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はじめに
バルブは配管システムの重要なコンポーネントであり、産業、商業、家庭の環境で流体とガスの流れを制御する役割を果たします。バルブの構造に使用されるさまざまな材料の中で、鋳鉄と鋳鋼の 2 つが最も一般的です。これらの材料は似ているように見えますが、組成、機械的特性、さまざまな用途への適合性が大きく異なります。鋳鉄バルブと鋳鋼バルブのどちらを選択するかについては、長期的な信頼性、安全性、コスト効率を確保するために、これらの違いを明確に理解する必要があります。
材料組成と冶金
鋳鉄は、炭素含有量が通常 2% 以上の鉄と炭素の合金です。これには、フレーク (ねずみ鋳鉄) または団粒 (ダクタイル鋳鉄) の形で大量の黒鉛が含まれており、その特性に大きな影響を与えます。シリコン、マンガン、微量元素も含まれる場合があります。鋳鉄は炭素含有量が高いため比較的脆くなりますが、複雑な形状に鋳造するのは簡単です。
一方、鋳鋼は、炭素含有量が通常 2% 未満の鉄と炭素の合金です。これは本質的に、所望の形状に鋳造された炭素鋼または合金鋼です。炭素含有量が低く、黒鉛が含まれていないため、鋳鉄と比較して延性、靱性、溶接性が優れています。鋳鋼は、強度と耐食性を向上させるために、クロム、モリブデン、またはニッケルと合金化されることもあります。
機械的性質
機械的性能に関しては、鋳鋼はほぼあらゆる面で鋳鉄を上回ります。鋳鋼は、より高い引張強度、耐衝撃性、靭性を示します。これらの特性により、高圧および高温環境だけでなく、機械的衝撃や振動を受ける用途にも適しています。
鋳鉄は黒鉛を含有しているため、優れた圧縮強度と良好な機械加工性を備えていますが、脆く、引張応力や衝撃を受けると亀裂が発生しやすくなります。ただし、その振動減衰能力は優れており、特定の静的用途では有益です。
アプリケーションとユースケース
鋳鉄バルブは一般的に次の用途に使用されます。
上下水処理システム
地方自治体の配管ネットワーク
HVAC (暖房、換気、空調) システム
防火配管
汎用低圧用途
鋳鋼製バルブは以下の用途に適しています。
石油およびガス産業
発電所
高圧蒸気および化学パイプライン
石油化学精製所
鉱業および加工産業
鋳鋼製バルブは、その強度と靭性により、バルブの故障が爆発、漏れ、費用のかかるダウンタイムなどの重大な結果を招く可能性がある重要な用途でよく使用されます。
コストに関する考慮事項
多くの場合、コストがバルブの選択の決定要因となります。一般に、鋳鉄製バルブは、原材料と製造コストの両方の点でより経済的です。鋳造、機械加工、大量生産が容易です。低圧で重要ではない用途では、手頃な価格の鋳鉄が多くの場合好まれます。
鋳鋼製バルブは、鋼材、合金材料、およびより複雑な熱処理プロセスのコストが高いため、より高価になります。ただし、多くの場合、より高い初期費用は、より長い寿命と厳しい条件下での優れたパフォーマンスによって正当化されます。
耐食性とメンテナンス
鋳鉄はコーティングや保護がないと腐食しやすくなりますが、ダクタイル鋳鉄などの特定のグレードでは耐性が向上します。耐久性を高めるために、エポキシ、エナメル、亜鉛メッキなどのコーティングが施されることがよくあります。
鋳鋼、特にクロムと合金化された場合 (ステンレス鋼など)、より優れた耐食性が得られます。これにより、鋳鋼製バルブは化学プラントや海洋用途などの腐食環境により適したものになります。鋳鋼製バルブのメンテナンス要件は一般に低くなりますが、特に摩耗性または腐食性のシステムでは、摩耗がないか定期的に検査する必要があります。
規格とグレード
鋳鉄バルブと鋳鋼バルブはどちらも、次のような厳格な国際規格に従って製造されています。
ASTM A126、A48、A536 – 鋳鉄およびダクタイル鉄バルブ用
ASTM A216、A217、A351 – 鋳鋼およびステンレス鋼バルブ用
これらの規格は、バルブの化学組成、機械的特性、試験要件を定義し、業界全体での一貫性と安全性を確保します。
