ASME B31.12（2023版／2024発行）の新要求が配管設計・溶接管理に与える影響評価

山崎行政書士事務所
10月1日
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――品質システム・NDE拡充・板厚設計の改定点を事例配管で定量化し、実装指針とドラスティック説を提示――

要旨（Abstract）

ASME B31.12 の2023版（2024年発行・発効）は、(1) 品質システム（Chapter GR‑6）の全面強化、(2) 産業用配管（Part IP）での非破壊検査（NDE）拡充と明確化、(3) 板厚計算への材料性能係数 MfM_fMf の明示導入（IP‑3.2、盲板IP‑3.6.3等）を柱に、設計・溶接管理・検査のやり方を実務レベルで更新する。代表事例に新要求を適用すると、炭素鋼の高圧配管では Mf<1M_f<1Mf<1 の影響で必要板厚が概ね5〜10%増（圧力域によってはさらに増）となる一方、NDEの最低抜取（RT/UT・PT/MT・硬さ）が規格として明文化され、溶接硬さの上限（例：P‑No.1でHV200）がWPS/PQRと製作条件を直接拘束する。本稿は、変更点の実務インパクトを定量化し、工程・コスト・安全の最適点を与える運用指針と、意思決定を加速するドラスティック提言を示す。

1. 背景と改定の骨子

適用と発効：2023年12月発行、発行後6か月で効力発生。今版は遡及適用を意図しない。
骨子：
- Chapter GR‑6：産業用配管／パイプラインの品質システムプログラム要求を明文化（ISO9000/ASME QSP‑1原則に整合）。
- Part IP Chapter 10（Inspection, Examination, Testing）：場所（換気の有無）×圧力クラスでNDE下限を表形式で要求。“換気場所”の定義を「漏えい水素が**4 vol%**に達し得ない場所」と明記。硬さ受入／評価表を新設。
- Part IP Chapter 3（Pressure Design）：直管・盲板等の設計式に MfM_fMf を組み込み、Mandatory Appendix IXの**材料性能係数表（IX‑5A〜C）**にリンク。
- Part PL（Pipelines）：溶接検査の最低要求（全周VT、全バット溶接のRTまたはUT実施、非RT部位へのMT/PT付加、硬さ管理の義務化）を明確化。

注：ユーザー記載の「GR‑6.3」は章番号の呼称ゆれと思われます。本版では**GR‑6.1（産業用配管）／GR‑6.2（パイプライン）**の二本立てです。

2. 主要新要求の実務インパクト

2.1 品質システム（GR‑6）

産業用配管（GR‑6.1）：設計・製作・検査・試験を品質システムプログラムの下で運用。文書化と提示可能性を要求。登録や認証の要否判断はオーナー責任。
パイプライン（GR‑6.2）：B31.8 Sec.806/807に準拠（品質保証・要員資格）。実務帰結：オーナー監査の対象がWPS/PQR／NDE手順・記録／資格の一気通貫に拡張。QC部門とNDE部門の機能分離と文書整合が必須。

2.2 NDEの拡充（IP‑10）

NDE下限（表：IP‑10.4.2.2‑1）
- 円周・マイター（バット）溶接：
  - クラス150以下（換気・非換気共通）→ RT/UT 5% 抜取 ＋ 硬さ5%
  - クラス150超 → RT/UT 10% ＋ 硬さ20%
- 縦（ロング）溶接：上記と同じ考え方（5%／10%、硬さ5%／20%）。
- 隅肉溶接：クラス150以下→ PT/MT 10% ＋ 硬さ5%、クラス150超→ PT/MT 20% ＋ 硬さ20%。
- 換気場所の定義：漏えいH₂が空気中**4 vol%（LFL）**に達し得ない場所。
受入基準と硬さ：IP‑10.4.3‑2に硬さ上限（例：P‑No.1（炭素鋼）HV=200）を明記。実務帰結：VT主体・任意サンプリングの慣行は見直し。硬さ管理は予熱・層間温度・入熱・PWHTのWPS窓を直接拘束。

2.3 板厚設計の改定（IP‑3.2、IP‑3.6.3）

直管（IP‑3.2, 式(3a)）
t=PD2 S E Mf+PY(t<D/6)t=\frac{P D}{2\,S\,E\,M_f + P Y}\quad (t<D/6)t=2SEMf+PYPD(t<D/6)
MfM_fMf は**Mandatory Appendix IX（表IX‑5B/5C）**から選定。
盲板/ブランク（IP‑3.6.3）：Sf=S⋅E⋅MfS_f=S\cdot E\cdot M_fSf=S⋅E⋅Mf を用いた式で厚さ決定。実務帰結：炭素鋼・低合金鋼では Mf<1M_f<1Mf<1 により必要板厚↑。オーステナイト系は一般に Mf=1M_f=1Mf=1 で影響小。

2.4 パイプライン（PL‑3.19 ほか）

検査・受入：
- 全溶接VT、すべてのバット溶接はRTまたはUT（全周）。
- RT未実施の機器接続溶接にはPT/MT付加。
- UTは“RT要求の代替”にはしない（設計でRT指定時）。
- 硬さ管理・抜取率（MAOPとサービス条件で増加）を明記。実務帰結：従来のサンプリングRT/UT前提から全数寄りへ。現場のモビリゼーションと工程が律速。

3. 事例配管への適用と差分定量化

ケースA（産業用配管・屋内・非換気・Class 300相当）

条件：NPS 2（外径 D=60.3D=60.3D=60.3 mm）、設計圧力 P=10P=10P=10 MPa、炭素鋼 S=138S=138S=138 MPa、継目無 E=1.0E=1.0E=1.0、Y=0.4Y=0.4Y=0.4、腐食余裕 c=0c=0c=0。代表的な Mf≈0.95M_f\approx0.95Mf≈0.95（2,000 psig近傍の炭素鋼想定）。
新規格（MfM_fMf 適用）：2 S E Mf+PY=2×138×1×0.95+10×0.4=262.2+4=266.22\,S\,E\,M_f+P Y=2\times138\times1\times0.95+10\times0.4=262.2+4=266.22SEMf+PY=2×138×1×0.95+10×0.4=262.2+4=266.2t=603266.2≈2.27t=\dfrac{603}{266.2}\approx2.27t=266.2603≈2.27 mm
従来（Mf=1M_f=1Mf=1 仮）：2 S E+PY=276+4=2802\,S\,E+P Y=276+4=2802SE+PY=276+4=280 → t=603280≈2.154t=\dfrac{603}{280}\approx2.154t=280603≈2.154 mm
差分：+0.12 mm（+約5〜6%）。
NDE最小ボリューム（IP‑10.4.2.2‑1）：
- バット溶接40本 ⇒ RT/UT 10%＝4本、硬さ20%＝8点。
- 隅肉溶接60本 ⇒ PT/MT 20%＝12本、硬さ20%＝12点。→ VT/気密試験に加え、追加の段取り・機材・検査日当が増加。

ケースB（パイプライン・Location Class 3・DN300級）

検査：全バット溶接RTまたはUT、硬さ管理（MAOPやサイクル条件に応じ5%→20%→100%へ増）。10 km、12 m定尺なら溶接約830本を全数レベルで捌く計画が必要。
工程影響：自動化UT（PAUT/TOFD）や自走スキャナを前提にしないと、検査人員と天候・占有がクリティカルパス化。

4. 溶接管理の再設計ポイント（現場の勘所）

硬さ管理の“先建て”：P‑No.1 HV200など受入値をWPS/PQRの合否に明記。予熱・層間・入熱・PWHTの窓を設計時に確定。
NDEリソースの平準化：抜取下限を工程表へ（検査隊の巡回、換気区画では敏感漏えい試験の準備）。
オーナー検査の監査性：GR‑6に沿い、ヒートNo.〜溶接者資格〜NDE/硬さ記録〜漏えい試験までの一気通貫トレーサビリティを“提示可能”に。

5. 経済性の差分（概算）

板厚・重量：炭素鋼は MfM_fMf により5〜10%増が一般的（圧力上昇で増幅）。サイズによってはスケジュール段上げを誘発。
検査費：産業用配管でもRT/UT 5〜10%＋硬さ5〜20%が最低ライン。パイプラインは全数レベルのRT/UT＋硬さで労務・機材の増が顕著。
総コスト最適化：AUS系（例：316L、Mf=1M_f=1Mf=1）への材料スイッチで板厚・NDE・硬さ管理の負荷を相殺できるケースが増える（材料単価は上昇、ただし工程短縮と検査縮減でトータル拮抗〜低減も）。

6. 現場実務家としての所見

“規格下限を土台に、仕様で上乗せ”が事故率と手戻りを最も下げる。NDE抜取や硬さは最低要求＝仕様の標準に格上げ。
MfM_fMf は設計段階の“隠れ係数”：材料選定・設計圧力・換気条件で設計厚・受入応力・支持設計まで影響。早期にIX‑5表の読み込みを。
PLの検査はロジが勝負：自動化UT／自走スキャナ／デジタル記録を仕組みとして持ち込むほど日産溶接本数×合格率が安定。

7. ドラスティック説（思い切った打ち手）

屋内・非換気×Class150超は“原則AUS系”へ：MfM_fMf ペナルティ＋硬さ管理＋敏感漏えい試験の運用負荷を総合すると、総所有コストでAUS優位が増える。
NDEは“規格下限”ではなく“デフォルト100%”を：RT/UT全数＋硬さ高頻度を仕様標準にし、PAUT/TOFD主体でRTは限定化。品質データの資産化も狙う。
“H₂デジタル溶接パスポート”の全社実装：WPS/PQR・資格・NDE・硬さ・漏えいを一枚紐で管理し、GR‑6監査の負荷を極小化。
盲板・ブランクは“設計テンプレ化”：Sf=S⋅E⋅MfS_f=S\cdot E\cdot M_fSf=S⋅E⋅Mf 前提の部品標準表を整備し、現場合わせ製作を禁止。
配管材料の“MfM_fMf ゲート”導入：購買仕様に目標 MfM_fMf 帯を明示（高圧帯では0.95以上など）して、板厚・支持・NDEの下流負荷を抑制。

8. 結論（Conclusions）

B31.12‑2023 は、水素特有の脆化・漏えいリスクを品質システム×NDE×設計式で“見える化”した。MfM_fMf の明示により炭素鋼は板厚増・応力評価厳格化、NDEと硬さは最低ラインの底上げとなるが、デジタル品質管理・自動化NDE・材料スイッチを組み合わせれば、安全余裕を確保しつつ工期とTCOの最小化は十分可能である。最終設計では規格本文の該当条項とAppendix IX表を直接参照し、プロジェクト仕様で上乗せすることを推奨する。