デュプレックスとスーパー デュプレックスバルブ ステンレス鋼と二相ステンレス鋼で製造されているため、海水用途における標準的な選択肢となっています。バルブに使用されている合金はフェライトとオーステナイトの両方を含んでおり、強度と耐塩化物性を向上させています。.
さらに、スーパーデュプレックスは、より高合金で高性能なバージョンです。標準デュプレックスよりも孔食や塩化物応力腐食割れに対する耐性が優れています。.
この記事では、 デュプレックスバタフライバルブ そしてスーパー デュプレックスバルブ 海水用途に最適です。.
デュプレックスバタフライバルブとは何ですか？
デュプレックスまたは 海水対応バタフライバルブ これは1/4回転式の流量制御弁です。ディスクと本体は二相ステンレス鋼または超二相ステンレス鋼で作られています。.
‘「デュプレックス」とは、バタフライバルブの種類ではなく、金属合金の種類を指します。これは、オーステナイト・フェライト系の鋼合金組織から構成されています。.
- オーステナイト鋼 耐腐食性と耐久性に優れています。.
- フェライト鋼 応力や応力腐食割れに対する強度を高める。.
これらを組み合わせることで、それぞれ単独で使用するよりも優れた性能を発揮する材料が得られます。デュプレックス2205とスーパーデュプレックス2507は、海水バタフライバルブによく指定される2つのグレードです。.
デュプレックス2205とスーパーデュプレックス2507の違いは何ですか？
二相ステンレス鋼2205と超二相ステンレス鋼2507は、いずれもステンレス鋼よりも優れた性能を発揮します。ただし、それぞれ異なる使用条件を想定して設計されています。.
両者の主な違いは合金成分にあり、それが塩化物腐食に対する耐性に直接影響する。.
2205グレードの海水対応バルブは、穏やかな環境に適しています。スーパーデュプレックス2507は、最も過酷な海水および塩水環境に対応します。.
各グレードは以下のように測定されます。 プレン, つまり 孔食抵抗当量番号. これは、金属が孔食にどれだけ耐えられるかを技術者が測定するために使用する「等級」またはスコアです。.
各グレードの仕様は以下のとおりです。
デュプレックス2205（UNS S31803 / S32205：ASTM A182 F51）
- 22%クロム、5%ニッケル、および3%モリブデンを含有します。.
- PREN値は約35に達する。.
- 引張強度は316Lステンレス鋼の約2倍である（約620MPa対約480MPa）。.
- 汽水、冷却水ループ、低塩分濃度の沿岸取水に対応します。.
- 海水との接触が断続的である場合、または塩化物濃度が10,000ppm未満に抑えられている場合には、費用対効果の高い選択肢となります。.
スーパーデュプレックス2507（UNS S32750：ASTM A182 F53）
- クロム25%、ニッケル7%、モリブデン4%、窒素0.3%を含有します。.
- PREN値は約43となり、連続海水使用における40以上の基準値を満たします。.
- 降伏強度は約550MPaに達し、より薄い肉厚の部材や軽量な構造物の製造が可能となる。.
- 55～80バールで運転される逆浸透（RO）高圧供給系統での使用に好ましい。.
- 洋上海水揚水システム、消火用水ネットワーク、および生産水注入ラインの標準材料。.
二相ステンレス鋼は海水に適していますか？
はい、デュプレックス鋼とスーパーデュプレックス鋼は、塩化物含有量の多い環境や海水環境向けに特別に開発されました。.
標準316Lステンレス鋼バルブ 高温下で塩化物濃度が1,000 ppmを超えると腐食が始まります。塩水には19,000～35,000 ppmの塩化物が含まれています。そのため、ほとんどの産業用途において、海水を直接使用することは不適切です。.
解決策としては、塩分濃度に応じてデュプレックス2205またはスーパーデュプレックス2507のいずれかを使用することです。.
- Duplex 2205は、PREN値を約35に引き上げています。これは汽水域や低塩分濃度の沿岸取水施設を対象としています。しかし、特に25℃を超える高温の海水の場合、技術者はPREN値40以上を要求します。.
- スーパーデュプレックス2507はPREN値が約43です。304や316Lなどのグレードでよく見られる破損モードである塩化物応力腐食割れに耐性があります。.
耐食性比較：海水用バルブの一般的な材質
下の表は、海水処理および海水淡水化サービスで最も一般的に使用されているバルブ材料を比較したものです。.
PREN値が高いほど、塩化物誘発性孔食に対する耐性が高いことを意味する。.
| 材料 | Cr (クロム) % | Mo (モリブデン) % | プレン | 海水適合性 |
|---|---|---|---|---|
| 316Lステンレス鋼 | 16歳から18歳 | 2～3 | ~24 | 推奨しません：塩化物濃度が1,000 ppmを超えると孔食のリスクがあります |
| デュプレックス2205 | 22 | 3 | ~35 | 汽水域および低塩分濃度の沿岸取水口に適しています。. |
| スーパーデュプレックス2507 | 25 | 4 | ~43 | 原液の海水および塩水での使用に最適 |
| チタン グレード2 | — | — | 該当なし | 優れた耐性：コストが大幅に上昇 |
デュプレックスバルブとスーパーデュプレックスバルブの主な利点
技術者が海水用バルブを指定する理由は以下のとおりです。
- 孔食および隙間腐食に対する耐性
高濃度のモリブデンと窒素は、ディスクの縁、ステム、シート面における塩化物による腐食を防ぎます。これらの部分は、バルブアセンブリにおいて隙間腐食に対して最も脆弱な箇所です。.
- 高い機械的強度
二相ステンレス鋼2205の降伏強度は約450MPaであり、316Lの170MPaと比較して高い。これにより、エンジニアは耐圧性能を低下させることなく、より薄肉の部品を設計できる。結果として、海洋構造物上部構造における軽量化が可能となる。.
- 応力腐食割れに対する耐性
二相鋼に含まれるフェライト相は、亀裂の伝播を阻害する。純粋なオーステナイト系鋼は、引張応力と塩化物への曝露が組み合わさると亀裂が生じる。一方、二相鋼は亀裂が生じないため、高圧海水淡水化配管において極めて重要な利点となる。.
- ライフサイクルコストの削減
海水を使用する用途では、海水対応のバタフライバルブは316L製のものに比べて2倍長持ちします。メンテナンスが容易でない、あるいは非常に高額な費用がかかる洋上施設では、交換コストとダウンタイムの削減が重要となります。.
- 広い動作温度範囲
グレード2205と2507は、いずれも極低温から300℃までの温度範囲で優れた性能を発揮します。この範囲は、バルブ材質の仕様を変更することなく、1つの海水淡水化プラント内の前処理、逆浸透（RO）、後処理の各工程を網羅しています。.
海水システムにおける海水グレードバルブの適用
海水対応バルブは、様々なタイプの海水システムで使用されています。主なプロジェクトカテゴリーは以下の3つです。.
海水淡水化プラント
海水淡水化プラントは、最も難易度の高い用途の一つです。RO高圧システムは、55～80バールの圧力で稼働し、40,000ppm以上の塩化物を含む濃縮塩水を使用します。バタフライバルブは、海水取水・ろ過から高圧供給、濃縮塩水排出まで、あらゆる段階で流量を制御します。スーパーデュプレックス2507は、高圧側および濃縮塩水側バルブの標準材質仕様です。.
海洋・海底工学
洋上プラットフォームでは、消火用水システム、バラスト水処理、生産水注入などに海水が使用されます。これらは連続運転、完全浸水環境、または飛沫帯環境です。.
スーパーデュプレックス2507は、NORSOK MDS D45規格に基づき、海水バルブに求められる材料グレードです。これは、北海および湾岸地域のプロジェクトにとって重要です。.
沿岸取水口および排水口
沿岸部の自治体施設や工業施設では、海水取水口や冷却ラインに大口径のバタフライバルブが使用されている。これらのバルブは、低圧で大流量を処理することができる。.
デュプレックス2205は、ほとんどの沿岸取水設備に適しています。スーパーデュプレックス2507は、高温によって腐食リスクが高まる発電所などに適しています。.
応用： 工業用水、水産業用水、家庭用水
結論
海水は腐食性の高い媒体であり、従来のステンレス鋼製バルブを損傷する可能性があります。海水に対応できるバルブには2種類あります。2205 デュプレックスバルブ そして2507スーパー デュプレックスバタフライバルブ.
二相ステンレス鋼は海水に適していますか？ はい、適しています。ただし、海水中の塩素含有量、温度、および圧力クラスに基づいて判断する必要があります。.
通常の条件下で、腐食性の塩化物含有量や高温のない海水を使用する場合は、デュプレックス鋼板を選択するのが妥当です。環境下でさらに高い耐腐食性が必要な場合は、スーパーデュプレックス鋼板を選択してください。.
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