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プラント配管工事はどのような流れで進む?各工程について解説

プラント配管工事は、専門的知識や技術が必要な仕事です。もし外部の事業者にプラント配管工事を依頼するときは、プラント配管工事の大まかな流れを知っておくとスケジュールが立てやすくなるでしょう。

本記事では、プラント配管工事の大まかな流れについて解説します。

プラント配管工事とは?種類ごとの特徴を解説

プラント配管工事とは、プラント内に使用される配管の製作や据付を行う作業のことです。

原則としてプラント内では、目的の製品を作るためにさまざまな流体(液体・気体・粉体)を運ぶ必要があります。たとえば食品プラントだと牛乳・砂糖、化学プラントだと石油や有機溶剤、コンクリートプラントならセメントやコンクリートなどです。

プラント配管工事では、プラントの稼働や製造に必要な流体が、各種設備や貯蔵タンクなどへ流せるように配管を設置します。

しかし遂行するには、配管の設計を理解する力、加工技術力、設備・機器の基礎知識、流体の基礎知識など、さまざまな専門知識・技術が必要になる仕事です。国家資格である、配管技能士(技能検定制度)も設けられています。

プラント配管は、流体の種類に応じて「液体配管」「気体配管」「粉体配管」に分かれます。製作・施工時には、流体の種類ごとの注意点をチェックしておきましょう。

液体配管

液体配管には、水、油、液状原料、製品液、薬品液、排水、冷媒など、プラント稼働には欠かせないものが中を流れます。水を使わないプラントはほぼないと考えられることから、どのプラントにも存在するのがこの液体配管です。

液体配管を設定するときは、以下の点に注意する必要があります。

  • 内部に空気溜まりができて液体の流れが阻害されないようにする
  • 配管内部での意図しない乱流の発生によって、摩耗・腐食が進まないようにする
  • 配管内での液体の沸騰・凍結がないように対策を講じる
  • 配管内で圧力が適正になるように設置する

気体配管

プラントの気体配管には、蒸気、空気、酸素、燃料、冷媒ガスなどが流れます。

気体配管の工事で注意すべきは、管内の圧力・温度の変化です。気体のエネルギー損失・熱損失や状態変化が生じないよう、配管口径や保温工事を講じる必要があります。使用気体がガスといった腐食性を持つものの場合は、腐食に強い素材を選びます。

また気体配管は、中の気体が漏れ出ないように気密性に一層注意を払うことが大切です。

粉体配管

小麦粉、砂糖、粉薬剤などの粉体を流すことを想定しているのが、粉体配管です。

粉体配管は、粉のダマやこびりつきなどの影響で、液体配管・気体配管よりも詰まりが発生しやすくなっています。カーブを緩やかにする、カーブの数を少なくするといった設計・施工時点での工夫や、定期的に分解・洗浄しやすい構造にするなどの対策が大切です。

プラント配管工事の重要性

プラントで使用する各種配管は、流体の性質、プラントの環境、圧力損失、温度変化などのさまざまな要素を考慮して製作・設置しなければなりません。

たとえば配管の材質を間違えると、腐食によって化学物質の流体がこぼれて大事故につながる可能性があります。また配管の長さ・位置が適切でないと、必要な流速の確保や設備・機器同士の接続ができないかもしれません。

さらにプラント配管工事を遂行するには、製作に必要な加工技術、プラント内の構造や設備同士の距離に応じた設計、正確な据付、法令を遵守した上での施工などが必要です。

知識や技術のない方がプラント配管工事を担当してしまうと、プラントの稼働そのものができなくなる事態も想定できます。

このようにプラント配管工事は、プラントの新設・増設などにおいて非常に重要な役割を持つ作業だと言えるでしょう。

プラント配管工事の作業の流れ

ここからは一般的なプラント配管工事における、作業の流れを簡単に解説します。本記事では、「プラント配管工事の専門業者に、設計から依頼したケース」で紹介します。

設計計画や現地調査を行う

プラント配管工事の大枠の計画について、プラント側と業者側ですり合わせを行います。プラントの構造、機器レイアウト、配管内を通る流体などをプラント全体の設計図などからある程度チェックし、配管図面の作成に取り掛かります。

配管図面を作成する前には、実際に現地に赴く現地調査を行うのが一般的です。現地測量などを実施したのち、配管に関する詳細な設計や必要資材の調達などのスケジュールを決定します。

プラント設備に合う配管設計を確認する

プラント設計者が作成したプラント全体の設計図を確認し、実際にどのような配管を製作して配置するかの詳細を決めていきます。

• プラント本体の設計図を分析し、各種機器やバルブ・ポンプの位置、排水口の位置など詳細な部分まで確認する
• 設置予定の配管と接続する設備・バルブ・ポンプなどの各種機器のスペック、必要圧力、必要条件、接続するもの同士の距離などを確認する
• 使用予定の配管材料の種類と仕様を確認する
• プラント配管工事に必要な部品・道具や外注業者のリストを作成する
• その他特殊な条件・制約や安全規制がないかを注視する

ここで作成した図面が今後のプラント配管工事の指針となるので、この時点でプラント配管工事に必要な情報をしっかりと理解・整理しておくことが大切になります。

材料を選定する

配管に流す流体や、使用する環境に適した配管材料を選定します。

配管に使用する材料の選定には、流体の性質、配管の使用環境、圧力への強さ、耐久性、耐食性などを考慮します。

プラント配管工事で使用する材料は、SGP(炭素鋼鋼管)、ステンレス鋼管といった耐食性・耐久性・衛生面に優れたものを使うのが一般的です。流体の種類によっては、サビない材質かつ加工性に優れたプラスチック・ゴム性の配管が使われます。

材料を選定する際は、パイプ部分だけでなく継手、フランジ、バルブなどの部分もチェックしておきましょう。

配管の製作や検査を実施する

プラント配管工事の図面や配管材料の選定が終わったら、実際に配管を製作していきます。設計図に応じた長さ・寸法に配管をカット、溶接の実施、開先加工、バリ除去などを行い、必要に応じて配管同士の接続・組み立てを行います。

製作した配管は、「品質に問題はないか」「溶接部分や接合部分からの漏れはないか」「圧力をかけても問題がないか」などについての検査が必要です。耐圧テスト、機密テスト、そのほか非破壊検査などを実施します。

現場にて配管工事を行う

建設工事後(基礎工事、建築工事、機器据付など)などがある程度終了した後は、実際に製作した配管をプラント現場に搬入します。搬入後は設計図や現場監督者などの指示に従い、配管の位置と取り付け方法を確認しながら配管工事を行います。

設計図通りのレイアウトでの設置や据付された設備・機器との接続を正確に行うには、正確な位置・角度を維持したままの工事が必要不可欠です。実際に配管を設置してみて何か問題があったときは、その場での加工や検査を実施することもあります。

支持金具や配管の保温・保冷工事(断熱材の取り付けなど)なども必要に応じて行いますが、工事後の検査の邪魔になるケースなどは、後回しにするケースもあります。

工事後の検査や試験を行う

配管工事が終わったら、機器同士を接続した上であらためて検査・試験を行います。耐圧テスト、機密テスト、その他必要な非破壊検査などを実施し、問題がなければ工事はほぼ完了です。

検査結果のチェックは、目視のほかに測定器を使った確認があります。ここで問題があれば配管製作のやり直しや工事の延長などが発生する可能性があります。

とはいえ検査・試験を疎かにしたままプラントを稼働させると、配管に関する大きなトラブルが発生してしまうでしょう。検査・試験は、致命的な問題がゼロであることを確認するまで実施します。

まとめ|プラント配管工事の流れを把握しておこう

プラント配管工事の流れは、配管レイアウトの設計、現地調査意、配管製作、各種検査・試験と進んでいくのが一般的です。プラント配管工事を実施するには、プラントの構造や製造物、流体の性質などを把握した上で、配管を加工する技術が必要です。専門的知識・技術をともなう仕事であるため、プラント配管工事専門の事業者に依頼することを推奨します。

この記事の監修者

ケーケーマグネット株式会社

KK MAGNET 事務局

KK MAGNET株式会社は、培ってきたハイレベルな施工品質による高磁力磁石・金属異物除去磁力検査粉体輸送、省人化等の事業です。
プラントの設備設営に関するトータルな事業に関する高い技術を惜しみなく提供いたします。 本コラムはKK MAGNETが監修するお役立ちコラムです。

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