極低温用トップエントリーボールバルブ API 6D トップエントリーボールバルブ 極低温用バルブ

I. 製品概要

II. 主要属性仕様

A. 寸法および圧力パラメータ

• 公称直径DN25からDN300までを網羅し、パイプラインの多様な流量ニーズに対応します。LNG移送システムでは、DN50バルブで最大80 m³/hの流量を巧みに制御でき、流量とシステムのコンパクトさの絶妙なバランスを実現します。
• 圧力定格API 6Dに準拠しており、クラス150、300、600などの圧力クラスをサポートしています。たとえば、クラス300バルブは5.17MPaの動作圧力に耐えることができるため、中圧極低温貯蔵および輸送システムに最適です。
• 温度範囲: -196℃（液体窒素の沸点）から100℃まで安定して動作するように設計されています。特殊な断熱設計により、冷熱損失を抑え、バルブ表面への外部からの結露を防ぎます。

B. 材料構成

• バルブ本体とボール:
  • 標準的な極低温用途には、ASTM A352 LCBなどの低温炭素鋼が用いられます。LCBは低温域において優れた靭性を誇り、-27℃におけるシャルピー衝撃エネルギーは46J以上で、冷間脆性を効果的に抑制します。
  • より腐食性の高い極低温環境では、ASTM A351 CF8（304ステンレス鋼）やCF8M（316ステンレス鋼）などのステンレス鋼が使用されます。これらの材料は、湿潤LNGなどの不純物を含む極低温媒体に対して優れた耐食性を備えています。
• シーリング部品:
  • 一次シールは、スプリングプリロードを備えたポリテトラフルオロエチレン（PTFE）を採用しています。PTFEは低温でも優れた弾性を維持し、摩擦係数も低いため、熱収縮下でも信頼性の高いシール性能を発揮します。
  • 高圧極低温環境では、金属対金属シール（例：インコネル625コーティング）をご利用いただけます。これらのシールは、より高い圧力差に耐え、優れた耐摩耗性を発揮します。

C. 構造的および運用上の特徴

• トップ – エントリーデザインバルブ本体には上部アクセスフランジが装備されています。メンテナンス時にパイプラインフランジを取り外す必要がなく、ボール、ステム、シールなどの内部部品を上部から直接取り外し、交換できます。この設計により、サイドエントリーバルブと比較して、メンテナンス時のダウンタイムを50%以上削減できます。
• ステムシーリンググラファイトパッキンとOリングを組み合わせた多層シール構造を採用し、極低温媒体の漏洩や外気の侵入を効果的に遮断し、バルブ内部の低温環境を維持します。
• 動作モード手動、空気圧、または電動アクチュエータを搭載可能です。遠隔制御LNGターミナルでは、防爆認証を取得した電動アクチュエータが選ばれることが多く、正確な流量制御が可能です。

III. 機能の説明

A. 効率的なメンテナンスのためのトップエントリー設計

B. 極低温耐性シーリング技術

• 一次シールには、スプリングプリロード付きのPTFEが使用されています。スプリングは低温時のPTFEの体積収縮を補正し、シールとボール間の継続的な接触を確保します。
• 火災や極端な温度変動などにより一次シールが故障した場合、二次金属バックアップシールが作動し、極低温媒体の大規模な漏れを防止します。
  -196℃の条件をシミュレートしたテストでは、バルブの漏れ率は1×10⁻⁶ cm³/s未満であり、API 6D漏れ基準をはるかに下回っています。

C. APIコンプライアンスと安全性保証

• 圧力試験定格圧力の1.5倍の水圧試験と定格圧力の1.1倍の空気圧試験に耐え、構造の完全性を確保します。
• 極低温性能試験: バルブは液体窒素を使用して-196℃まで冷却され、複数回の開閉サイクルを経て、低温での動作能力が検証されます。
• 耐火設計オプションで耐火安全認証（API 607）を取得できます。火災発生時には、金属製バックアップシールとグラファイトパッキンが一時的なシール状態を維持し、LNGなどの可燃性極低温媒体の漏洩を防止します。

D. 低温における材料の靭性

• LCBスチール焼入れ焼戻し熱処理により結晶構造が微細化され、低温での衝撃靭性が大幅に向上します。-46℃でのシャルピー衝撃試験では、衝撃エネルギーは40Jに達し、規格の27Jを大きく上回ります。
• ステンレス鋼腐食性成分を含む媒体（硫黄含有量の高いLNGなど）には、316Lステンレス鋼を使用します。モリブデンを含有しているため耐食性が向上し、-196℃でも優れた靭性を維持します。