抽出装置用配管部材の曲げ加工精度と流量ロスの関係

はじめに

抽出装置の効率化や安定稼働を支える上で、配管部材の選定やその加工精度は非常に重要なテーマです。
中でも「曲げ加工」の精度と、流体流量に関わるロス（いわゆる圧力損失や流量低下）の関係はしばしば見落とされがちです。
特に昭和の時代から続くアナログな現場では、「現物合わせ」や「職人技」で対処されるケースも多く、理論と実際のギャップが起こりやすいポイントでもあります。

本記事では、製造現場で20年以上の経験を持つ筆者が、バイヤーやサプライヤーの皆様に役立つ「抽出装置用配管部材の曲げ加工精度と流量ロスの関係」について、現場目線かつ実践に基づく知見をお届けします。
業界固有の課題を踏まえつつ、デジタル技術の導入や標準化の動きについても触れていきます。

曲げ加工精度が配管性能に与える影響とは

曲げ加工とは何か

配管部材における「曲げ加工」とは、所定のパイプを決められた角度や半径で曲げる作業を指します。
多くの場合、装置の省スペース化や配管ルートの合理化のために必要不可欠な工程です。

現場では、ハンドベンダーや自動パイプベンダーなどの設備を使い、内外径寸法公差および曲げ半径Rの管理を行っています。
この際、曲げ時に生じる「潰れ」や「しわ」などの不具合も慎重にチェックする必要があります。

曲げ加工精度の重要な指標

曲げ加工の精度で特に重視されるのは以下の項目です。

– 曲げ角度の正確さ（計画比±何度か）
– 曲げ半径R値の規定内管理
– 管外径・肉厚の変形率
– 曲げ部外面のしわや潰れ

曲げ精度が悪いと、装置組立時に他部材との干渉トラブルや、流体の流れに大きく悪影響を与えてしまうことがあります。

曲げ加工精度が流量ロスに及ぼすメカニズム

流量ロス＝圧力損失

配管内を流体が通過する際、配管の形状や内面状況が不適切であると「圧力損失」が発生し、結果として流量ロスを招きます。
これは抽出装置のパフォーマンス低下、あるいはエネルギーコストアップの主要因の一つです。

曲げ部が圧力損失を増大させる理由

曲げ部では、直管流速分布が大きく乱れます。
流路が曲がることで、流体は遠心力の影響を受け、外側に流速が集中し、内側では渦や剥離が発生します。
また、曲げ加工時に生じる断面変形（潰れや波打ち）や、曲げ精度不良による段差・凹凸も大きな要因です。

これらが原因となり、以下のような流量ロスが発生します。

– 摩擦損失の増加
– 二次流れ・乱流の発生
– 局所的な渦発生による流速低下

つまり、曲げ加工精度が悪い場合、同じ押し出し力で装置内の流量が大幅に減少しやすくなります。

現場でよくある曲げ加工と流量トラブルの事例

職人技がむしろリスクだった例

配管施工経験が豊富な職人が現場で「勘」や「経験値」に頼って曲げ加工を実施した結果、問題が発生したケースがあります。
精度の悪い曲げで、組立後に微妙なズレが発生し、継手部で流体が渦状に乱れ、装置効率の急激な低下を招きました。

現場では“ちょっとしたごまかし”が積み重なり、見た目はOKでも実際には圧力ロスが非常に大きくなる場合があります。

曲げ部材の標準化が進まない場合の弊害

昭和からの流れを引き継ぐ一部の現場では、曲げ部材が “一点もの” の手作りで、設計通りの精度が出ていないことが散見されます。
これにより、装置ごとに圧力損失が異なったり、メンテナンスの度に交換品が合わないなど、スムーズな生産管理や調達が難しくなっています。

曲げ加工の精度向上がもたらすメリット

圧力損失の減少による装置効率の向上

曲げ加工精度を高めることで、配管部の内部流路がなめらかになり、乱流や渦の発生を最小限に抑えられます。
これにより、圧力損失が低減し、より小さい動力で同じ流量を確保でき、装置全体の効率が向上します。

トータルコストの最適化

適切な精度管理・標準化が進むことで、「都度現場合わせ」の手間や品質リスク、設計変更の頻度が確実に減少します。
これにより、生産管理や調達購買のコストの見える化・最適化も実現しやすくなります。

バイヤー・サプライヤー双方の課題と対策

バイヤー側の視点〜品質保証と調達管理

バイヤーとしては、曲げ加工精度およびその実測結果を明確に要求仕様書へ記載することが重要です。
また、サプライヤーから提出される加工証明書や実測データを正しく評価し、定量的な品質保証体制を確立すべきです。

現場目線で言えば、装置の運転データ（圧力損失値や流量値）と、曲げ部の加工データを紐付けてアーカイブし、客観的にPDCAサイクルを回す姿勢が求められます。

サプライヤー側の視点〜技術提案力と精度管理

サプライヤーは、曲げ加工精度のばらつきや各種トラブルを減らすため、自社の加工技術の標準化や熟練技術者のノウハウをデジタル化するなどの取り組みが重要です。
加えて、実際の配管の流体挙動シミュレーション（CFD活用など）を併用して、「なぜその曲げ精度が必要なのか」を、バイヤーに分かりやすく説明できる力が競争優位となります。