第7章 ボイラー各部の構造
胴・鏡板・管板・ステー・炉筒・マンホールなど、圧力に耐えるための形と決まりを学ぶ。
1. 胴（どう）と、2つの継手の強さ
胴は、水と蒸気を入れる円筒形の入れ物です。内側から圧力を受けると、胴の板には「引っぱる力（引張応力）」がかかります。
円筒の板には、2つの向きの力がかかります。
・周方向（ぐるりと回る向き）の応力 … 圧力×内径÷（2×板厚）
・軸方向（長さの向き）の応力 … 圧力×内径÷（4×板厚）
周方向の応力は、軸方向の応力の2倍です（材料力学の薄肉円筒の式）。周方向の力は、胴の長さ方向に走る継ぎ目＝長手継手（ながてつぎて）を引きはがす向きにかかります。そのため、長手継手は周継手（しゅうつぎて）の2倍の強さが必要になります。
ボイラー構造規格 第8条では、胴に使う板の厚さを6mm以上とし、内径が大きいほど厚くするよう決めています。
・ステーを取り付けるもの・内径900mm超1,350mm以下 … 8mm以上
・内径1,350mm超1,850mm以下 … 10mm以上
・内径1,850mm超 … 12mm以上
2. 鏡板（かがみいた）の形と強さ
鏡板は、胴の両はしをふさぐ板です。形によって強さが変わります。強い順に並べると、
全半球形 ＞ 半だ円体形 ＞ 皿形 ＞ 平鏡板
丸いほど圧力を板全体で受け止められるので強く、平らなものほど圧力で曲がりやすく弱くなります。そのため平鏡板は、ステーで支えて補強します（構造規格 第14条・第31条は、ステーで支えない平板と支える平板を分けて最小厚さを決めています）。
構造規格 第10条：鏡板（全半球形鏡板を除く）の厚さは、胴板の最小厚さ以上にしなければなりません。
構造規格 第11条：鏡板の形は、過剰な応力集中が生じないものにしなければなりません。皿形鏡板の周りの「すみの丸み」の部分は、力が集まりやすい場所です。
3. 管板とステー（棒・管・ガセット）
管板は、煙管（えんかん）を取り付けるための板です。構造規格 第15条で、管板の外径に応じて最小厚さが決まっています。
・1,350mm以下 … 10mm ・1,350mm超1,850mm以下 … 12mm ・1,850mm超 … 14mm
さらに、煙管の外径が38mm以上102mm以下のときは、表の値と「t＝5＋d／10」（dは管穴の直径mm）の大きいほうを最小厚さにします。
ステーは、平らな板が圧力でふくらまないように、つっかい棒のように支える部材です。
・棒ステー … 鋼の棒で、向かい合う板どうし（または板と胴）をつなぐ
・管ステー … 肉厚の管を管板にねじ込んだり溶接したりして、管板を支えながら煙管の役目もする
・ガセットステー … 三角形などの鋼板で、平鏡板と胴をつなぐ
構造規格 第30条：ステーで支えられる板の厚さは8mm以上。第27条：長さ200mm以下のステーボルトには、折れたときに蒸気が吹き出して知らせる知らせ穴を設けます（両側の板の温度差が小さいときを除く）。
第17条：外だき横煙管ボイラーの後管板のステーは、棒ステー・ドッグステー・ガセットステーなど、胴の底の過熱の原因にならないものにします。
4. 炉筒（ろとう）と伸び縮み
炉筒は、丸ボイラーの胴の中にある燃焼室の筒です。中で火を燃やすので、炉筒は熱で長さ方向に伸びます。ところが胴や鏡板はそれほど熱くならないので、伸びの差が鏡板を押したり引いたりします。
この伸びを逃がすくふうが2つあります。
・波形炉筒 … 板を波の形にしたもの。伸び縮みを吸収でき、外から押される圧力にも強く、伝熱面積も増える
・伸縮継手 … 平らな炉筒（平形炉筒）を何本かに分けてつなぐ継手（アダムソン継手など）で、伸びを吸収する
また、炉筒が付いた鏡板では、炉筒とガセットステーのあいだに、鏡板がたわめるだけの距離（ブリージングスペース）をとります。ここが狭すぎると、鏡板が伸びを吸収できず、割れの原因になります。
炉筒は外側から圧力を受けるので、つぶれる（座屈する）ことを考えて厚さを決めます（構造規格 第20条：最高使用圧力の3倍の圧力で座屈しない厚さに付け代を加える）。フランジを設ける炉筒の板は8mm以上（第19条）。
5. マンホール・掃除穴・検査穴
構造規格 第33条：ボイラーの胴または鏡板には、内部の掃除と検査のために、
・人が入れる大きさのマンホール
・スケールなどの沈殿物を取り除ける掃除穴
・検査ができる検査穴
を設けなければなりません（構造上これに代わる穴があるものを除く）。
胴にだ円形のマンホールをあけるときは、短いほうの径を胴の長さ方向（軸方向）に合わせるのがふつうです。1.で見たように、胴は周方向に強い力がかかるので、周方向に大きく切りとると弱くなるからです。穴は強め材で補強します（第34条）。
燃焼室にも、内部に入れる大きさのマンホールが必要です（第82条。炉筒の直径が500mm以下で前部か後部に掃除穴がある炉筒ボイラーなどを除く）。
POINT
6. ここだけは覚える
・周方向の応力は軸方向の2倍 → 長手継手は周継手の2倍の強さが必要
・鏡板の強さ：全半球形 ＞ 半だ円体形 ＞ 皿形 ＞ 平。平鏡板はステーで補強
・胴板は6mm以上（第8条）、鏡板は胴板の最小厚さ以上（第10条）、ステーで支える板は8mm以上（第30条）
・200mm以下のステーボルトには知らせ穴（第27条）
・炉筒の伸びは、波形炉筒・伸縮継手・ブリージングスペースで逃がす
・だ円形マンホールは、短径を胴の軸方向に