2つのバルブがあなたの机の上に届きます。どちらも同じDN100の内径、同じCF8Mの本体鋳造、同じEPDMシート、同じPN16の定格です。片方はもう一方より22%高価です。目に見える唯一の違いは、フランジ面の周囲にネジ穴が並んでいることだけです。毎年、購入者は安い方のバルブを選び、ヘッダーの端に取り付けますが、その後、システム全体を排水せずにメンテナンスのために配管を隔離できないのはなぜかと首をかしげます。

そのねじ込みリングこそが​​、ウェハーボディとラグボディの違いであり、ほとんどのデータシートに記載されている以上に多くのことを決定づける要素です。このガイドでは、天津工場で当社のエンジニアが行っている意思決定プロセスを順を追って説明します。まずボディ形状、次に合金、次にシート、次にトルク、そして10年間のコストです。ステンレス製バタフライバルブの見積依頼書（RFQ）を発行しようとしている場合は、仕様書を作成する前に、必ずこのガイドをお読みください。

1. ウェハ本体とラグ本体を実際に区別するものは何ですか？

ウェハー型バタフライバルブは、機械加工されたリングの内側にディスクが配置された構造です。バルブ自体にはボルト穴はありません。長いスタッドが両方のパイプフランジを貫通し、サンドイッチの具のようにバルブを中央で挟み込みます。位置合わせは、スタッド自体、または本体に鋳込まれた小さな位置決めラグによって行われます。軽量でコンパクト、製造コストも安く、ほとんどのインライン用途に十分対応できます。

ラグバタフライバルブは、ボルトを締める位置ごとに、本体にねじ込み式のインサート（ラグ）が加工されています。各フランジは、それぞれ短いボルトでバルブに独立して固定されます。この形状変更により、ウェハー型バルブでは物理的に不可能なことが可能になりました。下流側の配管をボルトで外し、そのまま放置しても、バルブはライン圧力を保持し続けることができるのです。

これが全てをたった2つの文で言い表した内容だ。この記事の残りの部分は全て、その2つの文がもたらす結果について述べている。そして、その結果は価格差が示唆するよりもはるかに大きい。

重量、正面間距離、設置面積

ラグ本体はより多くの金属を収容します。ラグボスはフランジの外周を厚くするため、通常、DN50～DN300の範囲で出荷重量が15～30パーセント増加し、同じサイズのウェーハ本体と比較して面間長さがわずかに増加します。理論上は些細なことのように聞こえますが、実際には次の3つの状況で重要になります。構造荷重が計算される屋上HVACスキッド、1キログラムごとにコストがかかるオフショアモジュール、および配管の全体配置中に面間寸法が固定された高密度パイプラック。そのまま交換できると想定する前に、API 609またはEN 558シリーズ20に対して面間寸法を確認してください。

価格差が恣意的ではない理由

ラグバルブの価格が高いのは、加工時間を確保するためです。すべてのラグ穴はドリル加工、タップ加工、ゲージ加工が行われ、DN300クラス150の本体では12箇所のねじ穴があり、それぞれがねじ山を潰さずにボルトの規定トルクを保持する必要があります。ステンレス鋼鋳物の場合、CF8Mはタップ加工時に加工硬化するため、ダクタイル鋳鉄よりも加工に時間がかかり、難しくなります。サプライヤーがラグバルブをほぼウェハー価格で見積もった場合は、ねじ山がどのように製造されたか、またねじ山のかみ合い深さがどの程度保証されているかを尋ねてください。浅いねじ山や圧入されたねじ山は、安価なバルブが失敗する原因となります。

2. 行き止まりのサービス：競合他社のウェブサイトのほとんどが省略している番号

「ウェハー型バタフライバルブ vs ラグ型バタフライバルブ」で検索すると、ラグ型バルブがライン終端での使用に対応していることを示すページが何十件も見つかります。しかし、検査でプロジェクトが却下される原因となる重要な点、つまり、終端部での使用圧力は通常、双方向ラインの圧力のごく一部に制限されているという事実については、ほとんど触れられていません。

定格低下の背後にある物理的原理は単純明快です。通常のインライン使用では、弾性シートは圧縮され、両面が相手フランジによって支持されています。下流側のフランジを取り外すと、シートの片面が支持されなくなり、全差圧にさらされて押し出しが可能になります。どれだけの圧力を保持できるかは、シートの材質、シート保持設計、および本体の下流側に機械加工された保持リップがあるかどうかによって決まります。

製品ファミリーの真の違いはここにあります。Bray社は、弾性シートを採用した製品群の一部について、定格圧力から低下させた終端圧力値を公表しています。Henry Pratt社は、BFシリーズにおいて、最大230psiまでの定格圧力まで双方向気密終端サービスに対応できると規定しています。NIBCO社は、特定のラグ本体について、双方向終端圧力100psiでの定格値を定めています。これらはマーケティング上の違いではなく、シート形状の実際の違いを反映したものです。

それを決定づける3つの質問

• 記載されているデッドエンド定格は、購入予定の正確なサイズと圧力クラスに対するものですか、それともシリーズの中で最小のサイズに対するものですか？
• 定格値は、下流側のフランジを完全に取り外した状態でも有効ですか、それともブラインドフランジをボルトで固定した状態でのみ有効ですか？これらは異なる負荷条件であり、後者の方がはるかに要求が緩やかです。
• 行き止まりの状態は実際にテストされたのか、それとも計算値なのか？テスト記録を請求してください。

Veyron Valveでは、単一の数値ではなく、サイズ別およびシート材質別のデッドエンド性能値を公表しています。これは、DN80 EPDMシートとDN400 PTFEシートでは、無支持荷重下での挙動が全く異なるためです。当社のDN50からDN300までのステンレス製ラグボディは、下流側フランジを取り外した状態で、PN16定格の双方向デッドエンドサービスに対応しており、自社試験台で検証済みです。ご要望に応じて第三者機関による立会い試験も実施しています。

ウェハ本体が本当に間違った選択である場合

設置状況が以下のいずれかに該当する場合は、ウェハーではなくラグを指定してください。バルブがヘッダーまたはタンク接続部の終端に設置されている場合。下流側のフィルター、ポンプ、または熱交換器が定期点検のために取り外され、配管が加圧されたままになる場合。配管が将来の拡張を想定して設計されており、バルブが一時的に配管端として機能する場合。システムが薬品注入スキッドであり、マニホールドを排水せずに単一の分岐を隔離することが安全要件となっている場合。いずれの場合も、最初のメンテナンス時に価格差は十分に回収できます。

3. ステンレス製トラップ：「ステンレス製バタフライバルブ」が実際に意味するもの

この製品カテゴリーで最も高額な誤解は、本体の形状とは全く関係ありません。「ステンレス製バタフライバルブ」として販売されているバルブの大部分は、ダクタイル鋳鉄製の本体にステンレス製のディスクとステムが組み合わされています。接液ディスクは316ステンレス鋼製です。本体は鋳鉄製で、エポキシ樹脂コーティングとゴム製のライナーで覆われています。清浄な水を扱う用途であれば、この構造は全く問題なく、コスト削減にもつながります。しかし、塩化物を含む化学薬品配管においては、ライナーに傷がついた瞬間に腐食による故障が発生する危険性があります。

CF8とCF8Mの違い、そしてMが重要な理由

CF8は304ステンレス鋼の鋳造品です。CF8Mは316ステンレス鋼の鋳造品で、約2～3%のモリブデンを含んでいます。このモリブデンが、塩化物環境（海水、塩水、塩素処理水、沿岸大気、多くの食品・医薬品用CIP液など）における孔食や隙間腐食に対する耐性を高めます。CF8とCF8Mの価格差はわずかですが、塩化物を含む配管における耐用年数の差は歴然です。海洋環境、海水淡水化環境、塩素処理環境で迷った場合は、CF8Mを指定すれば安心です。

高濃度塩化塩水、酸性環境、高温酸など、真に過酷な使用条件においては、CF8Mだけでは限界がありません。二相ステンレス鋼CF3MN（2205）およびスーパー二相ステンレス鋼2507は、降伏強度が約2倍で、塩化物応力腐食割れに対する耐性が格段に優れています。当社の天津鋳造工場では、CF8、CF8M、CF3M、2205、2507を同一ラインで鋳造しているため、既存のバルブ設計における合金のアップグレードは、設計変更ではなく材料の選択となります。

ステム、ディスク、ボディは必ずしも一致している必要はなく、むしろ一致しない方が良い場合が多い。

仕様設計エンジニアにとって特に役立つ情報の一つは、最適なディスク材質が最適な本体材質と異なる場合が多いということです。本体は圧力境界であり、鋳造性、強度、耐食性が求められます。ディスクは流体に面する摩耗面であり、浸食やキャビテーションにさらされます。ステムはねじり部材であり、ベアリングとの焼き付きを起こしやすい部品です。316ブッシング内で回転するソリッド316ステムは、焼き付きを起こしやすい典型的な組み合わせです。一方、PTFEライニングまたはブロンズベアリング内で回転する17-4PHまたは2205ステムは、高サイクル数において大幅に優れた性能を発揮します。サプライヤーがこれら3つの部品すべてに単一の材料しか提供していない場合、それはカタログであって、エンジニアリングではありません。

表面仕上げと衛生上の問題

食品、飲料、乳製品、医薬品用途においては、合金グレードは要件の半分に過ぎません。表面粗さが洗浄性と細菌付着性を左右します。標準的な精密鋳造CF8Mの鋳造状態では、Ra値は3.2～6.3マイクロメートル程度です。衛生的な用途では、濡れる表面でRa値0.8以上が求められることが多く、これは機械研磨または電解研磨によって実現されます。プロジェクトで3-A衛生規格またはEHEDGガイドラインを参照する場合は、購入仕様書にRa値を記載してください。「316ステンレス鋼」という表記だけではRa値は保証されません。

4. シート材：ステンレスバルブの仕様が通常間違っている箇所

本体合金は注目を集めますが、故障の原因はシートにあります。当社の保証分析によると、ステンレス製バタフライバルブの早期返品の圧倒的多数は、鋳造不良ではなく、流体媒体に化学的に適していないエラストマーに起因しています。

実際に提供される4つの座席

EPDMは、水、廃水、希酸、蒸気用の標準素材であり、実用温度範囲は摂氏マイナス30度から120度程度です。また、飲料水用途向けのNSF/ANSI 61認証を取得しています。しかし、EPDMは最も誤用されやすい素材でもあります。EPDMは石油製品に対する耐性がほとんどないため、炭化水素配管に使用すると膨張して破損し、場合によっては数週間以内に破損してしまうことがあります。

NBR（ニトリルゴム）は、これとは正反対の特性を持ち、油、燃料、グリースに強く、摂氏約100度までの温度に耐える一方、ケトン類、強酸、オゾン濃度の高い環境には弱い。潤滑油や燃料移送サービスにおいて、経済的な選択肢となる。

FKMは、一般的にバイトンという商標名で知られており、炭化水素、芳香族化合物、多くの酸、そして通常200℃までの高温に耐えることができます。EPDMやNBRよりもかなり高価で、温水、蒸気、特定のアミン類には適していません。高価なシートが常に優れていると考える人にとっては意外な組み合わせかもしれません。

PTFEとRTFEは、軟質シートの中で耐薬品性の頂点に位置し、摂氏マイナス50度から200度までの温度範囲と、ほぼすべての腐食性化学物質に対応できます。ただし、トレードオフは化学的ではなく機械的です。PTFEは弾性記憶性が低いため、熱サイクルを通してシートの保持力を維持するには、バネ式またはエラストマー裏打ちの保持機構に頼る必要があります。適切な裏打ちのない安価なPTFEシートバルブは、数回の温度変化で漏れ始める可能性があります。

柔らかなシートを超えて

温度がエラストマーの許容範囲を超える場合（過熱蒸気、熱媒油、高温プロセスガスなど）、解決策はより優れたエラストマーではなく、バルブの構造を変えることです。金属対金属またはグラファイトとステンレス鋼の積層シートを備えたダブルオフセットまたはトリプルオフセット設計は、400℃を超える温度でも十分に対応でき、ソフトシート設計では実現できない耐火性能を提供します。これは価格帯が異なる別の製品群であり、技術入札評価の段階で判明するよりも、早い段階で検討しておく価値があります。

5. トルク、作動、そしてコストのかかる寸法誤差

作動トルクは、バルブ本体の形状選択がいつの間にかアクチュエータの予算決定へと繋がる重要なポイントです。弾性シート式バタフライバルブのブレークトルクは、シートの干渉、ディスクとステムの仕上げ、流体の粘度、差圧、そして何よりもバルブが閉じた状態でどれくらいの時間放置されていたかによって決まります。沈殿するスラリーの中で6ヶ月間放置されたバルブは、カタログ値の2～3倍のブレークトルクを必要とする場合があります。

現場で実際に役立つサイズ選定基準

1. バルブが受ける可能性のある最悪の差圧を基準にしてください。通常の作動圧力を基準にしてはいけません。ポンプが作動している状態でバルブを遮断すると、サイズ不足のアクチュエータが破損する可能性があります。
2. 清浄な状態での使用の場合は、計算された破断トルクに対して少なくとも25%の安全率を適用し、スラリー、ドライサイクル運転、または長期間閉じた状態が予想されるバルブの場合は、50%以上の安全率を適用してください。
3. 上部フランジがISO 5211規格に適合していることを確認し、正確な型式（F05、F07、F10、F12）とステム駆動部の形状を確認してください。取り付けキットの不一致は、アクチュエータ付きバルブパッケージの現場での遅延の最も一般的な原因の一つです。
4. アクチュエータは出荷前に特定のバルブに取り付けられ、ストローク動作とトルク検証が行われていることを強く求めてください。現場の電気技師が組み立てるための別の木箱に入れて出荷することは認められません。

最後の点が、サプライヤー間の差別化のポイントです。当社の天津工場から出荷されるすべてのアクチュエータ付きアセンブリは、リミットスイッチの校正、トルク出力の検証、完全な開閉サイクル、制御信号ループの確認を含むベンチテストに合格しており、テスト記録は出荷データブックに記載されています。バルブとアクチュエータを2つの箱に分けて出荷すると、試運転のリスクが購入者に移転され、そのリスクは、節約できた組み立て作業の労力よりもほとんどの場合、コストが高くなります。

ラグ本体とアクチュエータの負荷

ラグ構造特有の注意点として、各フランジが独立してボルト締めされるため、配管末端のアクチュエータ付きラグバルブは、片持ち式アクチュエータの質量と反力トルクをラグのねじ山のみで伝達します。大型アクチュエータの場合、これは構造上の重大な負荷となります。DN250以上の配管で、配管末端に大型電動アクチュエータを使用する場合は、ブラケットまたはサポートの設計レビューを依頼してください。わずか10分で済み、ラグの破損を防ぐことができます。

6. 保証が無効になるインストールエラー

現場で最もよく寄せられる問題は、製造上の欠陥ではありません。それは、バルブがボルトでしっかりと締め付けられて閉じた状態になっていることです。Bray、Hammond、Milwaukee、BI-TORQなど、ほぼすべてのメーカーの設置マニュアルに同じ警告が記載されていますが、それが常に無視されています。

• ディスクが完全に閉じた状態でフラ​​ンジボルトを締め付けないでください。ボルトの荷重がかかると、ディスクの縁に沿ってシートが変形し、初期作動トルクが高くなり、シートが永久的に損傷します。ボルト締め付け前にバルブを数度開け、その後完全に開いてディスクの干渉がないことを確認してから、最終トルクで締め付けてください。
• 取り付け前に、ディスクの可動範囲と接続パイプの内径とのクリアランスを確認してください。内張りパイプ、内径が規定サイズより小さいパイプ、レデューサー、溶接が貫通している突合せ溶接部などは、ディスクの可動範囲を妨げます。これは、新品のバルブが「固着」する最も一般的な原因です。
• メーカーが特に指定しない限り、弾性シートバルブにフランジガスケットを追加しないでください。成形されたシート面がガスケットの役割を果たします。ガスケットを追加するとシートが過度に圧縮され、トルクが増加し、エラストマーが押し出される可能性があります。
• フランジボルトは、星形パターンで段階的に、規定トルク値まで締め付けてください。締め付けが不均一であったり、締め付けが過剰であったりすると、本体が歪み、ステンレス鋼製の本体ではフランジからの漏れの主な原因となります。ステンレス鋼は、ダクタイル鋳鉄製の本体よりも締め付けの許容範囲が狭いため、特に注意が必要です。
• ボルト締め前にフランジの位置合わせを確認してください。位置ずれがあると、ディスクの端がフランジ面に押し付けられ、漏れの原因となり、数回の作動サイクルでシートが破損します。

これらはどれも特別なことではありません。すべてバルブに付属のマニュアルに記載されています。それでも、フランジを締め付ける人がマニュアルを読んだ人であることは稀なので、取り付け手順書に明記しておく価値はあります。

7. 購入注文時の費用ではなく、10年間の費用。

購入価格は、バタフライバルブの設置にかかる10年間の費用のおよそ4分の1から5分の2程度です。残りは、シート交換、アクチュエータの再調整、人件費、そして何よりも大きな割合を占める予期せぬダウンタイムです。

5-10-50メンテナンスルール

お客様への説明で役立つメンタルモデルとして、バルブの初期価格で5ドル節約するごとに、耐用期間全体で約10ドルの追加メンテナンス費用が発生し、重要な配管でバルブが初めて故障した際には最大50ドルのダウンタイムが発生する可能性があると想定してください。乗数は概算であり、業界によって異なりますが、曲線の形状は、当社が調査したすべてのMROデータセットで一貫しています。ラグバルブが設置されるべき場所にウェハーバルブを設置しても、全く節約にならないのはそのためです。ヘッダー全体を排水する必要のある最初のメンテナンス作業で、節約分の差額が何倍にも跳ね返ってしまうからです。

本当にお金を節約できる場所

コスト管理とは、最も安いバルブを購入することとは異なります。真のコスト削減は、主に3つの点から生まれます。第一に、合金の適切な選定です。塩化物を含む箇所にはCF8Mを、含まない箇所にはCF8を指定し、すべての箇所に316を一律に指定することは避けます。第二に、本体形状の適切な選定です。デッドエンドサービスを受けることのないインライン位置の70～80%にはウェハーボディを使用し、デッドエンドサービスを受ける箇所にはラグボディを使用します。第三に、統合です。工場全体でシートコンパウンドとトップフランジの指定を統一することで、バルブごとの価格交渉よりもはるかに多くのスペアパーツ在庫を削減できます。

8. ステンレス製バタフライバルブのサプライヤーの選定

仕様書は仕事の半分に過ぎません。ここでは、EPCクライアントに代わってメーカーを評価する際に当社が実施する簡単な監査手順をご紹介します。

5. 特定のロット番号に関連付けられた材料試験報告書を、EN 10204 3.1形式で要求してください。鋳造品とロット番号を関連付けられない供給業者は、一般市場で鋳造品を購入していることになります。
6. API 609ライセンス番号とカテゴリ（カテゴリAは同心円状の弾性座面設計、カテゴリBはオフセット型の高性能設計）を確認し、スキャンした証明書を受け入れるのではなく、api.orgのAPI複合リストで検証してください。
7. API 598に準拠した静水圧試験のシェルおよびシート試験記録を請求し、シート試験が双方向で実施されたかどうかを確認してください。
8. 飲料水用の場合、接液部材料にNSF/ANSI 61認証が必要です。欧州プロジェクトの場合、PED 2014/68/EUへの適合およびEN 593への準拠が必要です。
9. サイズごとに、試験基準を明記した上で、終端部の耐圧性能を文書で請求してください。
10. ご希望の仕様範囲で最近出荷された注文のサンプルデータブックをご請求ください。サンプルが届くまでの速さと内容の充実度から、ご自身のドキュメント作成作業がどのようなものになるかを正確に把握できます。

仕様を最初から正しく設定する

マーケティング要素を取り除けば、意思決定は一連の簡単な手順に集約されます。バルブがフランジを取り外した状態で圧力を保持する必要があるかどうかを判断し、必要であればラグを指定し、デッドエンド定格を文書で入手します。塩化物が存在するかどうかを判断し、存在する場合は、コーティングされたダクタイル鋳鉄として届く可能性のある一般的な「ステンレス」ボディではなく、CF8Mを指定します。シートは価格表ではなく、媒体と温度に基づいて選択します。アクチュエータは、実際の安全率を考慮した最悪の差圧に基づいてサイズを決定し、ベンチテスト済みのアセンブリを要求します。そして、1回の発注ではなく、10年間のコストを評価します。

その手順に従うバイヤーは、バルブの問題に遭遇することはほとんどない。一方、入札表の項目ごとの価格を比較するバイヤーは、たいてい問題に遭遇する。