水道管鉄管サイズ選定ガイド：配管工事の基本知識

水道管鉄管のサイズ選定と配管基礎知識

水道管鉄管の基本的なサイズ規格と呼び径システム

水道管や鉄管のサイズ選定において、まず理解すべきは呼び径システムの構造です。JIS規格では「A呼称」「B呼称」という2つの呼び径体系が定められており、これらは同一の外径を示しながらも表記方法が異なります。

 

A呼称は「えーこしょう」と読み、ミリメートル系の寸法表示を採用しています。一般的に「10A（じゅうえー）」「20A（にじゅうえー）」といった形で表現され、金属加工現場では設計図面でよく見られる表記方法です。

 

一方、B呼称は「びーこしょう」と読み、インチ系の寸法を基準としています。「3/8（はちぶんのさんインチ）」「1（いちインチ）」のような表記が特徴的で、海外規格との互換性を考慮する際に重要な指標となります。

 

現場でよく使用される俗称（通称）は、B呼称を基準にした呼び名で、B呼称の分母を8に固定した独特の表現方法を採用しています。例えば、B呼称で「1/8」なら「一分（いちぶ）」、「1/4」なら「二分（にぶ）」となり、ベテラン職人の間では今でも頻繁に使用される表現です。

 

住宅用水道管で主流となるサイズは、13mm、20mm、25mmの3種類です。従来は13mmが主流でしたが、現在では20mmが標準となっており、複数の水回り設備を同時使用する住宅環境に対応するため、より大きな口径が推奨される傾向にあります。

 

鉄管SGPの種類と特徴：白管・黒管の使い分け

配管用炭素鋼鋼管（SGP）は、一般的に「ガス管」として知られており、白管と黒管の2種類に大別されます。これらの違いを理解することは、適切な材質選定において極めて重要です。

 

SGP白管は、炭素鋼鋼管の内側と外側に亜鉛めっきを施した製品で、見た目は銀色ですが通称「白ガス」と呼ばれています。亜鉛めっきによる耐食性向上により、比較的圧力の低い蒸気や上水道用を除く水、油、ガス、空気などの輸送に適用されています。

 

SGP黒管は白管とは対照的に、炭素鋼鋼管に何も処理を施していない黒色の管で、通称「黒ガス」として親しまれています。めっき処理がないため白管より安価ですが、耐食性に劣るため、比較的低い圧力の蒸気配管や高温水配管での使用に限定されます。

 

鉄管と鋼管の違いについても理解しておく必要があります。JIS規格では炭素量0.02％未満を「純鉄」、0.02％〜2.14％を「鋼鉄」と定義しており、炭素量の違いが材料特性に大きく影響します。一般的に炭素量が少ない鋼材で製造された鉄管は配管用として、炭素量が多い鋼管は建築部材として使用される傾向があります。

 

材質選定においては、炭素量以外にもSi（シリコン）、Mn（マンガン）、P（リン）、S（硫黄）などの含有量が強度や硬度に影響するため、使用環境と要求性能を総合的に判断する必要があります。

 

金属加工業界では、鉄管の腐食対策として、表面処理技術の進歩により様々な選択肢が提供されています。特に長期使用が予想される配管では、初期コストと維持管理費用のバランスを考慮した材質選定が重要です。

 

配管用炭素鋼鋼管の外径一覧と寸法体系

配管設計において正確な外径寸法の把握は不可欠です。各種管材の外径一覧を参照すると、同一呼び径でも管種によって外径が異なる場合があることがわかります。

 

SGP鋼管の標準的な外径寸法は以下の通りです。

• 10A：外径17.3mm
• 15A：外径21.7mm
• 20A：外径27.2mm
• 25A：外径34.0mm
• 32A：外径42.7mm
• 40A：外径48.6mm
• 50A：外径60.5mm

これらの寸法は、接続部品や継手の選定時に重要な基準となります。特に異なる管種を接続する際は、外径の相違による適合性の確認が必要です。

 

ステンレス鋼管や銅管との比較においても、外径寸法の違いが設計上の制約となる場合があります。例えば、同じ呼び径でもステンレス鋼管の方が薄肉のため、内径が大きくなる傾向があり、流量計算に影響を与える可能性があります。

 

架橋ポリエチレン管など樹脂系配管材との接続を考慮する場合、金属管とのサイズ互換性について事前検討が重要です。特に給湯配管では、温度変化による線膨張の違いが接続部に応力を発生させる可能性があるため、適切な接続方法の選択が求められます。

 

配管設計において、管材の外径だけでなく肉厚も重要な要素です。同一外径でも肉厚の違いにより内径が変化し、流体の流量や圧力損失に直接影響を与えます。

 

水道管サイズと水圧の関係：流量設計の基本原理

水道管のサイズ選定において、水圧と流量の関係性の理解は極めて重要です。配管の口径は使用水量の最大値を算出して決定され、その後自治体の許可を得て最終的に確定されます。

 

13mmと20mmの水道管では、使用条件によって明確な性能差が現れます。13mmは1〜2人暮らしの家庭や水使用量が比較的少ない環境には十分ですが、複数の水回りを同時使用すると水圧が低下しやすいという制約があります。

 

20mmの水道管は水圧が安定し、家庭内の複数箇所で同時に使用しても水圧低下が起こりにくい特徴があります。3人以上の家族や水使用量が多い環境では、20mmが適切な選択となります。また、将来的な水需要増加への対応力も高く、長期的視点での設計において有利です。

 

流体力学の観点から、管径と流量の関係はハーゲン・ポアズイユの法則に従います。管径の4乗に比例して流量が増加するため、わずかな径の違いが流量に大きな影響を与えることを理解する必要があります。

 

地域によっては20mm以上が推奨される場合もあり、大阪市では人口密度が高く安定した水圧確保のため、20mmが標準とされています。このような地域特性も設計時の重要な考慮事項です。

 

圧力損失の計算においては、管径だけでなく管長、継手の数、曲がり角度なども影響するため、総合的な設計検討が必要です。特に高層建築物では、重力による圧力差も考慮した詳細な水理計算が要求されます。

 

鉄管劣化診断と交換判断：金属加工業者の独自視点

鉄管の劣化診断は、金属加工従事者が持つ専門知識を活用できる重要な分野です。従来の外観点検に加え、非破壊検査技術の活用により、より精密な劣化状況の把握が可能になっています。

 

鉄管の内部腐食進行度は、超音波厚さ測定器を用いることで肉厚減少を定量的に評価できます。特にSGP管では、亜鉛めっきの劣化状況によって腐食進行速度が大きく変化するため、めっき層の状態確認が重要な診断ポイントとなります。

 

赤水現象は鉄管劣化の典型的な症状ですが、その発生メカニズムを理解することで予防策を講じることができます。鉄の酸化物（錆）が水に溶出する過程では、水質（pH、溶存酸素、塩化物イオン濃度）が大きく影響するため、これらの要因を管理することで延命効果が期待できます。

 

金属加工業者の視点から見た独自の判断基準として、管材の残存応力状態があります。製造時の冷間加工や溶接による残留応力は、応力腐食割れの原因となるため、応力除去熱処理の履歴確認が重要です。

 

最新の管材選定では、従来の鉄管に代わりステンレス管や樹脂管が推奨されています。ステンレス管は耐食性に優れるものの、塩化物による孔食の可能性があるため、使用環境の水質確認が必要です。樹脂管（HIVP管/ポリ管）は軽量でサビが発生せず、耐震性にも優れているため、現代の標準的な管材として注目されています。

 

交換時期の判断においては、経済性も重要な要素です。工事費用の相場は100万円前後とされており、管径や材質によって費用が変動するため、ライフサイクルコストを考慮した総合判断が求められます。

 

補助金や助成金制度の活用により、工事費用の負担軽減が可能な場合があります。地域の制度を事前に調査し、適用条件を満たす工事計画を立案することで、コスト削減効果が期待できます。

 

金属加工技術の発展により、既設配管の更生工法も選択肢として考慮できます。ライニング工法や内面被覆工法により、全面交換よりも低コストで性能回復が可能な場合もあるため、劣化状況に応じた最適な対策選択が重要です。