極低温バルブ技術と規格

オーステナイト系ステンレス鋼（例：304、316L）は、優れた低温靭性のため、極低温バルブに広く使用されています。しかし、室温では準安定状態です。温度がマルテンサイト変態開始点（Ms点、通常-50℃から-100℃の間）を下回ると、オーステナイトの一部が不可逆的にマルテンサイトに変態します。この相変態は、以下の2つの主要なリスクをもたらします。体積膨張 – マルテンサイトはオーステナイトよりも比体積が大きいため、局所的な体積膨張を引き起こします。微細構造応力 – 不均一な相変態とバルブの各部品間での温度差が、複雑な熱応力と微細構造応力を発生させます。これらの応力が材料の降伏強度を超えると、圧力保持部（特に精密加工されたシートシール面）に永久的な塑性変形が生じ、シールに必要な幾何学的精度が破壊され、内部漏れが発生します。

このリスクを排除するため、粗加工の前後に-196℃の液体窒素に浸漬する極低温処理を行う必要があります。

不安定オーステナイトの大部分をマルテンサイトに転化させます。この段階でのバルブシートの摺動面の平均変形量は2.25μmに達することが測定されています。

既に変形した摺動面を設計精度に再研磨します。

残存する微量の不安定オーステナイトの変態を促進します。相変態の大部分は最初の処理中に完了しているため、2回目の処理後の変形は極めて小さく、測定平均値はわずか0.37μmであり、高いシール要件を完全に満たしています。組織分析により、2回目の処理後、組織はほぼ安定しており、実際の低温運転条件下でのバルブの寸法安定性を根本的に保証していることが確認されています。

極低温バルブの技術要件を標準化するため、世界の主要な産業国および地域では厳格な基準が確立されています。最も影響力のある3つの基準は以下の通りです。

媒体温度 -196℃～-29℃、呼び圧力 PN16～PN400 / Class150～Class2500。

規格の2019年版では、-100℃以下の使用条件下で使用されるオーステナイト系ステンレス鋼バルブに対して、極低温処理を明示的に要求しています。

低温鋳鋼（例：LC3、LC9）およびオーステナイト系ステンレス鋼の選定原則に関する詳細な規定。

漏れ率をより精密に制御します。

 バルブステムおよびボディ・ボンネット接合部からの漏洩排出物（例：ステム漏洩 ≤ 100 ppmv）に対して厳格な要件を課します。

 ゲートバルブ、グローブバルブ、ボールバルブ、バタフライバルブ、チェックバルブなど。2019年版では、軸流チェックバルブ、トップエントリーボールバルブ、トップエントリーバタフライバルブが追加されました。

 極低温バルブ専用の最も初期の規格の一つとして、BS 6364は世界のLNG産業で広く採用されており、事実上の国際仕様となっています。

パッキンボックスを周囲温度に保ち、低温によるパッキン破損やステム凍結を防ぐために、延長されたボンネット設計を義務付けています。

常温での圧力試験から極低温性能試験までの完全な手順を指定しています。

材料の低温衝撃靭性、溶接手順、非破壊検査などに関する体系的な規定を提供しています。

低温用途における仕切弁（例：ゲート弁、グローブ弁、ボール弁）の特定の要件に焦点を当てています。

ISO 5208（産業用バルブ – 圧力試験）などの基本規格と組み合わせて使用するように設計されています。

標準化された極低温試験装置、手順、および合格基準を提供します。

 圧力リリーフ穴、吹き出し防止ステム、および防火安全などの主要な設計要素を強調します。

極低温バルブの信頼性は、極低温工学の生命線です。科学的な二段階極低温処理プロセスにより、オーステナイト系ステンレス鋼の低温相変態変形の問題を根本的に解決できます。GB/T 24925、BS 6364、ISO 28921 の 3 つの主要な規格は、材料、設計、製造、試験の全チェーンを網羅する技術規制システムを collectively に形成しています。実際のエンジニアリングでは、プロジェクトの場所、所有者の仕様、および媒体の特性に基づいて適切な規格を選択し、遵守することで、極低温環境でのバルブの長期的かつ安全で漏れのない動作を保証する必要があります。