圧力容器と貯蔵タンクの違い：規格、設計、検査

圧力容器と貯蔵タンクの違い：規格、設計、検査

圧力容器と貯蔵タンクの違いは何ですか？境界線は圧力です。圧力容器は、大気圧とは異なり、通常は大気圧よりもはるかに高い圧力でガスまたは液体を保持するように作られており、ASME BPVC Section VIIIのような圧力機器規格に従って設計、製造、検査され、最大許容作動圧力を示す銘板が付いています。通常、0.1～10 MPaです。対照的に、貯蔵タンクは、通常API 650に従って、大気圧またはそれに近い圧力で液体を保持するように作られており、屋根はわずか5～10 mbarで破損するように設計されているため、シェルよりも安全に破損します。違いはサイズや形状ではなく、設計意図と規制上の負担です。圧力容器は、MAWPの1.3倍の静水圧試験と継ぎ目の10～100％の放射線透過検査に合格する必要がある規制された耐圧機器ですが、貯蔵タンクは低圧の在庫容器であり、主なリスクは破裂ではなく、沈下、腐食、環境への放出です。

1. 設計意図と規格の境界

両者は全く異なる危険性を管理するため、全く異なる基準で設計されています。

• 圧力保持対在庫: 圧力容器は蓄積されたエネルギーを封じ込めるために存在します。そのシェル厚は、ASME VIII UG-27、sigma = P × D ÷ (2 × 接合効率 × 公称応力 - P × 0.6) のような規格式によって設定されるため、壁は内部圧力による周方向および軸方向の応力に耐えます。10 MPa定格の容器は、大気圧タンクとは根本的に異なり、推測で製造されることはありません。貯蔵タンクは、在庫を安価に保持するために存在します。そのシェルは、圧力ではなく、液体の静水圧のみに基づいてサイズが決定され、屋根は意図的に弱く作られています。したがって、規格の境界は蓄積されたエネルギーに関するものであり、容器が大気圧しきい値を超えて作動すると、銘板や保険など、すべてが圧力機器法の下に入ります。
• 適用される規格は設計によって異なります: 圧力容器は、ASME BPVC Section VIII（Div.1またはDiv.2）、欧州ではPED 2014/68/EU、中国ではGB150に従い、それぞれ材料制限、接合効率、製造公差、NDE、静水圧試験圧力を規定しています。貯蔵タンクは、溶接鋼製タンクの場合はAPI 650、低温・高圧タンクの場合はAPI 620、水の場合はAWWA D100に従い、圧力保持ではなく、沈下、風、雪、地震、浮力に関心のある規格です。API 650の資格を持つ製造業者は、ASME VIIIの資格を自動的に持つわけではなく、API 650で製造されたタンクは、屋根とシェルが計算されていないため、プロセス圧力が大気圧範囲を超える場所で使用してはなりません。
• しきい値で何が起こるかが重要です: 真空タンク、低圧呼吸タンク、エアレシーバーなど、グレーゾーンに位置する容器もありますが、正しい分類は実際の運転圧力と地域の規制に従い、所有者の好みではありません。8 barのエアレシーバーは紛れもなく圧力容器です。大気圧に近い50,000 m3の原油タンクは紛れもなく貯蔵タンクです。容器が加熱されて蒸気圧を発生させる可能性がある場合、または加圧システムの部品である場合、タンクのように見えても圧力容器として扱われます。分類を誤ることは書類上のミスではなく、製造業者が規格印を必要とするか、容器に銘板と安全弁が必要か、保険が適用されるかどうかに影響します。

2. 構造、検査、運転の違い

規格の違いは、非常に異なる製造およびライフサイクル義務につながります:

• 製造公差とNDE: 圧力容器は、厳格な寸法および溶接公差に従って製造され、文書化された溶接手順、資格のある溶接工、および接合効率に合わせた非破壊検査（10％の放射線透過検査から重要な継ぎ目の100％まで）、コード厚さしきい値を超える場合は溶接後熱処理、およびMAWPの1.3倍の静水圧試験が行われます。貯蔵タンクは、その用途に適した緩やかな公差で製造され、指定された場所でのみスポット放射線透過検査が行われ、その受け入れは、継ぎ目の放射線透過検査よりも、フィットアップ、円周度、底溶接の品質によって左右されます。貯蔵タンクの重要な検査は、代わりに基礎と床です。均一な沈下は、約25～50 mm以内に保持する必要があり、底溶接は健全でなければなりません。なぜなら、床からの漏れが最も一般的で環境的に最も深刻なタンクの故障だからです。
• 安全弁、過圧、破損モード: 圧力容器は、API 520によって制御ケース（火災暴露や出口閉塞を含む）に合わせてサイズ設定された安全弁を搭載する必要があります。なぜなら、その破損モードは蓄積されたエネルギーの放出を伴う破裂であり、激しいものになる可能性があるからです。貯蔵タンクは、火災やベントの閉塞などの過圧イベントが発生した場合に、弱い屋根とシェルの継ぎ目が最初に破損し、シェルが破裂したりタンクが浮上したりする前に圧力を逃がすように設計されています。この破損しやすい屋根の哲学は、制御された放出を受け入れて、壊滅的な底部の破損を回避します。両方の哲学は、2つの危険性を反映しています。圧力容器はMAWPを超えてはならず、貯蔵タンクは設計された弱い部分を通して圧力を逃がすことが許容されます。どちらもベントが必要ですが、工学的な意図は反対です。
• 検査、保守、腐食管理: 圧力容器は、管轄区域とリスクに応じて通常1～10年ごとに、固定間隔で法定の稼働中検査を受け、内部検査、厚さ調査、残存腐食代に対する評価が行われます。記録は銘板と製造業者のデータレポートに対して保持されます。貯蔵タンクは、同様のリスクベースで検査されますが、焦点が異なります。シェルの外観検査と屋根、床の内部検査（真空ボックスまたは磁束漏洩検査）、陰極防食試験、沈下再調査が行われます。どちらも元の厚さに組み込まれた腐食代に依存しますが、タンクの広い濡れた床は、タンク下の腐食と二次封じ込めを主要な懸念事項にします。一方、容器の懸念は、圧力下での均一および局所的な壁の薄化です。

圧力容器対貯蔵タンク比較表

よくある質問（FAQ）

Q: どのくらいの圧力でタンクは圧力容器になりますか？

A: 適用される規格と管轄区域によってしきい値が異なるため、単一の普遍的な数値はありませんが、原則は一貫しています。容器が圧力下で流体を保持するように意図されている場合、それは圧力容器として規制され、ASME VIIIのような圧力機器規格に従って製造され、銘板が付いている必要があります。API 650の常圧および低圧貯蔵タンクは、破損しやすい屋根を備えた実質的にゼロゲージ圧で設計されており、プロセス圧力がその範囲を超えて上昇する場所で使用することは安全ではなく、準拠していません。実際には、数十分の数バールゲージを超える運転を行うエアレシーバー、プロセスバッファー、セパレーター、またはリアクターは圧力容器として扱われ、 prudent rule は、運転平均ではなく、最大予想運転圧力に加熱によって発生する可能性のある蒸気圧を加えたもので分類することです。

Q: 貯蔵タンクは、十分な強度があれば圧力容器として使用できますか？

A: いいえ、その理由は機械的なものではなく規制によるものです。API 650で製造されたタンクは、圧力サービス用に設計、文書化、または刻印されていないため、シェルが十分に厚くても、圧力容器に必要な規格計算、接合効率の根拠、放射線透過検査、安全弁のサイジング、銘板が欠けており、したがって圧力容器として保険をかけたり、稼働させたりすることはできません。さらに重要なのは、その屋根は意図的に弱い部分であるため、圧力下で最初に破損するのは、保持すべき部分であるということです。プロセスに圧力が必要な場合、正しい答えは、強化されたタンクではなく、ASME VIII（またはPED/GB150）で製造された容器です。なぜなら、規格印は設計が実際に実行され、検証されたことを証明するものだからです。

Q: なぜ貯蔵タンクには破損しやすい屋根が付いているのですか？

A: 破損しやすい屋根は、破損シーケンスを逆転させる意図的な安全機能です。揮発性液体を保持する大型の常圧タンクが、火災、ベントの閉塞、または沸騰イベントによって過圧された場合、シェルと底の継ぎ目で破裂し、タンク全体が基礎から持ち上がり、大規模な流出を引き起こす可能性があります。屋根とシェルの継ぎ目を最も弱いリンクにすることで、標準は屋根が最初に剥がれて圧力と蒸気を逃がすことを保証し、シェルと基礎を保護し、はるかに危険な壊滅的な破損を防ぐために屋根を犠牲にします。これは、圧力容器の哲学とは反対です。圧力容器は圧力を保持し、サイズ設定された安全弁を通してのみ圧力を逃がす必要があります。タンクは、設計された弱い部分を通して制御された放出を受け入れます。

Q: 圧力容器と貯蔵タンクのどちらがより厳格な検査が必要ですか？

A: どちらも異なる方法で厳格な検査が必要であり、どちらもオプションではありません。圧力容器は、製造中に放射線透過検査（継ぎ目の10～100％）、必要な場合は溶接後熱処理、MAWPの1.3倍の静水圧試験を含む規格に従って検査され、その後、稼働中に規制された間隔で内部調査と腐食代に対する厚さ測定が行われます。貯蔵タンクは、基礎の沈下（約25～50 mm以内）、シェルの円周度、屋根の状態、そして最も重要な床の完全性（真空ボックスまたは磁束漏洩検査による）について検査されます。なぜなら、底からの漏れが最も深刻な破損だからです。したがって、容器は圧力保持の完全性について検査され、タンクは封じ込めと沈下について検査されます。準拠したプラントは、どちらも低優先度として扱わず、両方のプログラムを実行します。