図面どおりなのにフランジが合わない？SUS316L配管溶接の歪み原因と対策（工程で止める）

ものづくりだより425号
おはようございます。溶接管理技術者の上村昌也です。

化学プラントや半導体製造装置、特殊研究設備などで多用されるSUS316Lシームレスパイプは、耐食性に優れる反面、溶接時の熱収縮により「歪み」や「面違い（目違い）」が表面化しやすい材料です。
特に配管レイアウトが複雑になるほど、フランジの面出しや全体寸法の維持が難しくなり、設計・品質保証の現場では手戻りリスクが急増します。

本記事では、SUS316L 100A Sch40シームレスパイプを用いた大型配管（約2300×850mm）の溶接事例をもとに、歪み・面違いを「工程管理」で止めるための考え方と、浸透探傷試験（PT）による品質保証のアプローチを整理して解説します。

結論：SUS316L配管の歪みは「溶接で帳尻合わせない」設計・段取りが勝負です

配管溶接で歪みが出ると、最後にフランジ面や全体寸法へ一気に波及します。
そのため、ポイントは「平面基準で並べない」「芯基準で合わせる」「溶接順序を仕様化する」の3点となります。
ここを外すと、どれだけ丁寧にビードを入れても、幾何公差の回収は難しくなります。

大型配管溶接における「面違い」と「歪み」の課題

設計部門や品質保証部門を悩ませるのが、「図面通りに部品を手配したはずなのに、組み上がるとフランジ面が合わない」「溶接後の検査で微小な割れやピンホールが発覚する」というトラブルです。
原因が複合しやすい分、現場側は“結果（歪み）”ではなく“原因（合わせ・順序・拘束）”を管理点として持つ必要があります。

現象とメカニズム：なぜ継手とパイプで「面違い（段差）」が生じるのか

配管組み立てにおいて、エルボやティーといった管継手（フィッティング）と直管パイプを、定盤などの平面上にそのまま並べて溶接すると、高確率で「面違い（段差）」が発生します。
これは、継手の外径が直管パイプの外径と微妙に異なる（公差や製造プロセスの違いによる）ことが原因です。

工程側で守るべき管理点（再現性と精度保証）

この段差を無視して仮付け・本溶接を行うと、配管の芯がズレるだけでなく、最終的なフランジ面の傾きや寸法不良に直結します。弊社ではこれを防ぐため、以下の基準で施工管理を行っています。

• Vブロックを用いた芯出し：
  平面基準ではなく、Vブロックを適切なピッチで配置し、パイプと継手の「中心軸（芯）」を確実に合わせます。これにより外径差の影響を排除します。
• 溶接順序の最適化（歪み分散）：
  溶接箇所が多い大型配管では、一方向に連続して溶接すると熱歪みが集中します。対角・対称・飛石法など、熱入力を分散させるシーケンスを仕様化して実行します。
• 機械加工との連携：
  枝管の差込溶接部は、レーザーや手作業の穴あけではなく、マシニング等による機械加工で精密な穴加工を先行させることで、隙間（ギャップ）を最小化し、溶接品質を安定させます。

SUS316L 100A Sch40 シームレスパイプの施工・検査事例

実際の施工事例における管理条件と検査結果をご紹介します。

実案件の施工条件

• 材質・規格：SUS316L シームレスパイプ 100A Sch40（外径114.3mm / 肉厚6.0mm）
• 全体サイズ：約2300mm × 850mm
• 溶接工法：TIG溶接（施工管理を含む）
• 主要課題：多数の分岐・エルボ接続に伴うフランジ面の完全な平行度維持

検査・受入の考え方：浸透探傷試験（PT）による非破壊検査

気密性・耐圧性が求められる配管では、外観の美しさだけでなく、表面開口欠陥（割れ、ブローホール、融合不良など）の有無を客観的に証明する必要があります。
本件では、組立・溶接完了後に浸透探傷試験（PT：Penetrant Testing）を実施し、欠陥ゼロを確認した上で納品しています。

※参考：浸透探傷試験の原理と詳細については、マークテック株式会社様の解説ページ（外部サイト）をご参照ください。

よくある質問（SUS316L配管溶接の歪み・検査）