水素配管コンポーネント：ASME B31.12のRFQで定義すべき事項

はじめに

水素は世界のエネルギー転換戦略においてますます中心的な役割を果たしており、米国エネルギー省はパイプラインが主要な水素輸送経路であると指摘しています。現在、米国では約1,600マイルの水素パイプラインが運転されており、主に商業水素生産者が所有し、石油精製所や化学プラントなどの大規模ユーザー近くに集中しています。水素プロジェクトが拡大するにつれ、EPCエンジニアと調達マネージャーは、水素配管およびパイプラインに特化した規格であるASME B31.12に基づく配管コンポーネントの具体的な要件を理解する必要があります。

このガイドは、水素サービス用のシームレス鋼管とソケット溶接鍛造継手を調達する際に、RFQで定義すべき事項に焦点を当てています。これは規格の代わりとなるものではなく、一般的な落とし穴を回避するための実践的なチェックリストです。

ASME B31.12の理解

ASME B31.12「水素配管およびパイプライン」は、ガス状水素、ガス状水素混合物、および液体水素サービスを取り扱う配管およびパイプラインに適用されます。この規格は、配管を関連する圧力容器および機器に接続する継手までを含めて適用されますが、容器および機器自体には適用されません。また、支持要素の位置と種類も対象としますが、それらが取り付けられる構造物は対象外です。

この規格は以下の部分で構成されています：

• Part GR – 一般要件：定義、材料、溶接、ろう付け、熱処理、成形、試験、検査、調査、運転、および保守。
• Part IP – 産業配管：コンポーネント、設計、製作、組立、設置、検査、調査、および試験の要件。
• Part PL – パイプライン：水素パイプラインのコンポーネント、設計、設置、および試験の要件。
• 必須付録IからIX および 非必須付録AからF。

各部分はPart GRと併用して使用する必要がありますが、他の部分とは独立しています。異なる2つの部分によって規定される配管を接続する継手は、一方の部分の要件のみに従う必要があります。この規格は、既存の水素システムに遡及的に適用されることを意図していません。

RFQの主要な考慮事項

水素配管コンポーネントのRFQを準備する際には、以下を定義する必要があります：

1. サービス条件とコード部分

コンポーネントが産業配管（Part IP）用かパイプライン（Part PL）用かを指定します。これにより、設計、材料、および試験要件が決まります。運転圧力、温度、水素濃度（純水素または混合物）を含めます。液体水素サービスの場合は、追加の低温要件が適用されます。

2. 材料仕様と資格認定

水素サービスは、DOEが指摘するように、鋼と溶接部の脆化を引き起こす可能性があります。したがって、材料の選択は重要です。RFQでは、正確な材料グレードと規格（例：シームレスパイプ用ASTM A106、鍛造継手用ASTM A105）を指定する必要があります。ただし、従来の材料が自動的に水素適合であると想定しないでください。設計コード、サービス条件、材料性能、溶接、および試験はすべてプロジェクトレビューが必要です。サプライヤーは、材料と製造プロセスが水素サービスに適していることを、多くの場合追加の試験または文書を通じて実証する必要があります。

3. 設計および製作要件

設計と製作についてはASME B31.12を参照してください。RFQでは、該当する部分（IPまたはPL）および追加のプロジェクト仕様への準拠を要求する必要があります。溶接、熱処理、および成形の要件を含めます。ソケット溶接鍛造継手の場合、継手の寸法と定格が設計条件を満たしていることを確認します。

4. 検査および試験

水圧試験、NDT（RT、UT、PT、MT）、材料トレーサビリティなどの必要な検査と試験を定義します。RFQでは、第三者検査が必要かどうか、および適用される規格（例：NDT用ASME V）を指定する必要があります。水素サービスの場合、透過と漏れを制御するために追加の漏れ試験が必要になる場合があります。

5. 文書化

EN 10204 3.1または3.2に基づく材料試験証明書（MTC）および水素固有の文書を要求します。サプライヤーは、設計計算書や試験報告書を含むASME B31.12への準拠の証拠を提供する必要があります。

調達チェック

RFQを発行する前に、以下を確認してください：

• サプライヤーの能力：サプライヤーは水素配管コンポーネントの経験がありますか？参考事例とケーススタディを依頼してください。
• 材料の入手可能性：指定された材料が必要なサイズと数量で入手可能であることを確認してください。
• コード準拠：サプライヤーがASME B31.12に精通しており、準拠の文書を提供できることを確認してください。
• 品質システム：サプライヤーがISO 9001または同等の認証を取得しているか、水素サービスに対応した品質マニュアルを持っているかを確認してください。

一般的なリスクとその軽減方法

• 水素脆化：これは主要な懸念事項です。実績のある耐性を持つ材料を指定し、硬度を管理し、適切な溶接手順を使用することで軽減します。
• 透過と漏れ：水素分子は小さく、シールや溶接部から漏れる可能性があります。漏れ試験を指定し、適切なガスケットと継手設計を使用します。
• 不十分な文書：適切なMTCとコード準拠証明書がないと、コンポーネントは検査中に拒否される可能性があります。事前に完全な文書を要求します。
• 研究と承認の混同：DOEは天然ガスパイプラインへの水素混合を研究分野として議論しています。天然ガスで使用されているからといって、コンポーネントが水素サービス用に承認されていると想定しないでください。常にASME B31.12およびプロジェクト仕様に対して検証してください。

RFQ入力項目：含めるべき内容

RFQには以下を含める必要があります：

• プロジェクト名と場所
• 適用コードと版（例：ASME B31.12-2023）
• 部分（IPまたはPL）とサービス条件（圧力、温度、水素濃度）
• 材料仕様とグレード
• サイズ、スケジュール、端部接続（例：突合せ溶接用ベベル、ソケット溶接）
• 数量と納期
• 検査および試験要件
• 文書要件（MTC、NDTレポートなど）
• 特別要件（例：低温靭性、硬度制限）

検査および文書化ポイント

検査中に以下を確認します：

• 材料トレーサビリティ：MTCはコンポーネントの材料マーキングと一致している必要があります。
• 寸法適合性：該当する場合、突合せ溶接継手はASME B16.9、ソケット溶接継手はASME B16.11に照らして確認します。
• 目視およびNDT結果：割れ、気孔、その他の欠陥がないことを確認します。
• 水圧試験証明書：試験圧力と時間を確認します。
• マーキング：コンポーネントはMSS SP-25または指定に従ってマーキングする必要があります。

結論

水素配管には慎重な仕様と検証が必要です。ASME B31.12は枠組みを提供しますが、バイヤーはすべてのコンポーネントがコードとプロジェクト要件を満たすことを確認する必要があります。RFQでサービス条件、材料資格、検査ニーズを定義することで、リスクを軽減し、安全で信頼性の高い運転を確保できます。

調達については、必要な文書を添付して供給可能なシームレス鋼管およびソケット溶接鍛造継手をご検討ください。水素適合性は必ずエンジニアリングチームと確認してください。

出典

• https://www.asme.org/codes-standards/find-codes-standards/b31-12-hydrogen-piping-pipelines
• https://www.energy.gov/eere/fuelcells/hydrogen-pipelines