PVC-U パイプ システムにおける S5 分類は何を意味しますか?

PVC-U S5 パイプ は、ISO 4422 および欧州の EN 1452 を含むその地域の同等物によって定義される SDR (標準寸法比) およびシリーズ (S) 指定システムに分類される非可塑化ポリ塩化ビニル圧力パイプです。分類における「S」番号は、パイプの外径と壁の厚さの関係を定義する無次元パラメータです。具体的には、シリーズ番号 S は、S = (OD − e) / (2e) として計算されます。ここで、OD は公称外径、e は肉厚です。 S5 パイプの場合、この比率は 5 に等しくなります。これは、直径に比べて壁が薄い S8 や S10 などのより大きなシリーズ番号のパイプに比べて、壁の厚さが比例して厚いことを意味します。つまり、パイプの定格圧力は高くなります。

シリーズ分類システムは、20°C の基準温度におけるパイプの圧力定格に直接関連付けられています。 PVC-U S5 パイプは、ISO 4422 で指定されている全体サービス係数 C 2.0 で使用した場合、20°C で 10 バール (1.0 MPa) の使用圧力と評価されています。この 10 バールの評価により、S5 は、中程度から高い使用圧力が必要な飲料水の配水、灌漑本管、および工業プロセスの配管に一般的に指定される PVC-U パイプ シリーズになります。したがって、S 番号を理解することは、材料コストを増加させる肉厚を過剰に指定したり、使用中にパイプが故障する危険を招く過少に肉厚を指定したりすることなく、パイプの仕様をシステムの圧力要件に適合させる必要があるエンジニアや調達専門家にとって不可欠です。

PVC-U S5 の壁の厚さと直径の仕様

PVC-U S5 パイプの決定的な技術的特性は、任意の公称直径での肉厚が S5 の公式によって決定され、特定の SDR 値が SDR 11 になることです (S5 では SDR = 2S 1 = 11 であるため)。これは、外径を壁の厚さで割った値が常に 11 に等しいことを意味し、S5 シリーズ内のすべての直径サイズにわたって一貫した圧力容量が保証されます。次の表は、ISO 4422 / EN 1452 に準拠した、一般的に指定されているサイズの PVC-U S5 パイプの公称外径、肉厚、および公称使用圧力を示しています。

10 bar の使用圧力定格は 20°C で適用されることに注意することが重要です。 PVC-U の圧力容量は温度の上昇とともに減少します。30°C ではディレーティング係数により許容圧力が約 20%、40°C では約 40% 減少します。動作温度が上昇する可能性のあるシステムを設計するエンジニアは、選択した S5 パイプがシステムの耐用年数を通じて安全な動作範囲内に収まるように、関連する規格から適切なディレーティング係数を適用する必要があります。

S5 パイプの性能を定義する PVC-U の材料特性

PVC-U（非可塑化ポリ塩化ビニル）は、S5 パイプの製造に使用される基材であり、その固有の物理的および化学的特性が、使用中のパイプの実際の性能範囲を決定します。 PVC-U には可塑剤添加剤が含まれていないため、軟質 PVC とは異なり、加圧配管用途に必要な剛性、耐薬品性、および長期の寸法安定性が得られます。パイプ製造に必要な材料の強度 (MRS) は、ISO 4422 で分類されているように 25 MPa であり、この値は、標準使用係数の下で S5 パイプの 10 bar の作動圧力を生成する圧力定格計算の基礎となります。

PVC-U は、耐圧能力に加えて、配水およびプロセス配管用途にとって特に魅力的ないくつかの材料特性を備えています。その滑らかな内部ボアは、ヘーゼン・ウィリアムズ流量係数 C が約 150 であるのに対し、老朽化し​​たダクタイル鉄または鋼管の 100 ～ 120 と比較して、その結果、単位長さあたりの損失水頭が大幅に低くなり、パイプの耐用年数にわたって流量容量がより良く維持されます。この材料は、その滑らかな非金属表面が、金属パイプの流量を徐々に低下させる電気化学反応や鉱物の堆積メカニズムをサポートしないため、本質的に内部腐食や生物学的汚れの蓄積に対して耐性があります。その非導電性により、さまざまな材料で作られた継手や付属品への接続部での電気腐食のリスクが排除されます。

PVC-U S5 と他の PVC-U シリーズ パイプとの比較

PVC-U 配管用途に正しいシリーズ番号を選択するには、肉厚、圧力定格、コストの観点から S5 が他のシリーズ指定とどのように関連するかを理解する必要があります。水および産業用途で一般的に指定されている 3 つの PVC-U パイプ シリーズは S5、S8、および S10 であり、それぞれ圧力容量と材料使用量の間の異なるバランスを表しています。

PVC-U S5 対 S8 (SDR 17)

PVC-U S8 パイプ (SDR 17) は、同じ外径でも S5 よりも壁が薄いため、20°C での圧力定格は S5 の 10 bar と比較して 6 bar と低くなります。 S8 パイプは、同等の S5 パイプよりも単位長さあたりの PVC-U 材料の使用量が約 35% 少ないため、メートルあたりのコストが大幅に低くなります。重力による灌漑配水の側面、平坦な地形での低水頭給水、および時々加圧される重力排水システムなどの低圧用途の場合、S8 はコストを削減しながら適切な圧力容量を提供します。システム圧力が常に 6 bar を超える場合、または圧力サージ (ウォーターハンマー) 解析で S8 パイプの定格容量を超えるピーク過渡圧力が示された場合は、代わりに S5 を指定する必要があります。

PVC-U S5 対 S10 (SDR 21)

PVC-U S10 パイプ (SDR 21) は、一般的に使用されている最も薄肉のシリーズであり、20°C で 5 bar の作動圧力を定格としています。これらはメートル当たりのコストが最も低いオプションですが、サージ圧力が制御され、埋設パイプへの外部土壌負荷が追加の壁剛性を必要としない超低圧用途に限定されます。加圧配水システムでは、S10 パイプは本管での直接使用には限界があると考えられており、圧力が慎重に管理されるポンプシステムを備えた平坦な地形でのサービス接続によく使用されます。対照的に、S5 パイプは、通常の動作圧力と、ライブ配信システムにおけるポンプの起動と停止、またはバルブ閉鎖イベントによって生成される圧力サージの両方に対して、快適な安全マージンを提供します。

PVC-U S5 パイプの主な用途

10 bar の圧力定格、耐食性、滑らかなボア、長い耐用年数、競争力のあるコストの組み合わせにより、PVC-U S5 は幅広い水道インフラおよび工業用配管用途におけるデフォルトのパイプ仕様となっています。以下の分野は、世界的に重要かつ確立された用途を表しています。

飲料水の配水本管

PVC-U S5 パイプは、世界中で直径 63 mm ～ 315 mm の飲料水配水本管に広く使用されているパイプ材料です。ヨーロッパの EN 1452、北米の NSF/ANSI 61、およびアジアとオーストラリアの同等の国家基準を含む飲料水接触基準への準拠により、配水システムで遭遇する濃度と接触時間で輸送水に有害物質が浸出しないことが確認されています。この材料の長期的な静水圧強度は、正しく設置された場合には 50 年を超える耐用年数を保証し、同等の圧力定格のダクタイル鋳鉄やコンクリート パイプと比較して軽量であるため、設置の人件費が大幅に削減されます。

灌漑および農業用水の供給

点滴、スプリンクラー、マイクロ灌漑システムを含む農業灌漑計画は、4 ～ 8 bar のポンプ送出圧力で動作する主要供給ラインと副幹線分配ネットワーク用の PVC-U S5 パイプに大きく依存しています。効率的な流れを実現する滑らかなボア、地上設置用の UV 安定配合、農業従事者が専門工具を使わずに組み立てられる溶剤セメントまたはゴムリング接合システムの組み合わせにより、PVC-U S5 は、中東、南ヨーロッパ、インド、サハラ以南のアフリカの大規模灌漑インフラにおいて主流のパイプ材料となっています。

産業プロセスの配管

化学処理、水処理、水産養殖、およびスイミングプールの設備では、PVC-U S5 パイプは、水、希酸、アルカリ、食塩水、および金属パイプを急速に腐食させるその他の液体の搬送用に指定されています。 PVC-U の耐薬品性は、周囲温度の無機酸、希薄な苛性溶液、標準処理濃度の塩素水、および強溶剤を含まない多くの有機溶液にまで及びます。 S5 の 10 bar 圧力定格は、工業用水処理および再循環システムで発生する中程度の圧力に対して適切な作業マージンを提供します。

消火およびスプリンクラー供給ライン

地域の火災安全規定と保険要件により、防火システム用のプラスチック配管が許可されている場合（多くの管轄区域の住宅および軽商業用地でそのケースが増えています）、PVC-U S5 パイプは、最大 10 bar の静圧で動作する地下の消防本管およびスプリンクラー分岐配管に使用されます。該当する法規の火災分類基準への準拠と、消火用スプリンクラー システムで通常維持される塩素水への耐性により、承認された用途において亜鉛メッキ鋼板に代わる実行可能かつコスト効率の高い代替品となります。

PVC-U S5管の接合方法

PVC-U S5 パイプで使用される接合システムは、パイプの定格圧力と用途の機械的および化学的要件に適合する必要があります。 2 つの主要な接合方法が広く使用されており、それぞれ異なる設置条件やパイプ サイズに適しています。

• 溶剤セメント溶接: 溶剤セメント (テトラヒドロフラン (THF) やシクロヘキサノンなどの揮発性溶剤に PVC 樹脂を溶かした溶液) をパイプの差し込み口と継手ソケットの両方に塗布すると、溶剤が蒸発するにつれて PVC-U の表面が柔らかくなり、接合部が融着します。適切な表面処理とパイプ材料に適したセメントを使用して正しく施工すると、溶剤セメント継手はパイプの最大定格圧力を達成し、効果的に永久的になります。この方法は、継手を迅速に組み立てることができ、システムが加圧される前に溶剤が完全に硬化できる、より小さい直径のパイプ (最大約 160 mm) に適しています。溶剤セメント接合部には、完全な圧力がかかるまでに硬化時間が必要です (通常、周囲温度で 24 時間)。
• ゴムリング（エラストマーシール）接合： より大きな直径のパイプの場合、およびジョイントの柔軟性や分解の容易さが必要な用途の場合は、ゴムリングプッシュフィットまたはロックリングジョイントが、パイプの差し込み口とソケットの間のエラストマー O リングまたはプロファイルシールを圧縮することによって耐圧接続を提供します。この方法は、各接合部で最大 2° ～ 4° の角度たわみに対応できるため、パイプ内に長手方向の応力を発生させることなく地盤の沈下や熱膨張に対応する必要がある、長い埋設パイプラインの走行に適しています。ゴムリングジョイントは、接着剤や特別な硬化時間を必要とせずに組み立てることができ、正しい取り付け手順の検証を条件として、ジョイント直後にパイプラインを加圧することができます。

インストール要件とベストプラクティス

PVC-U S5 パイプが設計上の耐用年数と圧力性能を確実に発揮するには、正しい取り付けが正しいパイプ仕様と同じくらい重要です。いくつかの設置要因は長期的なパイプの完全性に過度の影響を与えるため、現場で慎重に管理する必要があります。

• 寝具と埋め戻し材の品質: PVC-U パイプは柔軟な導管であり、外部土壌負荷に対する耐性は周囲の土壌による支持に部分的に依存します。トレンチの敷材は、パイプハンチの周囲に少なくとも 90% のプロクター密度まで均一に圧縮された、適切に分級された粒状材料 (粒径 20 mm のきれいな砂または砂利) で構成されている必要があります。石や建築物の破片などの硬い異物がパイプの表面に接触すると、応力集中が発生し、繰り返し荷重がかかると亀裂が発生する可能性があります。
• カバーの深さ: PVC-U S5 パイプ should be installed with cover of 600 mm in non-traffic areas and 900 mm to 1,200 mm under roads and areas subject to vehicle loading, unless traffic load calculations confirm that shallower installation is structurally acceptable with appropriate protection measures such as concrete encasement or load-spreading slabs.
• 熱膨張管理: PVC-U の熱膨張係数は約 60 × 10⁻⁶/°C で、鋼やダクタイル鋳鉄よりも大幅に高く、地上または露出した配管では夏と冬の温度で大幅な長さの変化が生じる可能性があります。熱移動によるジョイントの抜けやパイプの座屈を防ぐために、設計段階で拡張ループ、アンカー ブロック、およびスライド サポートを地上設置に組み込む必要があります。
• 地上走行時の紫外線保護: 標準の PVC-U S5 パイプには UV 安定剤が含まれていますが、数年間にわたって直射日光にさらされると徐々に劣化します。永久的に地上に露出する用途の場合、パイプは明るい色の水性塗料で塗装するか、耐紫外線性のテープで巻くか、または耐紫外線性を強化した UV 安定化配合で指定する必要があります。これは、プロジェクト現場での特定の屋外露出条件についてパイプメーカーの技術データシートで確認されています。
• 試運転前の圧力テスト: すべての新しい PVC-U S5 パイプライン設備は、試運転前に設計作動圧力の 1.5 倍で静水圧テストを実施し、安定化後 1 時間保持して、システムの使用開始前に接合部の完全性と欠陥がないことを確認する必要があります。テスト圧力は、パイプの定格使用圧力に、用途に関連する設置基準で指定されている適切な過圧係数を乗じた値を超えてはなりません。