フランジ・ボルト・ガスケット概算
プラント・プロセス設計向けエンジニアリング計算ツール · 最終更新: 2026年3月
Dg=D+20 mm、幅3 mm、Ag=πDg·3、σg=max(y,mP)、Wg=Agσg/1000、Hp=π(D/2)²P/1000、W=(Wg+Hp)SF、n=max(4,ceil(D/25)×4)、Ab=(W/n)1000/Sb、db=√(4Ab/π)を使います。ガスケット(m,y MPa)はうず巻形(3,69)、ゴム(1,2.8)、PTFE(2,14)、金属(6.5,200)。基準Sbは炭素鋼・ステンレス鋼140 MPa、合金鋼170 MPaで、100 ℃超ではSb=Sb,base[1−min(0.30,(T−100)/1000)]です。フランジクラス、標準ねじ、トルクは選定しません。
この計算ツールの用途
本ツールは、簡略化した形状・材料モデルでフランジ締結部のガスケット応力、
総ボルト荷重、ボルト本数、必要連続ボルト径を予備概算します。
主な用途
- 初期段階の荷重・ボルト寸法感度比較
- ガスケット種類、圧力、温度、安全率の影響確認
計算式と方法論
呼び径 D に対しガスケット平均径 Dg = D + 20 mm、幅 3 mm と仮定します。
ガスケット面積 Ag = π·Dg·3、ガスケット応力 σg = max(y, mP)、
ガスケット荷重 Wg = Ag·σg/1000 kN、内圧端面力 Hp = π(D/2)²P/1000 kN、
総ボルト荷重 W = (Wg + Hp)·SF です。
ここで D と Dg は mm、P・y・σg・Sb は MPa、面積は mm²です。
主要パラメータ：
- ガスケット係数 (m, y [MPa]): うず巻形 (3.0, 69)、ゴム (1.0, 2.8)、PTFE (2.0, 14)、金属 (6.5, 200)
- ボルト本数 n = max(4, ceil(D/25)×4)
- 1本荷重 wb = W/n、必要面積 Ab = wb·1000/Sb、必要連続径 db = √(4Ab/π)
- ボルト基準応力 Sb,base: 炭素鋼 140 MPa、ステンレス鋼 140 MPa、合金鋼 170 MPa
- T ≤ 100 ℃では Sb = Sb,base。T > 100 ℃では Sb = Sb,base·[1 − min(0.30, (T−100)/1000)]
前提条件と制限事項
- 均一なボルト荷重分布
- 選択したフランジ面タイプは計算を変更しない
- 標準ボルトねじ有効断面、フランジ応力・回転、外力、トルクは評価しない
設計上の注意点
表示する M サイズは必要連続円径を整数mmへ切り上げたラベルで、標準ねじの選定結果ではありません。
フランジクラスや圧力温度定格を選定せず、正式なフランジ設計・認証計算ではありません。
機械設計計算の全体像は機械設計ツールで確認できます。
同じ圧力容器の検討では円筒胴肉厚、
鏡板肉厚、概算板厚を用いる
容器重量も併せて確認してください。
計算例
条件:
- 呼び径 D = 150 mm、うず巻形ガスケット（m = 3.0、y = 69 MPa）
- 設計圧力 P = 1.0 MPa（10 bar）
- 炭素鋼ボルト、T = 200 ℃、安全率 = 4
方法: Dg = 170 mm、Ag = π·170·3 = 1,602.21 mm²、ガスケット応力 = max(69,3·1) = 69 MPa、ガスケット荷重 = 110.55 kN。端面力 = π·75²·1/1000 = 17.67 kN。丸め前の値で総荷重 =（ガスケット荷重＋端面力）·4 = 512.90 kN。n = ceil(150/25)·4 = 24。許容ボルト応力 = 140·(1−0.10) = 126 MPa、1本当たり面積 = 21,370.7/126 = 169.61 mm²。
結果: 必要連続ボルト径 = √(4·169.61/π) = 14.70 mm、UI表示 M15。総ボルト荷重 = 512.9 kN、表示ボルト応力 = 126.0 MPa。
解釈: 本計算機の初期値と簡略モデルを再現します。M15は連続径の切上げ表示であり標準ねじボルト選定ではありません。フランジクラス・定格・トルク・フランジ応力・認証は決定しません。
よくある誤用・注意点
- 呼び径Dを詳細なガスケット寸法とみなすこと — 本モデルは単に Dg = D + 20 mm、幅3 mmと仮定します。
- 表示Mラベルを標準ねじボルトの選定結果と読むこと — 連続径を切り上げただけです。
- フランジ面タイプ選択が計算を変えると考えること — 現在の簡略モデルでは使用しません。
- 概算値をフランジクラス、圧力温度定格、締付けトルク、または正式設計として使うこと。
よくある質問
どのような簡略仮定を使いますか？
Dg=D+20 mm、幅3 mm、Ag=πDg·3、σg=max(y,mP)、Wg=Agσg/1000、Hp=π(D/2)²P/1000、W=(Wg+Hp)SF、n=max(4,ceil(D/25)×4)、Ab=(W/n)1000/Sb、db=√(4Ab/π)を使います。ガスケット(m,y MPa)はうず巻形(3,69)、ゴム(1,2.8)、PTFE(2,14)、金属(6.5,200)。基準Sbは炭素鋼・ステンレス鋼140 MPa、合金鋼170 MPaで、100 ℃超では1−min(0.30,(T−100)/1000)倍します。
表示されるMサイズは標準ボルトやフランジクラスの選定結果ですか？
いいえ。必要連続径を整数mmへ切り上げた表示です。ねじ有効断面、市販標準径、フランジ応力・回転、クラス定格、締付けトルクは計算外です。
利用上の注意
- 更新: 2026年3月
- 用途: 予備エンジニアリング検討支援
本ツールは教育および概算検討を目的としています。計算結果は、前提条件、入力値、流体・材料物性、使用式の適用範囲によって大きく変わる場合があります。設計、調達、製作、運転、安全上の判断に使用する前に、重要な計算は必ず独立して検証し、適用規格・仕様書および正式な設計レビュー手順に従ってください。