鋳造バルブコンポーネントが高圧システムにとって優れた選択肢であるのはなぜですか?

重要なバルブ形状のための高度な鋳造技術

鋳造は、機械加工だけではほぼ不可能な複雑な内部空洞や輪郭のある流路を作成できるため、依然としてバルブ部品の好ましい製造方法です。高圧用途の場合、鋳造の完全性によって、変形や疲労に耐えるバルブの能力が決まります。現代の鋳造工場では、トリムやシートなどの小型で高精度の部品にインベストメント鋳造が利用され、大型のボディやボンネットには砂型鋳造が利用されています。鋳造技術の選択は金属の結晶粒構造に直接影響し、それが熱応力下での部品の機械的特性を決定します。

鋳造によって「ニアネットシェイプ」を実現すると、大規模な二次加工の必要性が減り、材料の構造的完全性が維持されます。 3D プリントされた砂型やセラミック シェルを利用することで、メーカーはスタッフィング ボックスやフランジ面などのバルブの「クリティカル ゾーン」でより厳しい公差を達成できるようになりました。この精度により、石油、ガス、化学処理プラントに特有の腐食環境にさらされた場合でも、最終アセンブリが確実に密閉状態を維持できるようになります。

材料の選択と冶金的特性

のパフォーマンス 鋳造バルブ部品 は選択した合金に大きく依存します。環境が異なると、早期故障を防ぐために特定の冶金プロファイルが必要になります。以下は、バルブ鋳造に使用される一般的な材料の比較です。

鋳物の品質管理とNDTプロトコル

非破壊検査 (NDT) 方法

鋳造は凝固プロセスであるため、収縮、気孔、介在物などの内部欠陥が発生する可能性があります。バルブ本体が漏れなく定格圧力に耐えられることを保証するには、厳格な NDT プロトコルが不可欠です。これらのテストは、多くの場合、ASME B16.34 などの国際規格によって義務付けられています。

• 放射線検査 (RT): X 線を使用して、鋳造壁内の内部空隙や亀裂を検出します。
• 磁性粒子検査 (MPI): 強磁性材料の表面および表面近くの不連続性を特定します。
• 超音波検査 (UT): 高周波音波で壁の厚さを測定し、深く根付いた傷を検出します。
• 染料浸透検査 (DPI): 肉眼では見えない表面の亀裂や多孔性を明らかにする低コストの方法です。

ゲートおよびライザー設計の最適化

鋳造バルブ コンポーネントの成功は、金型の設計から始まります。ゲート システム (溶融金属を金型キャビティに供給するチャネルのネットワーク) は、乱流を最小限に抑えるように設計する必要があります。乱流によって空気や不純物が侵入し、完成したバルブ本体に「ガス穴」が生じる可能性があります。エンジニアは凝固シミュレーション ソフトウェアを使用して金属がどのように冷えるかを予測し、フランジなどのバルブの重い部分に収縮を防ぐのに十分な溶融材料が確実に供給されるようにします。

ライザーは、冷却中に鋳物が収縮するときに鋳物に「供給」する溶融金属のリザーバーとして機能します。バルブの製造では、最も厚いセクション上にライザーを戦略的に配置することが重要です。ライザーの設計に欠陥がある場合、バルブは目視検査には合格しても、微細な内部経路が原因で静水圧テストに不合格となる可能性があります。冷却段階で適切な熱管理を行うことで、均一な結晶粒構造が保証されます。これは、現場でのバルブの長期的な溶接性と修理性にとって極めて重要です。

鋳造後の熱処理

応力除去と溶体化焼鈍

コンポーネントが金型から取り外されると、その特性を改善するために熱処理が行われることがよくあります。ステンレス鋼鋳物の場合、溶体化焼鈍を使用して炭化物を金属マトリックスに溶解し、耐食性を最大化します。炭素鋼の場合、硬度と靱性の間の望ましいバランスを達成するために焼きならしまたは焼き戻しが使用されます。このステップは、氷点下温度 (極低温サービス) または熱衝撃が常に脅威となる高サイクル蒸気用途向けのバルブでは交渉の余地がありません。