管（パイプ）｜流体の流れをつなぐ機械要素

管

管（パイプ）は流体を送ることを目的とした機械要素で、ポンプやバルブ、タンクをつなぐ重要な部品である。流体には、水・油・空気・ガス・水蒸気などを扱う。管（パイプ）を扱うには、流体の圧力・流量・流速・温度、運転条件、施工条件など様々な要因を考慮に入れなければらない。

管の選定

管は、その中を伝わる流体の温度や圧力、腐食性、その使用される環境ににより、材質や耐圧(肉厚)を選定する。また材質には、金属、プラスティック、ゴムなどがあり、サイズは、中を伝わる流体の設計流量により、段階的に設定された「呼び径」「肉厚」から選定する。

管の種類

管は主に鋼管、鋳鉄管、非鉄管、非金属鉄管、ゴム管、たわみ管などがある。

鋼管

鋼管は一般的な配管で、一般配管用、水道管などがある。

鋳鉄管

鋼管に比較して耐食性に優れている。耐食性が必要な水道・ガス・排水管・電信電話ケーブル埋設管などに利用されている。

非鉄管

非鉄管は、加工しやすく熱伝導率が高い利点を生かした管である。電気や熱の伝導性がよい銅管などがその代表である。銅管は熱交換器や化学工業・給湯に使われる。

非金属管

非金属管はポリブテン管や硬質ポリエチレン管があげられる。これらは、耐酸性・耐アルカリ性に優れ、軽くて電気絶縁性がよく、機械加工や接着が容易である。一方で、温度の使用制限などがある。

ゴム管

ゴム管は自由にたわむことができるため、金属管の調整や移動する配管と固定配管の連結・耐震などに利用される。

たわみ管

たわみ管は、耐高温ガス、蒸気、水、油などの配管に用いられ、ゴム管同様、伸縮・振動を吸収させることができる。

管継手

管と管、管と機器をつなぐための継手を管継手という。施工・メンテナンスを簡単にするために用いる。ねじ込み式の管継手やフランジ式の管継手がある。

バルブ

バルブ（弁）とは、管を流れる流体の流れを止めたり、流量や圧力を調整するために用いる。

配管の呼び方

配管用炭素鋼鋼管の呼び方はA呼称とB呼称があり、呼び径の数字のあとにこの記号をつけて50A、2Bというように表現する。また、一部海外ではANSIの規格で作られている場合がある。

管の内径

管の内径は、流体の流量と流速で次式で表される。この式から、流速vを大きくすると、管の内径が小さくなる一方で、管路の抵抗が増してエネルギーの損失が大きくなる。

管内平均流速

下記は平均流速の例である。

管の肉厚

管に流体が流れるとき、一定の圧力がかかるが、それに耐えうる管の厚さを選ばなければならない。

各種鋼管の機械的性質

管の厚さとスケジュール番号

管の厚さについては、SGP (配管用炭素鋼鋼管)と STPX400(配管用アーク溶接炭素鋼鋼管)を除いて、スケジュール (Sch) 番号によって管理されている。