バルブにおける米国規格のポンド級Lbと中国規格の公称圧力Mpaの換算説明

Thread Content

バルブの購入や使用にあたり、ユーザーは避けられずにアメリカ規格のバルブの圧力単位であるポンド（Lb）と、中国規格のバルブの圧力単位であるメガパスカル（Mpa）との間の換算問題に直面しますが、それらの換算関係とは一体どのようなものなのでしょうか？ 通常、私たちが言うPNやCLassとは、いずれも圧力を表す方法ですが、異なる点は、それぞれが対応する基準温度が異なるということです。PNのヨーロッパ規格は120℃における圧力を指し、一方CLassの米国規格は425.5℃における圧力を指します。そのため、工学的な互換性を考慮する際には単純に圧力だけを換算することはできません。例えば、CLass300#を単純に圧力で換算すると2.1MPaになりますが、使用温度を考慮すると、対応する圧力は上昇し、材料の耐温試験の結果に基づくと5.0MPaに相当します。バルブの体系には2種類あります。一つは、ドイツ（我が国を含む）を代表とする、常温下（我が国では100度、ドイツでは120度）での許容作動圧力を基準とする「公称圧力」体系です；一つは、アメリカを代表とする、ある温度における許容作動圧力を基準とする「温度圧力方式」である。アメリカの温度圧力方式では、150LBは260度を基準とするが、その他の等級はすべて454度を基準としている。150ポンド級（150psi=1MPa）の25号炭素鋼製バルブは、260度における許容応力が1MPaであるのに対し、常温における許容応力は1MPaよりもはるかに高く、約2.0MPaである。したがって、一般的に米国規格の150LBは公称圧力等級が2.0MPa、300LBは5.0MPaといった具合です。したがって、圧力変換式に従って安易に公称圧力や温圧等級を変換してはならない。 PNとは、圧力を数値で表したコードで、参考用として便利な円形の整数です。PNは、常温に換算した耐圧のMPa数に近い値で、国内のバルブで一般的に使用される公称圧力です。炭素鋼製バルブボディの制御弁において、200℃以下で使用する場合に許容される最大作動圧力を指す；鋳鉄製バルブ本体において、120℃以下で使用する際の許容最大動作圧力を指す；ステンレス製バルブボディの制御弁においては、250℃以下で使用する場合に許容される最大作動圧力を指す。作動温度が上昇すると、バルブ本体の耐圧が低下します。 米国規格のバルブは、公称圧力をポンド単位で表します。このポンド単位とは、ある金属の耐熱温度と耐圧力を計算した結果であり、ANSI B16.34規格に基づいて算出されます。 ポンドクラスと公称圧力は一対一に対応していない。主な理由は、ポンドクラスと公称圧力の温度基準が異なるためである。私たちは通常、ソフトウェアを使って計算しますが、重量クラスを調べるために表の使い方も理解しておく必要があります。気体の圧力について、中国では一般的に質量の単位である「キログラム」を用いて表すことが多く（「ジン」ではなく）、単位はkgです。それに対応する圧力の単位は「kg/cm2」で、1キログラムの圧力とは、1キログラムの力が1平方センチメートルに作用することを意味します。同様に、海外では気体の圧力に対してよく使われる圧力の単位は「psi」で、その単位は「1 pound/inch²」、つまり「ポンド/平方インチ」であり、英語の正式名称はPounds per square inchです。しかし、より一般的にはその質量単位であるポンド（LB）をそのまま使います。実際、このLBとは先に述べた磅力のことです。すべての単位をメートル法に変換すれば計算できます：1 psi＝1ポンド/インチ² ≈0.068bar、1 bar≈14.5psi≈0.1MPa。欧米などでは***慣習的にpsiを単位として使用しています。Class600およびClass1500において、ヨーロッパ規格とアメリカ規格に対応して2つの異なる数値があり、11MPa（600ポンド級に対応）はヨーロッパの規格で定められており、これは「ISO 7005-1-1992 Steel Flanges」に記載されている規定です；10MPa（600ポンド級に相当）はアメリカ式の規定であり、これはASME B16.5に記載されているものです。したがって、600ポンド級が必ずしも11MPaまたは10MPaに相当するとは断言できず、システムによって規定は異なります。 公称圧力と圧力等級の温度基準が異なるため、両者には厳密な対応関係はありません。両者のおおよその対応関係は下表の通りです： 磅級と公称圧力の対照表（参考） 磅級(CLass) 150 300 400 600 800 900 1500 2500 3500 4500 公称圧PN(MPa) 25 6.3 10 13 15 25 42 56 76