Pipeline Welding Requirements — API 1104 Qualification and Inspection
API 1104に基づくパイプライン溶接要件は、石油およびガスパイプライン建設における手順資格、溶接士試験、生産技量、および検査を規定しています。米国のガス輸送用49 CFR 192および危険液体パイプライン用49 CFR 195の下では、適合が義務付けられています。
Regulatory mandate: API 1104 is not optional for regulated pipelines. U.S. DOT regulations incorporate it by reference. A pipeline 溶接 that does not meet API 1104 requirements is a regulatory violation, not just a quality concern. Welders, inspectors, and contractors must understand these requirements before performing or evaluating パイプライン溶接.
手順資格要件
API 1104 Section 5に基づくパイプラインWPS資格は、試験溶接の破壊試験（引張試験、ニックブレーク試験、曲げ試験）を必要とします。事前認定WPSの経路はありません。変数には、パイプ径、板厚、継手設計、溶接工程、溶加材、シールドガス、および姿勢が含まれます。
API 1104 Section 5 requires that every 溶接施工法 used on pipeline construction or 補修 be qualified by 破壊試験 before production welding begins. There is no 事前認定 exemption comparable to D1.1 条項 5 — every pipeline procedure must be tested and documented.
手順仕様書には、溶接工程、母材仕様、径および板厚範囲、継手設計（開先角度、ルート間隙、ルート面）、溶加材分類、電気的特性、姿勢、溶接方向、シールドガス（該当する場合）、予熱およびパス間温度、溶接後熱処理（該当する場合）、ならびにパスの数と順序を定義する必要があります。
資格試験では、請負者が管理条件下で試験溶接を作り、完成溶接から試験片を切り出して試験します。API 1104 Table 3 は外径と肉厚で試験片の種類と本数を定め、単一の固定本数ではありません。引張は 0/2/4、ニックブレイクは 2/4、ルートおよびフェース曲げは 0/2/4、サイド曲げは 0/2/4/8 です。脚注 a は公称 SMYS が Grade X42 を超える場合に少なくとも 1 本の引張を要求します。脚注 b：施工法溶接が放射線透過試験または超音波試験で検査され Section 9 で合格ならニックブレイクは不要です。この NDT 経路はニックブレイクの代替であり、破壊試験片採取前の追加試験ではありません。
溶接士資格要件
API 1104 Section 6は、生産で使用する特定のWPSを用いて試験片で溶接士を資格認定します。資格試験には、ニックブレーク試験と曲げ試験、または放射線透過試験が含まれます。資格は、パイプ径範囲、板厚範囲、および溶接姿勢（固定、回転、または組み合わせ）に固有です。
Section 6は、各溶接士が受入基準を満たす試験溶接を製作することにより、能力を実証することを要求しています。資格試験は、溶接施工法、姿勢、およびパイプ径範囲に固有です。溶接士は、資格認定された手順で指定された同じ工程、溶加材の種類、および技術を使用する必要があります。
パイプライン溶接姿勢には以下が含まれます:
- 回転
- 溶接中に管が回転します。Section 6.2.1 は突合せ資格を回転または固定姿勢で認めます。回転から固定への変更は再資格が必要です。固定で合格した溶接工は回転も行えます。回転資格は工場製作に限定されません。
- 固定
- 固定姿勢で資格するとき、管軸は水平、鉛直、または水平から 45 度以内です (Section 6.2.2)。
- 45 度固定
- 管を固定し軸を 45 度傾けた突合せ資格は、すべての姿勢の突合せおよび重ねすみ肉を資格します (Section 6.2.2(g))。
- 分岐継手
- 完全溶込み開先分岐にすみ肉補強を付け、ヘッダー軸が水平または 45 度以内のとき、分岐位置で資格します。側方は全姿勢、下方は上下、上方は上のみ (Section 6.2.2(j))。API 1104 は制限アクセス分岐姿勢という名称を使いません。
API 1104 Section 6.8 は、会社に各溶接工へ実施した試験とその詳細結果の記録、および有資格溶接工とその資格対象施工法の一覧の維持を要求します。会社の要請があれば、技量に疑問が生じた溶接工は再資格認定を受けなければなりません。このページで確認した第 22 版本文は、資格が溶接工とともに移転する、会社変更で自動失効する、非活動で期限切れになる、工程使用期間に依存する、とは述べていません。
生産溶接の技量
API 1104 Section 7は生産溶接を規定しています。要件には、表面準備、アライメントと間隔の公差、天候保護、およびパス間清掃が含まれます。仮付け溶接は完成した溶接の一部となり、同じ品質要件を満たす必要があります。
API 1104のSection 7および8は、生産溶接の技量要件を定めています。主要な規定には、突合せ継手の目違い公差（内部目違いはパイプ板厚に基づく指定された制限を超えてはならない）、材料グレードと板厚に基づく最小予熱要件、パス間温度制限、パス間の清掃要件、および完成した溶接部へのハンマリングまたはピーニングの使用制限が含まれます。
パイプライン溶接は通常、下向き溶接（12時の位置（パイプの上部）から開始し、6時の位置まで下向きに進む）を使用して行われます。これは、通常上向き溶接を使用するD1.1に基づく構造溶接とは異なります。下向き溶接は、より速い溶接速度を必要とし、パスあたりの入熱を低く抑えるため、熱影響部のミクロ組織と機械的性質に影響を与えます。進行方向の選択は、手順仕様書における重要変数です。
パイプラインのルートパス溶接では、通常、E6010セルロース系電極を使用したSMAWが、バッキングなしの開先継手で使用されます。この技術は、溶落ちや融合不良を起こさずに一貫したルート溶け込みを達成するために、高い溶接士の技能を必要とします。フィルパスおよびキャップパスは、同じ工程を使用するか、資格認定された手順で指定されているようにFCAW、GMAW、またはその他の工程に移行することができます。
検査および受入基準
API 1104 Section 8は生産溶接の検査および試験要件を定め、Section 9はこれらの検査によって発見された不連続に対する受入基準を定義しています。外観検査は、ビード外観、補強高さ、および表面欠陥を確認します。放射線透過試験は、内部欠陥（溶け込み不良、融合不良、気孔、スラグ、溶落ち）を評価します。受入限界は、溶接長さに対する欠陥の長さに基づいています。
API 1104のSection 8は検査要件を定め、Section 9は生産溶接の受入基準を定めています。すべての生産周溶接は、建設図書で指定されているように、放射線透過試験（RT）、超音波探傷試験（UT）、またはその他の承認された非破壊検査方法によって検査されなければなりません。非破壊検査の前および実施中には、すべての溶接に対して外観検査が必要です。
Section 9の受入基準は、パイプライン周溶接で発見される特定の不連続の種類に対応しています。各不連続の種類には、溶接長さに対する長さ、幅、および分布に基づいて定義された受入限界があります。
- 目違いのない溶け込み不良（IP）
- ルート溶け込みは完全かつ連続している必要があります。個々のIP指示は25 mmまで許容されますが、任意の300 mmの溶接部で総長さが25 mmを超えてはなりません。溶接部全体のIPは、溶接長さの8%を超えてはなりません。
- 融合不良（IF）
- 溶接金属と母材の間、および隣接する溶接パスの間で融合が完全である必要があります。IFの受入限界はIPと同じです — 個々の指示は25 mmまで、任意の300 mmで総長さが25 mmを超えず、溶接長さの8%を超えないこととします。
- 溶落ち（BT）
- 溶落ちは、溶接アークがパイプ壁を溶かし貫通したときに発生します。Section 9.3.7は、個々の指示の最大寸法と、溶接長さに対するそれらの累積長さに基づく溶落ちの受入基準を定義しています。個々の溶落ち領域は、指定されたサイズ制限を超えてはなりません。
- スラグ介在物および気孔
- 50 mmを超える細長いスラグ介在物は許容されません。50 mmまでの孤立したスラグ介在物は、幅が指定された制限を超えない場合に許容されます。気孔はクラスターのサイズと分布によって評価されます — 個々の気孔径は指定された制限を超えてはならず、任意のクラスター内の気孔の総面積は指定されたパーセンテージを超えてはなりません。
供用中の溶接
API 1104 付録 Bは、稼働中のパイプライン、すなわち加圧された炭化水素製品を含む可能性のあるパイプラインでの溶接を対象としています。供用中の溶接には、ホットタップ（加圧中に分岐接続を追加する）、エンサークルメントスリーブの設置、および直接堆積溶接補修が含まれます。主な安全上の懸念は溶落ちです — 溶接アークが残りの板厚を溶かし、加圧された製品に到達することで、可燃性または有毒物質の放出を引き起こす可能性があります。
供用中の溶接の手順資格には、現場で予想される最小板厚での模擬流動条件下での試験が必要です。入熱は慎重に管理する必要があります — 高すぎると溶落ちのリスクがあり、低すぎると流れる製品がヒートシンクとして機能することによる急速な冷却のため水素割れのリスクがあります。流れる製品が外部予熱の効果を低下させるため、予熱要件は新規建設手順とは異なる場合があります。
供用中の溶接士資格は、溶接士が模擬供用中の条件下で能力を実証することを要求します。溶接士は、流れる製品をシミュレートする冷却条件下で、薄板材料に対して完全溶融と許容可能なルート溶け込みを達成しながら、入熱を制御する能力を示す必要があります。
パイプライン要件と他の基準との比較
API 1104は、事前認定WPS経路のない長距離パイプラインを規定しています。D1.1は、事前認定WPSを持つ鋼構造物を規定しています。ASME IXは、圧力機器（プラント配管、容器）を規定しています。API 1104は、母材を規定最小降伏強さでグループ化しますが、D1.1は表 5.6の鋼種カテゴリを使用します。
D1.1 structural welding focuses on buildings and bridges using plate and shapes, with 事前認定WPS exemptions and Table 8.1 受入基準 designed for statically and cyclically 読み込み済み connections. Pipeline welding under API 1104 focuses on circumferential butt joints in round pipe, with no prequalified exemptions and 合否基準 criteria designed for pressurized containment systems. ASME IX provides the qualification framework for pressure vessels and some piping systems, but pipeline-specific regulations reference API 1104 directly. For Canadian pipeline work, CSA Z662 is the governing 規格 rather than API 1104.
| Aspect | API 1104 | AWS D1.1 | ASME IX |
|---|---|---|---|
| Scope | Cross-country pipelines | Structural steel | Pressure equipment |
| Prequalified WPS? | No | Yes (Clause 5) | No |
| Qualification method | Section 5 destructive testing | Clause 6 testing | QW 試験 + PQR |
| Base metal grouping | Nominal SMYS (Table 1) | Table 5.6 categories | P-numbers |
| Acceptance criteria | Section 9 + ECA (Appendix A) | Table 8.1 visual | Per construction code |
| In-service welding | Appendix B | Clause 11 (repair only) | Not covered |
関連規格ガイド
「API 1104は、西半球におけるすべてのパイプライン溶接を規定する唯一の基準です。
— Widely cited in pipeline construction training, reflecting API 1104:2021 and49 CFR 192および49 CFR 195への参照による組み込みにより、適合は連邦規制要件となり、任意のベストプラクティスではありません。」49 CFR 192/195
よくある質問
API 1104（パイプラインおよび関連施設の溶接）は、西半球における石油およびガスパイプラインの主要な溶接基準です。これは、米国運輸省の規制49 CFR 192（ガス輸送パイプライン）および49 CFR 195（危険液体パイプライン）に参照により組み込まれており、米国におけるすべての規制対象パイプラインシステムにとって法的に適合が義務付けられています。API 1104は、手順資格（Section 5）、溶接士資格（Section 6）、生産技量（Section 7）、検査および試験（Section 8）、受入基準（Section 9）、および稼働中のパイプラインでの供用中の溶接（Appendix B）といった溶接ライフサイクル全体をカバーしています。ASME B31.8（ガス輸送）またはB31.4（液体輸送）にも該当するパイプラインの場合、溶接資格はASME Section IXではなくAPI 1104によって規定されます。カナダでは、CSA Z662が同等の適用基準として機能します。
API 1104 Section 6.2.1 は突合せ溶接について、回転または固定姿勢で溶接工を資格付けます。固定姿勢試験の管軸は水平、鉛直、または水平から 45 度以内の傾斜です。固定姿勢で合格した溶接工は、資格した必須変数の範囲で回転溶接も行えます。回転から固定への変更は再資格が必要です。管を固定し軸を水平から 45 度傾けた突合せ試験は、すべての姿勢の突合せおよび重ねすみ肉も資格します（Section 6.2.2(g)）。Section 6.2.2(j) の分岐資格はラン管上の分岐位置に従います。側方は全姿勢、下方は上下、上方は上のみ。Section 6 は制限アクセス分岐姿勢を定義せず、回転資格は工場製作に限定されません。Section 6.8 は会社に試験記録と有資格溶接工・施工法の一覧の保管を求め、技量が疑われた場合は要請により再資格とします。
API 1104に基づくパイプライン溶接とAWS D1.1に基づく構造溶接は、いくつかの根本的な点で異なります。パイプライン溶接は通常、固定姿勢の円形パイプの周方向突合せ継手ですが、構造溶接は複数の向きの板材や形鋼の開先溶接およびすみ肉溶接を含みます。パイプライン溶接は主に下向き溶接（12時の位置から開始し、6時の位置に進む）を使用し、これはより速い溶接速度を必要とし、パスあたりの入熱を低く抑えます。構造溶接は通常、上向き溶接を使用します。パイプライン資格はパイプ径範囲と板厚に基づいていますが、D1.1は板厚によって資格認定します。パイプラインのルートパスは、バッキングなしの開先継手に対してE6010セルロース系電極を使用したSMAWを一般的に使用しますが、この技術はD1.1では事前認定されていません。API 1104には事前認定WPS経路がなく — すべての手順はSection 5に従って破壊試験によって資格認定される必要がありますが、D1.1 Clause 5は一般的な継手構成に対して事前認定WPSを許可しています。
API 1104 Section 6 のパイプライン溶接クーポン試験では、溶接工が有資格施工法で管試験片に全周突合せ溶接を作ります。会社の要請があれば Section 6.6.1 は、有資格 NDT 手順による放射線または自動超音波試験 (AUT) を Section 6.5 の破壊試験の代わりに、またはそれに加えて用いることを認めます — NDT は破壊試験片切断前の必須第一ステップではありません。Table 7 は OD と肉厚でニックブレイクと曲げ本数を定めます。肉厚 0.500 in (12.7 mm) 超では 12.750 in OD までサイド曲げ 2 本、12.750 in OD 超でのみサイド曲げ 4 本で、厚肉行ではそれらがルート／フェース曲げに代わります。Section 6.2.2(d) は指定の 3 つの OD グループ — 2.375 in 未満、2.375 in から 12.750 in、12.750 in 超 — の間を変えるときに再資格を要求します。試験 OD が意図した製作を単に満たすまたは超えるだけでは足りません。不合格試験片は再試験が必要です。記録は施工法、姿勢、径範囲、肉厚範囲を文書化します。
API 1104のパイプライン溶接士資格は、AWS D1.1に基づく構造用鋼溶接の資格を自動的に与えるものではなく、その逆も同様です。これら2つの基準は、異なる重要変数、試験片要件、受入基準、および有効範囲を持つ完全に独立した資格システムを維持しています。API 1104はパイプ径および板厚範囲によって資格認定しますが、D1.1は板厚範囲によって資格認定します。API 1104はニックブレーク試験および曲げ試験を使用しますが、D1.1は曲げ試験およびすみ肉溶接破断試験を使用する場合があります。構造作業を行おうとするパイプライン溶接士は、D1.1 Clause 6（または該当する構造基準）の下で別途資格認定を受ける必要があります。実際には、多くの経験豊富なパイプライン溶接士はD1.1の構造資格も保持していますが、各認定は個別に取得、文書化、および維持される必要があります。溶接技能は、特にSMAW技術において大きく重複しますが、資格に関する書類は完全に別個のものです。