薄肉円筒胴容器
公式を一通り暗記してあれば大丈夫と思いましたが、腐れしろ α でつまづくかもしれません。
第一種冷凍機械責任者試験 令和5年度（講習検定試験）
5. 下記仕様圧力容器の薄肉円筒胴に関する次の（1）～（3）についてそれぞれ解答用紙に答えよ。（1）および（3）については、計算式を示して答えよ。（20点）
（仕様）
使用鋼板 SM400B（JIS G 3106）
設計圧力 P ＝ 2.49 Mpa
円筒胴内径 Di ＝ 470 mm
溶接継手の効率 η ＝ 0.7
選択できる板材の厚さ 7 mm、 8 mm、9 mm、10 mm、11 mm
(1) この圧力容器を、耐食処理を施したうえで屋内の機械室に設置する場合、薄肉円筒銅板材の必要な最小の厚さ ta (mm) はいくらか。小数点以下 1 桁までの数値で答えよ。
(2) 選択すべき薄肉円筒胴使用板材の最小の厚さを決定せよ。
(3) 決定した板厚の薄肉円筒胴圧力容器に設計圧力が作用した場合、薄肉円筒胴に発生する最大引張応力 σ (N/mm2) はいくらか。有効数字 3 桁で答えよ。
（仕様）と使用する公式
与えられた条件と勉強して覚えた公式で上手に導き出しましょう。
仕様
- SM400B（JIS G 3106）
- P ＝ 2.49 Mpa
- Di ＝ 470 mm
- η ＝ 0.7
- 許容引張応力 σa ＝ ？ N/mm2
- 腐れしろ α ＝ ？ mm
使用する公式
👉 ポイント
今年度の設問では「許容引張応力 σa」と「腐れしろ α」が指定されていません。
(1) この圧力容器を、耐食処理を施したうえで屋内の機械室に設置する場合、薄肉円筒銅板材の必要な最小の厚さ ta (mm) はいくらか。小数点以下 1 桁までの数値で答えよ。
最小必要厚さ taを求める式は下記で求められます。しかし、「許容引張応力 σa」と「腐れしろ α」が設問で指定されていません。
ここで、使用鋼材 SM400B の許容引張応力 σaは、反射的に σa＝100 N/mm2 と浮かぶようにしましょう。（過去問をこなせば浮かびます。）
さて、腐れしろ α ですが、『上級 冷凍受験テキスト』＜9次：P178左 表12.7＞に「直接風雨にさらされない部分で、耐食処理を施したもの 腐れしろ 0.5 mm」と、記されています。これを知っていれば、合格❗❓（ちょっと、嫌らしい問題ですね。😭）
では、数値代入して。
注）小数点以下第2桁を切り上げすること。（9.0 mm にすると、0点❗）
答え 9.1 (mm)
(2) 選択すべき薄肉円筒胴使用板材の最小の厚さを決定せよ。
(1)で求めた厚さよりも厚い材料を選択すること。（9 mmは、ダメだよ。これ間違うと(3)は撃沈。）過去問してなくても常識的にわかると思います。
答え （薄肉円筒胴使用板材の必要最小の厚さは 9.1 mm であるから、これよりも厚い） 10 mm の板材を選択する。
補足）設問から（）内の選択理由は記述せずに、赤下線部分だけで良いでしょう。
(3) 決定した板厚の薄肉円筒胴圧力容器に設計圧力が作用した場合、薄肉円筒胴に発生する最大引張応力 σ (N/mm2) はいくらか。有効数字 3 桁で答えよ。
(2)で選択した板材の厚さを t ＝ 10 mm として計算します。
ここで、設問の最大引張応力 σ は、接戦方向の引張応力 σt です。
よって、
では、数値代入して。
注）有効数字 3 桁の指定がされています。（58.515 、58.52 などのぽんミスや勘違いをしませんように。🙏）
答え 58.5 N/mm2
コメント
この年度は、「許容引張応力」「腐れしろ」が指定されていませんでした。さらに桁数指定があったりで、つまづきやうっかり誘発の💩問題かもしれません。
訂正箇所履歴
【2024(R06)/01/20 新設】
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