テンポラリーコニカルストレーナーの選定方法：配管のスタートアップ時保護のためのサイズ、メッシュ、および圧力定格

「 テンポラリーコニカルストレーナー 」は、フランジ間に挟み込んで設置される、ステンレス鋼製の円錐型金網エレメントを備えた起動用配管ストレーナーの一種であり、新設または補修されたラインの運転開始時に取り付けられ、システム内がフラッシングにより清浄になった後に取り外されます。通常、Class 150またはClass 300の圧力定格で提供され、20 mesh（約840 microns）から200 mesh（約74 microns）までのステンレス製織金網が取り付けられており、有効スクリーン面積を通過する流体速度がストレーナー業界のガイドラインである0.3 to 0.9 m/sの範囲内に収まるように設計されています。テンポラリーコニカルストレーナーは、溶接スパッタ、スケール、砂、その他の建設ゴミから下流のポンプ、バルブ、制御オリフィス、計装機器を保護するため、配管の試運転中に所有者が導入できる最も費用対効果の高い保険の一つであり、これを正しく選択するには、サイズ、メッシュ、圧力定格の3つの数値が重要となります。

起動時におけるテンポラリーコニカルストレーナーの役割

新設の配管には必ず建設ゴミが含まれています。溶接スパッタ、切断スラグ、錆スケール、研磨材の粒子、PTFEテープの破片、フランジ内部に残された異物などはすべて、最初の流体の流れとともに移動します。これらのゴミがポンプのインペラ、コントロールバルブのシート、流量計、またはコンプレッサーに達すると、即座に深刻な損傷を与え、多額の費用が発生します。テンポラリーコニカルストレーナーは、最も損傷を受けやすい機器の上流に配置され、ゴミが到達する前に捕捉します。

このストレーナーは、溶接やラインの改造を行うことなく、接合部にすでにあるものと同じガスケットとボルト締めを使用して、2つの標準フランジの間に取り付けられます。円錐の頂点は流れの方向である下流を向いているため、ゴミは円錐の内面に蓄積され、その周囲の環状領域はクリアな状態に保たれます。起動とフラッシングが完了すると、フランジが開放されてストレーナーが取り出され、恒久的なガスケットが再装着されます。この装置の総コストは、通常、保護対象となる最初のポンプやバルブのコストのわずか数分の一であり、そのためテンポラリーコニカルストレーナーは、 石油・ガスおよび石油化学産業だけでなく、電力や水処理の分野でも標準的な手法となっています。

ここで強調すべき点が1つあります。テンポラリーコニカルストレーナーはフィルターではなく、ライン内に常設することを意図したものではありません。そのメッシュは、プロセスの最終ろ過要件に対して意図的に粗く設計されており、許容圧力損失はわずか数 psi 程度に抑えられています。これは、試運転という短期間かつ汚れの多い期間中に、大きなゴミを捕捉するための消耗品（犠牲的デバイス）です。

円錐型ストレーナーの形状が機能する仕組み

ストレーナーの独特な円錐形状こそが、フラッシング用途において効果を発揮する理由です。円錐が下流に向かって細くなっているため、フランジ間の軸方向の長さを抑えつつ、スクリーン全体の表面積を大きく確保することができます。挟み込み角が15 to 30度の円錐は、スクリーンの表面積を十分に高く維持するため、円錐面の一部にすでにゴミが堆積している場合でも、ストレーナーがフラッシング流量を制限することはありません。

2つの負荷経路が重要となります。通常のフラッシング中、流れの大部分は円錐の前方部分を通過するため、先端面がろ過作業の大部分を担います。ゴミが蓄積するにつれて、有効開口面積が縮小し、円錐前後の圧力損失が上昇します。オペレーターはストレーナー前後の差圧を監視し、設計限界（システムによって異なりますが、一般的には2 to 5 psi）に近づいた時点で、ストレーナーの洗浄または交換を行う必要があります。平らなディスク状ではなく、表面全体にゴミを蓄積できる円錐の能力こそが、起動用サービスにおいて平型プレートストレーナーよりも円錐型ストレーナーが好まれる理由です。より多くの汚れを保持し、流れを制限しにくいためです。

適切なストレーナサイズの選定

仮設円錐型ストレーナのサイズ選定は配管径（ラインサイズ）から始まりますが、それだけでは決まりません。支配的なルールは、液体においてスクリーンの開口部を通過する流速を0.3〜0.9 m/s（約1〜3 ft/s）の範囲に維持することです。約0.3 m/sを下回ると、スクリーン面積が不経済なほど大きくなります。約0.9 m/sを上回ると、目詰まりの少ないスクリーンであっても過大な圧力損失が発生し、ストレーナがオリフィスのように機能し始めてしまいます。

実務上の結果として、ストレーナは公称配管径（呼び径）よりも1サイズ大きくなることがよくあります。例えば、高いフラッシング流量が流れるDN150（6インチ）の配管には、DN200（8インチ）の円錐型ストレーナが必要になる場合があります。これは、流速を評価する前に、コーン（円錐部）とストレーナ本体の間の環状面積をスクリーン面積に加算する必要があるためです。織金網の総開口面積（金網の開口率に幾何学的なスクリーン面積を乗じた値）が、流速制限を満たすべき数値となります。

サイズ選定には、以下の3つのインプット（条件）が不可欠です：

• 設計流量。 通常の運転流量ではなく、最大フラッシング流量を基準とします。スタートアップ（試運転）時の流量は、配管ラインが経験する中で最も高くなることが多いためです。
• 流体の密度と粘度。 高粘度の液体では、圧力損失を許容範囲内に抑えるために、許容流速を低く設定する必要があります。
• 許容差圧（利用可能な圧力差）。 フラッシング中に利用可能なシステム圧力は、ストレーナの初期（クリーン時）および目詰まり時（ダーティ時）の圧力損失を十分に上回る必要があります。

安全側のサイズ選定手順としては、流量と0.3〜0.9 m/sの流速範囲から必要なスクリーン開口面積を算出し、それを金網の開口率で割ることで幾何学的なコーン表面積を求め、最終的に選択した公称サイズがその面積を確保できているかを確認します。KAIFILのエンジニアリングチームは、お客様に代わってこの計算を日常的に行い、すべてのお見積書に実稼働寸法を記載して提供しているため、スタートアップ用ストレーナの選定における不確定要素をほとんど排除することができます。

金網（ワイヤーメッシュ）とろ過精度（マイクロンレーティング）の選定

仮設コニカルストレーナのメッシュ選定は、問題となる異物を確実に捕捉することと、フラッシングを機能させるために圧力損失を十分に低く抑えることとのバランスです。出発点となるのは、最もデリケートな下流機器（通常はポンプ、コントロールバルブ、または計器）を保護することです。ストレーナは仮設であるため、そのメッシュは保護対象の機器のクリアランスよりも細かく、かつ最終的なプロセスろ過よりも粗く設定する必要があります。

メッシュ数とミクロン定格は直接関係しています。織金網において、メッシュ数とは1直線インチ（リニアインチ）あたりの目開きの数であり、ミクロン定格は公称目開き寸法を表します。仮設コニカルストレーナの一般的な選定基準は以下の通りです。

• 20メッシュ — 目開き約840ミクロン。圧力損失を最小限に抑える必要がある大型回転機器の上流で、非常に粗い保護用として使用されます。
• 40メッシュ — 目開き約400ミクロン。スタートアップ時における一般的なポンプ保護の標準的な選択肢です。
• 60メッシュ — 目開き約250ミクロン。下流機器のクリアランスがより狭い場合や、異物が溶接スパッタではなく微細なスケールである場合に使用されます。
• 100メッシュ — 目開き約150ミクロン。計器や小さな制御オリフィスを保護する必要がある場合に指定されます。
• 200メッシュ — 目開き約74ミクロン。仮設コニカルストレーナの実用的な範囲における最も細かい限界値です。これより細かいメッシュは圧力損失を許容できないレベルまで上昇させ、汚れたフラッシング中に数分で目詰まりを起こすためです。

以下の表は、代表的な試運転時の選定ガイダンスをまとめたものです。これらはあくまで出発点であり、最終的な選定にあたっては、必ず下流側コンポーネントのクリアランスおよび許容圧力損失を確認してください。

織り構造も重要です。 平織金網は、各ワイヤーが交互に交差ワイヤーの上と下を通る構造で、特定のメッシュ数に対して最大の開口率を提供し、コニカルストレーナースクリーンの標準的な選択肢となります。高い差圧下での変形に耐えるための追加の強度が必要な場合は、 畳織金網 （より細い経糸を密に配置した構造）は、より緻密で高密度なスクリーンを提供しますが、開口率は低くなり、初期圧力損失は高くなります。メッシュ数とミクロン定格の関係についての詳細な説明は、当社の フィルターのメッシュサイズとミクロン定格の選び方に関するガイド で計算方法を詳しく解説しています。用語に馴染みのない方は、当社の金網用語集でメッシュ数、目開き、線径、開口率を分かりやすく定義していますのでご参照ください。

圧力定格の選定

一時的なコニカルストレーナの圧力定格は、安全に使用できる最大使用圧力を定義するものであり、ストレーナが設置される接合部のフランジクラスと同等以上である必要があります。最も一般的な2つのクラスは以下の通りです。

• Class 150 — 該当するフランジの ASME B16.5 に準拠し、38°Cにおいて約19 bar（285 psi）に定格されています。これは、ほとんどの水、ユーティリティ、および低圧プロセスラインに対応します。
• Class 300 — 38°Cにおいて約49 bar（720 psi）に定格されており、より高圧のプロセスライン、炭化水素用途、および蒸気スタートアップシステム向けに指定されます。

定格はメッシュではなく、ストレーナ of フランジリングとハブによって決定されます。スクリーン自体は薄い織物要素であり、単独ではライン全圧に耐えることはできません。ストレーナの強度は、フランジ接合部に配置されるステンレススチール製リングと、コーンの支持構造から得られます。フラッシング中にスクリーンを保護するために、2つの設計上の工夫が施されています。1つは、差圧によってコーンが潰れないように成形および支持されていること、もう1つは、開口率が十分に大きく、スクリーン前後の差圧（メッシュにかかる実際の負荷）が、ライン圧力が高くても小さく抑えられることです。

温度による許容圧力の低下（温度デレーティング）も考慮する必要があります。圧力クラスは標準基準温度である38°Cにおける値であり、温度が上昇するにつれて許容使用圧力は低下します。例えば260°Cでは、Class 300のステンレススチール製アセンブリは、常温時の定格を大幅に下回る圧力にしか耐えられません。したがって、蒸気ブローや高温試運転で使用されるスタートアップストレーナは、設計圧力だけでなく、実際のフラッシング温度における定格を確認する必要があります。

材料の選定は、恒久的な配管と同じ論理に従います。最も一般的な 304L や 316L などのオーステナイト系ステンレススチールは、化学、石油化学、および水処理用途の大部分で必要とされる耐食性と溶接性を提供します。流体が標準的なステンレスに対して腐食性がある場合や、塩化物応力腐食が懸念される場合は、メッシュとリングをより高級な合金で提供することができます。KAIFIL は、他のストレーナ製品で使用されているものと同じ金網およびプレートのグレードからコニカルストレーナを製造しているため、材料のトレーサビリティと証明書は、製造されたパッケージの他の部分と一致します。スタートアップ後に取り外すのではなく、より大きな恒久的なスクリーンシステムに統合する必要があるアセンブリについては、当社の 溶接金網フィルターアセンブリ インラインサービスに適用されるものと同じ製造基準が適用されていることを示しています。

コニカルストレーナとバスケットストレーナの比較

配管ラインの試運転が完了すると、通常は仮設コニカルストレーナが取り外され、恒久的なバスケットストレーナが設置されます。これら2つは混同されやすく、誤って仕様選定されることもあるため、その違いを理解しておく価値があります。

これら2つの設計は競合するものではなく、互いに補完し合う関係にあります。コニカルストレーナは、安価で取り外しが容易であり、専用のハウジングを必要としないため、試運転時の短期間で汚れや異物が多い期間に最適です。一方、バスケットストレーナは、配管を開けずに洗浄でき、長年の使用に耐えるように設計されているため、継続的な保護に最適です。ストレーナの構成をさらに深く比較したい場合は、食品・飲料加工における金網ストレーナバスケットに関する当社の記事で、恒久的なバスケット設計がどのように仕様選定されるかについて実例を交えて紹介しています。なお、本ガイドにおける仮設コニカルストレーナの選定ロジックも、同様のサイズ選定基準に従っています。

設置、監視、および取り外しのベストプラクティス

仮設コニカルストレーナがラインを確実に保護するためには、正しく設置し、フラッシング中に実際に監視を行う必要があります。いくつかの現場での実践事項を守ることで、試運転をスムーズに進めるか、あるいは多大な費用を伴う手痛い失敗を招くかの違いが生まれます。

• コーンの先端を下流に向けて設置します。 コーンの先端は流れに対向します。逆向きに設置すると、その処理能力が損なわれ、ストレーナではなく異物の堰（ダム）になってしまいます。
• 適切なガスケットを使用し、ボルトを規定のトルクで締め付けます。 ストレーナリングが接合部のガスケットの代わりとなるため、フランジ面を正確に合わせ、恒久的な接合部と同じ仕様でボルトを締め付ける必要があります。
• 差圧計を取り付けます。 ストレーナの前後にシンプルなT字管と圧力計を配置することで、コーンに目詰まりが発生しているタイミングをオペレーターが把握できます。差圧が急上昇した際にストレーナを取り外すことで、スクリーンの圧壊を防ぐとともに、フラッシングが完了したことを知らせる合図になります。
• 洗浄または交換を行い、確認せずそのまま再利用することは避けてください。 フラッシングが段階的に行われる場合は、ストレーナを取り外して洗浄し、再設置することができます。ただし、事前にスクリーンに穴あきや歪みがないか必ず検査してください。
• 取り外しの記録を残します。 どのストレーナがどこに設置され、いつ取り外されたかを記録することで、すべてのラインが保護され、すべての仮設機器が回収されたことを試運転記録に確実に残すことができます。

フラッシングが完了し、ラインの清浄度が確認されたら、仮設コニカルストレーナーを取り外し、本設の接続を復旧します。この取り外し工程こそが、この装置が「仮設」と呼ばれる理由であり、試運転チームが回収を忘れる恐れのある本設のフィルターエレメントで決して代用してはならない理由でもあります。

よくある質問

仮設コニカルストレーナーと本設バスケットストレーナーの違いは何ですか？ 仮設コニカルストレーナーは、配管のスタートアップおよびフラッシング時のみに取り付けられ、その後に取り外される、円錐形の織金網エレメントを備えた低コストなフランジ挟み込み型の装置です。一方、バスケットストレーナーは、継続的なプロセス保護のために稼働し続ける、洗浄可能な円筒形バスケットを備えた本設のインラインハウジングです。コニカルストレーナーは、最小限の圧力損失で短期間に大量の建設異物を捕捉するのに最適化されており、バスケットストレーナーは、長期にわたる洗浄可能な運転に最適化されています。

スタートアップ用コニカルストレーナーにはどのメッシュサイズを使用すべきですか？ 最も敏感な下流機器のクリアランスよりも細かく、かつ最終的なプロセスろ過よりも粗いメッシュを選択してください。実際には、大型回転機器の粗い保護には20メッシュ（約840ミクロン）が適しており、一般的なポンプ保護の標準仕様としては40メッシュ（約400ミクロン）が一般的です。また、コントロールバルブや計器類を保護する必要がある場合は60〜100メッシュ（約250〜150ミクロン）が指定されます。細かいメッシュは圧力損失を増大させ、汚れたフラッシング中に目詰まりが早くなるため、機器を保護できる範囲で最も粗いメッシュを選択するのが通常は正しい選択です。

配管用のコニカルストレーナーのサイズ選定はどのように行えばよいですか？ 公称配管サイズだけでなく、最大フラッシング流量に基づいてサイズを選定してください。液体の場合、スクリーン開口部を通過する流速を0.3〜0.9 m/sに維持します。これは多くの場合、配管口径よりも1サイズ大きい公称サイズのストレーナーを選択することを意味します。必要な開口面積をメッシュの開口率で割って円錐の表面積を求め、利用可能なシステム圧力がストレーナーの初期（クリーン時）および目詰まり時（ダーティ時）の圧力損失を上回っていることを確認します。

Class 150とClass 300のどちらの圧力定格が必要ですか？ ストレーナーの圧力定格を、それが取り付けられる接続部のフランジクラスに合わせてください。Class 150は、ほとんどの水、ユーティリティ、および低圧プロセスライン（38°Cで約19 bar）に適しており、Class 300は、より高圧の炭化水素、化学、および蒸気のスタートアップ用途（38°Cで約49 bar）に対応します。温度が上昇すると許容圧力が低下するため、必ず実際のフラッシング温度における定格を確認してください。

仮設コニカルストレーナーはいつ取り外すべきですか？ フラッシングが完了し、ラインの清浄度が確認されたらすぐに取り外します。通常は、ストレーナー前後の差圧の上昇が止まり、採取したサンプル中の異物が許容レベルまで減少したときです。この装置は取り外すことを前提に設計されており、そのまま放置すると、恒久的な流路抵抗となり、回収を忘れられた異物のトラップとなるリスクがあります。

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仮設コニカルストレーナに適切なサイズ、メッシュ、および圧力定格を選択することは、3つの数値と、下流設備の正確な評価にかかっています。しかし、製作仕様を正確に決定することも同様に重要です。KAIFILは、数十年にわたる金網およびストレーナ製作の経験を持つ中国のステンレス製ワイヤーメッシュフィルターメーカーであり、平織りおよび畳織りスクリーンを備えたClass 150およびClass 300構成の仮設コニカルストレーナを、材料証明書および製作寸法図面とともに製造しています。当社は、石油・ガスおよび石油化学のスタートアップ向けにストレーナのサイジングを日常的に行っており、当社の カスタムワイヤーメッシュ加工部品 の対応能力により、カタログ品を無理に適合させるのではなく、お客様の正確な配管サイズ、メッシュ、および合金仕様に合わせて製造することができます。ラインサイズ、フラッシング流量、下流設備リスト、および圧力クラスをご用意の上、KAIFILまでご連絡ください。当社のエンジニアが、次回の配管スタートアップ向けに、サイジング、見積もり、および技術資料を完備したコニカルストレーナのご提案を回答いたします。