化学パイプラインでよくあるバルブの故障とその防止方法

化学パイプラインでよくあるバルブの故障 単一の要因によって引き起こされることはほとんどありません。多くの化学処理システムでは、バルブの問題は、腐食性媒体、間違った材料の選択、不適切なライニング、不十分なシール適合性、研磨性固形物、結晶化、温度変化、不適切な取り付け、および不十分なメンテナンスの組み合わせによって発生します。

産業用バイヤー、プラントエンジニア、EPC請負業者、販売代理店、およびメンテナンスチームにとって、バルブの故障は単なる修理の問題ではありません。化学物質の漏洩、生産のダウンタイム、安全上のリスク、環境への曝露、アクチュエータの損傷、パイプラインの汚染、予定外の交換コストが発生する可能性があります。低コストのバルブでも、腐食性または研磨性の化学薬品の使用中に早期に故障すると、高価になる可能性があります。

この記事では、化学パイプラインで最も一般的なバルブの故障と、その根本原因を特定する方法、およびバルブの選択、設置、操作、メンテナンス時に故障を防ぐ方法について説明します。ケミカルバルブの選択のより広範な概要については、次のメインガイドから始めてください。 化学処理用工業用バルブ.

化学パイプラインのバルブがユーティリティバルブよりも故障しやすい理由

化学パイプラインは、通常の水、空気、または一般的なユーティリティラインよりも要求が厳しいです。化学設備のバルブは、酸、アルカリ、溶剤、酸化媒体、スラリー、廃水化学物質、結晶化流体、高温、圧力変動、または腐食性の周囲雰囲気にさらされる可能性があります。

これらの状態は、バルブのさまざまな部分を同時に攻撃する可能性があります。

• バルブ本体が腐食したり、肉厚が減少したりする可能性があります。
• ボール、ディスク、プラグ、またはトリムは化学的攻撃を受ける可能性があります。
• シートの変形、膨潤、磨耗、シール力の低下などの原因となります。
• ステムパッキンが劣化し、外部漏れが発生する可能性があります。
• 裏地にひび割れ、水膨れ、剥離、または磨耗が生じる可能性があります。
• バルブトルクがその能力を超えて増加すると、アクチュエータが故障する可能性があります。
• 取り付けや材質の選択が不十分な場合、フランジガスケットから漏れが発生する可能性があります。

化学バルブの故障には材料の適合性と機械的ストレスの両方が関係していることが多いため、購入前に予防を開始する必要があります。正しいバルブのタイプ、材質、ライニング、シール、アクチュエーター、設置、および検査計画はすべて故障防止の一部です。

化学パイプラインにおけるバルブ故障の主な種類

1. 腐食破壊

腐食は、化学パイプラインにおける最も一般的かつ深刻なバルブの故障の 1 つです。ボディ、トリム、ステム、ボール、ディスク、シートエリア、ボルト締め、またはフランジの表面に影響を与える可能性があります。場合によっては、外側から腐食が見られる場合もあります。また、漏れ、高トルク、または圧力テストの不合格後にのみ内部腐食が発見される場合もあります。

バルブ腐食の一般的な原因

• 互換性のない媒体での炭素鋼または標準ステンレス鋼の使用
• 塩化物を多く含むサービスに誤ったステンレス鋼グレードを選択する
• 化学媒体に適さないライニングを使用している
• PTFE、ゴム、またはその他の保護ライニングの損傷
• 高温による化学攻撃の加速
• 排水不良によりデッドゾーンに化学物質が蓄積する
• 露出したコンポーネントを攻撃する外部の腐食性雰囲気

より詳細な材料選択フレームワークが必要なバイヤーは、次のガイドを参照してください。 化学処理用耐食バルブ材料。一般的な予防策については、この記事を参照してください。 バルブの腐食防止 有用な背景も提供します。

腐食故障を防ぐ方法

腐食防止は、正確な作業条件データから始まります。購入者はバルブの材質を選択する前に、化学名、濃度、温度、圧力、流量条件、および洗浄プロセスを提供する必要があります。サービスに応じて、ステンレス鋼、PTFE ライニング、ゴムライニング、チタン、二相ステンレス鋼、ニッケル合金、またはその他の材料が適している場合があります。

塩化物が豊富な、海水、酸化性、または重度の腐食性の用途には、 チタンボールバルブ 標準のステンレス鋼では不十分な場合に評価される場合があります。

2. 内部漏れ

内部漏れとは、バルブが閉位置にある場合でも流れを完全に止めることができないことを意味します。これは、ボールバルブ、バタフライバルブ、ゲートバルブ、グローブバルブ、プラグバルブ、チェックバルブのシール面が損傷したり汚れたりした場合によく発生します。

内部漏れの一般的な原因

• 粒子や研磨媒体によるシートの損傷
• 化学物質の不適合によるソフトシートの膨潤
• ボール、ディスク、プラグ、シート表面の腐食
• 高トルクまたはアクチュエータの故障によりバルブが完全に閉じていない
• 高温時の熱変形
• スロットリングまたはスラリーに使用されるバルブのタイプが間違っている
• シール面に固形粒子が捕捉される

化学プラントでは、内部漏れが製品の混合、逆流、投与ミス、汚染、または安全上の問題を引き起こす可能性があります。このため、シートとシールの材質はバルブ本体の材質と同じくらい重要です。

内部漏れを防ぐには

内部漏れを減らすために、購入者は遮断要件、シートの材質、バルブの種類、媒体の清浄度、固形分含有量、動作温度を確認する必要があります。 PTFE シートは多くのクリーンな腐食性化学薬品サービスに適していますが、ゴムまたはエラストマー シートは化学薬品と温度に適合させる必要があります。研磨スラリーの場合は、標準のソフトシートボールバルブよりも耐摩耗性を考慮して設計されたバルブの方が適している場合があります。

3. 外部漏れ

外部漏洩は、腐食性、有毒、可燃性、または危険な媒体が作業環境に漏れ出す可能性があるため、化学パイプラインにおける最もリスクの高い故障の 1 つです。ステム、パッキングランド、ボディジョイント、フランジガスケット、ドレンプラグ、アクチュエータ取付部などで漏れが発生する場合があります。

一般的な外部漏れ箇所

• ステムパッキンエリア
• 本体とカバーの接合部
• フランジガスケット接続
• ねじ接続
• ライン入りバルブフランジ面
• ダイヤフラムクランプエリア
• バルブ本体の鋳造または溶接の欠陥

ステム漏れはなぜ起こるのか

ステムの漏れは、パッキンの劣化、間違ったパッキン材料、不十分なグランド調整、ステムの腐食、頻繁な運転、熱サイクル、または化学的攻撃によって引き起こされることがよくあります。腐食性のサービスでは、漏れた媒体が周囲の金属部品を攻撃し、時間の経過とともに悪化する可能性があるため、たとえ小さな漏れでも深刻になる可能性があります。

外部漏れを防ぐには

購入者はパッキン材質、ガスケット材質、ボルト締め方法、フランジ規格、取り付けトルク、化学的適合性を確認する必要があります。リスクの高い化学サービスの場合は、該当する場合にはダイヤフラム バルブまたはベローズ シール設計を検討することもできます。ライニングされたバルブの場合、漏れにつながる可能性のある損傷を避けるために、取り付け中にフランジ面のライニングを保護する必要があります。

4. PTFE およびゴムライニングバルブのライニング損傷

ライニングされたバルブは、ライニングが金属本体をプロセス媒体から保護するため、腐食性の化学パイプラインで広く使用されています。ただし、ライニングが損傷すると、金属本体が化学的攻撃にさらされる可能性があるため、ライニングの破損は深刻になる可能性があります。

一般的なライニング損傷のタイプ

• ひび割れ
• 水ぶくれ
• 層間剥離
• ピンホール損傷
• 機械的傷
• 摩耗
• フランジ面ライニングの損傷
• 真空による変形

PTFE ライニングとゴム ライニングは異なる方法で故障します。 PTFE は幅広い耐薬品性を考慮して選択でき、ゴムライニングはスラリーと摩耗を考慮して選択できます。これらのライニング システムを比較する購入者は、次のガイドを参照してください。 PTFEライニングバルブとゴムライニングバルブの比較.

PTFEライニングの破損原因

PTFE ライニングされたバルブは、ライニングの品質が悪い場合、使用温度または圧力の制限を超えた場合、真空条件が考慮されていない場合、媒体が浸透のリスクを引き起こす場合、または研磨粒子がライニング表面を損傷した場合に故障する可能性があります。 PTFE は多くの用途で耐薬品性がありますが、機械的損傷を免れないわけではありません。

PTFE シートと耐薬品性シールを必要とするボールバルブ用途の場合、購入者は、 PTFEボールバルブ 媒体、圧力、温度、バルブの構造によって異なります。

ゴムライニングの破損の原因

ゴムライニングされたバルブは、ゴム配合物が媒体と適合しない場合、温度が高すぎる場合、溶剤がライニングを攻撃する場合、または摩耗がライニングの耐摩耗性を超える場合に故障する可能性があります。ゴムは、特定のスラリーや研磨用途には優れていますが、すべての化学薬品に適しているわけではありません。

スラリー、研磨剤、水処理、および選択された腐食用途について、購入者は比較できます。 ゴムライニングバルブ 腐食保護と耐摩耗性の両方が必要な場合。

5. シートとシールの故障

化学バルブの故障の多くは、シート、シール、O リング、ダイヤフラム、またはパッキン材料から始まります。これらの軟質部品はバルブ本体に比べて小さいかもしれませんが、シール性能と耐用年数を決定することがよくあります。

シートとシールの不具合の一般的な兆候

• 内部漏れ
• 外部漏れ
• 操作トルクの増加
• シールの膨張または変形
• ひび割れまたは硬化したエラストマー
• シートのはみ出しまたは変形
• アクチュエータの信頼性の低下

よくある重大な問題

EPDM、FKM、NBR、PTFE、グラファイト、ゴム材料にはそれぞれ異なる適合範囲があります。 EPDM は水、一部の酸、および一部のアルカリでは良好に機能しますが、一般に多くの油や炭化水素には適していません。 FKM は多くの油や特定の化学物質に有用ですが、万能ではありません。 PTFE は多くの用途で広範な耐薬品性を提供しますが、機械的制限と温度制限は依然として重要です。

化学または水処理システムでバタフライ バルブを使用している購入者は、この記事を参照することもできます。 EPDMバタフライバルブライナー EPDM のシーリングとライナーの動作をより深く理解するために。

6. エロージョン、摩耗、スラリー摩耗

スラリーおよび研磨剤の化学パイプラインでは、バルブの故障は、化学的腐食よりも機械的摩耗によって引き起こされる可能性があります。固体粒子はシートに損傷を与え、ボールやディスクに傷を付け、ライニングを侵食し、シール表面を摩耗させ、漏れ経路を形成する可能性があります。

高リスクのアプリケーション

• 採掘スラリー
• 固形物を含む化学排水
• 脱硫スラリー
• 肥料と鉱物の加工
• 研磨剤の粉末と液体の混合物
• 高速化学物質移送ライン

摩耗故障を防ぐ方法

購入者は、固形分含有量、粒子サイズ、流速、バルブの開き位置、およびバルブが絞りに使用されるかどうかを確認する必要があります。研磨サービスでは、標準バルブよりもゴムライニングバルブ、ダイヤフラムバルブ、および特定のスラリーバルブ設計の方が適している場合があります。

主な間違いは、スラリー パイプライン内の清浄な液体用に設計された標準バルブを使用していることです。材料が化学的に適合していても、機械的に適合していないため、バルブが故障する可能性があります。

7. 詰まり、スケール、結晶化

化学パイプラインでは、結晶化、スケール化、沈殿、または堆積物を形成する媒体を扱うことがあります。これらの堆積物は、動作中に流路を遮断し、完全な閉鎖を妨げ、トルクを増加させ、シートやライニングを損傷する可能性があります。

一般的な原因

• 化学物質の結晶化
• パイプライン内の温度低下
• バルブキャビティ内のデッドゾーン
• 停止中のスラリーの沈降
• フラッシングが不十分である
• 間欠運転
• バルブの向きが間違っている

詰まりのリスクを軽減する方法

バルブのタイプと配管の設計は、化学物質が蓄積する可能性のあるデッドゾーンを減らす必要があります。フラッシュ接続、排水ポイント、正しい設置方向、および定期的な操作は、堆積物関連の故障を減らすのに役立ちます。結晶化のリスクが既知のサービスについては、バイヤーはバルブを選択する前にサプライヤーに通知する必要があります。

8. 高い作動トルク

高い操作トルクは、症状であると同時に故障のリスクでもあります。トルクが増加すると、手動バルブの操作が困難になり、ギアボックスが損傷し、電気または空気圧アクチュエータがバルブを動かせなくなる可能性があります。

高トルクの一般的な原因

• 可動部品の腐食
• シートの膨れや変形
• 析出物と結晶化
• バルブ内に粒子が閉じ込められる
• シート素材が間違っています
• 長期間操作がなかった場合
• アクチュエータのサイズが不適切

高トルクの問題を防ぐ方法

購入者はバルブのトルク データを問い合わせて、適切な安全マージンを持つアクチュエータを選択する必要があります。化学サービスでは、堆積物、腐食、またはシートの変化により、時間の経過とともにトルクが増加する可能性があります。自動バルブの場合、アクチュエータのサイズは公称バルブ サイズだけでなく、実際の動作条件に基づいて決定する必要があります。

9. 電気または空気圧アクチュエータの故障

アクチュエータの故障は、アクチュエータがバルブ システムの一部ではなく付属品として扱われている場合によく発生します。化学パイプラインでは、アクチュエータの信頼性はバルブのトルク、環境、制御信号、デューティサイクル、腐食への曝露、設置品質によって決まります。

アクチュエータ故障の一般的な原因

• 小型アクチュエータのトルク
• 電圧または制御信号が間違っています
• 電動アクチュエータハウジングへの水の浸入
• アクチュエータコンポーネントを攻撃する腐食性蒸気
• デューティ定格を超えた過度のサイクリング
• アクチュエーターとバルブステムの位置ずれ
• デポジットや腐食によるバルブトルクの増加

アクチュエータの故障を防ぐには

購入者は、トルク要件、安全マージン、電圧、制御信号、エンクロージャ定格、デューティサイクル、手動オーバーライド、フィードバック信号、およびフェールセーフ要件を確認する必要があります。化学プラントの場合は、湿気、ほこり、洗い流し、腐食性の周囲空気に対するアクチュエータの保護も検討する必要があります。

症状別故障診断

購入前にバルブの故障を防ぐ方法

バルブの故障を防ぐ最善の時期は、バルブを注文する前です。購入者は完全な動作条件を提供する必要があり、バルブのサイズ、圧力定格、または価格だけで選択することは避けてください。

購入者が提供すべき情報

• 化学名と成分
• 濃度範囲
• 通常温度と最高温度
• 動作圧力と設計圧力
• バルブサイズと接続形式
• 流れ条件: 清浄な液体、スラリー、ガス、蒸気、または混合相
• 固形分と粒径
• 必要な遮断レベル
• 手動、電動、または空気圧による操作
• 動作周波数
• 洗浄とフラッシングのプロセス
• 屋内、屋外、腐食性または危険な環境
• 必要書類と試験報告書

酸およびアルカリシステムについては、購入者は次のガイドを確認することもできます。 酸およびアルカリパイプライン用の耐食性バルブ バルブの材質とライニングを選択する前に。

設置中のバルブの故障を防ぐ方法

正しく選択されたバルブであっても、取り付けが不十分な場合は早期に故障する可能性があります。化学バルブ、特にライニングされたバルブ、ソフトシートバルブ、および作動バルブは慎重な取り扱いが必要です。

インストールのベストプラクティス

• 取り付ける前にフランジのライニングとシール面を保護してください
• 互換性のあるガスケットを使用し、正しいボルト締め順序で締めてください。
• パイプにストレスがかかり、バルブ本体の位置がずれるのを避けてください。
• バルブの向きと流れの方向を確認する
• アクチュエータの配線、電圧、信号、移動限界を確認してください
• 試運転前にパイプラインをフラッシュする
• 柔らかいシートやライニングされたバルブの近くでの溶接熱による損傷を避けてください。
• 取り付け後にバルブが完全に開閉できることを確認します。

ライニングされたバルブの場合、フランジ面の損傷は取り付けに関連する一般的な故障です。フランジ面の周囲の PTFE またはゴムライニングに傷を付けたり、押しつぶしたり、不均一に圧縮したりしてはなりません。

運転中のバルブの故障を防ぐ方法

操作方法により、バルブの寿命が延びたり短くなったりすることがあります。あまり操作しないバルブは、堆積物や腐食により硬くなっている可能性があります。バルブのサイクルが頻繁すぎると、シート、パッキン、またはアクチュエーターが摩耗する可能性があります。遮断のみを目的として設計されている場合にスロットルに使用されるバルブは、早期に故障する可能性があります。

運用とメンテナンスに関する推奨事項

• 固着防止のため定期的にスタンバイバルブを作動させてください。
• ステムパッキンとフランジ接続を定期的に検査してください
• アクチュエータのトルクアラームまたは移動の問題を監視します
• 結晶化または堆積物が発生する可能性があるパイプラインをフラッシュします。
• 停止検査時にライニングの状態を確認する
• 重要なシステムが故障する前にシールとシートを交換します
• 根本原因分析のために故障の症状と動作状況を記録する

品質管理と文書のリクエスト

B2B 化学パイプライン プロジェクトの場合、文書化は失敗のリスクを軽減するのに役立ちます。購入者は製品の写真や短い見積書だけに頼るべきではありません。役立つ文書には次のようなものがあります。

• 材質証明書
• 圧力試験報告書
• シート漏れ試験報告書
• ライニング検査情報
• 寸法図
• アクチュエータのデータシートと配線図
• バルブトルクデータ（該当する場合）
• 設置およびメンテナンスマニュアル
• 梱包およびマーキング情報

サプライヤーが完全な技術サポートを提供できる場合、購入者は不一致の材料、不適切なバルブ構造、不適切なアクチュエーターの選択を回避する可能性が高くなります。

B2B バイヤー向けの最終推奨事項

化学パイプラインのバルブの故障のほとんどは防止可能です。腐食、漏れ、ライニングの損傷、シートの破損、詰まり、高トルク、およびアクチュエータの問題は、通常、バルブの設計が実際の動作条件と一致しない場合に発生します。

最善の予防戦略は、バルブを完全なシステムとして扱うことです。購入者は、ボディ材質、トリム材質、ライニング、シート、シール、パッキン、アクチュエーター、取り付け方法、動作頻度、洗浄プロセス、および文書を一緒に確認する必要があります。

化学パイプラインに漏れ、腐食、ライニングの損傷、高トルク、またはバルブの早期故障が発生している場合は、 Vコアバルブ 作業条件を確認し、実用的なバルブ構成を推奨するのに役立ちます。購入者は当社を閲覧することもできます 工業用バルブの製品範囲 ボールバルブ、バタフライバルブ、チェックバルブ、ライニングバルブ、ステンレス鋼バルブ、および化学処理システム用の自動バルブソリューションを比較します。

産業用調達の場合、正しい質問は「どのバルブが故障したか?」だけではありません。より良い質問は、「なぜこのバルブが故障したのか、同じ問題を防ぐために次のバルブをどのように選択できるのか?」です。

よくある質問

1. 化学パイプラインで最も一般的なバルブの故障は何ですか?

化学パイプラインにおける最も一般的なバルブの故障には、腐食、内部漏れ、外部漏れ、ライニングの損傷、シートとシールの故障、浸食、摩耗、詰まり、結晶化、高い操作トルク、およびアクチュエータの故障が含まれます。

2. 薬液バルブから漏れが起こるのはなぜですか?

化学バルブは、シートの損傷、シールの不適合、ステムパッキンの故障、腐食、ライニングの損傷、フランジガスケットの問題、シール面上の粒子、または高トルクまたはアクチュエータの問題による不完全なバルブ閉鎖により漏れが発生する可能性があります。

3. バルブの腐食による故障はどのようにして防ぐことができますか?

バルブの腐食故障は、化学媒体、濃度、温度、圧力、流量条件に適合する材料、ライニング、シート、シール、パッキンを選択することで防止できます。購入者は、洗浄剤、外部環境、長期メンテナンスのリスクも考慮する必要があります。

4. 化学薬品の使用においてライニングされたバルブが故障するのはなぜですか?

ライニングされたバルブは、間違ったライニング材料、不十分なライニング品質、摩耗、高温、真空状態、浸透、フランジ面の損傷、または機械的ストレスにより故障する可能性があります。 PTFE ライニングとゴム ライニングは、化学的適合性と機械的使用条件に応じて選択する必要があります。

5. 化学パイプラインでのアクチュエータの故障はどのようにして回避できますか?

アクチュエータの故障は、バルブ トルクを確認し、適切なトルク安全マージンを適用し、電圧と制御信号を一致させ、正しいエンクロージャ保護を選択し、デューティ サイクルを確認し、時間の経過とともにバルブ トルクが増加する可能性がある腐食、堆積物、またはシートの膨張を考慮することによって軽減できます。