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| 別紙1 | ||||||||||
| FRP製圧力容器等の構造の基準 |
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| 第1 | 総則 | |||||||||
| 1 | 適用範囲 この基準はFRP(繊維強化プラスチック)を材料として製造する次の圧力容器等(以下「容器等」という。)について適用する。 |
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| (1) | 第一種圧力容器 労働安全衛生法施行令(以下「令」という。)第1条5号に掲げる第一種圧力容器 | |||||||||
| (2) | 第二種圧力容器 令第1条7号に掲げる第二種圧力容器 | |||||||||
| (3) | 小型ボイラー 令第1条4号ハ及びニに掲げる小型ボイラー | |||||||||
| (4) | 小型圧力容器 令第1条6号に掲げる小型圧力容器 |
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| 2 | 成形方式 容器等は、次のいずれかの方式により成形すること。 |
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| (1) | A方式：胴部と鏡板部を接触圧成形法等により成形した後、両者を接合する方式 | |||||||||
| イ | 胴部は接触圧成形法、遠心成形法等で成形すること。 | |||||||||
| ロ | 鏡板部は接触圧成形法、スプレイアップ法、バッグ法、レジンインジェクション法、コールドプレス法、マッチドメタルダイ法等で成形すること。 | |||||||||
| (2) | B方式：胴部をフィラメントワインディング法により成形し、接触圧成形法等で成形した鏡板部と接合する方式 | |||||||||
| イ | 胴部はフィラメントワインディング法で成形すること。 | |||||||||
| ロ | 鏡板部は、2 (1)ロによること。 | |||||||||
| (3) | C方式：胴部と鏡板部をフィラメントワインディング法で同時に成形する方式 |
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| 3 | 使用の制限 容器等の使用条件は、次のとおりとすること。 |
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| (1) | 最高使用圧力等 第一種圧力容器及び第二種圧力容器における最高使用圧力又は小型ボイラー及び小型圧力容器における最高圧力は、容器等の成形方式の種類ごとに、次に定める値以下とすること。(「最高使用圧力」又は「最高圧力」を以下「最高使用圧力等」という。) |
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| イ | A方式 1.0MPa | |||||||||
| ロ | B方式 5.0MPa | |||||||||
| ハ | C方式 10.0MPa | |||||||||
| (2) | 最高使用温度 容器等の最高使用温度は、140℃以下とすること。 |
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| (3) | 用途 致死的物質又は毒性物質を保有する容器等又は移動して使用する容器等には使用しないこと。 |
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| 4 | 容器等の維持管理 容器等は、その使用条件等に応じ、劣化・損傷等を定期的に評価し、適切な維持管理を行うこと。 |
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| 第2 | 材料 容器等に使用する材料は、次に適合するものであること。 |
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| 1 | 樹脂 容器等に使用する樹脂は、予定される使用条件において十分な耐食性を有し、経年劣化による強度低下の少ないものであること。 |
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| (1) | 液状樹脂特性 容器等の製造者は、あらかじめJIS K 6919(繊維強化プラスチック用液状不飽和ポリエステル樹脂)、JIS K 7231(エポキシ樹脂及び硬化剤の試験方法通則)等に定めるところによる液状樹脂の特性に関する次の項目について試験成績書等により確認すること。また、製造者は当該項目に関するデータが記録された試験成績書等を当該容器等が使用されている間保存すること。 |
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| イ | 不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂 粘度、酸価、比重、ゲル化時間及び最高発熱温度 |
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| ロ | エポキシ樹脂 粘度、エポキシ当量、比重及びゲル化時間 |
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| ハ | フラン樹脂、フェノール樹脂 粘度、pH、反応末端基の数を示す指数密度、全揮発物及びゲル化時間 |
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| (2) | 硬化樹脂特性 容器等の製造者は、あらかじめJIS K 6919に定められた基準により測定した注型板特性及び積層板特性について、把握しておくこと。 |
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| 2 | 硬化剤等 容器等の製造者は、容器等の成形に使用する硬化剤及び促進剤について、その種類、樹脂との配合比率等を記録し、当該容器等が使用されている間保存すること。 |
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| 3 | 充てん材、顔料、添加剤の使用の制限 樹脂は、耐食性又は透明性を妨げるような充てん材、顔料又は添加剤を混合したものでないこと。 |
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| 4 | 繊維基材 容器等の成形に使用する繊維基材は、JIS R 3411(ガラスチョップドストランドマット)、JIS R 3412 (ガラスロービング)、JIS R 3414(ガラスクロス)若しくはJIS R 3417(ガラスロービングクロス)に適合するもの又はこれらと同等以上の性能を有するものであって、予定されている使用条件において十分な強度を保持し、経年劣化による強度低下の小さいものを使用すること。 容器等の製造者は、あらかじめ繊維基材に係る試験成績書等により規格に定められた特性値について確認すること。また、当該試験成績書等を当該容器等が使用されている間保存すること。 |
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| 5 | 材料等の強度の確認 設計に使用する材料等の強度について、次の試験により確認すること。 |
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| (1) | 積層材の引張強度試験 最高使用温度における容器等の積層材の引張強度試験を附属書1の1により行うこと。 |
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| (2) | 接着接合部のせん断強度試験 最高使用温度における容器等の接着接合部のせん断強度試験を附属書1の2により行うこと。 |
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| 第3 | 設計の方法 容器等の設計は、附属書2の設計の基準を参考として仮の板厚等を算定した上で、試験用の容器等の製作を行い、第5の検査における破壊強度試験により強度を確認する方法により行うこと。 |
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| 第4 | 製造の方法 | |||||||||
| 1 | 製造作業要領書の作成 容器等の製造者は、あらかじめ次に掲げる事項を記載した製造作業要領書を作成し、これに従い製造を行うこと。 |
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| (1) | 使用材料の種類及び性状 | |||||||||
| (2) | 成形方法(胴、鏡板、フランジ等の代表的部位に使用する樹脂、繊維基材、硬化剤等の量、種類及び特性、使用する型、積層順序、積層の繊維の方向、成形環境等) | |||||||||
| (3) | 製品の性状(成形厚さ、バーコル硬さ、繊維含有率、積層材の引張強度、接合部のせん断強度等) | |||||||||
| (4) | 製造スケジュール |
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| 2 | 積層の方法 積層は、次に定めるところにより行うこと。 |
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| (1) | 接触圧成形法による積層 | |||||||||
| イ | 繊維含有率 設計値に対して、100％から110％の範囲内とすること。 |
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| ロ | 強化繊維の形態 チョップドストランドマット、ロービングクロス、サーフェイシングマット等(以下「マット等」という。)を用いること。 |
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| ハ | 樹脂 | |||||||||
| (イ |
半透明の状態を保つよう、目視検査を妨げるような充てん材、顔料又は添加剤を用いないこと。 | |||||||||
| (ロ) | 樹脂、硬化剤等は正確に秤量し、均質に混合すること。 | |||||||||
| ニ | 積層 | |||||||||
| (イ) | 積層においては、原則として下の層の硬化が著しく進まないうちに、次の層の積層を行うこと。 | |||||||||
| (ロ) | 最終層の積層は樹脂を完全に硬化させるために有効な措置を講じること。 | |||||||||
| (ハ) | 胴部に用いるマット等は、できるだけ寸法の大きいものを用い、継目の少ない構成とすること。マット等の端部を互いに重ね合わせるときは、継目の重ね代は50mm以上とすること。また、マット等を重ねた部分の位置はできるだけ相互に離すようにすること。 | |||||||||
| (ニ) | 直交異方性材料を用いて積層する場合は、製造作業要領書に定められた繊維方向に従い積層すること。 | |||||||||
| ホ | 成形温度 成形及び硬化を行う場所の温度は15℃以上とすること。また、相対湿度は、60％から80％とすることが望ましいこと。 |
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| ヘ | 型 | |||||||||
| (イ) | 型の材質は樹脂の硬化を妨げないもので、積層、硬化又はあと硬化中に十分な寸法の安定性を有するものであること。 | |||||||||
| (ロ) | 型の表面には適切な離型剤を塗布して差し支えないこと。離型剤は成形品に有害なものでないこと。 | |||||||||
| ト | 脱型 成形品を型から脱型するときは、成形品を傷つけないようにすること。 |
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| チ | 端面 成型品の端面には、強化繊維が露出しないように樹脂を塗布すること。 |
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| リ | あと硬化 加熱炉、温風発生器等を用いてあと硬化を行うこと。 |
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| (2) | 遠心成形法による積層 | |||||||||
| イ | 繊維含有率 2(1)イによること。 |
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| ロ | 強化繊維の形態 チョップドストランドマット又はロービングを切断して使用すること。 |
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| ハ | 樹脂 2(1)ハによること。 |
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| ニ | 積層 2(1)ニによること。 |
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| ホ | 成形温度 2(1)ホによること。 |
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| ヘ | 型 2(1)ヘによるほか、十分な強度を有し、遠心成形中及び硬化中において十分な寸法の安定性を有するものであること。 |
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| ト | 脱型 2(1)トによること。 |
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| チ | 端面 2(1)チによること。 |
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| リ | あと硬化 2(1)リによること。 |
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| (3) | フィラメントワインディング法による積層 | |||||||||
| イ | 繊維含有率 2(1)イによること。 |
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| ロ | 強化繊維の形態 連続ロービングによるワインディングは、ヘリカル巻きによること。なお、C方式により成形する胴部については、ヘリカル巻きの上にフープ巻きを重ねること。 |
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| ハ | 樹脂 2(1)ハによること。 |
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| ニ | 積層 | |||||||||
| (イ) | 張力 ワインディング時のストランドは、均一に張力がかかるように調整すること。 |
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| (ロ) | ワインディング速度 ワインディング速度については、規定の張力がかかり、ワインディングパターンが保持できて、かつ、樹脂の含浸が適切であるように調整すること。 |
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| (ハ) | 巻き角度 巻き角度は、B方式の胴部については原則として55度とし、C方式については、附属書2の1(3)イ(イ)によること。 |
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| (ニ) | バンド幅と間隔 製造作業要領書によること。 |
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| ホ | 成形温度 2(1)ホによること。 |
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| ヘ | 型 2(1)ヘによるほか、十分な強度を有し、ワインディング中においても十分な寸法の安定性を有するものであること。 |
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| ト | 脱型 2(1)トによること。 |
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| チ | 端面 2(1)チによること。 |
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| リ | あと硬化 2(1)リによること。 |
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| (4) | その他の成形法による積層 その他の成形法としてはスプレーアップ法、バッグ法、レジンインジェクション法、コールドプレス法及びマッチドメタルダイ法等があるが、これらの成形法によるときは、次に定めるところにより行うこと。 |
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| イ | 繊維含有率 2(1)イによること。 |
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| ロ | 強化繊維の形態 2(1)ロによること。 |
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| ハ | 樹脂 2(1)ハによること。 |
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| ニ | 積層 2(1)ニによること。 |
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| ホ | 成形温度 2(1)ホによること。 |
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| ヘ | 型 2(1)ヘによるほか、良好な表面をもつ容器等が製作されるように必要に応じ加熱等を行うこと。 |
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| ト | 脱型 2(1)トによること。 |
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| チ | 端面 2(1)チによること。 |
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| リ | あと硬化 2(1)リによること。 |
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| 3 | 接着接合の方法 | |||||||||
| (1) | オーバーレイにより接合する表面は、研磨等により接着を確実にする表面処理を行い、アセトン等を用いて清浄にし、乾燥した状態としておくこと。 | |||||||||
| (2) | 接着接合する部材間のすき間は可能な限り小さくすること。また、必要に応じて部材間のすき間を樹脂ペーストで埋めること。ただし、樹脂ペーストは最小限の使用に止め、強度等を損なわないようにすること。 | |||||||||
| (3) | 胴と胴又は胴と鏡板の接着接合は、次の図に示す突合せ接合、テーパ突合せ接合又はベルアンドスピゴット接合によること。 | |||||||||
| (4) | 接着接合におけるオーバーレイは、成形方法の種類に応じ次に定めるところによること。 | |||||||||
| イ | A方式により成形した積層板の接着接合 | |||||||||
| (イ) | 容器外側のオーバーレイ | |||||||||
| a | 被接合板の容器外側のオーバーレイは、被接合板と同じ積層構成とし、被接合板より薄くしないこと。また、複数の種類のマット等を交互に積層して製作された被接合板に対するオーバーレイは、被接合板の積層における複数の種類のマット等の積層の最小の構成と同じものを、積層の最小構成として行うこと。 | |||||||||
| b | 最初のオーバーレイを行う幅は75mm以上とすること。また、オーバーレイを重ねるときの幅は、前のオーバーレイの幅の両側に、それぞれ25mm以上広げたものとすること。 | |||||||||
| c | オーバーレイを行った部分の上に重ねてサーフェイシングマットを積層する場合は、サーフェイシングマットの幅をオーバーレイの幅の両側にそれぞれ25mm以上広くすることが望ましいこと。 | |||||||||
| (ロ) | 容器内側のオーバーレイ | |||||||||
| a | 容器内側のオーバーレイは、最低3枚のチョップドストランドマット(1枚450g/m2以上のもの)を積層することにより行うこと。また、内容物にさらされるオーバーレイの表面には最低1枚のサーフェイシングマットを積層すること。 | |||||||||
| b | 最初のオーバーレイの幅は最低75mmとし、また、オーバーレイを重ねるときの幅は前のオーバーレイの幅の両側に、それぞれ25mm 以上広げたものとすること。 | |||||||||
| c | サーフェイシングマットの幅は、オーバーレイの幅の両側にそれぞれ25mm以上広くすることが望ましいこと。 | |||||||||
| ロ | B方式により成形した積層板の接着接合 | |||||||||
| (イ) | 容器外側のオーバーレイ | |||||||||
| a | 鏡板部と胴部の接合部における容器外側のオーバーレイは、鏡板部と同じ積層構成とし、被接合板より薄くしないこと。また、複数の種類のマット等を交互に積層して製作された被接合板に対するオーバーレイは、被接合板の積層における複数の種類のマット等の積層の最小の構成と同じものを、積層の最小構成として行うこと。 | |||||||||
| b | 最初のオーバーレイを行う幅は75mm以上とすること。また、オーバーレイを重ねるときの幅は、前のオーバーレイの幅の両側に、それぞれ25mm以上広げたものとすること。 | |||||||||
| c | オーバーレイを行った部分の上に重ねてサーフェイシングマットを積層する場合は、サーフェイシングマットの幅をオーバーレイの幅の両側にそれぞれ25mm以上広くすることが望ましいこと。 | |||||||||
| (ロ) | 容器内側のオーバーレイ 3(4)イ(ロ)によること。 |
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| 4 | フランジの積層の方法 | |||||||||
| (1) | フランジの強化繊維の層は、フランジ部から次の図に示すハブ部にかけて連続するような構成とすること。 | |||||||||
| (2) | ハブ部の長さは、フランジの厚さhの3倍以上とすること。 | |||||||||
| (3) | フランジのハブの厚さは、すみの丸みの終る部分においてフランジの厚さの2分の1以上とすること。また、ハブの厚さは長手方向に均一なこう配を持つようにすること。 | |||||||||
| (4) | フランジ部とハブ部とのすみの丸みの内半径(R)は10mm
以上とすること。 |
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| 5 | ノズル等の接着接合の方法 | |||||||||
| (1) | ノズル等の接合部の形状 ノズル等の接合部の形状は、原則として次の図a)からd)に示すものとすること。 この図において、d 、dr 、rf は、それぞれ次のものを表す。 d ：ノズル等の内径 dr：開口部の補強積層部の外径 rf：すみの丸みの内半径 |
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| (2) | 開口部の補強積層部の外径 ノズル等を取り付けるための開口部の補強積層部の外径 は、ノズル等の内径が150mm未満のものにあってはノズル等の内径に150mmを加えた値とし、ノズル等の内径が150mm以上のものにあっては、ノズル等の内径の2倍以上とすること。 |
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| (3) | 積層部のテーパ 開口部の補強積層部の端部には、原則として補強積層厚さの6分の1より大きい傾斜を付けること。 |
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| (4) | オーバーレイのすみの丸みの内半径 オーバーレイのすみの丸みの内半径( )は、原則として10mm以上とすること。 |
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| 6 | 検査穴等 容器等には、適切な検査穴等を設けること。 |
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| 7 | 製造工程等の記録 容器等の製造者は、1の(1)から(3)の事項及び製造の作業の状況について記録し、当該容器が使用されている間保存すること。 |
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| 第5 | 検査の方法 | |||||||||
| 1 | 試験用の容器等の試験 | |||||||||
| (1) | 製造方法等の適否の確認 次の各号に掲げる事項について確認すること。 |
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| イ | 使用材料及び成形方法が、製造作業要領書に従ったものであること。 | |||||||||
| ロ | 容器等が設計に相違なく製作され、かつ、本基準に適合していること。 | |||||||||
| (2) | A方式によって成形する容器等 | |||||||||
| イ | 試験用の容器等の製作方法 積層確認試験用の容器等は、製造しようとする容器等と同一の材料、積層方法により、容器等の製造と同時に又はこれに引き続いて製作すること。 |
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| ロ | 積層確認試験の実施 試験用の容器等について、次に掲げる積層確認試験を行うこと。 |
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| (イ) | 成形厚さ JIS K 6911(熱硬化性プラスチック一般試験方法)に定められた方法により、試験を行うこと。 |
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| (ロ) | バーコル硬さ JIS K 6911に定められた方法により、試験を行うこと。 |
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| (ハ) | 繊維含有率 JIS K 6911に定められた方法により、試験を行うこと。 |
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| (ニ) | 外観 2(2)によること。 |
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| (ホ) | 破壊に対する強度 | |||||||||
| a | 最高使用温度における水圧試験を行い、試験用の容器等が破壊した時の水圧力を求め、これを破壊圧力とすること。 | |||||||||
| b | 最高使用温度における水圧試験を行うことができない場合は、破壊圧力は次の算式によって算定すること。ただし、積層材が異方性を持つ場合は、周方向と軸方向について、それぞれ算定し、小さい方の値を破壊圧力とすること。
P：最高使用温度における破壊圧力(単位MPa) P0：水圧試験において試験用の容器等が破壊した時の水圧力(単位MPa) σT：附属書1のA方式の引張強度試験による、胴の材料の最高使用温度におけ る引張強度(単位N／mm2)。ただし、積層材が異方性を持つ場合は、周 方向と軸方向について、それぞれ求めること。 σT0：附属書1のA方式の引張強度試験による、胴の材料の水圧試験温度におけ る引張強度(単位N／mm2)。ただし、積層材が異方性を持つ場合は、周 方向と軸方向について、それぞれ求めること。 |
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| ハ | 判定基準 積層確認試験の結果が、次の各号に掲げる条件に適合するものであること。 |
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| (イ) | 成形厚さ 製造作業要領書に記載した最小厚さ以上であること。 |
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| (ロ) | バーコル硬さ 設計値に対して、90％以上であること。 |
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| (ハ) | 繊維含有率 設計値に対して、100％から110％の範囲内であること。 |
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| (ニ) | 外観 2(2)によること。 |
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| (ホ) | 破壊に対する強度 破壊圧力が、最高使用圧力等の6倍以上であること。また、破壊が接着接合部から発生したものでないこと。 |
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| (3) | B方式によって成形する容器等 | |||||||||
| イ | 試験用の容器等の製作方法 試験用の容器等は、製造しようとする容器等と同一の材料、積層構成、巻き角度構成及び積層方法により、容器等の製造と同時に又は引き続いて製作すること。 |
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| ロ | 積層確認試験の実施 試験用の容器等について、次に掲げる積層確認試験を行うこと。 |
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| (イ) | 成形厚さ 1(2)ロ(イ)によること。 |
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| (ロ) | バーコル硬さ 1(2)ロ(ロ)によること。 |
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| (ハ) | 繊維含有率 1(2)ロ(ハ)によること。 |
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| (ニ) | 外観 2(2)によること。 |
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| (ホ) | 破壊に対する強度 | |||||||||
| a | 最高使用温度における水圧試験を行い、試験用の容器等が破壊した時の水圧力を求め、破壊圧力とすること。 | |||||||||
| b | 最高使用温度における水圧試験を行うことができない場合は、破壊圧力は次の算式によって算定すること。
この式において、 、 、 、 は、それぞれ次の値を示す。 P：最高使用温度における破壊圧力(単位MPa) P0：水圧試験において試験用の容器等が破壊した時の水圧力(単位MPa) FL：附属書1のB方式の胴部の引張強度試験による、最高使用温度における繊維方向の引張強度(単位N／mm2) FL0：附属書1のB方式の胴部の引張強度試験による、水圧試験温度における繊維方向の引張強度(単位N／mm2) (ヘ) 強化繊維の巻き角度 強化繊維の巻き角度を測定すること。 |
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| ハ | 判定基準 積層確認試験の結果が、次の各号に掲げる条件に適合するものであること。 |
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| (イ) | 成形厚さ 1(2)ハ(イ)によること。 |
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| (ロ) | バーコル硬さ 1(2)ハ(ロ)によること。 |
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| (ハ) | 繊維含有率 1(2)ハ(ハ)によること。 |
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| (ニ) | 外観 2(2)によること。 |
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| (ホ) | 破壊に対する強度 破壊圧力が、最高使用圧力等の6倍以上であること。また、破壊が接着接合部から発生したものでないこと。 |
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| (ヘ) | 強化繊維の巻き角度 設計で規定された角度の±2度以内であること。 |
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| (4) | C方式 | |||||||||
| イ | 試験用容器等の製作方法 1(3)イによること。 |
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| ロ | 積層確認試験の実施 試験用の容器等について、次に掲げる積層確認試験を行うこと。 |
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| (イ) | 成形厚さ 1(2)ロ(イ)によること。 |
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| (ロ) | バーコル硬さ 1(2)ロ(ロ)によること。 |
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| (ハ) | 繊維含有率 1(2)ロ(ハ)によること。 |
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| (ニ) | 外観 2(2)によること。 |
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| (ホ) | 破壊に対する強度 1(3)ロ(ホ)によること。 |
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| (ヘ) | 強化繊維の巻き角度 1(3)ロ(ヘ)によること。 |
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| ハ | 判定基準 積層確認試験の結果は、次の各号に掲げる条件に適合しなければならない。 |
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| (イ) | 成形厚さ 1(2)ハ(イ)によること。 |
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| (ロ) | バーコル硬さ 1(2)ハ(ロ)によること。 |
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| (ハ) | 繊維含有率 1(2)ハ(ハ)によること。 |
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| (ニ) | 外観 2(2)によること。 |
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| (ホ) | 破壊に対する強度 破壊圧力が最高使用圧力等の5倍以上であること。 |
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| (ヘ) | 強化繊維の巻き角度 1(3)ハ(ヘ)によること。 |
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| 2 | 容器等に対する検査 | |||||||||
| (1) | 製造方法等の適否の確認 1(1)によること。 |
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| (2) | 外観検査 容器等は、適正な光源を使用して外観検査を行い、有害な欠陥がないこと。欠陥の判定は次の表によること。 |
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| (3) | 水圧試験 容器等は、その種類に応じて次に定める圧力により水圧試験を行い、異状のないものであること。 |
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| イ | 第一種圧力容器及び第二種圧力容器 最高使用圧力の1.5倍 |
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| ロ | 小型ボイラー及び小型圧力容器 | |||||||||
| (イ) | 最高圧力が0.1MPa以下の小型ボイラー又は小型圧力容器 0.2MPa |
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| (ロ) | 最高圧力が0.1MPaを超え、0.42MPa以下の小型ボイラー又は小型 圧力容器 最高圧力の2倍 |
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| (ハ) | 最高圧力が0.42MPaを超える小型ボイラー又は小型圧力容器 最高圧力の1.3倍に0.3MPaを加えた圧力 |
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| (4) | 公差 第一種圧力容器又は第二種圧力容器については、各部の寸法が次に定めるところによるものであること。 |
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| イ | 胴の真円度 胴の軸に垂直な同一断面における最大内径と最小内径との差は、いかなる断面においても、当該断面における設計内径の1％(断面が胴に設けられた穴を通る場合にあっては、当該断面における設計内径の1％にその穴の径の2％を加えた値)を超えないこと。 |
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| ロ | 鏡板 皿形鏡板又は半だ円体形鏡板の公差は、次の図に示す型板を用いて測り、A又は Bの公差が鏡板フランジ部の内径の1.25％以下であること。 |
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| 第6 | 附属品 第一種圧力容器又は第二種圧力容器の附属品については、圧力容器構造規格第4章の規定に適合したものであること。 小型ボイラー又は小型圧力容器の附属品については、小型ボイラー及び小型圧力容器構造規格第4節の規定に適合したものであること。 |
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| 第7 | その他 小型ボイラーについては、小型ボイラー及び小型圧力容器構造規格第31条の規定に適合したものであること。小型圧力容器については、同規格第40条の規定に適合したものであること。 |
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