バルブの詰まりの原因

作成日 11.03

長期間閉止された弁が開かない理由:原因、トラブルシューティング、および対策

I. ステムとパッキン箱の固着:最も一般的な固着箇所

バルブステムは操作機構と閉止部材を接続し、外部はスタッフィングボックスのパッキンによって密閉されています。長期間の閉止状態での使用中に、この部分が最も問題を起こしやすい箇所です。
錆と硬化したパッキンによるバルブステムとパッキン箱の固着を示す断面図
  • 腐食による固着。
バルブステムは通常金属製です。媒体に水分や腐食性成分が含まれている場合、ステムとパッキンの接触面が酸化して錆びます。錆が隙間を埋めてステムとパッキンを「接着」させ、ハンドルが回せなくなったり、ステムが上下に動かなくなったりします。
  • パッキンの劣化と硬化。
長期間の圧縮、熱、または媒体による侵食を受けると、パッキンは劣化して弾力を失い、硬化してステムを強く締め付け、硬い摩擦を生じさせます。
  • 媒体の結晶化と堆積。
媒体に結晶化可能な成分や不純物が含まれている場合、ステムとパッキンの隙間に堆積物が形成されます。結晶化後は硬い殻が形成され、ステムを固着させます。
現場診断:ハンドホイールは回転するがステムが移動しない、またはハンドホイールが全く回転しない。パッキンググランドを取り外すと、ステム表面の錆や硬化したパッキングが確認できる。軽度の錆は除去してパッキングを交換できるが、ステムが著しく腐食しているか曲がっている場合は、ステムを交換する必要がある。

II. 閉止部材とシートシーリング面の固着:コアシーリング領域での固着

閉止部材とシートは長期間にわたり密着した状態が続きます。シール面の隙間内で媒体が変化すると、両者が固着する可能性があります。
シート面のスケーリング、錆、および詰まった異物による弁座と閉止部材の固着を示す図
  • シール面の腐食とスケーリング。
湿気と酸素により金属製シール面が錆び、錆層が閉止部材とシートを固着させます。媒体にカルシウムイオンやマグネシウムイオンが含まれている場合、シール面にスケールが堆積し、付着力がさらに強まります。
  • シール面に異物が挟まっている。
閉止前に配管内に残っていた溶接スラグ、シルト、砂、金属異物がシーリング隙間に押し込まれます。長時間の静的運用後、それらは酸化したり埋め込まれたりして、楔のように閉止部材をくさび止めします。
  • 閉止部材の熱変形。
高温配管上の弁で長期間閉止されたままのものは、温度変化が不均一なため閉止部材とシートの間に熱応力が発生します。閉止部材のわずかな変形がシートとの締め代を生じ、無理に固着させます。
現場診断:ハンドルは回転しステムも動くが、弁が開かない、または全開・全閉にならない。分解後、シール面に腐食、スケール、異物が見られる。軽度のスケールは清掃と摺り合わせで対応できるが、シール面の著しい変形や損傷は閉止部材とシートの交換が必要です。

III. 潤滑不良:可動部の摩擦抵抗が急激に増大

ステムねじ、歯車伝動装置、軸受などの可動部には潤滑が必要である。長期間の閉止は潤滑不良を引き起こす可能性がある。
  • 潤滑剤の損失と乾燥。
媒体による潤滑に依存するバルブでは、長時間の閉止中に媒体が流れず、油膜が失われるか蒸発します。特殊グリースを使用している場合、長期間の静止後にグリースが乾燥して固まり、摩擦抵抗が急激に増加します。
  • ねじ対の腐食と固着。
ステムとボンネット間のねじ対が適切に保護されていない場合、空気中の水分や漏れ出た媒体によってねじが錆びます。錆がねじの隙間を埋めて「焼き付き」を形成し、ステムの回転と移動を妨げます。
現場診断:ハンドルの回転抵抗が大きくてもわずかに回せる、または特定の位置で噛み込む場合。ねじ部を清掃してグリースを再塗布すれば通常は動作が回復します。ひどく腐食したねじ部は補修またはステム交換が必要です。

IV. 外部環境と操作機構の影響

バルブ内部が良好な状態であっても、外部要因によってバルブが「開かない」状態になることがあります。
  • 外力によって固定されたバルブ。
断熱材の落下や堆積、バルブ周辺に詰まった建設廃棄物、または機器の振動によりバルブがサポートや配管に引っかかることで外部抵抗が発生します。
  • 操作機構の故障。
長期間露出したハンドル、ハンドホイール、ギアボックスは腐食、キーやピンの脱落、またはギアのかみ合い隙間の過大化が発生する可能性があります。その結果、操作機構が故障し、ハンドホイールは回転するが閉止部材を駆動できなくなります。
現場診断:まずバルブ周辺に異物が詰まっていないか確認し、次にハンドホイールとステムの接続が確実か、ギアボックスが正常に機能しているかを確認します。操作機構の問題は通常、バルブを分解せずに外観から特定できます。

V. 現場での対処手順:外側から内側へ、容易なものから困難なものへ

長期間閉止されていたバルブが開かない場合は、以下の順序でトラブルシューティングを行ってください。バルブを直ちに分解しないでください。
ステップ1:外観を確認する。
バルブ周辺に異物が詰まっていないこと、ハンドホイールとステムの接続が確実であること、ギアボックスやキー/ピンが緩んでいたり欠落していないことを確認してください。外部の問題は処理コストが最も低くなります。
ステップ2:操作機構を確認します。
ハンドホイールがスムーズに回転するか、ステムが追従するかを確認します。ハンドホイールは回るがステムが動かない場合、問題は接続部またはねじ対にあります。
ステップ3:固着箇所を特定します。
ハンドホイールが全く回らない場合、最も可能性が高いのはステムパッキングの固着またはねじ対の腐食である。ハンドホイールは回るがバルブが全開または全閉にならない場合、最も可能性が高いのはシーリング面の固着または閉止部材の噛み込みである。
ステップ4:対象を絞った処置を実施する。
パッキン固着の場合は、グランドを緩めて潤滑剤を注入してみてください。ねじ対の腐食の場合は、清掃して錆を除去し、グリースを塗布してください。シール面の固着の場合は、開閉を少し繰り返して固着を解消してみてください。効果がない場合は、分解して修理してください。
ステップ5:予防措置。
長期間使用停止となるバルブについては、定期的な開閉操作を実施し、ステム部の潤滑を維持するとともに、可能な箇所には保護カバーを設置して外部腐食や異物の堆積を防止してください。

VI. まとめ

長期間閉じられたままのバルブの多くは、バルブが壊れているから開かないのではなく、錆、固着、噛み込み、焼き付きという4つの言葉が原因です。ステムとパッキンの固着、シール面の固着、潤滑不良、操作機構の噛み込みは、それぞれ異なる対処法に対応します。内部より先に外観を確認し、分解を検討する前に処理できるものは処理してください。「開かない」バルブのほとんどは交換する必要がありません。
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