かつては、圧力テストは石油やガスの輸送ラインだけに必要だった。しかし、このテストが産業界で必要とされるようになり、状況は変わった。多くの製品、特に圧力に直面する製品は、これでテストされます。しかし、圧力試験とは何なのか、どのように機能するのかという疑問は残る。
給水ライン、バルブ、パイプ、その他多くの部品がこの試験を受ける。これは、特定の製品や部品が高圧に直面したときに漏れを起こすかどうかを知るのに役立ちます。このようにして、製品の安全性と信頼性が確保されるのです。この記事では、圧力試験についてのすべてを説明します。それでは始めましょう！
圧力試験とは？
圧力テストの仕組みを説明する前に、まずこのテストが何なのかを説明しよう！
この試験は、さまざまな製品の耐圧性能をチェックするのに役立つ。この試験では、タンク、パイプ、シリンダーなどの製品を空気または液体で満たします。その後、試験媒体の圧力を上げていきます。漏れなく圧力に耐える部品は信頼性が高く、その逆も同様です。
このテストは温度管理下で行われる。温度が上昇すると、圧力が必要以上に上昇する可能性があります。その結果、試験結果が不正確になります。この試験手順では、空気または液体（種類は問わない）を使用します。品質が損なわれた石油やガスの輸送ラインを想像してみてください。
パイプライン内の圧力が高まると、パイプラインが漏れる可能性が高くなる。この漏れは石油を流出させ、重大な事故につながる可能性がある。そのため、メーカーはパイプ、バルブ、その他の部品をさまざまな圧力レベルに対してテストする。部品が圧力を維持できれば、使用が許可される。
また、特定の定格圧力を知っておくことも役立ちます。そのため、これらの部品は安全性を保証する特定の圧力制限内で使用されます。圧力試験は、石油・ガス分野だけでなく、航空宇宙産業においても不可欠です。さまざまな航空機部品は、圧力暴露によって試験されます。
航空機の製造には、圧力試験に合格した部品やコンポーネントのみが使用される。これらの部品は、劣化の兆候を示すことなく極度の圧力に耐えることができます。この試験により、部品が極限状態でも優れた性能を発揮するという確信が得られます。また、製造段階で部品がより高い圧力にさらされることで、故障の可能性も低くなります。
圧力テストの重要性
圧力検査には多くの利点がある。そのいくつかを紹介しよう：
- 安全だ： 圧力試験を受ける部品は一般的に安全である。この種の部品（パイプやシリンダー）に漏れが生じる可能性は少ない。その理由は、極端な圧力に対してすでにテストされているからだ。試験条件下で漏れないのであれば、実際の条件下でも漏れることはない。
- スムーズな作業： 一般的に、部品やコンポーネントは特定の定格圧力で機能します。そうでしょう？圧力が定格を超えると、部品は故障したり劣化したりします。圧力試験は、部品の圧力限界を正確に知ることができます。だから、定格圧力内であればスムーズに使用することができます。予期せぬ故障は起こりません。
- 品質保証： 確立されたメーカーは、社内に品質保証システムを持っている。この試験は、その品質保証プロセスの不可欠な部分である。この試験により、部品が実際の環境での使用に適しているかどうかを知ることができる。圧力試験で不合格になった場合、その製品は顧客への販売が認められません。
- 国際基準： 多くの製品は、国際規格に従った圧力試験を必要とする。これらの製品が圧力試験を受けていない場合、信頼性が低いとみなされます。そのような製品には、パイプ、ガスボンベなどがあります。圧力試験を採用しているメーカーは、世界中で製品を販売することができます。
圧力テストの仕組みステップ・バイ・ステップ
圧力試験は比較的簡単である。しかしこの試験には、被試験部品に空気を送り込むための専用の試験機が必要です。以下のセクションでは、この圧力試験を簡単な手順で説明する。
1- 製品の準備
まず最初に、テストしたい部品を用意する必要がある。先ほど申し上げたように、空気や液体をポンプで試験部分に送り込みます。そのため、部品にほこりやゴミが付着していないことを確認することが肝心だ。ホコリがあれば、部品に影響を与え、故障の原因になりかねません。
さらに、部品に漏れや弱点があってはならない。もし漏れがあれば、検査が始まる前から空気や液体が漏れてしまう可能性がある。さらに、シリンダーやタンクなどの部品には開口部のキャップが付いている。これらのキャップが開口部に完全にフィットしていることを確認する必要がある。製品によっては、シールによって気密性や液密性を高めているものもある。
液体を扱う部品では、これらのシーリングがより重要になる。少しでも劣化しているシーリングを使用している場合は、テストを始める前に交換しなければならない。圧力テストに関しては、こうした小さな準備がすべて重要であることを覚えておいてほしい。もしテストを始めて、弱くなったシールが破裂したとしよう。部品にダメージを与え、テストの精度に影響を与えるでしょう。
2- 適切な検査タイプを選ぶ
まず第一に、適切な種類の圧力試験を選択する必要があります。空気圧試験では、部品の内部に空気を送り込み、その性能をチェックします。一方、静水圧試験では、製品や部品の内部に流体を使用します。
選択すべき試験のタイプは、試験する部品のタイプによって異なります。例えば、流体圧力を扱う部品（パイプやタンク）は静水圧試験で試験します。一方、高い空気圧にさらされる航空機部品は、空気圧試験で試験します。
3- 圧力試験機とコンポーネントの接続
先ほど申し上げたように、専門的な 圧力試験機 を使用します。そのため、機械を試験製品や部品に接続する必要があります。この接続の際には、ホース、継手、適切なアダプターを使用する必要があります。
空気や液体がこれらのホースを通って検査部品に入ることを忘れないでください。部品に複数の開口部がある場合は、プラグを使って開口部をふさぐ必要があります。部品内部の空気や液体を短時間だけ取り込むことが目的です。
マシンとコンポーネントを接続する際にも、正しいアダプターとフィッティングを使用することが重要です。間違った継手を使用すると、空気や液体が漏れることがあります。校正された圧力ゲージの使用も不可欠です。このゲージまたはセンサーは、一般に部品内部に設置します。これにより、試験対象の部品内部の圧力を正確に読み取ることができます。
4- コンポーネントの充填または加圧
試験機に接続したら、部品を加圧する。先ほど申し上げたように、加圧試験には主に2種類あります。静水圧試験では、液体を部品に加えます。
この液体はホースを通して部品内に充填される。空気圧試験では、一般に不活性ガスが試験対象の部品内部に導入されます。部品に液体を導入すると腐食の問題が発生する可能性があることを覚えておいてください。
フルードに防錆剤を加えることを強くお勧めします。そうすることで、部品の腐食問題を防ぐことができます。覚えておいてほしいのは、部品内部の空気やフルードはゆっくりと充填することだ。急に注入すると、部品の故障や破裂の原因になります。
5- テスト圧をかけ、目標レベルで保持する。
部品が液体または空気で満たされたら、圧力を上げる必要があります。この圧力上昇は安定したものでなければならないことを忘れないでください。急激に圧力を上げると、機器に極度のストレスがかかります。その結果、部品や機器が故障したり損傷したりする可能性があります。
問題は、どうやって装置内の圧力を上げるかだ。昔ながらの試験機には手動ポンプがついている。このポンプを使えば、装置内の空気や液体を着実に増やすことができます。これで部品内部の圧力を高めることができる。さらに 最新の試験機 圧力を調整するための自動制御システムを備えている。
目標圧力に達したら、圧力の上昇を止めるべきです。目標圧力は一般的に、特定の部品の使用圧力の1.5倍です。例えば、使用時に100psiの圧力に耐えるように設計されたパイプを試験する場合。この場合、目標圧力は150 PSIとなります。
6- ゲージのモニターと部品の点検
先ほども言ったように、圧力計は部品内部の圧力をチェックするために使う。圧力が目標値に達したら、そのレベルで保持する必要があります。いよいよ被試験素子の分析・検査です。
部品に漏れや亀裂がないかチェックする必要がある。漏れがあれば、その部品が弱く、圧力を維持できないことを意味する。しかし、製品の品質が維持されていれば、信頼性が高く、安全に使用できます。さらに、接合部、溶接部、継手の状態もチェックする必要がある。
これらは小さな漏れが起こりうるポイントである。圧力は長時間同じレベルに保たれなければなりません。圧力計に減少が見られたら、目に見えない漏れがあることを意味します。すべてが良好に見える場合は、その機器が圧力テストに合格したことを示しています。
圧力試験の種類
圧力試験には主に2つの種類がある。これらのタイプは、試験媒体の点で互いに異なる。以下はその名称である：
- バーストテスト
- 空気圧試験
- 静水圧試験
この2つのタイプについて詳しく説明しよう：
1- 空気圧試験
この圧力試験では、空気または不活性ガス、すなわち窒素が試験媒体として使用される。被試験部品はガスで満たされる。興味深いことに、ガスの分子は圧縮することができる。つまり、被試験機器内のガスはより多くのエネルギーを蓄えることができるのです。
事故や漏洩が起きると、部品内部の圧縮ガスが暴発する可能性がある。その結果、重大な事故につながる可能性があります。ご存知のように、ガスは非常に素早く逃げることができます。そのため、空気圧試験は感度が高く、小さな漏れを効果的に検出することができます。ガスパイプライン、エアタンク、さまざまな航空機部品がこの種の試験を受けています。
2- 静水圧試験
この種の圧力試験では、気体の代わりに流体が試験媒体として使用される。この流体は、試験対象の機器に充填される。興味深いことに、液体の分子はあまり圧縮できません。
この場合、装置内の液体が大きな爆発を起こし、近くの作業者が負傷するようなことはありません。漏れの問題があれば、漏れた箇所から小さな水滴が見えます。これは、その安全性の高さから、さまざまな業界で最も利用されている試験のひとつです。パイプライン、ボイラー、熱交換器、小型貯水タンクなどの試験に使用できます。
3- 破裂圧力試験
上記のテストでは、装置は使用圧力の1.5倍以上の圧力に耐える。そうだろう？オペレーターはこの限界を超えて圧力を上げることはありません。しかし破裂試験では、オペレーターは圧力を上げ続けます。最終的には、試験装置が故障して破裂する時が来ます。これにより、部品が故障するまでにどれだけの圧力に耐えられるかを知ることができるのです。
製品がすぐに壊れる場合は低品質とみなされ、その逆もまた然りである。圧力試験にはもうひとつ、プルーフ試験と呼ばれるものがある。これは、圧力が使用圧力の制限を超えた場合にコンポーネントが動作することを確認するために行われます。すべての試験は、特定の使用圧力範囲よりも高い圧力で行われます。これにより、このプルーフテストの必要性を減らすことができます。
結論
圧力試験は、さまざまな部品や製品の品質を検出するための優れた方法です。メーカーと顧客の双方にとって有益です。圧力試験に合格した部品は、一般的に信頼性が高く、圧力が使用範囲を超えて上昇しても安全に使用できます。
先に述べたように、圧力試験は使用圧力の1.5倍の圧力で製品をチェックします。この記事では、圧力テストの基本とその仕組みについて説明した。このテストは、やり方を間違えると致命的な事故を引き起こす可能性があることを覚えておいてください。また、この試験は、適切な技術と訓練を受けた専門オペレーターのみが実施する必要があります。