PVC、真鍮、ステンレス、それとも炭素鋼?

バルブは、ガスまたは液体の配管システム内でさまざまな機能を果たします。 これには、流量の制御、流れのオン/オフ、逆流の防止、圧力の調整と軽減が含まれます。 アプリケーションのニーズに応じて、プラグ、グローブ、ゲート、バタフライ、ボール バルブなどのさまざまなバルブ設計が利用可能です。

ただし、安全で耐久性があり、互換性があり、メンテナンスが容易な配管システムの最も重要な要素の 1 つは、バルブ本体の材料の組成です。 バルブは極端な圧力や温度条件にさらされることがあります。 攻撃的で研磨性のガス、スラリー、液体の応力と負荷に耐えることができる必要があります。 組成の違いにより、多くの場合、あるバルブ材料が別のプロジェクトよりもあるプロジェクトにより適しています。 用途に最適なバルブ材料を確実に取り付けるためには、それぞれの特性、長所、短所を認識することが重要です。

PVC、スチール、真鍮など、適切なバルブ本体の材質を選択すると、配管システムをより良い状態に保ち、機能寿命を延ばします。 ユーザーは、バルブの目的の位置での圧力と温度の要件を決定する必要もあります。

亜鉛と銅の合金である真鍮は、石油およびガス産業、HVAC 用途から水処理システムに至るまでの用途で使用される一般的なバルブ材料です。 真鍮は鋼よりも柔らかいため、成形が容易であり、商業用および住宅用の配管システムなどの用途でも好まれる選択肢です。

ただし、真鍮バルブの使用には注意が必要です。FDA は、鉛フリーであることが認定されていない限り、飲料水や食品および飲料用途に真鍮バルブを使用することを承認していません。

弱酸性またはアルカリ性の溶液では、黄銅は脱亜鉛反応を起こす可能性があり、亜鉛が失われ、銅がバルブ材料上に残ります。 軽度の場合は、弁の色が黄色からピンクに変わるという表面上の変化のみが起こります。 ただし、重度の脱亜鉛は真鍮の弱体化を引き起こし、場合によってはバルブに穴が開いたり破損したりする可能性があります。

真鍮はPVCよりも高価であり、プラスチックバルブよりも優れた耐腐食性があります。 真鍮製バルブはプラスチックよりも高い熱に耐えることができるため、家庭用配管システムに最適な選択肢となります。 さらに、真鍮製バルブは材質が柔らかいため、天然ガスや HVAC 用途などのより軽い産業用途や都市用途でよく使用されます。

真鍮のバルブはその化学組成により、ステンレス鋼のバルブよりも溶接がしやすい傾向にあり、真鍮の方が汎用性が高く、成形や成形の費用が安くなります。 真鍮製バルブの圧力定格は最大 3,000 ポンド/平方インチ (psi) です。

鋼には多くのグレードがありますが、工業用途で最も一般的に使用される 2 つのタイプは、ステンレス鋼バルブと炭素鋼バルブです。

クロムとニッケルを混合した鉄合金であるステンレス鋼バルブは、高圧および高温の用途や、原油精製所、醸造システム、食品加工、海洋環境などの過酷な腐食環境での使用に最適です。

腐食は、バルブ本体の材質に影響を与える可能性のある主な問題の 1 つです。 高温高圧の差にさらされると腐食特性が悪化して、キャビテーション浸食が発生する可能性があります。 ただし、ステンレス鋼は、適切な条件下では他の材料に比べて耐摩耗性が高いバルブ材料の 1 つであり、この腐食に耐えることができます。 これは、ステンレス鋼に酸化された耐食性の表面を与えるクロムの存在によるものです。

食品および飲料業界では、バルブおよび配管材料の慎重な選択が特に重要です。 配管システムがさらされる要素の温度、圧力、粘度などのさまざまな要因を考慮する必要があるため、最適な製品の必要性が非常に重要です。

ステンレス鋼製バルブは、食品加工業界、特に直接接触型バルブで一般的に使用されています。 厳格な衛生基準により、システムを清潔に保ち、食品を安全に取り扱うために強力な腐食性洗浄剤が使用されており、これらのシステムで使用される材料はすべて、それらの洗浄剤に対して高い耐性を備えている必要があります。

さらに、ステンレス鋼は電解研磨することで細菌の増殖を促進する可能性がある表面の欠陥を滑らかにし、非常にきれいな表面を残すことができます。 食品、飲料、医薬品ユニットは、ステンレス鋼バルブのこの滅菌機能の恩恵を受けます。

原子力発電所および化石発電所には、高温高圧条件が蔓延する重要な用途が含まれます。 この場合、オーステナイト系ステンレス鋼のバルブがより良い選択となります。 同様に、紙パルプ製造装置では、高い耐薬品性を備えたステンレス鋼バルブが使用されています。

ステンレス鋼のバルブは真鍮製のバルブよりも高価なオプションですが、耐久性、弾力性に優れ、通常は耐腐食性に優れています。 これにより、ステンレス鋼バルブの耐用年数が長くなり、メンテナンスの手間がかからず、コスト効率の高いオプションとなります。 ステンレス鋼製バルブの圧力定格は最大 10,000 psi です。

低合金鋼としても知られる炭素鋼は、炭素と鉄および他の合金元素の混合物です。 炭素鋼材料に含まれる炭素の正確な量に応じて、軟鋼から中炭素鋼、高炭素鋼、超高炭素鋼まで、さまざまなグレードが用意されています。 カーボン含有量が高くなるほど、バルブの材質は硬くなる傾向があります。 ただし、硬度が増すにつれて、材料は展性と延性を失います。 軽度および中程度の炭素鋼は展性があり、特定の用途に合わせて設計できます。

炭素鋼は、油圧ベースのプロセス、化学プラント、発電プラントなどのさまざまな産業用途で使用されています。 油圧ベースの用途では、水やその他の液体の腐食傾向に対する高い耐性を備えた炭素鋼バルブが使用されます。 炭素含有量が高いため、非常に優れた機械的特性があり、バルブ装置の強度と耐久性が向上します。 炭素鋼バルブは、その卓越した引張強度と衝撃値により、高圧がかかる産業プラントに最適です。

ステンレス鋼のバルブと比較すると、炭素鋼のバルブにはクロムが含まれていないため、錆び、腐食、変色、汚れが発生しやすくなります。 ただし、炭素鋼バルブはステンレス鋼バルブよりも安価です。 したがって、プロセスに高い耐食性が必要ない場合、炭素鋼バルブは経済的なソリューションとなります。

ポリ塩化ビニル (PVC) で作られたバルブは、真鍮や鋼よりも軽く、製造コストが安く、耐食性があるため、灌漑システム、商業用および住宅用の配管パイプ、塩素環境などの用途に役立ちます。 PVC バルブは日光や酸化に耐性があり、酸、塩基、塩溶液、有機溶媒に対する幅広い化学的適合性を備えています。

ただし、PVC は 140 F を超える温度で反ります。これは PVC の最大推奨動作温度です。 プラスチックの熱膨張係数は真鍮やステンレス鋼よりも大きいため、PVC は高温用途には適していません。 同様に、破裂圧力が低いという特性により、高圧用途には使用できません。

一方、PVC バルブは、氷点に近い温度または氷点よりわずかに低い温度でも良好に機能します。 PVC の引張強度は温度が低下するにつれて増加し、高圧下である程度の膨張能力を備えています。 ただし、温度が下がるとプラスチックの耐衝撃性が低下し、配管材料にも脆性が現れる可能性があるため、システムへの物理的な衝撃を避けるように注意してください。

金属バルブと比較すると、PVC バルブは製造に必要なエネルギーが少なく、リサイクル可能であるため、より環境に優しい選択肢です。 また、PVC は他の材料ほど腐食しないため、時間が経っても流量が均一になります。

PVC バルブは取り付けが比較的簡単で安価で、耐用年数が長く、メンテナンス費用が少なく、キャビテーションに対する耐性が優れています。 これが、プラスチック製バルブが廃水処理システム、一部の化学処理、食品、医薬品、石油精製所でも使用される理由です。

バルブボディの材質の選択は、バルブのタイプの選択と同じくらい重要です。 バルブ本体の材質を適切な条件で長期間使用できることを保証するには、ユーザーはバルブが設置される目的と条件を理解する必要があります。 したがって、材料を適切に選択できます。

ギルバート・ウェルスフォード・ジュニアは、ValveMan の創設者であり、3 世代目のバルブ起業家です。 ウェルズフォード氏は、祖父が始め、父親が成長し、さらに拡大してきた遺産を築くことに重点を置いています。 詳細については、valveman.com をご覧ください。