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プロセス配管のゲートバルブの弁板が剥がれ落ちた際の現場での緊急対応 現在の化学企業の生産において、安全かつ連続的な生産は、あるプラントや企業全体の利益を保証するための基本であり、そのためプラントの継続的な運転をどう確保するかは、日々の設備管理において非常に重要な位置を占めている。現在、装置の日常的な生産において、装置の連続運転に影響を与える要因は多く存在し、その中で最も一般的なものは、タンクや配管の漏れ、動力機器の故障、静止機器の損傷、そして配管の詰まりの4つです。 配管の詰まりは、装置の連続生産に支障をきたす故障の中で一定の割合を占めている。配管が詰まると、媒体の正常な連続的な流れが減少したり止まったりするだけでなく、装置が過圧によって損傷することもある。また、環境が密閉されているため、圧力のかかった状態での処理は極めて困難である。そのため、生産に影響を与えずに配管の詰まりを解消し、媒体の流れをスムーズに保つ方法を見出すことは、日々の研究課題となっている。通常、装置の初期設計段階で媒体の焦燥や塩分による配管の詰まりを防ぐための対策が考慮されており、事前に対処法も用意されている。通常の状況下ではこのような配管の詰まり問題は発生しない。たとえ問題が発生したとしても、既存の対処法があるため生産に影響は出ない；真に対処が難しく、予測もできないのは、配管バルブの弁板が外れて配管が詰まる問題です。この場合、プロセス配管からバルブを取り除いたり交換したりできないため、正常な生産の進行を直撃し、甚大な被害をもたらすことになります。 化学工業の生産において、バルブは配管内の媒体を切り替えたり送液したりする際に頻繁に使用され、その使用数や種類も非常に多く、ゲートバルブ、ストップバルブ、チェックバルブ、コックバルブ、ボールバルブなどがある；その中で、バルブは構造がシンプルで使いやすいため、製造現場での使用割合が高いです。現在、継続的な努力と研究、試験を通じて、明杆ウェッジ式の剛性単板バルブにおけるバルブ板の脱落という問題が解決されました。現在、この技術は製品の生産に応用されており、良好な結果が得られています。 二、バルブの構造 バルブとは、開閉用の弁板がバルブステムによって駆動され、バルブシートの密封面に沿って上下運動することで、流体の流路を開放または遮断する装置です。バルブは流動抵抗が小さく、開閉に力が少なくて済み、さまざまな媒体の配管の開閉に広く使用されています。ゲートバルブが部分的に開くと、バルブプレートの裏側で渦流が発生し、プレートの侵食や振動を引き起こしやすく、またバルブシートのシール面を損傷させやすいため修理が困難です。そのため、ゲートバルブは一般的に流量制御には使用されません。バルブの構造は図1に示す通りで、主にバルブ本体、バルブカバー、シャットプレート、バルブシャフト、ハンドホイールなどの部品で構成されている。バルブロッドの構造により、明杆式と暗杆式のゲートバルブに分けられる；バルブプレートの構造によって、くさび式剛性単板バルブ、くさび式弾性単板バルブ、くさび式二板バルブ、および平行式板バルブの数種類に分けられ、図1に示されているのは明杆式くさび式剛性単板バルブである。1. バルブ本体 2. ガスケット 3. ナット 4. 両頭ボルト 5. バルブカバー 6. 塗料 7. 塗料圧縮キャップ 8. バルブシャフトナット 9. 手輪 10. バルブシャフト 11. スティーブ図1 スライドバルブの構造 （1）明杆ウェッジ式剛性単スティーブスライドバルブ そのスティーブの構造は図2に示されている。シャットプレートはくさび形の一体構造で、シール面はシャットプレートの垂直中心線に対して一定の傾きを持っている。その特徴は、構造がシンプルでサイズが小さく、信頼性の高い使用ができることです。しかし、シャットバルブとバルブシートのシール面のくさび角の加工精度は非常に高く、加工や修理も困難である。また、開閉の過程でシール面が擦り傷を負いやすく、温度が変化するとゲートプレートが詰まりやすい。このとき、バルブロッドとゲートプレートの接合部に腐食が進んでいるか、品質上の問題があるなどの理由で、力を込めてバルブを開こうとすると、バルブロッドとゲートプレートの接合部が外れ、つまりゲートプレートが脱落してしまう。このシートは、常温水温・中温水温下のさまざまな圧力に対応するゲートバルブに適しています。図2 ウェッジ式剛性シャットル （2）ウェッジ式弾性単シャットルバルブ そのシャットルの構造は図3に示す通りで、シャットルの中央部に環状の溝が設けられているか、または2枚のシャットルを溶接して構成され、中央部分は中空となっている。ウェッジ角の形状は剛性バルブのものと同じである。その特徴は、構造がシンプルでシール面が信頼性に優れ、異常な負荷によって生じるバルブ本体の変形を自動的に補償し、バルブプレートの詰まりを防ぐことができる点です。しかし、閉じるためのトルクは、バルブプレートの弾性範囲を超えないように、過度に大きくしてはならない。弾性バルブプレートは、さまざまな圧力・温度の中・小口径のゲートバルブや、頻繁に開閉される場所に適しています。ただし、媒体中の固体不純物は少ないことが求められ、焦結しやすい媒体には適していない。図3 ウェッジ型弾性止弁板： 日常の生産現場では、ウェッジ型の剛性単一止弁板を持つバルブが外れてしまうという問題がよく発生します。実際の運用を通じて、このタイプのバルブの止弁板が外れる問題は解決可能であることが証明されています；他のタイプのバルブプレートの剥離問題はあまり発生しないため、理論上のみにとどまり、実証もなされていない。したがって、ここでは詳述しない。 三、バルブプレートの脱落時の現場での緊急対応 1.対処原理 ゲートバルブのバルブプレートが脱落した場合、プレートは完全に閉じた状態となる。プレートとバルブシートのシール面のくさび角度の加工精度が非常に高いため、プレートの上部とバルブの間に図4に示すような密閉されたシール空間が形成される。バルブプレートが剥がれ落ちた場合でも、キャビティ内には少量の媒体が残っている。シャットバルブとバルブシートのシール面が優れた密閉性を持っているため、バルブロッドの中心付近に通孔を開けても、大量の媒体が漏れ出して安全事故を引き起こすことはなく、次のステップでのねじ切り作業のための条件が整う。この原理を利用して、まずバルブ本体のバルブロッドと対向する中心位置に特殊な装置（またはナット）を溶接し、その中心孔からバルブ本体に通孔を開けた後、さらにその溶接された特殊な装置（またはナット）のねじを使って開けた通孔のねじを拡大する。そうすることで、特殊な押し棒を用いてバルブプレートをバルブシートのシール面から押し出すことができ、押し棒とバルブロッドの動きを適切に制御すれば、そのバルブを通常通り使用し続けることが可能になる。図4 空洞の模式図 2.対処策 1）DN80以下の通常の低圧バルブで、流れる媒体が無毒かつ難燃性のものである場合は、バルブシャフトのほぼ中央にM14ナットを溶接し、そのナットの中心穴を通してバルブの底部およびバルブシャフトの反対側の中央にφ12mmの通孔を開ける。次に、溶接されたナットのねじを利用してその通孔のねじを拡大し、特別に作られたプッシュロッドを使ってバルブプレートを押し上げることで、バルブの開閉を制御できる。 2）DN80以上の直径または高圧のバルブで、流れる媒体が可燃性かつ有毒な場合は、バルブシャフトの中心に対応する位置に特殊な装置を溶接しなければならない。この特殊装置の中心孔を通じて、バルブの底部およびバルブシャフトの中心に対応する位置に通孔を開け、溶接された特殊装置の中心孔のねじを利用してその通孔を拡大し、さらに特製のプッシュロッドを直接使用してバルブプレートを押し上げることでバルブを開き、バルブの開閉をさらに制御することができる。設置後の構造は図5の通りである。1.バルブ 2.バルブプレート 3.特殊ナット 4.スクリューロッド 5.シール材 図5 設置後の装置の概略図 使用するプッシュロッドを選定する前に、まずバルブが送る媒体の圧力や温度に応じて、プッシュロッドとバルブ本体との間のシール方法を決定する必要がある。一般的に、プッシュロッドには事前に適切なナットとワッシャーが取り付けられており、バルブを開いて流量を調整した後、プッシュロッドとバルブ本体の根元にセラミックロープやポリテトラフルオロエチレンテープなどの密封材を巻き付け、最後にナットを締めて密封効果を得ます。圧力が高いバルブには、加工された特殊なガスケットを使用して密封することもできる。 3．処理時の注意事項 1）各メーカーのバルブの構造や形状、寸法には一定の違いがあるため、穴を開ける際はできるだけ下表に推奨されている寸法を使用し、過度に大きな穴を開けてゲートやバルブシートのシール面を損傷させないようにしてください。穴あけサイズ推奨表 2）可燃性ガスまたは液体を媒体として使用するバルブの場合、穴あけ時にはまずドリルにバターを塗り、水道ホースを使って絶えず水を流し続けることで、媒体が燃焼して火災が発生するのを防ぐ必要があります。 3）プッシュロッドによってバルブを押し上げる際、バルブの底部に大きな力がかかるため、鋳鉄製バルブに対してはこの方法は適していない。これは、バルブ本体の強度が低い場合、バルブを押し上げる際に本体が割れてしまうのを防ぐためである。 4）バルブプレートをバルブ本体の底部中央に正確に位置決めすることは、ドリル加工の品質に直結する重要な要素であるため、必ず慎重に測定し、丁寧に位置を決定しなければならない。 ある工場の第1常圧減圧装置におけるディーゼルバルブやコークス化循環水用上水バルブのバルブプレートが剥がれるという故障の対処に、この方法が採用され、良好な経済的効果が得られました。 四、結語 バルブの弁板が剥がれ落ちた際の現場での緊急対応により、長年生産を妨げてきた、圧力がかかった状態でのバルブ弁板の剥がれ落ちという問題が完全に解決されました。これにより、装置の連続的な運転を維持する上で非常に大きな役割を果たしました。