フランジ漏れの“意外な原因”と防ぐコツ

2025年7月4日
読了時間: 12分

更新日：3月17日

はじめに

配管トラブルの中でも、「フランジ部からの滲み」「ガスケットからの吹き出し」は頻繁に遭遇します。そして多くの人が、まずこう考えます：

「ボルト、緩んでるんじゃない？増し締めしよう！」

しかし、これが間違った対処で状況を悪化させることもあります。増し締めによってガスケットが破壊され、ボルトが伸びて応力が抜け、フランジ面が永久変形してしまう——漏れは止まらず、かえって修理が困難になります。

フランジ漏れの原因は、締付け不良だけではありません。ガスケット材料の選定ミス、配管応力のゆがみ、熱膨張による変形など、複合的な要因が絡んでいます。

この記事では、フランジ漏れの仕組み、ありがちな原因、正しい対処法、そして現場での点検と予防のコツを解説します。

この記事は、保全技術者・配管工事担当者・プラント運転管理者の方に向けて書かれています。

💡 この記事で得られること

フランジ漏れのメカニズムと、増し締めが効かない理由の理解
フランジ漏れの原因トップ3と、それぞれの見極め方
現場でできるチェック方法と予防策の具体的手順

1. フランジからの漏れの仕組み──密封メカニズムの基本

1.1 フランジ接続の構造

フランジとは、配管をつなぐための「板状の継手」で、以下の3つの要素で構成されます：

フランジ本体: 配管端部に溶接またはねじ込みで接続
ガスケット: フランジ面間に挟む密封材
ボルト・ナット: フランジを締結し、ガスケットを圧縮

1.2 密封メカニズムの3条件

フランジが正しく密封されるには、以下の3つの条件が必要です：

条件1: ガスケットが適切な荷重で均等に圧縮されている

ガスケットには、密封に必要な最小締付け応力（m値）と、破壊される最大締付け応力があります。

最小締付け応力 < 実際の締付け応力 < 最大締付け応力

この範囲内で、かつ全周均一に圧縮されている必要があります。

条件2: 配管自体が無理な力を受けていない（外力なし）

配管に以下のような外力が加わると、フランジ面に歪みが生じ、密封が破れます：

配管の自重による曲げモーメント
熱膨張による引張・圧縮力
振動による繰り返し応力
不適切な配管ルートによる初期応力

条件3: フランジ面が平行で、変形していない

フランジ面の平行度が崩れると、ガスケットの圧縮が不均一になります。

許容平行度:

一般配管: 0.5 mm / フランジ径300 mm
高圧配管: 0.2 mm / フランジ径300 mm

1.3 漏れの3つのパターン

漏れパターン	発生箇所	主な原因
にじみ漏れ	ガスケット全周から微量漏れ	締付け不足、ガスケット劣化、材料不適合
ピン漏れ	特定箇所から集中漏れ	締付け不均一（片締め）、フランジ面歪み
噴き出し	運転中の急激な漏れ	熱膨張、振動、圧力サージ

2. 増し締めが効かない本当の理由

2.1 ガスケットの圧縮限界

ガスケットは"潰す限度"がある

ガスケットは、ある一定の荷重で圧縮されることを前提に設計されています。

圧縮限界を超えるとどうなるか:

【Step 1: 正常な圧縮状態】ガスケットが適切に圧縮され、微細な隙間を埋めて密封している。

【Step 2: 過圧縮（増し締めしすぎ）】ガスケット材料が破壊され、繊維が抜け、逆に隙間が発生する。

【Step 3: 密封力の喪失】ガスケットの圧縮応力が低下し、漏れが悪化する。

【Step 4: ボルトの伸び】過大な締付けトルクによりボルトが塑性変形し、応力が抜ける。

【Step 5: フランジ面の永久変形】フランジ本体が曲がり、平行度が崩れる。以降、どんなガスケットを使っても密封不可能に。

2.2 増し締めによる悪化の数値例

仮に、こんな状況を考えてみてください

JIS 10K（1.0 MPa）のフランジ（150A）で、ジョイントシートガスケットを使用しているとします。

標準締付けトルク: 約80 N·m（ボルト1本あたり）

初回締付け: 80 N·m → ガスケット締付け応力 30 MPa

状態: 正常に密封

運転開始後、わずかに漏れ発生

増し締め（1回目）: 100 N·m → ガスケット締付け応力 38 MPa

状態: 一時的に漏れ停止

数日後、再び漏れ発生

増し締め（2回目）: 120 N·m → ガスケット締付け応力 45 MPa

状態: ガスケットの圧縮限界（40 MPa）を超え、材料破壊開始
漏れは止まらず、ボルトが伸び始める

増し締め（3回目）: 150 N·m

状態: ボルトが降伏強度を超え、塑性変形
フランジ面が曲がり、永久変形
漏れ悪化、修理不可能

2.3 増し締めが有効な場合・無効な場合

状況	増し締めの効果	理由
初期締付け不足	✅ 有効	ガスケットがまだ圧縮限界に達していない
ボルトの緩み	✅ 有効	振動等で締付け力が低下している
ガスケット劣化	❌ 無効	材料が劣化し、圧縮しても密封できない
配管応力による歪み	❌ 無効（悪化）	フランジ面が平行でなく、締めても隙間が残る
過去に過圧縮	❌ 無効（悪化）	ガスケット・ボルト・フランジがすでに破壊

重要: 増し締めは"最後の手段"であり、万能ではありません。

3. フランジ漏れの原因トップ3

3.1 原因① 締付け荷重のばらつき（片締め）

なぜ起こるか

フランジのボルト本数が多いほど、手締めでムラが出やすくなります。

特に危険なのは:

1本ずつ順番に締める（隣接ボルトから締める）
対角締めを怠る
トルクレンチを使わず、「感覚」で締める

片締めの影響

よくあるのが、こんなケースです

8本ボルトのフランジ（200A）で、締付け作業を急いでいたため、12時方向から時計回りに順番に締めたとします。

最初に締めた12時方向のボルトは、ガスケットが硬い状態で締めるため、大きなトルクが必要です。

しかし、12時側が締まると、その部分のガスケットが圧縮され、反対側（6時方向）が浮き上がります。

6時方向を締める頃には、ガスケットが傾いており、どれだけ締めても密封できません。

数ヶ月の運転後、6時方向から漏れが発生——こうした事態は珍しくありません。

正しい締付け順序

対角締めの原則:

8本ボルトの場合（時計の文字盤で表示）:

1回目（仮締め: 30% トルク）:
  12時 → 6時 → 3時 → 9時 → 1時30分 → 7時30分 → 4時30分 → 10時30分

2回目（本締め: 70% トルク）:
  同じ順序で繰り返し

3回目（最終締め: 100% トルク）:
  同じ順序で繰り返し

段階締めの効果:

ガスケットが均等に圧縮される
フランジ面の歪みを最小化
ボルトへの負担を分散

トルク管理の実践

トルクレンチの使用:

プリセット型トルクレンチ推奨
締付けトルクは配管呼び径・圧力クラスで異なる
メーカー推奨値を必ず確認

トルク管理表の例（JIS 10K、ジョイントシート）:

呼び径	ボルト本数	締付けトルク [N·m]	備考
50A	4	40	M16ボルト
100A	8	80	M16ボルト
150A	8	80	M16ボルト
200A	12	100	M20ボルト
300A	16	120	M20ボルト

3.2 原因② ガスケットの劣化・選定ミス

ガスケット材料の種類と特性

材料	温度範囲	圧力範囲	耐薬品性	主な用途
ジョイントシート	-50～200℃	< 2 MPa	良好	一般配管、水、空気
PTFE（テフロン）	-200～260℃	< 5 MPa	優秀	薬品、高温蒸気
渦巻き型	-200～600℃	< 20 MPa	優秀	高圧・高温配管
ゴムガスケット	-30～100℃	< 1 MPa	限定的	低圧配管、水

選定ミスの典型例

ケース1: 高温蒸気配管にジョイントシート

典型的なのは、次のような状況です

蒸気配管（150℃、0.5 MPa）のフランジに、在庫にあったジョイントシートガスケット（耐熱温度200℃）を使用したとします。

カタログ上は「使用可能」ですが、実際には：

【設置直後～1ヶ月】ガスケットは問題なく機能しています。

【1～3ヶ月】高温にさらされ続けることで、ジョイントシートの結合材（ゴム成分）が徐々に劣化します。弾性が失われ、圧縮応力が低下します。

【3～6ヶ月】蒸気の圧力変動（起動・停止）により、ガスケットが繰り返し圧縮・膨張を受けます。劣化した材料は復元力がなく、隙間が発生します。

【6ヶ月以降】フランジから蒸気が漏れ始めます。増し締めしても、ガスケットが硬化しており、密封できません。

正しい対策: PTFEガスケットまたは渦巻き型ガスケットを使用。

再利用の危険性

絶対にやってはいけないこと:

❌ 古いガスケットをそのまま再利用 ❌ 裏返して使う ❌ 複数枚重ねて使う

理由:

一度圧縮されたガスケットは、元の厚さに戻らない
表面に微細な傷や変形が残っている
材料が劣化している（高温・薬品の影響）

原則: ガスケットは毎回新品に交換

3.3 原因③ 配管応力によるゆがみ

配管応力が発生する原因

初期応力（設置時）:

配管ルートが設計と異なり、強引に取り付けた
配管の自重を考慮せず、サポート不足
フランジ位置が合わず、無理やりボルト締め

熱応力（運転時）:

配管の熱膨張を拘束している
配管とフランジの熱膨張率が異なる（材質違い）
温度勾配により配管が曲がる

振動応力（運転時）:

ポンプ・コンプレッサーの振動が伝わる
配管の固有振動数と励振周波数が一致（共振）
流体の脈動による繰り返し応力

配管応力の見極め方

現場での簡易チェック:

目視確認:
- フランジ面が平行か（光を当てて隙間を見る）
- 配管が不自然に曲がっていないか
- サポート位置は適切か
触診:
- フランジに手を当てて振動を感じるか
- 配管が熱膨張で動いていないか
測定:
- 定盤でフランジ面の平行度を測定
- ダイヤルゲージで振動振幅を測定

仮に、こんな状況を考えてみてください

配管の熱膨張を計算せず、固定支持を多用したとします。

運転開始後、配管温度が20℃から150℃に上昇すると、3 mの配管で約5 mm膨張します。

しかし、固定支持により膨張が拘束されるため、配管内部に圧縮応力が発生します。

この応力がフランジに伝わり、フランジ面を引っ張ります。

ガスケットの圧縮力が部分的に低下し、漏れが発生します。

運転停止後（冷却時）は漏れが止まるため、「運転中だけ漏れる」という厄介な状況になります。

対策

設計段階:

配管応力解析（FEM解析、Caesar II等）
適切なサポート配置（熱膨張を吸収）
フレキシブル継手の検討

施工段階:

フランジボルトの仮締め状態で、配管に無理な力がかかっていないか確認
「手で押して動くか」を確認（動かなければ初期応力あり）

運用段階:

起動時・停止時の漏れ観察
定期的なフランジ面の平行度測定

4. 現場でできるチェックと予防策

4.1 漏れの早期発見チェックリスト

日常点検での確認項目

確認項目	見るポイント	異常の兆候
にじみ	フランジ全周を目視	白い粉（結晶）、油跡、変色
液滴	フランジ下部	水滴、液体の滴り
音	フランジ近傍	シューという音（ガス漏れ）
臭い	フランジ周辺	薬品臭、ガス臭
温度	手で触る	異常な高温・低温
振動	手で触る	ビリビリとした振動

運転条件別のチェックタイミング

運転直後:

熱膨張が最大の状態
この時点で漏れがあれば、熱応力が原因の可能性

数時間後（定常運転時）:

熱膨張が安定した状態
この時点で漏れがあれば、締付け不良やガスケット劣化の可能性

停止直前:

冷却による収縮開始
漏れが止まる場合、熱応力が原因

停止後:

常温に戻った状態
この時点で漏れがあれば、締付け不良が原因

4.2 予防保全の実践

トルク管理の徹底

現場での実践方法:

トルク管理表の作成:
- 配管呼び径・圧力クラス別の標準トルク値
- ボルトサイズ・本数の記載
- 締付け順序図の添付
現場掲示:
- フランジ近傍に掲示（ラミネート加工）
- 作業者が常に確認できる位置
記録の保管:
- 締付けトルク実測値の記録
- 作業者名・日時の記録
- 次回点検時の参考に

ガスケット管理の適正化

ガスケット台帳の作成:

フランジ番号	呼び径	圧力クラス	流体	温度	ガスケット材質	交換日	次回交換予定
P-001	100A	10K	蒸気	180℃	PTFE	2025/01/15	2027/01/15
P-002	150A	10K	水	常温	ジョイントシート	2024/06/10	2026/06/10

在庫管理のポイント:

使用頻度の高いサイズは常備
材質別に分類保管
製造日・使用期限の管理（特にゴム系）

配管応力の定期確認

年次点検での測定項目:

フランジ面の平行度:
- 定盤とシックネスゲージで測定
- 許容値: 0.5 mm以内（一般配管）
ボルトの伸び:
- ボルト長さを測定
- 初期値と比較し、伸びが5%以上なら交換
振動レベル:
- 振動計でフランジ近傍の振動測定
- 基準値: < 5 mm/s RMS（一般配管）

4.3 サーモグラフィの活用

漏れ検知への応用

原理:

流体が漏れると、漏れ箇所の温度が変化
蒸気: 漏れ箇所が高温
冷媒: 漏れ箇所が低温

測定方法:

サーモカメラでフランジ全周を撮影
温度分布の異常箇所を特定
詳細点検で漏れを確認

メリット:

非接触で安全
広範囲を短時間で点検
目視では分からない微小漏れも検知

5. ガスケット材料の選定ガイド

5.1 流体別の推奨ガスケット

流体	温度	圧力	推奨材料	避けるべき材料
水（工業用水）	< 100℃	< 1 MPa	ジョイントシート、ゴム	-
蒸気	< 200℃	< 1 MPa	PTFE、膨張黒鉛	一般ゴム
蒸気（高温）	> 200℃	> 1 MPa	渦巻き型	ジョイントシート
酸・アルカリ	常温	< 2 MPa	PTFE	金属ガスケット
有機溶剤	常温	< 1 MPa	PTFE、EPDM	一般ゴム
油	< 100℃	< 2 MPa	NBR、ジョイントシート	EPDM
塩素ガス	常温	< 0.5 MPa	PTFE	金属（腐食する）

5.2 ガスケット選定の判断フロー

【Step 1】温度・圧力の確認
  ↓
運転温度 > 200℃ → 渦巻き型 or 膨張黒鉛
運転圧力 > 5 MPa → 渦巻き型
  ↓
【Step 2】流体の確認
  ↓
薬品・溶剤 → PTFE
蒸気 → PTFE or 膨張黒鉛
水・空気 → ジョイントシート
  ↓
【Step 3】コスト・施工性の確認
  ↓
低コスト優先 → ジョイントシート
高信頼性優先 → 渦巻き型
  ↓
【Step 4】最終選定

まとめ

フランジ漏れは、締付け不良だけが原因ではありません。ガスケットの圧縮限界、配管応力のゆがみ、材料選定ミス——これらを理解せずに増し締めすると、状況を悪化させます。

📌 この記事のポイント3つ

増し締めは万能ではない。ガスケットには圧縮限界があり、超えると破壊される
フランジ漏れの3大原因は、締付け不均一・ガスケット選定ミス・配管応力
対角締め・段階締め・トルク管理の徹底が予防の基本

💡 明日から現場でできること

フランジのボルト締付けを対角順序で実施し、トルクレンチで管理する
ガスケット台帳を作成し、材質・交換日・次回交換予定を記録する
運転直後と数時間後の2回、フランジ周辺を目視点検する

記事ID: piping-07