電動ボールバルブに適切な材料を選択する方法: 完全ガイドステンレス鋼 304、316、316L、および炭素鋼に関するエンジニア向けガイド

はじめに: 材料の選択が重要な理由

電動ボールバルブ は、石油・ガス、化学処理、水処理、食品・飲料など、幅広い業界の流体制御システムに不可欠なコンポーネントです。電動ボールバルブを選択する際の最も重要な決定の 1 つは、材料の選択です。この決定は、バルブの耐久性、耐食性、動作効率、および全体的な寿命に直接影響します。

電動ボールバルブに使用される最も一般的な材料は次のとおりです。

• ステンレス鋼304(SS304)

• ステンレス鋼 316 (SS316)

• ステンレス鋼316L(SS316L)

• 炭素鋼

各材料は異なる機械的および化学的特性を備えているため、特定の用途や環境に適しています。このガイドでは、特定の要件に基づいて最適な材料を選択する方法について、エンジニアの視点を提供します。

1.ステンレス鋼304(SS304)

「18/8 ステンレス鋼」とも呼ばれる SS304 は、穏やかな環境での強度と耐食性の優れた組み合わせで知られる多用途で広く使用されている材料です。

主なプロパティ

• 組成: 18% クロム、8% ニッケル。

• 耐食性: 酸化性や穏やかな化学薬品に対する耐性に優れています。塩化物が豊富な環境には理想的ではありません。

• 温度範囲: -200°C〜+ 800°C(圧力によって異なります)。

• 機械的強度: 高い引張強度 (~515 MPa) と優れた靭性。

• コスト: SS316/316L よりは手頃な価格ですが、炭素鋼よりは高価です。

最高のアプリケーション

• 水と蒸気システム

• 食品および飲料の加工(非腐食性流体用)

• HVACシステム

• 軽度の化学物質にさらされる一般的な産業用途

制限

• 孔食の危険性があるため、海水や高塩化物の環境には適していません。

• 硫酸や塩酸などの強酸にはお勧めできません。

2.ステンレス鋼316(SS316)

SS316はSS304からステップアップしたもので、モリブデンの添加により優れた耐食性を発揮します。そのため、より要求の厳しいアプリケーションに適した選択肢となります。

主なプロパティ

• 組成: クロム 16%、ニッケル 10%、モリブデン 2%。

• 耐食性: 塩化物、酸、海水に対する耐性に優れています。

• 温度範囲: -200°C〜+ 800°C、SS304よりも高温での安定性に優れています。

• 機械的強度: SS304 に似ていますが、腐食性能が向上しています。

• コスト: 通常、SS304 よりも 20-30% 高価です。

最高のアプリケーション

• 海洋およびオフショア用途(海水曝露)

• 化学処理(酸、塩化物、溶剤)

• 製薬・バイオ産業(高純度が要求される)

• 石油・ガス部門(中程度の腐食性環境)

制限

• その高いコストは、非腐食性の用途では正当化されない可能性があります。

• 超二相鋼が必要になる可能性のある極端な塩化物濃度に対して依然として脆弱である可能性があります。

3. ステンレス鋼 316L (SS316L)

SS316Lは、SS316の低炭素型です。「L」は「低炭素」(<0.03%)を表し、溶接構造物の腐食を防ぐために重要です。

主なプロパティ

• 組成: SS316 に似ていますが、炭素含有量が低くなります。

• 耐食性: 粒界腐食 (溶接腐敗) のリスクを軽減するため、溶接用途では SS316 よりも優れています。

• 温度範囲: -200°C〜+800°Cで、高温溶接に優れています。

• 機械的強度: 炭素が低減されているため、SS316よりわずかに低くなります。

• コスト: SS316と似ていますが、少し高い場合もあります。

最高のアプリケーション

• 化学および石油化学プラントで一般的な溶接パイプシステム。

• 半導体や医薬品などの高純度産業。

• 高塩化物、酸、または高温を伴う極端な環境。

制限

• 非溶接用途ではSS316よりもわずかに低い強度を提供します。

• SS304 よりも高価であるため、溶接を必要としないコスト重視のプロジェクトにはあまり理想的ではありません。

4. 炭素鋼 (例: ASTM A216 WCB、A105)

炭素鋼は、非腐食性環境での強度と手頃な価格で評価される主力材料です。主な欠点は錆びやすいことです。

主なプロパティ

• 組成: 主に鉄と炭素で、クロムやニッケルの含有量は多くありません。

• 耐食性: 悪い。錆から保護するために、保護コーティング、塗装、または亜鉛メッキが必要です。

• 温度範囲: -29°C〜+ 425°C。低温では脆くなり、高温では弱くなります。

• 機械的強度: 非常に高い。非腐食性環境ではステンレス鋼よりも強度があります。

• コスト: これらの材料の中で最も経済的なオプションです。

最高のアプリケーション

• 高圧蒸気システム(発電所、ボイラーなど)

• 石油・ガスパイプライン(非腐食性炭化水素用)

• 工業用水システム(保護コーティングが施されている場合)

制限

• 保護対策を講じていないと錆びやすく、腐食しやすいです。

• 酸性、塩化物、海洋環境には適していません。

• 低温で脆くなり、ひび割れの危険性が高まります。

エンジニアの選択ガイド

SS304、SS316、SS316L、炭素鋼のどちらかを選択する場合、エンジニアは次の基準を評価する必要があります。

1. 耐食性要件

2. 温度と圧力の条件

• 高温/高圧? → 炭素鋼 (非腐食性の場合)または SS316/316L。

• 極低温(非常に低い)温度? → SS304/316/316L (炭素鋼が脆くなるため)。

3. 予算の制約

• 低予算? → 非腐食性媒体用の炭素鋼(コーティング付き)、軽度の腐食用のSS304。

• 腐食リスクが高い?SS316/316L → 寿命と安全性を確保するために必要な投資です。

4. 業界標準

• 食品および製薬: SS316L は、特に溶接システムにおいて、その高純度と滅菌の容易さのためにしばしば必要とされます。

• 海洋/石油・ガス: SS316 は腐食暴露の最低基準です。より高いグレード (デュプレックス/スーパーデュプレックス) が必要になる場合があります。

• 一般産業: 腐食が要因であるかどうかに応じて、SS304 または炭素鋼が一般的です。

結論: どの素材を選ぶべきですか?

最終的な決定を導くための簡単な概要は次のとおりです。

最終的な推奨事項

• コストに敏感で非腐食性の用途には、炭素鋼(保護付き)を選択してください。

• 水分のある一般的な工業用には、SS304をお選びください。

• 海水、酸、塩化物の場合は、SS316/316Lをお選びください。

• 腐食環境での溶接システムの場合は、常にSS316Lを選択してください。

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