パイプねじの種類：特徴、違い、用途、CNC加工

配管ねじは、油圧、空気圧、配管、石油・ガスシステムにおいて、パイプ、継手、バルブ、マニホールド、流体制御部品などを接続するために広く使用されています。通常、非常に高いシール性能が求められます。では、高品質の配管ねじはどのように製造されるのでしょうか？

このガイドでは、主要なパイプねじの種類、それらの識別方法、使用場所、そしてCNC加工が正確なねじ部品の製造にどのように役立つかを説明します。

パイプねじとは何ですか?

パイプねじは通常、配管間の機械的接続とシール機能の提供を目的として、部品に内側または外側の螺旋状構造として加工されます。良質なパイプねじは、流体やガスのスムーズな流れを確保し、内部圧力に耐えることができます。

パイプねじと一般ねじ

管用ねじと一般ねじは、用途に応じて異なる特徴を持つように作られています。管用ねじは、油圧、空圧、または石油・ガスシステムにおける配管と継手の接続用に設計されています。一方、一般ねじは主に締結と組み立てに使用されます。それでは、次の表を通して、管用ねじと一般ねじの違いを見てみましょう。

パイプねじの特徴

パイプねじを定義および識別するために使用される主な特徴は次のとおりです。

公称寸法

パイプねじのサイズは公称値であり、通常はねじの実際の外径とは異なります。

ねじ径

これは、雄ねじと雌ねじが要求される許容範囲内で正しく接続できるかどうかを判定します。具体的には、ねじ径には以下が含まれます。

• ねじ外径
• ねじ小径
• ねじピッチ径

ねじピッチの測り方

• 雄ねじと雌ねじの嵌合部の滑らかさのレベルを制御する役割を果たします。
• 荷重分散と剥離に対する耐性に影響します。
• 固定ピッチにより、メーカー間でのパイプと継手間の互換性が確保されます。
• ねじの側面に沿った良好な接触を保証します。

ねじ角度

• NPTとNPTFは60度のねじ山形状を使用する
• BSPTとBSPPは55度のウィットワースフォームを使用する

糸の形状 

1. テーパーねじ：テーパーねじは、ねじ山の長さに沿って直径が徐々に変化します。この形状のねじは、ねじ山の干渉とシーラントによってシール効果を発揮します。
2. ストレート（平行）：平行ねじは一定の直径を維持します。テーパーねじとは異なり、ストレートねじはOリング、ガスケット、またはその他のシール方法によってのみシールできます。

パイプねじの機能

• 関節をしっかりと保ちながら内部圧力に耐えます
• パイプと継手の接合を担当
• システムの組み立てと分解を可能にする
• 漏れ防止に必須

パイプのねじの種類を識別する方法は?

パイプねじの種類は、次のパラメータに基づいて識別できます。

パイプねじにはいくつかの種類がありますが、次のオプションで識別できます。

マーキングを識別する

各管用ねじにはそれぞれ刻印されたマーキングがあります。½ NPTは米国規格で、½インチのNational Pipe Taperねじを示します。管用ねじに使用される標準マーキングです。

直径を測る

2種類の管用ねじは、内径、外径、ピッチを測定することで区別できます。例えば、1/2 NPTと1/2 BSPTの外径はそれぞれ0.840インチと0.825インチです。

ねじのテーパーを確認する

ねじのテーパー（1:16）はNPTとBSPTの両方に共通です。両者の違いはねじ山のプロファイル角度です。

• NPTねじ山プロファイル角度 = 60°

• BSPTねじ山プロファイル角度 = 55°

スレッド識別ツールを使用する

パイプねじの種類を識別するためのツールは複数あります。例えば、ノギスが挙げられます。ノギスは外径を測定しますが、パイプねじの種類ごとに外径サイズが異なります。

パイプねじの種類は何ですか?

パイプのねじの種類は、主に次の 2 つの点に基づいて決定されます。

• 幾何学的特徴による

パイプねじの形状によって、パイプねじは平行ねじとテーパーねじの 2 種類に分けられます。

• パイプねじ規格

管用ねじも国際規格と地域規格によって分類されています。これらのねじは、角度、ピッチ、テーパーなどによって分類されます。主な規格としては、NPT、API、BSP、ISOなどがあります。

パイプねじの形状の特徴

管用ねじはテーパーねじと平行ねじに分けられます。この管用ねじの形状の変化は、いくつかの重要な用途に関係しています。このセクションでは、管用ねじの形状の特徴をいくつか見ていきましょう。

テーパーねじ

パイプにテーパーねじが付いている場合、高圧に耐えられることを意味します。管径は長さに応じて減少します。セルフロック機能を備えていますが、PTFEなどのシーラントが必要です。この形状はNPTおよびBSPTで一般的です。油圧システムやガスシステムで広く使用されています。

並列スレッド

• 直径は長さに沿って変化せず、一定のままである
• 組立と分解が容易
• 繰り返し接続が必要な場合に使用します
• シールには他のシール部品（Oリングまたはワッシャー）が必要です
• 一般的な用途には空気圧および低圧システムが含まれます
• BSPPおよびNPSMに存在

スレッドフォーム

パイプねじの主な形式は次のとおりです。

ウィットワース糸

• 頂上と根元は丸みを帯びている
• 角度：55 ^o
• BSPT/BSPPで使用される
• スムーズな噛み合いと疲労耐性が向上

台形

送りねじやジャッキなどの動力伝達部品に使用されます。配管のシールには使用されません。

Vねじ

• 角度：60 ^o
• 形状はシャープなV字型
• 強度と適度な密閉性に適しています
• NPT/NPSで使用される

ISO ねじと NPT ねじは、角度、シール方法、ピッチ、許容差が異なるため、一緒に使用しないでください。

シール方法

シーリングには次の方法が使用されます。

1. PTFE テープ: 配管、空気圧、油圧でよく使用されます。
2. 金属同士の接触：NPTFねじは、嵌合するねじ山頂部とねじ山根部間の接触を増やし、らせん状の漏れ経路を減らすように設計されています。
3. ねじシーラント：ペーストまたは液体はシール目的で使用され、工業用途で一般的です。
4. O リング シール:O リングはシールを行い、BSPP および SAE ストレート スレッドで使用されます。

パイプねじ規格

パイプねじ規格は、様々な用途における信頼性の高い接続に必要な寸法、公差、およびシール要件を規定しています。ただし、規格は地域や業界によって異なります。ここでは、様々な規格と、それらに対応する代表的なパイプねじの種類をご紹介します。

アメリカ（ANSI / ASME）

パイプねじの規格は、パイプの接続方法を定義しています。米国では、配管接続はANSI/ASME規格に準拠しており、使用されるパイプねじの種類にはNPT、NPTF、NPSなどがあります。以下の表から、それぞれの特徴、シール方法、用途をご確認いただけます。

欧州ねじ規格

欧州では、圧力管の接続にはBSPT（テーパー）管用ねじとBSPP（平行）管用ねじが広く使用されています。それぞれのねじについて詳しく見ていきましょう。

ISO国際規格

ISO規格では、ねじ山自体にシール機構を設けるパイプねじと、別個のシール機構を用いるパイプねじを区別している。

• ISO 7-1：ねじ山自体によってシールを実現できる管ねじの規格
• ISO 228-1：シール性を確保するために他の部品を必要とするパイプねじに関する規格。

API 油田スレッド

API規格は、石油・ガス業界で使用される特殊なパイプねじの種類とねじ接続方法を定義しています。これらのねじの種類には以下が含まれます。

パイプねじの種類の用途

それぞれの管用ねじの種類には独自の用途があります。つまり、用途ごとに異なる管用ねじが使用されます。同じ種類の管用ねじを2つの用途で使用することもできますが、使用方法は異なります。管用ねじの最も一般的な用途としては、油圧システム部品、空圧システム部品、産業用配管、油田配管部品などが挙げられます。

油圧システム部品

油圧システム部品では、ねじ山だけがシール目的で使用されるわけではありません。ねじ山は部品を固定しますが、シールにはOリングが使用されます。油圧システムでは、2種類の管用ねじ山が使用されます。

1. NPT/NPTF（米国規格管用ねじ/米国規格燃料管用ねじ）

この管用ねじの種類ではねじがテーパー状になっており、ねじの干渉によりシールが行われます。

2. BSPT/BSPP

• ねじ山は平行またはテーパー状になります
• シーラント付きBSPTシール
• BSPPはシールのためにOリングまたは接着ワッシャーを使用します。

空気圧システム部品

• この用途では、管用ねじが接続部として機能します。圧力が低いため、主に単純なテーパーねじが使用されます。
• 空気圧システム部品に使用される管用ねじの種類は、油圧システム部品と同様です。これらの種類には、NPT、BSPT、BSPPがあります。NPTまたはBSPTタイプを使用する場合、シールはねじの干渉によって行われ、シーラントまたはPTFEテープが必要です。BSPPの場合、ねじ山をシールしないため、シールにはOリングまたはボンドワッシャーが必要です。

工業用配管

工業用配管において、低圧から中圧、および小口径の接続には、管用ねじが使用されます。これらのねじは、計装配管、排水・サービス接続、ユーティリティ配管などに使用されます。

北米では、NPT/NPTF タイプのパイプねじが使用されます。

ヨーロッパ、英国、アジアでは、BSPT または BSPP タイプが使用されます。

NPTまたはBSPTのテーパーねじには、ねじの干渉を防ぐシールとシーラントが必要です。一方、BSPPなどの平行ねじには、ガスケットまたはボンドシールが必要です。

油田パイプ部品

油田パイプ部品におけるパイプねじの用途には次のようなものがあります。

• 掘削ストリング
• 生産用チューブ
• 高圧の石油とガスの流れ
• 井戸ケーシング

極度の荷重下でも高強度・耐圧性を確保する必要があるなど、特殊なタイプの管用ねじが要求事項を満たすために採用されています。これらのタイプは以下のとおりです。

• API スレッド (API ライン パイプ、API ケーシング、API チューブ)
• プレミアムスレッド

シールには、ねじの干渉と金属同士のシールが必要です。潤滑とシールには、ドープなどのねじ山用コンパウンドが必要です。

パイプのねじ加工において CNC 加工が重要なのはなぜですか?

パイプねじの優れたねじ加工は、用途における性能を最大限に引き出すために不可欠です。例えば、その性能はねじ山の精度に大きく左右されます。加工誤差を回避するためには、CNC加工が重要な要件となります。CNC加工は、角度のずれや直径の変化などの欠陥を最大限に除去することで、パイプねじの性能における信頼性を向上させます。

高精度

精度とは、物体が図面に対してどれだけ正確に作られているかを意味します。部品の寸法公差が常に厳密に保たれている場合、それは高い精度が達成されていることを意味します。機械加工の大部分が自動化されているため、実際の寸法からの偏差は飛躍的に減少し、パイプのねじ山はほぼ完璧なものになります。

材料の柔軟性

CNCマシンは、ポリマーから金属、複合材料まで、材質を問わずパイプに完璧なねじ山加工を施すことができます。一般的に使用される金属材料としては、鋼、ステンレス鋼、鋼合金などが挙げられます。

複雑な形状

複雑な形状は、従来の機械加工の多くの限界を突きます。例えば、アンダーカット加工は従来の切削工具では非常に困難ですが、CNC加工なら容易になります。パイプのねじ切りもCNC工作機械を使えば簡単に行えます。

標準準拠

パイプねじの効率を高めるために、ISO規格などの様々な規格が存在します。これらの規格では、ねじ寸法の公差が非常に厳しく規定されています。これらの規格を満たすには、CNC加工のみが利用可能です。

高品質

CNC加工により、パイプねじに応力集中や反りが生じないことが保証されます。直径や角度の厳しい公差からの逸脱を避けるために、CNC加工は不可欠です。

Tuofa はどのようにして CNC を使用してパイプのねじを加工できるのでしょうか?

高品質の管用ねじを製造するには、CNCマシンだけでは不十分です。CNCマシンの操作に精通した専門家も同様に重要です。精度と品質が重視されるプロジェクトには、Tuofaが高度なCNCマシンと熟練したオペレーターを揃えて対応いたします。市場競争力のある価格で、お客様のプロジェクト要件を的確に満たすことをお約束します。当社は以下の方法で標準要件を満たしています。

技術図面チェック

パイプねじの図面は機械加工の基本的なパラメータです。Tuofaには、機械加工前に図面を技術的にチェックし、問題があれば解決する専門エンジニアがいます。

実現可能性チェック

プロジェクトでは、図面作成後、ジオメトリの複雑さのレベルに応じてすべてのマテリアルの動作が異なるため、Tuofa はデザインとマテリアルが互いに適合しているかどうかに重点を置きます。

パイプねじ加工技術

パイプの内ねじ加工においては、高度な技術を駆使したCNCタッピング加工によって、あらゆるエラーを回避します。パイプの外ねじ加工においては、規格に準拠した厳しい公差を満たすためにCNC旋削加工を用います。さらに、ねじの形状や材質によって旋削加工が困難な場合、パイプのねじ加工にはCNCフライス加工を用いることもあります。

品質検査

品質検査のために、Tuofaは最新の検査ツールを備えています。これらのツールには以下が含まれます。

• 三次元測定機
• ねじリングゲージ
• テーパーゲージ
• ねじプラグゲージ
• 光学コンパレータ

Tuofa社は、図面、ねじ規格、および機能要件に従ってパイプねじの検査を行います。外ねじは適切なねじリングゲージで、内ねじはねじプラグゲージで検査できます。

結論

油圧システム部品など、流体やガスのスムーズな流れが不可欠な用途では、管用ねじが重要な役割を果たします。システム内で強固な接続を確保するには、管用ねじが必要です。形状や規格は様々ですが、圧力に耐え、接続を強固に保つという目的は共通しています。管用ねじから信頼性の高い性能を得るには、機械加工が非常に重要であり、そのため、管用ねじの製造にはCNC加工が広く用いられています。

FAQ：

NPT と NPTF の違いは何ですか?

• NPT: 国立管用ねじ

シールにはねじシーラントが必要です。

• NPTF: ナショナルパイプスレッド流体

シールにはねじシーラントは必要ありません。

NPT スレッドと NPS スレッドには互換性がありますか?

いいえ。NPT はテーパーねじですが、NPS はストレートねじです。

雄ねじと雌ねじとは何ですか?

パイプやネジの外側にあるねじ山で、めねじにねじ込まれるものは雄ねじと呼ばれます。パイプやナットの内側にあるねじ山で、おねじが差し込まれるものは雌ねじと呼ばれます。