井・底フラットでは　無理だと思いますが

http://www.crane-club.com/study/mobile/pressure.html
油圧装置の仕組み
の
方向切換弁
のを見てください

弁が絵では中間止めになっているので
この場合
回路には圧がかかっていません(回路抵抗の圧はかかってますが）
油タンクの横の排気パイプかから
油は出っ放ぱなしです

弁を動かすと
排気パイプの回路が閉じシリンダーに流れ始め
ドンツキになったら圧力が上がり
リリーフ弁から
リリーフ設定圧力で油はタンクに戻ります

タンクは大気ある開放です

↑
たぶんこのタンクを作ってねと言われてる

密閉回路　高圧　低圧
タンクは大気圧か低圧
http://www.wrecker.co.jp/misc/blog/blog_005.htm

密閉回路(熱交換機等)
http://www.coolinglab.jp/index.php?dispatch=pages.view&page_id=16
回路図
http://www.coolinglab.jp/images/page/thumbs0/115.jpg
パソコン内が水びだしになると大変なので密閉

水の重さがあるで登り分の吐出圧が必要
自重で下がってくる
密閉だとサイホンの原理で小さい圧力でもいい

タンク内は正常時はやや負圧
出ていく量と＝入ってくる量　じゃないと流れない

出ていく量が少ない　と　入っていかない

タンク内があったまり圧力が上がると入っていかない
↑
原発事故の原因

自動車のブレーキ
回路図
http://www.jidoshaseibishi.com/commentary/2C_2010_03_18/2C_2010_03_18.html

ポンプはABS作動時に
リザーバー(ABSの中)に抜けたブレーキ油をマスターに返す時に作動

加圧元はマスタシリンダです
人間様の足が動力です

マスタシリンダとリザーバ関係の漫画
http://techon.nikkeibp.co.jp/article/FEATURE/20100208/180034/z3s.jpg
ポンプの位置や電磁弁の回路が違うのは
プリウス(ハイブリッドのため)
リザーバーは大気圧開放です

車の中を見てるとわかりますが白い樹脂です
↑
これ相当を作ってねと言われてるんだと思います
作動圧力は20MPaから15MPaです

回路内は完全密閉です
空気やアキュームレーターを含まない場合
爆発しません

法律で決まってるのは↑を含む回路です
上記二つがなければ壊れてどっかから漏れても
シュポに圧が抜けておしまいです
吐出圧でピューと飛び出す

大穴が開けばポンプの最大流量で流れ出てしまうが

消防車のポンプ車
https://www.youtube.com/watch?v=XDyQYd3kuwQ

吐出圧＝放水時の水の高さ
流量は出ていく水の量

Answer

単に板厚だけの問題ならば、現物を測定すればいいだけのことと思いますが
圧力容器であれば、天板と底板との溶接がどのような仕様であるかにも配慮
する必要があると思います。

製造物責任を考えると、仮に板厚を求めることができても、最終的な責任を
果たすことが難しそうに思います。

儲けが薄い仕事ならば、辞退することも選択肢のように思います。

Answer

“現物があるので同じ物を作ってほしい”なら、休日に分解させてもらい測定するか、

板厚測定器で測定するかが一番の得策でしょう。(板厚測定器のレンタルもありますよ)

URL記載内容で、他の回答者から何時もクレームがありますが、一度確認してみてください。

計測後の計算確認は、安全弁の圧力設定を基に、教本にあるタンク板厚計算法での検証が

望ましいと考えます。

Answer

貴社は製缶物を製作されているのではないですか?
それであれば、社内で設計できる方がいると思いますので、
その方に聞かれた方がよろしいかと思います。

もし、社内に設計できる方がおられないのであれば、無理せず
設計できる会社に外注された方がよろしいですよ。
失礼ながら、素人設計で何かあった時にどうされますか?
強度検討は円筒容器の設計(回答1さんのJIS等)に載っていますので
それを調べられれば、計算自体は可能でしょう。
しかしながら、単純に強度検討だけでは済まない可能性があります。

圧力の単位がわからないのですが、水の自重以外に圧力が負荷されて
いるとお見受けしました。その場合、圧力容器になりますので
届出申請等必要な場合もありますし、その場合は法規に則った設計が
必要となります。
また、最低板厚が法規で定められている場合もありますので、その点も
注意が必要です。
さらに、製作上の最低板厚もあり、強度計算で求めた板厚では
溶接できない場合等も存在します。

物を作るために、さらに様々なこと考慮しなくてはいけません。
まずは、経験を持った人に教えを請われる必要があります。

1Nの涙さん

「ゲージ圧力0.1メガパスカル以下で使用する容器で、内容積が0・04立方
メートル以下のもの又は胴の内径が200ミリメートル以下で、かつ、
その長さが1,000ミリメートル以下のもの及びその使用する最高のゲージ圧力を
メガパスカルで表した数値と内容積を立方メートルで表した数値との積が
0.004以下の容器を除く。」
です。

内容積が0.04m3以上(外径ベースですが、内容積でもこえているでしょう)
ですから、圧力次第では一圧に引っかかるはずです。

ただし、相変わらず圧力の単位はわからないですが、
吐出圧のことかもしれませんね。

水の自重だけなら計算不要というか、ポリタンクで十分だし、既製品で
安いものがいくらでもあるだろうにとは思います。

ステンレス水タンクの板厚計算