安価なステンレス製逆止弁が漏れる理由：​材質、​シート漏れ等級、​仕様書に記載すべきこと

安価なステンレス製逆止弁が漏れる場合、原因は取り付け前に見落とされた点にあることが多くあります。水質に合ったグレード、適切に仕上げられたシート、ラインに合ったサイズとタイプです。ミルテストレポート、シート漏れ等級、設置条件を発注書に明記し、価格比較にはダウンタイムも加えてください。

逆止弁とボールバルブのどちらを選ぶかについては、逆止弁とボールバルブの比較ガイドで解説しています。この記事はその次の段階、つまり弁の取り付けが決まり、漏れずに使い続けたい場合の内容です。

要点

• 304と316は見た目では区別できません。316にはモリブデンが約2〜3%含まれており、これが塩化物による孔食への耐性になります。証明書と型番でわかるのは発注した内容で、実際に届いた材質は、モリブデンのスポットテストまたは分光分析器（PMI）による確認でわかります。
• 「耐圧試験済み」は「漏れない」という意味ではありません。ISO 5208はシート漏れをRate AからRate Gまでの等級で規定しており、API 598には金属シートの逆止弁向けに別の許容値があります。仕様書には、試験を求めるだけでなく、規格名と等級を記載してください。
• スイング逆止弁は重力で閉じるため、水平配管、または上向き流れの垂直配管に向いています。また、米国エネルギー省（U.S. Department of Energy）の機械科学に関するFundamentals Handbookは、脈動流での使用を勧めていません。スプリング式逆止弁はスプリングの力で閉じるため設置方向の自由度が高い反面、開くのにわずかな圧力が必要です。
• 低流量は逆止弁を早く摩耗させます。ディスクが全開にならずばたつき、シートを摩耗させるためです。1986年の米国原子力規制委員会（U.S. Nuclear Regulatory Commission）の通知にこの不具合が記録されており、過大なサイズの弁でも同じ低流量の状態になります。
• 年間所有コスト = （弁の価格 + 交換作業費 + ダウンタイムによる損失）÷ 想定使用年数 + 年間保守費。見積りを比較する前に、各設置箇所についてこの計算をしてください。

逆止弁は閉じる場所で漏れる

ほとんどの逆止弁にはハンドルがありません。流れがディスクを押し開き、重力、背圧、またはスプリングが押し戻して閉じます。働きのすべてがディスクをシートに着座させるという1つの動作にかかっているため、漏れる箇所は予測できます。

1. シート面。平らに研磨されていないシート、異物で傷ついたシート、塩化物で孔食が生じたシートは、ここから漏れます。
2. ボンネットまたはキャップのガスケット。ガスケット材質が不適切、またはボルトの締め付けが不均一だと、外部へ漏れます。
3. ヒンジピン。ピンが摩耗または腐食すると、ディスクが傾いてぶら下がり、まっすぐ着座しなくなります。
4. 鋳物そのもの。砂の混入や微小な引け巣から、圧力がかかると滲みが出ます。Steel Founders' Society of AmericaとUniversity of Iowaによる2014年の論文には、ステンレス鋳造バルブボディ22個のうち、機械加工後にガスケット面で9個が漏れたロットが記載されています。断面を調べると、放射線検査では見つからなかった微小なポロシティが確認されました。

この4か所は、低価格の弁がコストを削る箇所でもあります。シートの研磨、ガスケット材質、ピンの材質、鋳物の検査です。いずれも外からは見えず、納入初日は弁も保持します。問題が出るのは、数か月使用した後です。

この記事の以降の説明は、スイング逆止弁とスプリング式逆止弁を中心にしています。当社が鋳造しているのがこの2タイプだからです。特定のラインでどちらを選ぶかについては、逆止弁とボールバルブの比較の記事で解説しているため、ここでは繰り返しません。

ステンレス製逆止弁の材質：304と316は見た目が同じ

低価格のステンレス製逆止弁でよくある問題の1つがグレードです。304として販売されているのに実際は201だった、あるいは水質上は316が必要なところに304の弁が取り付けられた、といった例です。どちらも納入初日には漏れません。どちらも多くの場合、シート面の孔食から始まり、そこから滲みが広がります。

316に加わる成分はモリブデン

どちらのグレードもオーステナイト系ステンレス鋼です。316には約2〜3%のモリブデンが加えられており、モリブデンが塩化物による孔食への耐性を高めます。したがって問うべきは、使用条件が「過酷」かどうかではなく、塩化物が存在するかどうかです。

参考になる数値を挙げます。米国環境保護庁（U.S. EPA）は、飲料水中の塩化物について、味を基準に250 mg/Lという強制力のない二次基準を定めており、塩素については最大残留消毒剤濃度（MRDL）を4.0 mg/Lとしています。ステンレス鋼の目安は情報源によって異なります。Australian Stainless Steel Development Association（ASSDA）が引用するNickel Instituteの数値では、塩化物濃度は304がおよそ200 mg/L、316がおよそ1000 mg/Lです。熱交換器材料に関するBuecker氏とJanikowski氏のPower Engineering誌の記事はより保守的で、304は150 mg/L、316は400 mg/Lとしています。情報源ごとに水質条件や試験条件が異なるため、これらの数値は限界値ではなく目安として扱ってください。通常の水道水はたいてい304の範囲内に収まります。次の3つの用途では、この範囲を超えます。

• 冷却塔。補給水が繰り返し蒸発し、塩化物が濃縮されます。同じPower Engineering誌の記事に例があり、補給水中の塩化物50 mg/Lが、濃縮倍率5倍では250 mg/Lになり、筆者らはこれにより通常は304が使えなくなるとしています。
• 沿岸の工場。塩分を含む飛沫がボディやねじ部に付着し、外側から孔食を生じさせます。弁が湿った塩分の多い環境に置かれる場合は、316を指定してください。
• 海水。海水には約19,000 mg/Lの塩化物が含まれ、これはEPAの飲料水ガイドライン250 mg/Lの約75倍です。304は候補になりません。316も寿命が長くなるだけです。海水を連続的に扱う用途にどちらかを採用する前に、当社へご相談ください。

漂白剤や塩素系の洗浄液は別の扱いになります。これは塩化物イオンではなく、酸化剤である遊離塩素です。同じNickel Instituteの指針では、連続的な遊離塩素への曝露は304で約2 ppm、316で約5 ppmとされており、それより高い濃度では316も腐食します。処理された飲料水の遊離塩素は通常、上限の4.0 mg/Lよりはるかに低く、ASSDAは通常の残留濃度を0.2〜0.5 mg/Lとしています。ラインに塩素系の殺菌剤が流れる場合は、まず濃度をお知らせください。

孔食は局所的に起こります。弁の外観に問題がなくても、シート面の孔食が1つあれば、密封できなくなるには十分です。

304として販売される201

グレード201は、ニッケルの一部をマンガンで置き換えたものです。価格はかなり安く、多くの情報源が、特に湿潤環境や塩化物を含む環境では304より耐食性が低いと評価しています。問題は、見た目がまったく同じで、磁石でも見分けられないことです。焼なまし状態の200系と300系は、どちらも非磁性で、304は冷間加工後に弱い磁性を帯びることがあります。ASM Internationalが2017年に中国に工場を持つメーカーにインタビューした際、その担当者は201を「304の典型的な偽物」と呼び、自社が中国で入荷した金属の受入検査を始めたころは、ステンレスの約3分の2が規格不適合品または偽物だったと述べています。これは1社の経験であり市場調査ではありませんが、だからこそ、グレードの確認は発注書の項目に入れるべきなのです。

CF8とCF8Mは鋳造グレードで、ボディのみを示す

弁のボディは鋳物なので、図面上のグレードは鋳造グレードです。CF8は鋳造の304、CF8Mは鋳造の316にあたります。同じグレードがボディに刻印されているか確認してください。ボディがCF8Mでも、ディスク、スプリング、ヒンジピンが316であるとは限りません。材料証明書は、ボディの行だけでなく部品ごとに読んでください。

購入時の確認事項は3つあります。ミルテストレポート（MTR）を求め、部品表と照らして読むこと。型番、証明書、見積書、ボディに鋳出された刻印がすべて一致していることを確認すること。「304のはず」という説明は受け入れないこと。確実な答えが必要な場合は、サンプルを分光分析（PMI）に出すか、モリブデン試薬によるスポットテストを使ってください。

逆止弁の仕様：シート漏れ等級と耐圧試験でわかること

一般的な規格に従って製造されたバルブは出荷前に耐圧試験を受けますが、これらの規格では、金属シートの逆止弁は規定量の漏れがあっても合格とされます。仕様書には、規格名と等級を記載する必要があります。

ISO 5208、EN 12266-1、API 598によるシートの等級分け

金属製バルブの耐圧試験規格であるISO 5208は、シート漏れをAからGまでの10段階に分類しています。Rate Aは、試験時間中に目に見える漏れがないことを意味します。それ以降のすべての等級は、呼び径DNに比例した量の漏れを許容します。液体試験では、Rate Bは0.01 × DN 立方ミリメートル毎秒、Rate Gは2 × DNを許容します。DN 50のバルブは、Rate Gであれば毎分6ミリリットル漏れても合格となりえます。EN 12266-1は、中間等級のAA、CC、EEを除いた同じAからGの尺度を使用しています。

API 598は、代わりにシート材質で等級を分けています。弾性（ソフト）シートは目に見える漏れがあってはなりません。金属シートにはサイズ別の許容値があり、逆止弁にはそれより大きい専用の欄があります。2インチまでの金属シート逆止弁は毎分6 cc、4インチのバルブは毎分12 ccまで漏れてもよいとされています。同じ表で、他のタイプの4インチ金属シートバルブには毎分8滴、1 cc未満が許容されています。MSS SP-61も逆止弁を別扱いとしており、逆止弁に許容される漏れ量は他のバルブの4倍になりえます。

規格そのものは有料の文書です。上記の数値は、互いに一致している複数の技術資料の転載によるものです。購入仕様書に数値を記載する場合は、サプライヤーにどの版で試験しているかを確認してください。

ソフトシートか金属シートか

ソフトシート（たとえばPTFE）は、目に見える漏れなしで合格できるほど良好に密封しますが、異物で傷つくことがあり、摩耗もします。金属対金属のシートは摩耗や媒体に強い一方、最初から多少の漏れが許容されており、摩耗するとさらに増えるだけです。よくある手抜きは、研磨されていない金属シートで、この場合は最初から漏れが大きくなります。

仕様書に次の5項目を記載しておくと、「試験済みなのに漏れる」という事態が起こりにくくなります。

1. どの規格か：API 598、ISO 5208、EN 12266-1、または工場独自の手順か。
2. シート試験の媒体、圧力、保持時間は。
3. 合格とする漏れ等級、または許容漏れ量は。
4. 全数試験か、抜き取りか。報告書は入手できるか。
5. ソフトシートか金属シートか。ソフトシートの材質は何か。

逆止弁が漏れ続ける5つの失敗

この5つはどれも弁自体の欠陥ではありません。購入時または設置時に省かれた手順であり、次の発注から実践できる対策があります。

1. 証明書なしで単価だけを比較する

見積書が2通あり、一方が明らかに安く、どちらも材質欄には「304」とあります。違いは、一方にミルテストレポートが付き、もう一方には付かないことかもしれません。対策：見積り段階で証明書を求め、部品ごとに読み、型番、証明書、見積書、ボディの刻印が一致していることを確認してください。

2. 耐圧試験を漏れなしの保証と見なす

「全数試験済み」と聞くと安心しますが、規格は金属シートの逆止弁に、限度内の漏れを許容しています。対策：「耐圧試験に合格すること」ではなく、規格、等級、そして「全数」か「抜き取り」かを仕様書に記載してください。

3. 配管サイズだけで逆止弁のサイズを決める

ディスクが全開まで持ち上がるには、十分な流速が必要です。それに満たないと、半開きの状態で浮いてばたつき、シートとヒンジピンを摩耗させます。米国原子力規制委員会のInformation Notice 86-09には、この不具合が記録されています。ディスクを持ち上げておくには流量が不足し、ディスクがばたついて摩耗し、ガイドスタッドが折れ、ディスクが途中で引っ掛かって閉じられなくなった、という内容です。過大なサイズの弁でも同じ低流量の状態になります。同じ弁でも、流量が十分なラインでは長持ちし、不足するラインでは、一定期間の使用後に漏れ始めます。対策：実際の流量でサイズを決め、流量に対してより小さいサイズが適するかをサプライヤーに確認してください。

4. タイプまたは設置方向の誤り

スイング逆止弁は重力で閉じます。下向き流れの垂直配管に取り付けると、閉じるのを助けるものがなく、逆流がディスクを押し戻すのを待つため、閉じるのが遅れ、密封も悪くなります。往復動ポンプやコンプレッサーの吐出側に取り付けると、ディスクが脈動に追従してシートを叩きます。U.S. Department of Energy Fundamentals Handbook（米国エネルギー省の基礎ハンドブック）には、スイング逆止弁を脈動流に使用すべきではないと記されています。ポンプ停止時、スイング逆止弁はゆっくり閉じるため、先に逆流が強まり、聞こえるスラムはディスクが叩きつけられる音です。対策：流れが脈動する場所や、速く閉じる必要がある場所にはスプリング式逆止弁を使うこと。ボディの矢印に合わせて取り付けること。垂直配管に逆止弁を取り付ける前に、許容される設置方向を確認すること。

5. 上流にストレーナーがなく、予備品の備蓄も記録もない

溶接スパッタ、切りくず、スケールがシートに挟まることは、新品の弁が初日から漏れるよくある原因で、どのグレードのステンレスでも防げません。対策：上流にY形ストレーナーを設置し、ポンプ吐出側やタンク入口などの重要な箇所には予備品を保管し、各弁の設置日と用途を記録して、次回の発注にデータの裏付けを持たせてください。

所有コスト：価格差が最大の金額であることはまれ

逆止弁が故障すると、請求にはポンプの逆回転、水撃による配管や計器の損傷、下流の水の上流への逆流、交換作業のためのライン停止が含まれることがあります。これらを数えて初めて、安価な弁と書類の揃った弁（以下の「適合バルブ」）との差が見えてきます。

U.S. EPA Cross-Connection Control Manual（米国EPAの相互接続防止マニュアル）には、1984年の逆流事例が記録されています。ニューメキシコ州の高校で、ボイラー給水ラインの漏れていた逆止弁を通ってボイラーの防食薬剤が飲料水に混入し、学校は数日間閉鎖されました。米国エネルギー省がHydraulic InstituteおよびEuropumpと共同で発行したポンプのライフサイクルコストガイドは、使用頻度の高いポンプでは購入価格は総コストのわずかな部分にすぎない、という一般的な点を述べています。吐出側の逆止弁にも同じ計算が当てはまります。

計算式

年間所有コスト = （弁の価格 + 交換作業費 + 1回の故障あたりのダウンタイムによる損失）÷ 想定使用年数 + 年間の点検・保守費

1回の故障あたりのダウンタイムによる損失 = 停止時間 × 1時間あたりの生産額 + 緊急対応費

ワークシート（ご自身の数値を記入してください、USD）

多くの工場では、価格差は1回のダウンタイムの損失より小さくなります。2つの列を分けるのはYとSです。Yが短い弁は、そのたびにSを伴います。ダウンタイムの損失が大きい箇所（主ポンプの吐出側、プロセス用水の供給）では、計算上、書類の揃った弁が有利です。ダウンタイムの損失がない箇所（灌漑、待機ライン）では、グレードとタイプが適切であれば、安価な弁が正しい選択になる場合もあります。

SZ Valvesのステンレス製逆止弁のラインアップ

SZ Valvesは1995年から台湾の台中でバルブを製造しており、ボディは自社鋳造工場で鋳造しています。逆止弁は3種類です。SCねじ込みスイング逆止弁（1/2″〜3″、鋳造CF8M、200 PSI (WOG)）、1PCスプリング式逆止弁（1/2″〜2″、鋳造CF8またはCF8M、PT、NPT、PFねじ）、そしてCシリーズのフランジ形スイング逆止弁（2″〜4″、鋳造CF8またはCF8M、ASME Class 150またはJIS 10Kフランジ）です。標準仕様は、SCがCF8MでPTねじ、1PCがCF8でPTねじ、CシリーズがCF8で、もう一方のグレードとNPTまたはPFねじは受注生産です。詳細な仕様は逆止弁メーカーの記事と各製品ページにあります。ここでは、上で述べた材質、密封、サイズの各点に照らして、各製品がどう対応するかを示します。

• 材質。SCのボディは鋳造CF8M、1PCとCシリーズは鋳造CF8またはCF8Mです。3つとも自社鋳造工場で鋳造し、ボディにグレードを鋳出しています。ボディ材質のミルテストレポート（MTR）はご請求に応じて提供できます。冷却塔や沿岸の工場など塩化物の多い箇所には、CF8M仕様を指定してください。
• 密封。すべての弁は、出荷前に漏れ検査と寸法検査を行っています。SCねじ込みスイング逆止弁は、API 598による試験も行っています。各モデルのシートの種類と試験の詳細は、お見積りをご依頼いただく際にご確認いただけます。
• タイプとサイズ。SCねじ込みスイング逆止弁とCシリーズのフランジ形スイング逆止弁は、ディスクの重さにも助けられて閉じるため、お問い合わせには配管の設置方向と流れの向きを記載してください。1PCスプリング式逆止弁はスプリングで閉じるため重力に依存せず、同じサイズのSCより面間が短いので、狭い場所に適しています。お問い合わせには、配管サイズに加えて流量も記載してください。
• 書類とカスタム対応。ミルテストレポートと寸法検査報告書はご請求に応じて提供できます。お客様の図面に基づく製作と、プライベートブランドの刻印に対応します。

FAQ

耐圧試験に合格した逆止弁が、それでも漏れるのはなぜですか？

規格が、金属シートの逆止弁に規定量の漏れを許容しているためです。API 598とISO 5208はどちらもサイズ別の許容値を定めており、目に見える漏れを認めないのはAPI 598のソフトシートとISO 5208のRate Aだけです。仕様書に規格名と等級を記載するほうが、「耐圧試験に合格すること」と書くより多くを伝えられます。

304の逆止弁と316の逆止弁は、どうやって見分けますか？

まずミルテストレポートと型番を確認し、そのうえでモリブデンのスポットテストまたは分光分析器（PMI）でグレードを確認してください。目や磁石では区別できません。316には塩化物による孔食への耐性のため、モリブデンが約2〜3%含まれています。冷却塔や沿岸の塩分を含む飛沫には316を選び、海水についてはご相談ください。304は水道水や圧縮空気に使えます。

逆止弁を垂直配管に取り付けることはできますか？

タイプによります。スイング逆止弁は重力で閉じるため、水平配管、または上向き流れの垂直配管に向いています。下向き流れの場合は、お問い合わせに流れの向きを記載し、ご発注前に当社で適合をご確認ください。取り付けは必ずボディの矢印に合わせてください。

逆止弁はどのくらいの頻度で交換すべきですか？

決まった間隔はありません。水中の塩化物、ディスクを全開に保つのに十分な流量があるか、ストレーナーでシートが保護されているかによって変わります。各弁の設置日と用途を記録し、前の弁が実際に持った期間を、次の計画の基準としてください。

逆止弁のお見積りには、何をお知らせいただく必要がありますか？

タイプ、サイズ、数量、ボディ材質、接続形式（PT、NPT、PF、またはフランジ規格）、そして使用条件として、媒体、圧力、設置方向をお知らせください。部品番号、仕様書、または既存の弁の写真でも構いません。お送りいただければ、お見積りします。

まとめ

逆止弁が漏れずに使えるかどうかは、グレード、シートの仕上げ、ラインへの適合で決まりますが、仕様書で求めなければ、そのどれも見積書には表れません。お使いのラインに合うモデルの選定をご希望の場合は、お問い合わせページから、仕様書または写真をお送りください。

出典

• U.S. EPA, Secondary Drinking Water Standards（飲料水の二次基準。塩化物250 mg/L）: epa.gov
• U.S. EPA, National Primary Drinking Water Regulations（塩素のMRDL 4.0 mg/L）: epa.gov
• ISO 5208:2015, Industrial valves. Pressure testing of metallic valves（金属製バルブの耐圧試験）: iso.org
• Exal Technology, Leak class tests ENT02-19 Rev. 2（ISO 5208、EN 12266-1、API 598、MSS SP-61を比較）: exal-technology.com
• U.S. Department of Energy, DOE Fundamentals Handbook, Mechanical Science Vol. 2: energy.gov
• U.S. Nuclear Regulatory Commission, Information Notice 86-09: nrc.gov
• U.S. EPA, Cross-Connection Control Manual (EPA 816-R-03-002): epa.gov
• Monroe, Blair and Beckermann, Reducing Leaks in Cast Pump and Valve Bodies using Solidification Simulation (NACE 2014): uiowa.edu
• ASSDA, Chlorine vs chloride: assda.asn.au
• Euro Inox, Performance of Stainless Steels in Waste Water Installations: worldstainless.org
• Buecker and Janikowski, How much chloride? (Power Engineering): power-eng.com
• ASM International, Advanced Materials & Processes, Nov/Dec 2017, Trust But Verify: asminternational.org
• U.S. Department of Energy, Hydraulic Institute and Europump, Pump Life Cycle Costs: energy.gov