高圧ボールバルブと低圧ボールバルブ: 構造、定格、および選択

高圧ボールバルブと低圧ボールバルブを分けるもの

区分線はバルブの定格圧力クラスであり、サイズや材質ではありません。低圧ボールバルブは通常、ASME クラス 150 に相当する PN16 までの定格があり、水、空気、および一般ユーティリティラインで使用されます。高圧ボールバルブは、炭素鋼の場合、摂氏 38 度で約 102 bar の冷間加工圧力に相当する ASME クラス 600 から始まり、パイプライン、坑口、高圧プロセス システム向けのクラス 900、1500、2500 まで拡張されています。

ASME B16.34 の圧力温度定格表は、これらのクラスに使用される参考資料です。材料グループ 1.1 の炭素鋼本体の場合、摂氏 38 度での公称冷間加工圧力は、クラス 150 で約 19.6 bar、クラス 300 で 51.1 bar、クラス 600 で 102.1 bar、クラス 900 で 153.2 bar、クラス 1500 で 255.3 bar、およびクラス 2500 で 425.5 bar です。 許容圧力降下温度が上昇すると、クラスは常に設計温度とともに読み取られる必要があります。

圧力クラスによって構造がどのように変化するか

シール、トルク、作動

低圧バルブでは、ラインの圧力自体がフローティング ボールを下流のシートに押し付けるため、圧力が上昇するとシールがよりきつくなり、柔らかいシート素材により低コストで気泡を遮断した遮断が実現します。{0}}ソフトシートは使用温度を制限します。これは、非充填 PTFE が通常約 200 ℃までしか使用されないためであり、追加コストで強化 PTFE と PEEK を使用すると範囲が広がります。

高圧では、フローティングボールにかかる力が大きくなりすぎてシートで保持できなくなるため、ボールはトラニオンベアリングで支持され、シートはそれに抗してバネ荷重をかけられます。金属製シートは高温や摩耗性の使用に耐えますが、はるかに高い着座力を必要とするため、高圧バルブには ISO 5211 に準拠した取り付けパッドを備えたギアボックス、空気圧アクチュエータ、または電動アクチュエータが必要です。火災安全設計、静電気防止装置、O リングとグラファイト パッキンの組み合わせによるステム シールも、クラス 600 以上の通常の要件です。-

テストと品質要件

圧力テストは、2 つのファミリーの意見が再び分かれる場所です。低圧バルブは通常、API 598 に準拠したシェルとシートのテストが行​​われ、ソフトシートバルブに適切な許容漏れ率が設定されています。高圧パイプライン バルブは通常、API 6D に従ってテストされます。これには、ダブル ブロックとブリード チェック、ステム バックシート テスト、トルク測定が追加され、重要な注文についてはシートとボディのテストの立会いまたは文書化が必要です。クラスが上がるにつれて、材料のトレーサビリティ、本体の非破壊検査、シール面の溶接肉盛りが標準要件となります。どちらのファミリーでも耐噴出ステム設計が必要ですが、クラス 1500 またはクラス 2500 バルブのステム直径とベアリング配置は、より大きな推力と曲げモーメントに合わせて設計されています。{6}}

損害の大きい間違いを避けるための選択ルール

最高使用圧力のみではなく、最高使用温度における最高使用圧力からクラスを選択し、実際に提供される本体材質に対する ASME B16.34 の定格表を適用してください。

PN16 までのクリーンな低圧サービスにはソフトシートフローティングボールバルブを使用してください。コストが安くなり、確実に密閉できます。

大口径、高サイクルデューティ、または作動が関係するクラス 600 以降、またはそれ以前のクラスからは、操作トルクが制御要素となるため、トラニオン付きバルブに移行してください。

温度、摩耗、または熱サイクルによりポリマー製シートが使用できない場合は、金属製シートを指定し、その後のより高い作動トルクを受け入れます。

発注書に試験基準を記載してください。 API 598 と API 6D は互換性がなく、選択はテスト期間、合格基準、およびドキュメントに影響します。

よくある質問

Q: ボールバルブの高圧とはどのくらいの圧力を指しますか?
一般的な業界の慣例では、クラス 600 以上、またはメートル法で約 10 MPa 以上のバルブは高圧として扱われます。クラス 600 ～ クラス 2500 の定格は、炭素鋼の冷間加工圧力が約 102 bar ～ 425 bar の ASME B16.34 によってカバーされています。

Q: 高圧ボールバルブはなぜトラニオン取り付けボールを使用するのですか?
そうしないと、大きなボールにかかる圧力がすべてシートによって支えられてしまうからです。トラニオン ベアリングはその負荷を受け止め、ボールを中心に保ち、作動トルクをアクチュエータの能力内に保ちます。

Q: ソフトシートバルブは高圧でも使用できますか?
ソフトシートは、クリーンで適度な温度で使用するために高圧で使用されることがありますが、PTFE の温度特性と、高い差圧下でのシート素材の押出によって制限されます。クラス 600 を超えると金属シートが通常選択されます。

Q: 低圧ボールバルブと高圧ボールバルブは同じ方法でテストされますか?
いいえ、低圧バルブは通常、ソフト シート漏れ許容量を備えた API 598 に準拠してテストされますが、高圧パイプライン バルブは通常、ダブル ブロックとブリード、ステム バックシートおよびトルクの検証を追加する API 6D に準拠してテストされます。

Q：クラスによってボディの素材は変わりますか？
はい。肉厚と形状の複雑さが中程度であるため、低クラスでは鋳造ボディが一般的ですが、内部の健全性と圧力封じ込めが重要である高級クラスでは、より重い壁セクションを備えた鍛造ボディが通常です。

Q: クラス 600 を超えるとどのような作動が必要ですか?
操作トルクは圧力と直径に応じて急激に増加するため、ISO 5211 パッドに取り付けられたギア オペレータ、空気圧アクチュエータ、または電動アクチュエータは正常です。手動レバーは通常、より小型で低クラスのサイズに限定されます。