建築設備配管工事の基礎講座
空調設備や換気設備、給排水衛生設備の血管となる「配管」。本連載では、配管方式の分類から配管工事・配管材料の種類まで、現場や商品選定時に役立つ知識を紹介していきます。
第2章 建築設備用配管材料の種類
2-4 ステンレス鋼鋼管
ステンレス配管の原材料となる「ステンレス鋼（以降SUS鋼という）」は、「不とう鋼」とも呼ばれる。管表面に「不働態被膜（技術用語解説参照）」を形成するので、文字通り「錆び（Stain）の無い（less）鋼」、または「錆びにくい鋼」、いわゆる「耐食材料」とみなされているが、明確な定義はなく一般的に「12%以上のクロムを含む鉄合金」と考えてよい。
SUS鋼は、その成分から「Cr系」と「Cr-Ni系」とに分けられ、最初に実用化されたのは「12%～13%Cr鋼」（1912年、刃物として）、ついで約10年後に「18%Cr-8%Ni鋼」が市場に現れた。この「18%Cr-8%Ni鋼」は、「オーステナイト組織」を持ち、耐食性・加工性・溶接性にすぐれている。
【技術用語解説】不働態被膜（passive state）とは？
標準電位列で「卑な金属」が本来の活性を失って、「貴な金属」のような挙動を示す状態。「不働態化」は、金属表面にごく薄い「酸化被膜」の形成によってもたらされ、「ステンレス鋼」・「アルミニウム」・「チタン」などの「有用な耐食性」の根底となっている。（JIS Z 0103）
しかし、「耐食材料」とされてはいるが、銅管などと同様に「局部腐食」の障害が多く発見される材料でもある。ちなみに、SUSの「不働態被膜」を破壊する環境因子の代表的なものは、「塩素イオン」である。
SUSは、その用途により表ー１のように分類されている。
表-1：ステンレス銅（SUS)の分類
| 用途 | 規格番号 | 名称 | 適用範囲 | 製造方法 | 記号 |
|---|---|---|---|---|---|
| 構造用 | JIS G 3446 | 機械構造用ステンレス鋼管 | 機械、自動車、自転車、家具、器具等の機械部品および構造物 | シームレス管 溶接管 |
TKA TKO |
| 配管用 | JIS G 3447 | ステンレス鋼サニタリー管 | 酪農、食品工業 | シームレス管 溶接管 |
TBS |
| JIS G 3448 | 一般配管用ステンレス鋼管 | 給水、給湯、排水、冷温水の配管 | シームレス管 溶接管 |
TPD | |
| JIS G 3459 | 配管用ステンレス鋼管 | 耐食用、低温用、高温用などの配管 | シームレス管 溶接管 |
TP | |
| JIS G 3468 | 配管用溶接、大径ステンレス鋼管 | 耐食用、低温用、高温用などの配管 | シームレス管 溶接管 |
TPY | |
| 熱伝導用 | JIS G 3463 | ボイラ、熱交換器用ステンレス鋼管 | ボイラの過熱器管、化学工業や石油工業の熱交換器管等 | シームレス管 溶接管 |
TB |
| JIS G 3467 | 加熱炉用鋼管 | 石油精製工業、石油化学工業等の加熱炉用 | シームレス管 溶接管 |
TF |
ちなみに、従来建築設備用配管材料として、”高価で贅沢な鋼管”というイメージの強かったSUS鋼管は、近年建築設備配管材料の中でのシェアーを急速に伸ばしつつあるが、「耐食性」・「耐熱性」にすぐれ、また「軽量」であるためである。
従って、耐食性を要求する配管や高温用・低温用の配管材として使用される。
ところで、建築設備用配管材料として使用されるSUS鋼管には、薄肉の1.一般配管用ステンレス鋼管（JIS G 3448：SUS-TPD）と厚肉の2.配管用ステンレス鋼管（JIS G 3459：SUS-TP）との2種類がある。 SUS-TPDは、最高使用圧力：1MPa以下の給水・給湯・排水・冷温水の配管等に使用され、材質としては、SUS304とSUS316の2種類がある。屋内配管には一般的にSUS304が使用されているが、SUS316は、水質・環境などから、SUS304より「高い防食性」が要求される用途に使用される。
なお、空調・給排水設備では、材料費などの観点から、薄肉の「一般用ステンレス鋼管（SUS-TPD）」が使用される場合が多い。
一方、SUS-TPは耐食用・高温用および低温用に使用され、スケジュール番号：5S・10S・20S・40S・80S・120S・160Sがある。その他に、水道用には、1MPa（10kgf/cmn²）以下で使用される「水道用ステンレス鋼管（JWWA G 115-82・記号：SSP）のSUS304・SUS316の2種類があるが、ステンレス管の「線膨張係数（図―１参照）」は、銅管の「線膨張係数」とほぼ同じであるが、SGPの1.5倍もある。施工上はこの点に十分留意する必要がある。
【技術用語解説】線膨張係数（coefficient of lineal expantion）
温度が１℃上昇する場合に、長さ方向に膨張する割合のこと。
表-2：各種配管材料の熱膨張係数
| 配管材料 | 膨張係数（℃） |
|---|---|
| 鋼管（SGP) | 0.00001098 |
| ステンレス鋼管（SUS) | 0.000016 |
| 鋼管（Cu） | 0.0000171 |
| 耐熱塩化ビニル管（HITV) | 0.00007 |
| ポリブテン管（PB) | 0.00015 |
| 架橋ポリエチレン管（XPE) | 0.0002 |
執筆：NAコンサルタント 安藤紀雄
挿絵：瀬谷昌男
『建築設備配管工事の基礎講座』の目次
第1章 建築設備と建築設備配管
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1-1建築設備とは？建築設備は、かって「建築（建物）」に付属する設備、すなわち「建築付帯設備」と呼ばれていた「不遇（？）の時代」があった。
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1-2配管方式の分類配管は、人体例えれば、建築設備の各所に「血液」を送ったり戻したりする「血管」そのものであると既述したが、配管の諸方式は次のように「層別」できる。
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1-3建築設備配管工事の種類建築設備配管工事の分類には、「様々な切り口」からの分類があるが、ここでは、まず「用途別配管工事」という観点から、「空調用設備配管工事」と「給排水衛生用設備配管工事」とに大別して紹介してみたい。
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1-4建築設備配管材料の種類建築設備用配管材料には、多種多様な品揃えがあり、特に現在では、「給排水衛生設備」用配管材料は複雑多岐にわたっている。
第2章 建築設備用配管材料の種類
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2-1配管用炭素鋼鋼管建築設備用配管材料の中で、最も広範に使用されているのが、「配管用炭素鋼鋼管（SGP：Steel Gas Pipe）（以降SGPと称す）」である。
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2-2圧力配管用炭素鋼鋼管この鋼管は「STPG」という略称で呼ばれているが、”Steel Tubing Piping General”の頭文字を省略したものである。
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2-3配管材料：銅管(Cu)昔から”銅壺の水は腐らない！”というように、銅は「抗菌作用」を具備している。また、銅というと日本史に興味ある人なら、先ず708年（和同元年）に日本で鋳造された銅貨：和同開珎を連想するのではないだろうか？
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2-4配管材料：ステンレス鋼管(SUS)ステンレス配管の原材料となる「ステンレス鋼（以降SUS鋼という）」は、「不とう鋼」とも呼ばれる。管表面に「不働態被膜（技術用語参照）」を形成するので、文字通り「錆び（Stain）の無い（less）鋼」、または「錆びにくい鋼」、いわゆる「耐食材料」とみなされているが、明確な定義はなく一般的に「12%以上のクロムを含む鉄合金」と考えてよい。
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2-5配管材料：樹脂内面被覆鋼管（内面ライニング鋼管）樹脂内面被覆鋼管（内面ラニング鋼管）とは、鋼管（SGP）の内面に「樹脂管」を内装（ライニング：豆知識参照）した「複合管」の総称である。
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2-6水道用硬質塩化ビニルライニング鋼管についてかつて、給水配管専用の「水道用亜鉛めっき鋼管（JIS G 3442・SGPW・通称：ダブダブ管）」が存在したが、現在その名称だけが「水配管用亜鉛めっき鋼管」に変更されて現存している。
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2-7水道用ポリエチレン粉体ライニング鋼管について空調設備用配管では、「密閉系配管」が主流なのであまり耳にしないが、衛生設備配管では、給水設備配管の腐食による「水道水質」の問題が話題になる。
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2-8硬質ポリ塩化ビニル管について「プラスチック管」は、「硬質ポリ塩化ビニル管」と「ポリオレフィン管」に大別される。
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2-9ポリオレフィン管既述のように、樹脂管（プラスチック管）である「ポリオレフィン管」の代表的なものには、「ポリエチレン管」と「ポリブテン管」がある。
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2-10鉛管と無機材料管鉛管は、最も古くから使用されている配管材料で、広く「工業用配管」や「給排水配管」などに使用されてきたが、最近では「給水水道管」には、全く使用されなくなってきている。それどころか、かつて「水道管」として布設されてしまった「水道用鉛管」は極力掘り返され撤去され、現在他の水道配管材料に取り替えられる方向にある。
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2-11多層複合配管材料（各メーカ規格）既存の配管材料の他に、さまざまな規格（JIS・JWWA・WSP・SHASE-Sなど）には規定されていませんが、「優れた特徴」を兼ね備えた「多層複合配管材料」、が各社で開発され、空調設備や給排水衛生設備の配管材として採用され普及している。
第3章 配管の接合方法の種類
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3-1炭素鋼鋼管（SGP）の切削ねじ接合方法鋼管（SGP）接合方法の代表的な方法には、①切削ねじ接合方法、②転造ねじ接合補法、③メカニカル接合方法、④溶接接合方法がある。
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3-2炭素鋼鋼管（SGP）の転造ねじ接合法中空管」に「塑性変形（plastic deformation）」を加えて、「転造ねじ加工」をほどこした「転造ねじ加工配管」の開発は、日本が世界に誇れる「ねじ配管技術」である。
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3-3炭素鋼鋼管（SGP）のメカニカル接合法「メカニカル接合法」は、別名：「機械的接合法」とも呼ばれている。筆者の偏見かもしれないが、前項・前々項の「ねじ接合法」や後述の「溶接接合法」と比べると、技術的に比較的簡単な接合法と思われる。
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3-4炭素鋼鋼管（SGP）の溶接接合法（前編）溶接接合法は、建築設備では大口径管（一般的には65A～350A程度）に採用され、非常に「信頼性のある鋼管接合法」であるが、「溶接工の熟練度」を必要とする接合法でもある。
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3-5炭素鋼鋼管（SGP）の溶接接合法（中編）「不活性ガス溶接法」とは、アーク溶接部を「アルゴン」のような「不活性ガス」で包み、完全に空気を遮断して溶接する接合方法で、「TIG溶接」と「MAG溶接」が代表的なものである。空調・衛生設備配管などでは、前者の「TIG溶接」が採用されている。
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3-6炭素鋼鋼管（SGP）の溶接接合法（後編）溶接接合配管は、オフ・サイトの配管加工場で「プレハブ加工」して、加工部材を現場で組み立てるだけにするような理想的な方法もあるが、ほとんどケースは現場で溶接作業を実施し、配管を延ばしていくという形をとる。
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3-7一般用銅管（JIS H 3300：通称Cu）の接合法代表的な銅管の接合法には、①軟ろう付け（はんだ付け）接合法、②硬ろう付け（ろう付け）接合法、③機械的接合法（メカニカル接合法）がある。
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3-8冷媒用銅配管（JIS B 8607）の接合法ここでいう「冷媒用配管」とは、「ビルマルチ空調方式」に使用される冷媒配管のことである。「ビルマルチエアコン」が日本で開発され1982年（昭和57年）に登場以来、すでに40年近くが経過しようとしている。
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3-9ステンレス鋼管（SUS）の接合法筆者が建築設備業界に飛び込んだ、1965年（昭和40年代）は、ステンレス鋼管（SUS、以降SUS鋼管と称す）は、建築設備配管工事に採用するには、あまりに価格が高く（材料費・配管工費とも）、「高嶺（高値？）の花」であった。
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3-10内面塩ビライニング鋼管：ねじ配管接合法代表的な「内面ライニン鋼管」には、「水道用硬質塩ビライニング鋼管（JWWA K 116）（以降塩ビライニング鋼管と称す）」と「水道用ポリエチレン粉体ライニング鋼管」があるが、本項および次項では、「内面塩ビライニング鋼管」の「ねじ接合法」および「溶接接合法」についてのみ紹介する。
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3-11内面塩ビライニング鋼管：溶接配管接合法本項の冒頭に特記しておきたいことは、本管の６５A以上の大口径管の「溶接接合法」には、どうしても高熱の発生が伴うので、可能な限り「高熱の影響」を避けることが不可欠である。
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3-12硬質ポリ塩化ビニル管：差込み接着接合法（TS接合法）本管は通称：硬質塩ビ管（略称：VP）と呼ばれているが、その代表的な接合法には、1.差込み接着接合法（TS接合法）と2.ゴム輪接合法（RR接合法）の２種類がある。
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3-13硬質ポリ塩化ビニル管：ゴム輪接合法（RR接合法）（１）ゴム輪接合法（RR接合法）の原理：本接合法は、「RR接合法」と呼ばれているが、”Rubber Ring Joint”の略号を取ったものである。本接合法は、一口で言えば、”管または異形管の接合部に予め「ゴム輪」を装着できる受け口を形成し、「管の差し口」と「ゴム輪表面」に「滑材」を塗布して挿入接合する”接合法である。
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3-14ポリエチレン管（PE)の接合法ポリエチレン管（PE）の配管接合法を紹介する前に、ここで「PEの沿革と関連情報」について、少し紹介しておきたい。実は、１９５３年（昭和２８年）に製品化された「ポリエチレン管（PE）」は、水道用給水管や一般用鉱工業向けの配管、農業・土木用集排水管などに広く使用されてきた。
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3-15ポリブテン管の接合法１９９７年（平成９年）９月に、水道用ポリブテン管（JIS K ６７９２）・水道用ポリブテン管継手（JIS K ６７９３）が制定された。これにより、0.75MPa以下の水道用配管材料として、「直結給水部分」などへの使用が可能になり、「ポリブテン管の使用範囲」は更に広がった。ちなみに、ポリブテン（PB）管の接合法には、「ポリエチレン管（PE）」や「架橋ポリエチレン管（PEX）」と同様に、以下の３方式がある。
第4章 配管工事を支える補助部材
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4-1配管継手類（pipe fittings）配管工事を施工する上で、「直管」とともに「配管継手（管継手）」は、不可欠な材料である。
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4-2弁(バルブ)類バルブ（valve）とは、設備用配管を構成する「部材」で、配管における「流体制御」を司る『配管のお巡りさん』とも呼ばれている。バルブは”流体を流したり、止めたり、制御するため、内部に可動機構を有する配管機器”と定義されている。
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4-3計器（ゲージ）類配管系に取り付けられる代表的な「計器類（gauges）」は、1.温度計、2.圧力計、3.流量計の３種類である。
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4-4配管機器・固定支持材料配管工事は、鋼管（SGP）のねじ接合配管工事を例にとると、通常1.配管材料の選定⇒2.配管の切断⇒3.ねじ加工（ねじ切り）⇒4.ねじ込み作業⇒5.配管取りつけ作業⇒6.漏洩試験の実施⇒7.試運転調整というプロセスを踏むことになる。このプロセスの5で必要不可欠な補助部材が、実は「配管機器・支持材料」である。
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4-5伸縮管継手と変位吸収管継手第４章の４－１．で「配管継手類（pipe fittings）」について紹介させていただいたが、本稿では、継手は継手でも上記の「特殊継手」について、是非紹介しておきたい。
第5章 配管のテストと試運転
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5-1水配管系配管の水密テスト・気密テストダクト工事では、多少の空気漏洩は看過されるが、配管工事では流体のいかなる漏洩も許されない。
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5-2水配管系配管の試運転調整水配管の耐圧テストが完了したら、次に待ち受けている工程は、「試運転調整業務」で、つぎのような手順で実施する必要がある。
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5-3ビルマルチ空調用冷媒配管の耐圧・気密テストビルマルチ空調用冷媒配管からの「冷媒」の漏洩を防止することは、「品質保証（QA:Quality Assurance）」の観点や「地球環境保護」の観点からも、極めて重要なことである。
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5-4ビルマルチ空調用冷媒配管の試運転調整：「真空引き作業」ビルマルチ空調システムの「試運転調整段階」にこぎつけるまでには、冷媒配管完了後、冷媒配管の「耐圧・気密試験」⇒「真空引き作業」⇒「冷媒充填作業」という工程を踏むことが不可欠である。「耐圧・気密試験」に関しては、前項：５－３で紹介したので、ここではその後工程になる「真空引き作業」の「目的・実施要領・留意点」などについて述べる。
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5-5ビルマルチ空調用冷媒配管の試運転調整：「冷媒充填作業」ビルマルチ空調システムの「試運転調整段階」にこぎつけるまでには、冷媒配管完了後、冷媒配管の「耐圧・気密試験」⇒「真空引き作業」⇒「冷媒充填作業」という工程を踏むことが不可欠であると既述したが、ここではその最終工程である「冷媒充填作業」の目的・実施要領・留意点などについて述べる。
第6章 配管に関するトラブル対応
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6-1配管の寿命と更新中国語に”十全十美”という成句があるが、これは”完全無欠”という意味であるが世の中に「完全無欠」なる商品は存在しない。
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6-2配管の腐食問題入門配管のトラブルで最も多い事例は、「金属材料配管」による「腐食の問題」である。（１）配管腐食とは？
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6-3配管材料の局部腐食の種類前項で”多くの場合問題となるのは「局部腐食」である”と述べたが、「局部腐食」といってもその種類は２０近くも存在する。ここでは、その中でも我々がよく遭遇する「代表的な局部腐食例」（順不同）を簡単に紹介しておきたい。
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6-4空気中・水中・土中における配管腐食配管腐食には、配管の布設環境によって、1.空気中における腐食、2.水中における腐食、3.土中における腐食と大別できる。ここでは、紙面の制約上、それらの腐食対策まで言及できないのは残念であるが、それぞれの概論のみを述べるにとどめたい。
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6-5配管工事トラブルクレーム：空調設備編配管工事に精通していなかったり、設計図・施工図が不備なために生じる「３Ｔ工事（手待ち工事・手直し工事・手戻り工事）」に遭遇することがよくある。
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6-6配管工事トラブルクレーム：給排水衛生設備編配管工事に精通していなかったり、設計図・施工図が不備なために生じる「３Ｔ工事（手待ち工事・手直し工事・手戻り工事）」を余儀なくされることがある。