フルポートボールバルブ | 精密鋳造 & カスタムメーカー

1. 導入

フルポートボールバルブは、内部パイプラインの直径に等しいポート直径のボールを備えています.

その設計は、バルブのフロー制限を排除します, 圧力降下を最小化します, 侵食を減らす, パイプラインサービスでの豚の豚を許可します.

これらの利点のために、それらはオイルで広く使用されています & ガス, 石油化学, 水, 医薬品および高純度システム.

トレードオフは、サイズと重量がわずかに大きいです, 低ポートバルブと比較してより高いコスト - しかし、多くの産業用アプリケーションでは、運用上の利点が増分コストを上回る.

この記事では、テクニカルのフルポートボールバルブを分析します, 製造業, 運用および調達の視点と、選択と仕様のためのデータ駆動型ガイダンスが含まれています.

2. フルポートボールバルブとは何ですか?

あ フルポート (別名 フルボア) ボールバルブ ボールが鳴った四分の一ターンバルブです (ボールを通る開口部) 設置されている配管と同じ公称直径です.

言い換えると, バルブが紹介します 意図的な制限はありません 完全に開いたときにパイプの流れ領域に.

重要な技術ポイント

• 平等を掘ります: 正しく指定されたフルポートバルブの場合、ボールオリフィス≈パイプの内径 (id).
  これはaとは対照的です 縮小ポート (または削られたボア) ボアがパイプラインIDよりも小さいボールバルブ.
• 油圧の結果: 流れ領域が縮小されていないためです, フルポートバルブがあります 最小限の圧力降下 同じ名目サイズでストレートパイプCVに非常に近い履歴書.
• 同義語: フルポート=フルボア; メーカーは、ボアがわずかに小さい場合でも「フルポート」を使用することがあります。常に実際の内径またはCV曲線を確認します.

3. デザイン & フルポートボールバルブの内部コンポーネント

典型的なフルポートボールバルブコンポーネント:

• 体 / ボンネット: ワンピース, ツーピース, 3ピースまたはスプリットボディデザイン.
  二- 3ピースのデザインは、ラインからバルブを削除することなく、内部のメンテナンスと交換を容易にします.
• ボール (球面閉鎖要素): フルボア球; シートにラップした精度. 表面仕上げとハードフェイス (例えば, クロムメッキ, ステライト) 耐摩耗性に使用されます.
• 座席: ボールを密封します; 材料は、PTFEとピークから高温または研磨サービス用のメタリックシートデザインまで及びます.
• 幹: 作動トルクを送信します; 漏れを防ぐための梱包が含まれています.
• シール & パッキング: Oリング, 強化されたPTFE, 温度/化学に応じてグラファイトまたは金属シール.
• エンドコネクタ: フランジ (ANSI/ASME, から), バットウェルド, ソケットウェルド, ねじ切りされた (NPT, BSP), ソケットまたは衛生トライクランプ.
• アクチュエータインターフェイス: ISO 5211 直接作動のための取り付けパッド (レバー, ギアボックス, 空気圧, 電気, 油圧).

4. 材料, 冶金, フルポートボールバルブのトリム

材料とトリムの選択により、フルポートボールバルブが10年のサービスで生き残るか、数か月ごとに交換が必要かどうかが決まります.

典型的なバルブ本体 & 構造材料

ボール材料 & 表面仕上げ

ボールはメインのシーリングと流れの表面です - その冶金, 硬度と仕上げは、シーリング寿命を決定します.

一般的なボール材料:

• 316Lステンレス (磨かれた) - ほとんどの化学/ペトロのデフォルト, 衛生アプリケーション. 表面仕上げRA≤ 0.4 µm典型; ra≤ 0.2 高純度のµm.
• 硬化 / ハードフェイスステンレス (Stelliteオーバーレイ / 炭化クロムHVOF) - 侵食用 / スラリーサービス.
• ニッケル合金 (モネル, ハステロイ) - 積極的な塩化物/酸サービス用.
• クロムメッキ炭素鋼 - 硬度が必要な場所で使用され、腐食が制御されます (食べ物ではありません).
• PTFEコーティング / PTFEカプセル化ボール - 特別な焦げ付き防止のニーズのため (温度に注意してください).

表面仕上げ:

• 標準的な産業仕上げです 電気磨かれた、または機械的に研磨されています RA 0.2〜0.8 µm.
• 衛生/バイオテクノロジー用, ra≤から電子ポリッシュ 0.5 μm, 無料の鉄を除去するための危険性.
• 研磨サービスで, ボールの表面はしばしばです ハードフェイス (ステライト) または HVOF WC-COコーティング 摩耗の寿命を増やすため.

シート材料 (最も重要なトリムの選択)

シート機能: 圧力に対応しながら、ボールとの漏れのある接触を提供します, 温度と化学物質への曝露.

ソフトシート (一般)

• PTFE (ポリテトラフルオロエチレン) - 化学. 優れた抵抗, 低摩擦. 温度制限約 200 ℃ (連続); 〜260°Cのリスクの高い短い遠足.
• rptfe / 塗りつぶされたPTFE (ガラス, 炭素, 青銅が満たされた) - より良い摩耗 & 耐クリープ性; 最大240〜260°Cまでのサービス.
• ピーク - 機械的強度と熱制限が高い (〜250–260°C), 炭化水素と多くの化学物質に適しています.
• uhmw-or / ポリエチレン - 低温 (極低温) 使用; 低摩擦は貧弱ですが、高.

高温 / 金属シート

• ステライト / ハードステンレスメタルシート (金属から金属へ) - 過熱蒸気用または >250–300°Cおよび研磨川.
• 金属シート + ソフトインサート - ハイブリッド: 構造用の金属シート, 寒いときにシーリング用のソフトPTFEインサート.

グラファイトシール / カーボンシート

• 極端な温度の場合 (>350 ℃) 使用 グラファイトシールまたはグラファイトシートスタックを備えた金属シート.
  グラファイトは高温シーリングを提供しますが、多孔質で、少量の漏れを可能にすることができます; 多くの場合、二次金属席で使用されます.

幹, パッキング & 二次シール

茎の材料

• 通常 316 / 17-4PH / デュプレックス / 合金 腐食と強度のニーズに応じて. 茎は胆嚢に抵抗し、作動トルクに適切なせん断強度を持つ必要があります.

パッキング & ライブロード

• PTFE / 黒鉛 / ptfe-graphiteブレンド ステムパッキング用.
• ライブロードパッキング (スプリングワッシャー) サーマルサイクルのシールを維持し、逃亡者を最小限に抑えます.
• 逃亡排出用 (ガス, VOC) ISO 15848認定パッキングが必要です (例えば, Metallic Springsを備えたPTFE/グラファイトスタック).

5. 種類, エンド接続と作動オプション

専門家, 利用可能なフルポートボールバルブバリアントのエンジニア指向の調査, それらが配管システムに接続する方法, 産業サービスを指定する際に考慮すべき作動の選択肢.

バルブタイプ

(これらのカテゴリを使用して、運用上のニーズ、つまりメンテナンスに一致します, プレッシャー, サイズ, ブタの可能性, 作動トルクと安全。)

エンド接続タイプ (バルブがどのようにパイピングに結合するか)

(圧力クラスごとに選択します, メンテナンス戦略, 植物の基準。)

作動オプション

6. 主要な製造プロセス - フルポートボールバルブ

一次形成: キャスト/鍛造 / バーストック

• 設計ごとの方法: キャスト (砂/インベストメント鋳造) 複雑な場合, 大きな体; 小型または高積分部品の鍛造またはバーストック.
• 鋳物の重要なコントロール: 制御された融解 (EAF/誘導 + LF/VD), セラミックろ過, アルゴンガス, 方向ゲーティング & ライザー, 厚いセクションの悪寒. ターゲットは溶解しました < 5 ppm.
• 典型的な注入温度: 1,550CR-MO合金の場合 - 1,600°C (合金に調整します); 粗い穀物を避けるために、過熱を制限します.

検査: 圧力部品のRT/UT (100% 必要に応じて), 熱い涙の視覚, コアボアの寸法チェック.

大まかな機械加工 & 安定

• 肌を取り除くためのラフなターン/ミル, ライザーの残骸と熱処理を可能にします.
• 同心性とボアアライメントのためにデータム参照を維持します. CMMファーストピース検査を使用します.
• 典型的なラフ化手当: 1–4mm鋳造とコーティング手当に応じて.

熱処理 (必要に応じて)

• 材料あたりの適格サイクルを適用します: 例えば, 合金鋼の正規化/アニール→クエンチ/エアクール→気性. 路地用のPWHT (溶接体または合金鋼用) 記録する必要があります.
• 荷重ごとに炉チャートを記録します (t対時間) そして、ヒートIDで部品をマークします.

仕上げ加工 - 重要なジオメトリ & 公差

• CNCすべての重要な機能を完了します: ボールシートボア, ボールの穴, ステムボア, フランジの顔, 対面.
• ターゲットトレランス (典型的な):

• • 同心性のあるボア: ≤ 0.05 mm 小/MEDバルブのボール軸に; ≤0.1–0.2 mm 非常に大きい.
  • 対面: ASMEごとに、サイズ/クラスに応じて、ASME B16.10許容値±1〜3 mm.
  • バルブボールのランアウト / 球面: ≤0.02–0.05 mm.
  • 表面仕上げ (濡れた): 一般的な≤ ラ 0.4 μm; 衛生≤ ラ 0.25 μm; 高純度≤ ラ 0.2 μm.

• ハードフェイス/HVOFオーバーレイ: 公称の厚さに適用して機械を加えます. 典型的なオーバーレイの厚さ: 0.3–1.0 mm (ステリテ) または 100–300 µm HVOFコーティング用. 債券と亀裂の欠如を確認します.

検査: CMMレポート, 表面仕上げの測定, 硬度マッピング, コーティングの厚さ & 接着テスト.

サブアセンブリ & ラッピングをトリムします

• コンタクトパターンを作成し、シートシーリングを確保するためのボール/シートラッピング/ラッピングフィクスチャー. シートコンタクトバンドを測定し、均一性を確保します.
• シートスプリングを取り付けます, 後部座席, 抗静止ピン, 必要に応じて、圧力緩和/排気継手. 指定されている場合は、ライブロードパッキングプリセット.

ターゲット: 新しいソフトシートの液体サービスのバブルタイト (シートテスト仕様ごとに確認します).

最終アセンブリ & トルク検証

• 完全なバルブを組み立てます, 腺に指定されたトルクプレロードを適用します, 制御されたファスナー締め付けシーケンスに従ってください (トルク乗数または油圧トルク).
  記録されたトルク手順とファスナートルク値.
• アクチュエータをインストールします (供給の一部の場合) ISOを確認してください 5211 装備.

テスト

• 静水圧シェルテスト: 1.5×最大作業圧力 (またはPOごと); ドキュメント圧力, 温度, 期間と観察可能な漏れ. 100% テスト.
• シートリークテスト: ミツバチのために 598 / ISO 5208 数値制限 (液体/ガスの圧力を指定し、ML/minまたはバブルクラスを許可します). 100% テスト.
• 機能サイクリング: 最小 5 圧力下または指定どおりサイクル; 開いた/閉じてトルクを記録し、シート/パッキングの動作を観察します.
• トルク曲線 & cv (サンプリングまたは 100% 重要性ごと): Δp= 0でブレイクアウェイとランニングトルクを測定し、評価したΔp; トルクと圧力曲線を供給するベンダー. CVにはテスト条件を提供する必要があります.
• 逃亡排出 (必要に応じて): ISO 15848 STEMパッキングのテスト / 作動パッケージ.
• NDEレコード: キャスト/溶接に必要なRT/UT/MPI/LPI.

7. 規格, テスト, および認定

指定する主要な標準とテスト:

• デザイン & 製造業: ASME B16.34, 6D火 (パイプラインバルブ), で 12516
• 対面 / 接続を終了します: ASME B16.10, B16.5 (フランジ)
• フランジ掘削: ASME B16.5 / EN1092
• 圧力テスト: API 598, ISO 5208 (シェルとシートテスト)
• 火災テスト: API 607, ISO 10497
• 材料のトレーサビリティ: で 10204/3.1 証明書 (または 3.2) - 化学的および機械的テストレポート
• 逃亡排出: ISO 15848-1/2 ステムシール用
• nde: X線撮影 / 重要な鋳物/溶接のウルトラソニクス; 物質検証のためのPMI
• 表面仕上げ / サニタリー: 3あ, ehedg, ra≤ 0.8 食品/製薬の場合はµm

8. 一般的な障害モード, トラブルシューティング, および緩和

9. フルポートボールバルブの重要なアプリケーション

• 油 & ガス (パイプライン / エクスポートライン): 豚の尻溶接バルブ, 大きなサイズのトルニオン, 砂/固形物のためのハードフェイストリム.
• 石油化学 / 精製中: ハイTプロセスラインとパージループ - アルイボディと金属シート; 必要に応じてPWHT.
• 発電: 給水, ヘッダーと補助幹線 - 過熱蒸気用の合金体と金属シートを使用します.
• 化学処理: 多相および腐食性の流れ - 耐食性合金を選択します (316L, ハステロイ, デュプレックス) 適切な座席 (PTFE/ピークまたは金属).
• 水 & 公共事業: ポンプステーションと計量走行 - 耐久性のある鉄またはステンレス, フランジまたはラグの端.
• スラリー / マイニング: 研磨サービスは、ハードフェイスボールと交換可能な金属/セラミックシートリングを使用します.
• サニタリー / 製薬: トライクランプ, エレクトロポーリング316L, 3-CIPと簡単なメンテナンス用のピースデザイン.
• 極低温 / LNG: 低テンプル材料と特別なシート/パッキング (pctfe/uhmw-or); 拡張された茎.

10. 競合するバルブタイプとの比較

11. 将来の革新: スマートで持続可能なフルポートバルブ

フルポートボールバルブの進化は、2つのトレンドによって駆動されます: 産業用IoT (iiot) 統合と持続可能性 - どちらも効率を向上させ、環境への影響を減らすことを目的としています.

スマートバルブテクノロジー

• 埋め込みセンサー: 圧力付きのフルポートバルブ, 温度, フローセンサー (例えば, スマートボールバルブRusco) リアルタイムデータを中央コントローラーに送信します.
  これにより、予測的なメンテナンスが可能になります。パフォーマンスが低下する前に、オペレーターがシート摩耗または詰まりを促すことができます.
  浄水場で, スマートフルポートバルブは、計画外のダウンタイムを減らしました 40%.
• デジタル双子: フルポートバルブの仮想レプリカ (例えば, ABB能力™プラットフォーム) さまざまな条件下でパフォーマンスをシミュレートします (流量, プレッシャー).
  Exxonmobilはデジタル双子を使用して、オイルパイプラインで完全なポートバルブ操作を最適化します, エネルギー消費を減らす 12%.
• 電気作動 2.0: 次世代の電気アクチュエーター (例えば, Emerson Bettis™) 0.1°の位置精度とエネルギー効率を提供します 50% 空気圧系よりも高い.
  v-notchedフルポートバルブとペアになっています, これらは、高流量プロセスのために正確なスロットリングを可能にします.

持続可能なデザイン

• リサイクル可能な材料: で作られたフルポートバルブ 30% リサイクルステンレス鋼 (例えば, キッツコーポレーション) 二酸化炭素排出量を減らします 15% 対. バージンスチール, EU CSRDに会う (企業の持続可能性報告指令) 要件.
• 低漏れシール: 新しいPTFE-SILICONE COMPOSITEシートは、漏れを減らします <0.0001 stdcm³/s (ISOを超えています 5208 クラスVI), 有毒な液体からの環境への影響を最小限に抑える.
• モジュラー構造: 3Dプリントされたフルポートバルブコア (例えば, SLMテクノロジーの使用) ニッチアプリケーション用のカスタムボアサイズを有効にします, 材料廃棄物を減らす 30% 対. 従来の機械加工.

12. 結論

フルポートボール バルブ 単なるフロー制御デバイス以上のものです; それらは、エネルギーコストを削減する効率性イネーブラーです, ダウンタイムを最小限に抑えます, 重要な産業プロセスで信頼できる運用を確保します.

彼らのユニークなフルボアデザインは、フロー制限を排除します, 高度な材料と建設バリアントが腐食性に合わせて調整しますが, 高温, および高圧環境.

産業はより高い持続可能性とよりスマートな運用を要求するため, フルポートボールバルブは進化し続けます。IoTセンサーの統合, リサイクル可能な材料, および精密作動.

エンジニア向け, 調達チーム, プラントオペレーター, フルポートボールバルブの技術的ニュアンスを理解すること - 材料の選択からメンテナンスまで - パフォーマンスを最適化するための戦略的な義務です, コストを削減する, 環境目標を達成します.

よくある質問

縮小ポートバルブの上にフルポートボールバルブをいつ選択すればよいですか?

フルポートの場合を選択します: (1) 流量は高い (>100 GPM) 圧力降下を最小限に抑える必要があります; (2) メディアには固体が含まれています (スラリー, 廃水) または高粘度です (原油, シロップ);

(3) パイプラインピッグ/クリーニングが必要です. 低流量には低いポートが適しています, 費用に敏感なアプリケーション.

海水のフルポートボールバルブに最適な材料?

デュプレックス 2205 またはスーパーデュプレックス 2507.

これらの合金にはprenがあります (ピッティング抵抗相当数) 32–45の, 塩化物の腐食に抵抗します (>200 ppmcl⁻) 316Lよりも優れています (木材24–26). あ 2205 海水のフルポートバルブは、15〜20年続きます. 5316Lで7年.

フルポートボールバルブをスロットリングに使用できます?

標準的なフルポートバルブは、スロットリングの場合は不十分です (それらは部分的な開口部でキャビテーションを引き起こします).

高流量プロセスを調整します, v-notchedフルポートバルブを使用します (15°–90°Vカット), フローターンダウン比を達成します 50:1 キャビテーションを最小限に抑えます.

フルポートボールバルブの典型的なサービスライフは何ですか?

10–25年, 材料とメンテナンスに応じて.

例えば: (1) 316l化学サービスのフルポート (年次メンテナンス) 15〜20年続きます;

(2) 2205 スラリーサービスでタングステンコーティングを備えたデュプレックス (6-月のメンテナンス) 20〜25年続きます.

フルポートボールバルブの漏れをテストするにはどうすればよいですか?

APIを実行します 598 シートテスト: (1) 1.1×作業圧力を入口に適用します; (2) 出口をブロックし、水中のバルブを浸します;

(3) 泡を確認してください - 泡はISOを示していません 5208 クラスVIコンプライアンス. 大きなバルブ用, バブルカウンターを使用して、漏れを測定します (<0.1 stdcm³/s).