石油・化学プラントの予防保全 — 法定検査・SDM・劣化損傷管理と認定事業所制度【業界別 予防保全ガイド #4】

1. 化学プラントの保全は、何が特殊なのか

1-1. 保全が法令で枠づけられた業界

化学プラント（石油精製・石油化学・化学品製造）は、可燃性・毒性の物質を高温高圧で扱う。このため設備の検査・維持管理そのものが法律の要求事項になっており、高圧ガス保安法の保安検査・定期自主検査、労働安全衛生法の特定機械等の性能検査、消防法の危険物施設の点検といった法定検査の重層構造が保全計画の土台を形づくる。

つまりこの業界では、「予防保全をやるかやらないか」という選択肢はそもそも存在しない。問いは常に、法定要求を満たしたうえで、自主保全をどこまで上乗せし、限られた停止機会にどう詰め込むかである。

1-2. 保全費は全業種でも最大級

規模感を数字で確認する。日本プラントメンテナンス協会（JIPM）の実態調査に基づく推計では、化学工業の総保全費は約1兆2,572億円、製造品出荷額に対する比率は3.96%と、金額・比率ともに製造業のなかで最大級である[1]。前回までに見た鉄鋼（2.95%）、半導体・電子部品（2.30%）と比べても高く、プロセス産業のなかでも保全が重い業界であることがわかる。

1-3. 事故統計が示す「本丸」— 腐食疲労等劣化が56%

何と戦っているのかは、事故統計がはっきり示している。消防庁の公表によれば、石油コンビナート等特別防災区域の特定事業所における令和6年中の事故件数は443件（前年比46件増）と増加傾向にあり、一般事故の発生要因は配管等の腐食疲労等劣化などの物的要因が233件（56%）と過半を占める[2]。分類名が示すとおり、この「劣化」には腐食による減肉だけでなく、疲労などの割れ系の損傷も含まれている。

突発的な誤操作でも天災でもなく、時間とともに静かに進む劣化損傷が事故原因の主役である——この事実が、化学プラントの予防保全の優先順位を規定する。劣化損傷の管理（第4章）が「本丸」と呼べる理由がここにある。

背景には構造要因がある。国内の石油化学プラントの多くは高度経済成長期に建設され、設備の高経年化が進む一方、現場ではベテラン運転員・保全員の世代交代が同時進行している。「設備は古くなり、それを知り尽くした人は減る」——事故統計の増加傾向（同公表では特に漏えいの増加が顕著とされる[2]）は、この二重の変化への対応として、人の経験に代わるデータに基づく予防保全が求められていることを示している。

2. 法定検査と SDM — 化学プラントの停止設計

2-1. 年1回の保安検査という基本サイクル

高圧ガス保安法では、特定施設について原則年1回の保安検査が求められる。加えて設備によっては開放検査（機器を開けて内部を直接確認する検査）が必要になり、そのたびにプラントの停止・置換・開放・復旧という大きな段取りが発生する。

連続プロセスである化学プラントにとって、停止・再立ち上げはそれ自体がリスクと損失を伴うイベントである。原料・製品の置換、昇温・昇圧の手順、スタートアップ時の不安定な運転状態——「検査のために止める」ことのコストは、検査費用そのものよりはるかに大きい。

開放検査の段取りを想像するとわかりやすい。内容物の抜き出しと置換（パージ）、機器の冷却、足場の設置、マンホールの開放、内部洗浄——ここまでやって、ようやく検査員が中を見られる状態になる。検査そのものは数時間でも、その前後に数日〜数週間の準備・復旧作業が付随する。だからこそ「開ける機器を減らす」「開けるなら同じ機会にまとめて直しきる」という発想が、化学プラントの保全計画の骨格になる。

2-2. SDM — 停止機会に工事を集約する

そこで化学プラントでは、鉄鋼業の定修（前回記事）と同じ発想で、SDM（Shut Down Maintenance: 定期修理・定修）に工事を集約する。数年周期で計画されるSDMでは、法定検査・開放検査に加え、触媒交換、劣化部位の補修・更新、改造工事までが数週間〜数か月の停止期間に詰め込まれる。

SDM の計画は、工事件数・作業員数・予算のいずれも通常期の何倍にも膨らむ一大プロジェクトである。工程計画の精度、資機材と協力会社の確保、安全管理——そして最後に控えるスタートアップの成否までがSDMの品質であり、その巧拙が次の運転期間の信頼性を決める。

2-3. SDM 最適化の論点 — 「開ける」を減らし、「開けたら直しきる」

SDM 最適化の方向は二つある。ひとつは開放範囲の適正化。すべての機器を一律に開けるのではなく、劣化状態やリスク評価に基づいて開放対象を選別し、非破壊検査（肉厚測定・内視鏡等）で代替できるものは開けずに済ませる。もうひとつは工事の確実な完遂。停止機会を逃した補修は次のSDMまで持ち越しになるため、劣化予測と工事計画の突き合わせが甘いと、次の運転期間に突発リスクを抱え込む。

「どの機器を開け、どれを開けないか」という判断は、まさに基礎編で述べた影響度×予見性の判断そのものであり、これを体系化したのが後述するRBI/RBMである。

3. 認定事業所制度 — 予防保全の高度化が「運転日数」に変わる

3-1. 制度の骨格 — 連続運転4年から最大8年へ

法定検査の枠組みには、保安の実力に応じた重要なインセンティブ設計がある。高圧ガス保安法の認定事業所制度である。

自主保安体制が一定水準にあると認められた認定事業所は、自ら保安検査等を実施でき、4年間等（大臣に認められた期間）の連続運転が可能になる。さらに2017年4月に始まったスーパー認定事業所制度では、高度なリスクアセスメント、IoT・ビッグデータ等の新技術導入、第三者機関の関与といったより高い要件を満たすことで、連続運転期間を最大8年まで事業者が自ら設定でき、保安検査周期は最大12年まで延長できる[3]。

3-2. 要件が示す方向性 — 国が求めているのは「高度な予防保全」

注目すべきは、スーパー認定の要件が高度なリスクアセスメントと IoT・ビッグデータの活用を明示的に求めている点である[3]。つまり国の制度設計は、「センサーと データで設備状態を常時把握し、リスクベースで管理できる事業者には、止めない自由を与える」という構造になっている。いわゆるスマート保安の推進が、規制緩和の条件として組み込まれているのである。

3-3. 保全投資の対価が明確な業界

この制度がもたらす経営的な意味は大きい。連続運転期間が4年から8年に延びれば、SDMの回数は単純計算で半分になり、停止損失と工事費が大幅に圧縮される。予防保全・状態監視への投資が、「運転日数の増加」という極めて分かりやすいリターンに変換される——他業界にはあまりない、保全投資の対価が制度的に保証された構造である。CBMやIoT監視の導入を検討する際の投資対効果の考え方は、EAC（等価年間コスト）の記事の枠組みで整理できる。

4. 劣化損傷管理 — 化学プラント予防保全の本丸

4-1. 劣化損傷の全体像 — 「減肉」と「割れ」は別の敵である

配管・塔槽・熱交換器を蝕む劣化損傷は、大きく三つの系統で捉えると全体像がつかめる。

石油精製・石油化学の分野では、米国石油協会（API）の API RP 571 がこうした損傷メカニズムを60以上体系化しており（2003年初版、2020年第3版）、材料・環境・運転条件から「その機器にどの損傷が起こり得るか」を特定するための、世界標準の損傷ライブラリとして使われている[5]。

重要なのは、系統によって管理の論理がまったく違うことである。減肉は測って追える。しかし割れは、発生するまで測る対象が存在しない。「腐食・減肉だけ見ていれば安全」とはならない——ここが化学プラントの劣化管理の要諦である。

4-2. 減肉系の管理 — 肉厚測定と余寿命評価

減肉系の管理は、定点測定と寿命予測の世界である。内部流体の性状、材料、温度、流速の組み合わせで進行する腐食・エロージョンは、進行性であり測定できる。だからこそ、予防保全が最も定量的に機能する領域である。

厄介なのは、見えにくい場所で進む腐食である。代表例が保温材下腐食（CUI: Corrosion Under Insulation）で、配管の保温材の内側に水分が侵入し、外からは見えないまま外面腐食が進行する。発見には保温材の取り外しや専用の非破壊検査が必要で、検査コストが高いために見逃されやすい。「どこが危ないか」を運転温度・保温仕様・経過年数から絞り込む——ここでもリスクベースの発想が実務の前提になる。

実務の基本は、定点での肉厚測定の繰り返しである。同じ測定点の肉厚を検査のたびに記録し、減肉速度を算出し、最小必要厚みに達するまでの余寿命を評価する。この余寿命が次のSDMまでの運転期間を上回るか——という判定が、開放・補修・更新の計画を決める。

ここで効いてくるのが記録の蓄積である。測定点の位置が毎回ズレる、過去データが紙のファイルに埋もれている、担当者が変わると評価基準が変わる——こうした状態では減肉速度の信頼性が失われ、安全側に倒した過剰な補修に流れる。腐食管理の精度は、データ管理の精度である。検査記録を設備単位で蓄積する仕組みについては、CMMS 導入ガイドと EAM の解説記事で扱っている。

4-3. 割れ系・材質劣化の管理 — 条件で防ぎ、検査で見つけ、見つけたら工学的に評価する

割れ系の代表である応力腐食割れ（SCC）は、感受性のある材料・特定の腐食環境・引張応力という3つの条件が重なったときに発生する。ステンレス鋼の塩化物SCC、炭素鋼のアルカリSCCなどが知られ、き裂は肉厚の減少を伴わずに進展するため、肉厚測定では捉えられない。水素が材料に侵入して起こる水素損傷、圧力・温度の繰り返しによる疲労割れ、高温で長時間かけて進むクリープ損傷も同様に、「減肉を測る」枠組みの外側にある。

したがって割れ系の管理は、三段構えになる。第一に発生条件の管理——材料選定、溶接後熱処理（PWHT）による残留応力の低減、環境（温度・濃度・水分）の管理で、3条件の重なりを避ける。第二に検査による早期検出——開放検査時の浸透探傷（PT）・磁粉探傷（MT）、溶接部を狙った超音波探傷（UT）など、き裂を対象とした非破壊検査を、損傷が起こり得る部位（溶接部・応力集中部・高温部）に重点配置する。

そして第三が、き裂を見つけたときの工学評価である。き裂の検出は、ただちに機器の廃棄を意味しない。き裂の寸法・進展性・材料靭性から運転継続の可否と余寿命を定量評価する FFS（Fitness-For-Service: 供用適性評価）の体系が整備されており、国際的には API 579-1/ASME FFS-1、国内では日本高圧力技術協会の HPIS Z 101 が評価手順を定めている[4]。「見つけたら、評価して、計画的に直す」——割れの管理を成立させているのは、この工学的評価の枠組みである。

4-4. RBI — 損傷メカニズムに基づく検査の選択と集中

限られた検査資源をどの機器に配分するかを体系化した手法が RBI（Risk-Based Inspection: リスクベース検査）である。出発点は「その機器で、どの損傷メカニズムが起こり得るか」の特定であり、ここで4-1のAPI RP 571のような損傷ライブラリ[5]が入力になる。そのうえで、損傷の起こりやすさ（腐食速度・材料・運転条件）と起きたときの影響（可燃性・毒性・生産影響)から機器ごとのリスクを評価し、検査の頻度・手法・範囲に濃淡をつける。国内でも日本高圧力技術協会の HPIS Z 106 としてリスクベースメンテナンスの規格が整備されており[4]、考え方の全体像はリスクベースドメンテナンスの解説記事で詳しく扱っている。

一律の開放検査からリスクベースの検査計画へ——これが化学プラントの検査・保全の大きな流れであり、認定事業所制度（第3章）が求める高度なリスクアセスメントとも直結している。減肉系には肉厚測定を、割れ系にはき裂検査を——損傷メカニズムに応じて検査手法を選ぶことまで含めて、初めてRBIは機能する。

4-5. 動機器は別の物差しで — ポンプ・コンプレッサーの CBM

ここまで述べた腐食・減肉管理は、塔槽・配管・熱交換器といった静機器の世界である。一方、ポンプ・コンプレッサー・ブロワーといった動機器の劣化は、軸受の損傷、シールの摩耗、ミスアライメントなど機械的なモードが中心で、進行速度も静機器よりはるかに速い。

このため動機器では、振動診断・潤滑油分析・温度監視といった状態監視（CBM）が予防保全の主役になる。重要機器にはオンラインの振動監視を常設し、一般機器は定期的なポータブル測定で巡回する——という濃淡のつけ方が定石である。静機器は「年単位の減肉を記録で追う」、動機器は「日・週単位の状態変化をセンサーで捉える」。同じプラントの中に、時間スケールの異なる二つの予防保全が並走しているのが化学プラントの実像である。

5. 現場実務 — 防爆制約と保全サービスの活用

5-1. 防爆規制という点検デジタル化のハードル

化学プラントの現場は可燃性ガス・蒸気が存在し得る危険区域を含むため、持ち込める電子機器が防爆規制で制限される。タブレットによる点検記録、IoTセンサーの増設、ドローン点検——スマート保安の技術群を導入しようとすると、必ず防爆という壁に突き当たる。

この壁への対処法（危険区域の精緻化による非防爆機器の活用拡大）は、本サイトの工場・プラント防爆最前線シリーズで全4回にわたって解説している。予防保全のデジタル化と防爆対応は、化学プラントでは表裏一体のテーマである。

5-2. 保全サービス・外注の使い方 — 「丸投げ」と「抱え込み」の間

JIPM の調査では、保全費に占める外注費の割合は56.1%まで上昇しており[1]、化学プラントでも検査会社・メンテナンス会社・エンジニアリング会社といった保全サービスの活用が前提になっている。肉厚測定や非破壊検査のような専門技術、SDM時の大量動員は、外部の力なしには成立しない。

実務の要点は、外注の設計にある。作業は委託しても、劣化評価の基準・検査計画の決定・記録の資産化は発注側に残すこと。検査データが検査会社側にしか残らない、報告書がPDFのまま塩漬けになる——という状態は、腐食管理の生命線である経年データの蓄積を外部任せにしていることを意味する。保全サービスを「作業の外注」ではなく「データを納品してもらう契約」として設計できるかが、長期的な保全力の差になる。

具体的には、発注仕様の段階で次の点を決めておくと後が変わる。測定データの納品形式（PDF報告書だけでなく、測定点IDに紐づく数値データ）、測定点の同定方法（前回と同一点で測るためのマーキング・図面管理）、そして納品データの帰属。数年後にRBIを導入しようとしたとき、使える過去データが揃っているかどうかは、この契約設計で決まっている。

6. 化学プラントの予防保全・実務ポイント

本記事の要点を整理する。

• 化学プラントの保全は法定検査の重層構造が土台。自主保全は法定サイクルと同じ停止機会（SDM）に統合して設計する
• 事故原因の56%は腐食疲労等劣化[2]。劣化損傷は減肉系・割れ系・材質劣化系で管理の論理が異なり、API RP 571 の損傷メカニズム体系[5]で「何が起こり得るか」から特定する
• 認定事業所制度により、高度なリスクアセスメントとIoT活用は「連続運転最大8年・検査周期最大12年」という明確な経営リターンに変換される[3]
• 腐食・減肉管理の精度は測定記録の蓄積の精度で決まる。定点管理と減肉速度・余寿命評価をデータとして資産化する
• 検査資源はRBI/RBM で選択と集中[4]。全数一律の開放から、損傷メカニズムとリスクに応じた検査計画へ
• 割れ系は発生条件の管理と き裂検査で守り、き裂発見時は FFS（API 579-1/ASME FFS-1、HPIS Z 101）[4]で運転継続可否を工学的に評価する
• 点検のデジタル化は防爆規制と表裏一体。危険区域の精緻化とセットで進める
• 保全サービスの外注は「作業の委託」ではなく「データが手元に残る契約」として設計する

次回は、規制が品質サイドから保全を規定する医薬・製薬設備を扱う。GMP のもとでは、設備保全・校正・記録が品質保証システムの一部になる——化学プラントとはまた異なる「制度と保全の関係」を解説する。

参考文献

[1] 公益社団法人日本プラントメンテナンス協会「2022年度 メンテナンス実態調査報告書」（化学工業の総保全費比率3.96%・総保全費推計、保全費の内訳）

https://www.jipm.or.jp/company/report/images/202309.pdf

[2] 消防庁「令和６年中の石油コンビナート等特別防災区域の特定事業所における事故概要」（令和7年5月28日公表）— 事故件数443件、物的要因（腐食疲労等劣化など）233件・56%

https://www.fdma.go.jp/pressrelease/houdou/items/250528_tokusai_1.pdf

[3] 高圧ガス保安協会「スーパー認定・自主保安認定」— 認定事業所の連続運転4年間等、スーパー認定事業所の連続運転最大8年・保安検査周期最大12年（2017年4月制度開始）

https://www.khk.or.jp/certification/

[4] 一般社団法人日本高圧力技術協会 HPIS 規格 —「HPIS Z 106:2010 リスクベースメンテナンス」および「HPIS Z 101 供用適性評価（FFS: き裂状欠陥の評価手順、API 579-1/ASME FFS-1 と整合）」

https://www.hpij.org/publication

[5] American Petroleum Institute, "API Recommended Practice 571, Damage Mechanisms Affecting Fixed Equipment in the Refining Industry"（2003年初版、2020年第3版）— 60以上の損傷メカニズムの体系

https://www.api.org/products-and-services/standards/important-standards-announcements/recommendedpractice571

[6] 日本産業規格 JIS Z 8115:2019「ディペンダビリティ（総合信頼性）用語」（予防保全・状態基準保全等の定義）

https://webdesk.jsa.or.jp/books/W11M0090/index/?bunsyo_id=JIS+Z+8115:2019

次回予告

第5回: 医薬・製薬設備の予防保全（GMP観点）— 品質システムとしての保全

• GMP 省令が求める構造設備の維持管理と保全の位置づけ
• 適格性評価（DQ/IQ/OQ/PQ）・校正管理と保全業務の関係
• 変更マネジメント — 部品交換が「変更管理」になる世界
• データインテグリティと保全記録