バルブ本体によく使用される材料

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前述のテキストを満たすバルブ本体の一般的な材質には、炭素鋼、低温炭素鋼、合金鋼、オーステナイト系ステンレス鋼、鋳造銅合金チタン合金、アルミニウム合金などがありますが、その中で炭素鋼が最も広く使用されている本体材質です。今日はここでバルブ本体によく使用される材料をまとめます。

バルブ本体材質 標準 温度 /℃ 圧力 /MPa 中くらい
ねずみ鋳鉄 -15～200 ≤1.6 水、ガス、

 
黒色可鍛鋳鉄 -15～300 ≤2.5 水、海水、ガス、アンモニア

 
ダクタイル鋳鉄 -30～350 ≤4.0 水、海水、ガス、空気、蒸気

 
炭素鋼（WCA、WCB、WCC） ASTM A216 -29～425 ≤32.0 水、油、ガスなどの非腐食性用途
低温炭素鋼（LCB、LCC） ASTM A352 -46～345 ≤32.0 低温アプリケーション
合金鋼（WC6、WC9）

(C5、C12)

 ASTM A217 -29～595

-29～650

 高圧 非腐食性媒体 /

腐食性媒体
オーステナイト系ステンレス鋼 ASTM A351 -196～600 腐食性媒体
モネル合金 ASTM A494 400 フッ化水素酸を含む媒体
ハステロイ ASTM A494 649 希硫酸などの強い腐食性媒体
チタン合金 腐食性の高いさまざまな媒体
鋳造銅合金 -273～200 酸素、海水
プラスチックとセラミック ～60 ≤1.6 腐食性媒体

 

コード 材料 標準 アプリケーション 温度
ワールドカップ 炭素鋼 ASTM A216 水、油、ガスなどの非腐食性用途 -29℃～+425℃
LCCB の 低温鋼 ASTM A352 低温アプリケーション -46℃～+345℃
LC3 3.5%Ni-鋼 ASTM A352 低温アプリケーション -101℃～+340℃
WC6 1.25%Cr0.5%Mo鋼 ASTM A217 水、油、ガスなどの非腐食性用途 -30℃～+593℃
WC9 2.25Cr
C5 5%Cr 0.5%Mo ASTM A217 軽度または非腐食性の用途 -30℃～+649℃
C12 9%Cr 1%Mo
CA15(4) 12%Cr鋼 ASTM A217 腐食性用途 +704℃
CA6NM(4) 12%Cr鋼 ASTM A487 腐食性用途 -30℃～+482℃
CF8M 316SS ASTM A351 腐食性、超低温または高温非腐食性アプリケーション -268℃～+649℃、425℃以上または指定炭素含有量が0.04%以上
CF8C 347SS ASTM A351 高温、腐食性用途 -268℃～+649℃、540℃以上または規定の炭素含有量が0.04%以上
CF8 304SS ASTM A351 腐食性、超低温または高温非腐食性アプリケーション -268℃～+649℃、425℃以上または規定の炭素含有量が0.04%以上
CF3 304LSS ASTM A351 腐食性または非腐食性の用途 +425℃
CF3M 316LSS ASTM A351 腐食性または非腐食性の用途 +454℃
CN7M 合金鋼 ASTM A351 熱硫酸に対する優れた耐腐食性 +425℃
M35-1 モネル ASTM A494 溶接可能なグレードで、有機酸および塩水腐食に対する耐性が優れています。

最もアルカリ性の溶液に対する耐腐食性

 +400℃
N7M ハステロイB ASTM A494 フッ化水素酸の様々な濃度と温度に適しており、硫酸とリン酸に対する耐腐食性が良好です。 +649℃
CW6M ハステロイC ASTM A494 高温では、ギ酸、リン酸、亜硫酸、硫酸に対して高い耐腐食性があります。 +649℃
40年 インコネル ASTM A494 高温用途での使用に適しており、腐食性の高い流体媒体に対して優れた耐腐食性を備えています。

 

PERFECT は、工業用バルブの完全な在庫製造業者および販売業者として、さまざまな業界に供給される完全なバルブ製品ラインを提供しています。使用可能なバルブ本体の材質には、炭素鋼、ステンレス鋼、チタン合金、銅合金などがあり、お客様のバルブのニーズに合った材質を簡単に見つけることができます。

 

制御弁シート漏れクラス

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過去の記事では「バルブの漏れの原因" そして "工業用バルブの漏れ率基準」、今日ここで引き続き、バルブの漏れクラスと分類について説明します。

ANSI FCI 70-2 は、制御弁シート漏れの業界標準であり、制御弁の 6 つの漏れクラス (クラス I、II、III、IV、V、VI) を指定し、テスト手順を定義し、ANSI B16.104 に取って代わります。最も一般的に使用されるのは、クラス I、クラス IV、およびクラス Vl です。エンジニアリング設計では、媒体の特性とバルブの開放頻度に応じて、金属弾性シールまたは金属シールを選択する必要があります。金属シートバルブシールのグレードは、注文契約で規定する必要があります。レート I、Ⅱ、Ⅲは、要求レベルが低いためあまり使用されず、通常は少なくとも Ⅳ を選択し、より高い要求の場合は V または Ⅵ を選択します。

 

制御弁シートの分類 (ANSI/FCI 70-2 および IEC 60534-4)

漏れクラス 最大許容漏れ量 テスト媒体 テスト圧力 テスト評価手順 バルブタイプ
クラスI / / / テストは必要ありません 金属または弾性シートバルブ
クラス II 定格容量0.5% 50～125°F（10～52°C）の空気または水 3.5バール、作動差圧のいずれか低い方 45～60 psigまたは最大作動差圧のいずれか低い方 商用ダブルシート制御弁またはバランスシングルシート 制御弁 ピストンリングシールと金属同士のシートを備えています。
クラス III 定格容量0.1% 上記のように 上記のように 上記のように クラス II と同じですが、シートとシールの密閉度がさらに高くなります。
クラスIV 定格容量0.01% 上記のように 上記のように 上記のように 非常にタイトなピストン リングまたはその他のシール手段と金属対金属シートを備えた、商用のアンバランス型シングル シート コントロール バルブとバランス型シングル シート コントロール バルブ。
クラス V 0.0005 ml/分、ポート径1インチあたり、差圧psi 50〜125°F（10〜52°C）の水 バルブ プラグ全体の最大サービス圧力降下は、ANSI 本体定格を超えないようにします。 バルブプラグの最大使用圧力はANSI定格を超えないこと 金属シート、アンバランス型シングルシート制御弁、または優れたシートとシールの密閉性を備えたバランス型シングルシート設計
クラス VI ポート径に応じて次の表に示す量を超えないようにしてください。 50～125 F（10～52C）の空気または窒素 3.5 bar (50 psig) またはバルブプラグ全体の最大定格差圧のいずれか低い方。 バルブプラグの最大使用圧力はANSI定格を超えないこと 弾性シート制御バルブは、「O」リングまたは同様の隙間のないシールを備えたアンバランス型またはバランス型のシングルシートです。

 

 

 

バルブの漏れの原因は何ですか?

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バルブは石油化学産業のパイプラインシステムにおける主な漏れ源の 1 つであるため、バルブの漏れは非常に重要です。バルブの漏れ率は実際にはバルブの密閉レベルであり、バルブの密閉性能は、媒体の漏れを防ぐバルブの密閉部品の能力を指します。

バルブの主なシール部品には、開閉部品とシートの接触面、パッキンとステムとパッキンボックスの嵌合、バルブ本体とボンネットの接続などがあります。前者は内部漏れに属し、バルブの媒体遮断能力と機器の正常な動作に直接影響します。最後の2つは外部漏れ、つまり内部バルブからの媒体漏れです。外部漏れによる損失と環境汚染は、内部漏れによる損失と環境汚染よりも深刻であることが多いです。では、バルブの漏れの原因は何か知っていますか？

鋳造および鍛造バルブボディ

鋳造工程で形成される砂穴、砂、スラグ穴、気孔などの品質欠陥と、ひび割れや折れなどの鍛造品質欠陥は、どちらもバルブ本体の漏れを引き起こす可能性があります。

パッキング

ステム部分のシールは、バルブ内のパッキンで、ガス、液体、その他の媒体の漏れを防ぐように設計されています。バルブの漏れは、パッキンの取り付けプロセスにおいて、グランド締結のたわみ、パッキンボルトの不適切な締結、パッキンの少なさ、パッキン材料の誤り、パッキンの取り付け方法の誤りによって発生します。

シーリングリング

シールリングの材質が不適切または不適切、本体との表面溶接品質が悪い、ねじ山、ネジ、圧力リングが緩んでいる、シールリングの取り付け、または圧力テストで発見されなかった欠陥のあるシールリングを使用していることが原因で、バルブの漏れが発生しています。

シール面

シール面の粗い研磨、バルブステムと閉鎖部品の組み立てのずれ、シール面材料の品質選択の不適切さは、シール面とバルブステムの接触部分からの漏れの原因となります。

 

一般的に、バルブの外部漏れは主に鋳造本体、フランジ、パッキンの品質不良または不適切な取り付けによって発生します。内部漏れは、開閉部分とジョイントのシートシール面、バルブ本体とボンネットのジョイント、バルブの閉位置の 3 つの部分で発生することがよくあります。

さらに、バルブの種類、媒体の温度、流量、圧力が不適切であったり、バルブスイッチが完全に閉じられなかったりすると、バルブの漏れが発生します。特に高温高圧条件、可燃性、爆発性、毒性、腐食性の媒体ではバルブの漏れは許されないため、バルブは漏れに対する使用条件の要件を満たす信頼性の高いシール性能を提供する必要があります。

バルブのキャビテーションを防ぐにはどうすればいいですか?

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ディスクとシート、および制御弁の内部の他の部品と 減圧弁 バルブには摩擦、溝などの欠陥が現れますが、そのほとんどはキャビテーションが原因です。キャビテーションとは、気泡の蓄積、移動、分裂、除去の全過程のことです。バルブが部分的に開いた状態で液体が通過するとき、速度が増加する領域またはバルブが閉じた後、静圧は液体の飽和圧力よりも低くなります。このとき、低圧領域の液体は蒸発し始め、液体内の不純物を吸収する小さな気泡を生成します。気泡が再び液体の流れによってより高い静圧の領域に運ばれると、気泡は突然破裂または爆発します。このような水力流動現象をバルブキャビテーションと呼びます。

キャビテーションの直接的な原因は、急激な抵抗の変化によって引き起こされるフラッシングです。フラッシングとは、減圧後の飽和液体の高圧が飽和蒸気と飽和液体の一部に変化し、部品の表面に滑らかな摩擦気泡が形成されることを指します。

キャビテーション中に気泡が破裂すると、衝撃圧力は最大2000Mpaに達し、ほとんどの金属材料の疲労破壊限界を大幅に超えます。気泡破裂は騒音の主な発生源であり、それによって発生する振動は最大10KHZの騒音を発生し、気泡が多いほど騒音は深刻になります。また、キャビテーションによりバルブの支持力が低下し、バルブ内部の部品が損傷し、漏れが発生しやすくなります。 バルブ キャビテーション？

 

  • 多段減圧

内部部品を多段に減圧し、つまり、バルブを通過する圧力降下をいくつかの小さな部分に分割することで、静脈収縮部の圧力が蒸気圧力よりも高くなり、蒸気泡の形成を回避し、キャビテーションを排除します。

 

  • 材料の硬度を高める

バルブが損傷する主な原因の 1 つは、材料の硬度が気泡の破裂によって放出される衝撃力に耐えられないことです。ステンレス鋼をベースにしたストライカー合金の表面処理またはスプレー溶接により、硬化した表面が形成されます。一度損傷しても、再度の表面処理またはスプレー溶接により、機器の耐用年数を延ばし、メンテナンス コストを削減できます。

 

  • 多孔質スロットル設計

特殊なシートとディスク構造により、液体の流れの圧力が飽和蒸気圧よりも高くなり、バルブ内の注入液体の運動エネルギーが熱エネルギーに変換され、気泡の発生が減少します。

一方、スリーブの中央で気泡が破裂するようにすることで、シートやディスクの表面が直接損傷するのを回避します。

 

酸素パイプラインのバルブの選び方は？

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酸素は典型的には活性な化学的性質を持っています。それは強い酸化力と可燃性物質であり、金、銀、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトンなどの不活性ガスを除いて、ほとんどの元素と結合して酸化物を形成できます。酸素が可燃性ガス（アセチレン、水素、メタンなど）と一定の割合で混合された場合、またはパイプバルブが突然の火災に遭遇した場合、爆発が発生します。酸素ガス輸送の過程でパイプラインシステム内の酸素の流れが変化するため、欧州産業ガス協会（EIGA）は標準IGC Doc 13 / 12E「酸素パイプラインおよび配管システム」を開発し、酸素の動作条件を「衝撃」と「非衝撃」に分けました。「衝撃」はエネルギーを刺激しやすく、燃焼や爆発を引き起こすため危険な場合です。酸素バルブは典型的な「衝撃機会」です。

酸素バルブは、酸素パイプライン用に設計された特殊なバルブの一種で、冶金、石油、化学、その他の酸素に関わる業界で広く使用されています。酸素バルブの材質は、パイプライン内の粒子や不純物の衝突を防ぐために、作動圧力と流量に制限されています。したがって、エンジニアは、酸素バルブを選択する際に、摩擦、静電気、非金属発火、起こり得る汚染物質（炭素鋼の表面腐食）などの要因を十分に考慮する必要があります。

酸素バルブはなぜ爆発しやすいのでしょうか?

  • パイプ内の錆、ほこり、溶接スラグはバルブとの摩擦により燃焼を引き起こします。

輸送の過程で、圧縮された酸素は油、酸化鉄スクラップ、または小粒子燃焼体（石炭粉、炭素粒子、有機繊維）と擦れ、衝突し、大量の摩擦熱が発生し、パイプや機器の燃焼を引き起こします。これは、不純物の種類、粒子サイズ、気流速度に関係しています。鉄粉は酸素と燃焼しやすく、粒子サイズが細かいほど発火点が低くなります。速度が速いほど、燃えやすくなります。

  • 断熱圧縮された酸素は可燃物を発火させる可能性があります。

バルブ内の油やゴムなどの発火点の低い材料は、局所的に高温になると発火します。金属は酸素の中で反応し、酸素の純度と圧力が上昇すると、この酸化反応は著しく激化します。例えば、バルブ前は15MPa、温度は20℃、バルブ後部の圧力は0.1MPaで、バルブを素早く開くと、断熱圧縮式の計算によると、バルブ後の酸素温度は553℃に達し、一部の材料の発火点に達したり、それを上回ったりします。

  • 高圧純酸素中の可燃物の発火点が低いことが酸素バルブ燃焼の誘因である。

酸化反応の強さは酸素の濃度と圧力に依存します。純酸素では酸化反応が激しく起こり、同時に大量の熱を放出するため、高圧純酸素中の酸素バルブは大きな潜在的危険性をはらんでいます。テストにより、火災の爆発エネルギーは圧力の2乗に反比例することが示されており、これは酸素バルブに大きな脅威をもたらします。

パイプ、バルブ継手、ガスケット、およびパイプライン内で酸素と接触するすべての材料は、酸素の特殊な特性のため、設置前に厳密に洗浄し、パージおよび脱脂して、製造プロセスでスクラップ鉄、グリース、ほこり、および非常に小さな固体粒子が生成されたり、残されたりしないようにする必要があります。バルブを通過する酸素にこれらが含まれると、摩擦燃焼や爆発の危険が発生しやすくなります。

酸素に使用するバルブの選び方は？

一部のプロジェクトでは、 ゲートバルブ 設計圧力が0.1mpaを超える酸素パイプラインには使用しないでください。これは、ゲートバルブのシール面が相対運動（バルブの開閉）の摩擦によって損傷し、小さな「鉄粉粒子」がシール面から剥がれ落ちて簡単に発火する可能性があるためです。同様に、別のタイプのバルブの酸素ラインも、バルブの両側の圧力差が大きく、バルブが急速に開いた瞬間に爆発します。

  • バルブタイプ

酸素パイプラインに設置されるバルブは一般的にグローブバルブであり、バルブ媒体の一般的な流れ方向は下向きと下向きですが、酸素バルブは反対方向であるため、良好なステム力とバルブコアの迅速な閉鎖が保証されます。

  • バルブ材質

バルブ本体: 3MPa 未満ではステンレス鋼の使用を推奨します。3MPa を超える場合は、インコネル 625 またはモネル 400 合金鋼を使用します。

  • トリム

（１）バルブ内部部品はインコネル625で処理され、表面硬化処理が施されなければならない。

（２）バルブステム／スリーブの材質はインコネルX-750またはインコネル718である。

（３）非減圧弁であり、元のパイプと同じ口径を維持する必要があります。バルブコアシートはハードサーフェシング溶接には適していません。

（４）バルブシールリングの材質は、グリースを含まない成形グラファイト（低炭素含有量）である。

（５）上部バルブカバーには二重パッキンを採用しており、パッキンは耐高温グリースフリーグラファイト（468℃）です。

（6）バリや溝の流れに含まれる酸素は高速摩擦を生じ、多量の熱が蓄積され、炭素化合物とともに爆発する可能性があるため、バルブの内面仕上げはISO 8051-1 Sa2の要件を満たす必要があります。

 

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