配管システムに適用する場合、ASME B31.1 (電力配管規格) と ASME B31.3 (プロセス配管規格) は互換性があるように見えることがよくあります。
しかし、詳しく調べてみると、そのルール、適用、ガイドラインに大きな違いがあることがわかります。
この記事では、ASME B31.1 と ASME B31.3 の主な違いを概説し、それぞれの範囲と影響を強調します。
1.0 ASME B31.3 (プロセス配管規格) とは何ですか?
ASME B31.3 は、以下の用途で使用される配管システムの設計に関する包括的な規則を規定しています。
- 石油精製所
- 陸上および海上の石油・天然ガス生産施設
- 化学、製薬、繊維、製紙、鉱石処理、半導体、極低温プラント
- 食品および飲料加工施設
- 関連処理工場およびターミナル
プロセス配管の専門家にとって「バイブル」と呼ばれることが多い ASME B31.3 は、プロセスプラントの設計上の考慮事項を規定し、安全で効率的な運用を保証します。
2.0 ASME B31.1 (電力配管規格) とは何ですか?
ASME B31.1 では、次のような配管システムの規則が概説されています。
- 発電所
- 産業施設および公共施設
- 地熱暖房システム
- 中央および地域暖房および冷房システム
3.0 ASME B31.3 と ASME B31.1 の 18 の主な違い。
ASME B31.1 は、重要な運用における信頼性と安全性を確保する発電所およびシステムの設計ルールを規定しているため、電力配管の専門家にとって非常に重要です。
| シニア番号 | パラメータ | ASME B31.3-プロセス配管 | ASME B31.1-電力配管 |
| 1 | 範囲 (B31.3 と B31.1) | ASME B31.3 はプロセスまたは化学プラントの配管に関する規則を規定しています。 | ASME B 31.1 は発電所の配管に関する規則を規定しています。 |
| 2 | 基本許容材料応力 | ASME B31.3 によれば、基本許容材料応力値は B31.1 の場合よりも高くなります (たとえば、ASME B 31.3 によれば、A 106 B 材料の 250 ℃ での許容応力値は 132117.328 Kpa です)。 | ASME B31.1 による基本許容材料応力値は、ASME B31.3 のものよりも低くなります (たとえば、ASME B 31.1 による A 106 B 材料の 250 ℃ での許容応力値は 117900.344 Kpa です)。 |
| 3 | 許容たわみ（持続） | ASME B31.3 規格では、許容されるたわみの制限については特に規定されていません。一般的に、許容されるたわみは最大 15 mm です。B31.3 では、推奨されるサポート スパンは規定されていません。 | ASME B31.1 では、許容たわみ値が 2.5 mm と明確に規定されています。ASME B 31.1 の表 121.5-1 には、推奨される支持スパンが示されています。 |
| 4 | リデューサーのSIF | プロセス配管規格ASME B31.3では、レデューサーの応力計算にSIF（SIF=1.0）は使用されません。 | 電力配管コード ASME B31.1 では、配管応力の計算時にリデューサーの最大 SIF 2.0 を使用します。 |
| 5 | 安全係数 | ASME B31.3 では安全係数 3 が使用され、これは ASME B31.1 よりも比較的低い値です。 | ASME B31.1はプロセスプラントと比較してより高い信頼性を得るために安全係数4を使用しています。 |
| 6 | 突合せ溶接継手用SIF | B31.3では突合せ溶接継手に対してSIF1.0を使用する。 | B31.1 では、応力計算に最大 1.9 までの SIF を使用します。 |
| 7 | SIFへのアプローチ | ASME B31.3 では、複雑な面内、面外の SIF アプローチが使用されます。 | ASME B31.1 では、簡略化された単一の SIF アプローチが使用されます。 |
| 8 | ScとShの最大値 | プロセス配管規格ASME B31.3によれば、Sの最大値はc とSh 138 Mpa または 20 ksi に制限されます。 | 電力配管規格（ASME B31.1）では、Sの最大値はc とSh 材料の最小引張強度が 70 ksi (480 MPa) の場合にのみ 138 MPa となり、それ以外の場合は温度に応じて必須の付録 A に規定されている値に依存します。 |
| 9 | 偶発的な応力に対する許容応力 | ASME B31.3による偶発応力の許容値はSの1.33倍である。h | ASME B31.1によれば、偶発応力の許容値はSの1.15～1.20倍である。h |
| 10 | パイプ壁厚計算式 | B31.3のパイプ壁厚計算式はtに対して有効である。 | Power Piping (ASME B31.1) の壁厚計算にはこのような制限はありません。ただし、最大設計圧力に制限が追加されます。 |
| 11 | 持続応力および偶発応力に対する断面係数 Z | 持続的および偶発的な応力の計算中、プロセス配管コード ASME B31.3 では、腐食やその他の許容値によって厚さが削減されます。 | ASME B31.1 は、公称厚さを使用して断面係数を計算します。厚さは腐食やその他の許容差によって減少しません。 |
| 12 | -29℃以下での材料使用に関する規則 | B31.3は、-29℃以下の材料の使用に関する広範な規則を規定している。 | 電力配管規格 B31.1 では、-29 ℃ 以下の配管材料についてはそのような規則は規定されていません。 |
| 13 | 繰り返し応力範囲係数の最大値 | B31.3 に従った繰返し応力範囲係数 f の最大値は 1.2 です。 | ASME B31.1によれば、fの最大値は1.0である。 |
| 14 | 圧力温度変化に対する許容度 | ASME B31.3 の条項 302.2.4 によれば、偶発的な圧力温度変動は、(a) 33% の場合、一度に 10 時間以下、年間 100 時間以下、または (b) 20% の場合、一度に 50 時間以下、年間 500 時間以下で許容値を超えることができます。 | ASME B31.1の条項102.2.4によれば、偶発的な圧力温度変動は、（a）事象の継続時間が一度に8時間以下かつ年間800時間以下である場合は15%、（b）事象の継続時間が一度に1時間以下かつ年間80時間以下である場合は20%、許容値を超えることができる。 |
| 15 | デザインライフ | ASME B31.3 に準拠したプロセス配管は、通常、20 ～ 30 年の耐用年数を想定して設計されています。 | ASME B31.1 を使用した電力配管は、通常、40 年以上の耐用年数を想定して設計されています。 |
| 16 | PSV反力 | B31.3 コードでは、PSV 反力計算のための具体的な式は提供されていません。 | ASME B31.1 では、PSV 反力計算のための具体的な式が規定されています。 |
| 17 | 静水圧試験圧力 | ASME B31.3によれば、配管システムの静水圧試験は温度補正された設計圧力の1.5倍で実施する必要があり、これは設計圧力にSを掛ける必要があることを意味する。T/S プロセス配管の場合。ここで、ST=試験温度における配管材料の許容応力、S=部品設計温度における配管材料の許容応力。（条項345.4.2） | ASME B31.1 に準拠した静水圧試験圧力は配管設計圧力の 1.5 倍です。(条項 137.4.5) |
| 18 | 空気圧試験圧力 | ASME B31.3 に従った空気圧試験圧力は、配管システムの設計圧力の (1.1 ～ 1.33) 倍です。(条項 345.5.4) | B31.1では、配管システムの設計圧力の1.2～1.5倍の空気圧試験圧力を使用するように指示しています。（条項137.5.5） |
4.0 ASME B31.3 と ASME B31.1 の簡略化された相違点
- 曲げおよび成形の要件: 2 つの規格には、曲げおよび成形操作に関する明確なガイドラインがあります。
- 溶接工およびろう付け工の資格: 資格基準は 2 つのコード間で異なります。
- 鋳鉄の制限: 各規格では鋳鉄材料の使用に関して異なる制限を設けています。
- 接合タイプ: はんだ付け、ろう付け、およびねじ接合の基準は規格によって異なります。
- 応力の変動: Caesar II などのソフトウェアで 2 つのコードを使用して解析した場合、同じシステムの応力値は異なります (図 1)。
5.0 ASME B31.1、B31.3規格間の計算式の違い
参考文献:
https://www.red-bag.com/engineering-guides/254-rb-eg-ue301-comparison-asme-b31-1-b31-3-and-b31-8.html
https://www.asme.org/learning-development/find-course/asme-b31-3-b31-1-practical-piping-design-process-power-applications/online–feb-10-14th–2025
