大型産業用水処理・海水淡水化用バルブ鋳物：ニッケル耐食鋳鉄（Ni-Resist）、アルミニウム青銅、両方向密閉構造（AWWA C504／EN 593）

2026-10-06 21:00:09

メタ説明: 大口径給水処理および海水逆浸透（SWRO）淡水化用バルブ鋳物に関する包括的な技術ガイド。ニッケル耐食性オーステナイト系球状黒鉛鋳鉄（ASTM A439 D-2）、アルミニウム青銅（ASTM B148 C95800）、加硫EPDMライニング付き球状黒鉛鋳鉄（EN-GJS-400-15）、およびDN600～DN3000用の大型垂直形CNC旋盤加工について解説します。

上水道網、大規模下水処理施設、および海水逆浸透（SWRO）淡水化プラントにおいて、大口径流量制御バルブは主要な水力制御インフラとして機能します。公称径は DN600～DN3000（ $24 ～ 120 インチ$ )）までで、二重偏心・三重偏心バタフライバルブ、ゲートバルブ、チェックバルブが、最大 $25 ～ 40 棒材$ .

連続的な高流量水圧条件下で稼働するため、これらの大型バルブ鋳物は厳しい環境的・機械的劣化にさらされます：

海水逆浸透膜（SWRO）淡水化装置 生海水の取水（ $35, 000 tDS濃度 ppm$ ）および高濃度の塩水廃液（ $70, 000 tDS濃度 ppm$ ）により、激しい 塩化物応力腐食割れ、点食腐食、電気化学的腐食（異種金属接触腐食） .
高流速絞り流れおよびキャビテーション 大きなバルブディスクを通過する乱流により、マイクロジェット蒸気崩壊衝撃波（ $> 1, 000 MPa$ 局所的な圧力）が発生し、ディスクのエッジおよびボディのシート部ネックを侵食します。
双方向バブルタイトシール基準 は、以下の規格によって規定されています： AWWA C504（ゴム座金式バタフライバルブ） であり、 EN 593／ISO 5752 大型給水バルブの鋳物は、全逆圧力ヘッド下でもゼロ漏れ遮断性能を維持しなければなりません。

何十年にもわたる腐食性水環境での使用に耐えるには、特殊な鋳造冶金技術が必要です。すなわち、 オーステナイト系ニッケル耐食球状黒鉛鋳鉄（ASTM A439タイプD-2／D-2B） をブラインポンプおよびバルブに用いることです。 ニッケル・アルミニウム青銅（ASTM B148 C95800／EN 1982 CC333G） 船舶用吸込弁向け、高延性 フェライト系球状黒鉛鋳鉄（EN-GJS-400-15／GB QT400-18） 精密鋳造によるEPDMライニングとツバ付溝（ドーヴェーテイル・レテンション・グルーブ）を備え、ディスクのシール面に水翼形状を精密垂直CNC旋盤加工で仕上げています。

本技術ガイドでは、水および淡水化用合金の冶金学、DFMに基づく鋳造設計、大型垂直旋盤によるCNC機械加工、加硫ゴムライニングの統合、静水圧試験について、詳細な分析を提供します。

Array of large-diameter Ni-Resist ductile iron and Aluminum-Bronze butterfly valve bodies and discs

1．運転時の水力環境および劣化モード

                     ┌──────────────────────────────────────────────┐
                     │ High-Volume Saline Water Flow (DN600-DN3000) │
                     └──────────────────────┬───────────────────────┘
                                            │
        ┌───────────────────────────────────┼───────────────────────────────────┐
        ▼                                   ▼                                   ▼
┌───────────────────────────────┐ ┌───────────────────────────────┐ ┌───────────────────────────────┐
│ Chloride Pitting & Crevice    │ │ Cavitation Jet Erosion        │ │ Elastic Seat Deformation      │
│ (Hypersaline brine attacking  │ │ (High-velocity throttling     │ │ (Body ovalization under line  │
│  disc pivot trunnions)        │ │  eroding metal seat profiles) │ │  pressure causing seal bypass)│
└───────────────────────────────┘ └───────────────────────────────┘ └───────────────────────────────┘

水用弁の用途	使用水の水質	主な損傷モード	材質等級の解決策
SWRO淡水化装置向け海水取水用バタフライ弁	未処理沿岸海水（ $35 g/l C l^{-}$ ) ＋生物汚損	海洋電気化学腐食、脱アルミニウム	ニッケルアルミニウムブロンズ（ASTM B148 C95800／Cu3）
高圧ブライン排出用バルブ	超高濃度ブライン（ $70 g/l C l^{-}$ / $70 棒材$ )	極端なすき間腐食、点食による洗い流し	スーパー・デュプレックスステンレス鋼（2507／ASTM A890 5A）
市町村飲料水用バタフライバルブ	処理済み淡水（ $p 時 6.5～8.5$ ) \/ $16 棒材$	内面の突起状さび、ディスクシールの漏れ	球状黒鉛鋳鉄（EN-GJS-400-15）＋溶融結合エポキシ樹脂（FBE）
産業用排水・スラリー用バルブ	酸性／アルカリ性排水（ $p 時 2～12$ )	化学溶出、スライディングスラリーによる摩耗	ニッケル耐食鋳鉄（ASTM A439 D-2／D-2B）

2．水・淡水化向け合金冶金学の階層構造

大口径水道用鋳鋼品の材質選定マトリクス：

合金シリーズ	材質規格／同等規格	公称化学組成（質量％）	微細構造および基体組織	機械的性質	アプリケーションの役割
オーステナイト系ニッケル耐食球状黒鉛鋳鉄	ASTM A439 タイプ D-2 ／EN-GJSA-XNiCr20-2	$3.0 % C, 2.0 % Si, 18.0 - 22.0 % ニッケル, 1.75 - 2.25 % クロム$	安定したFCCオーステナイト基体中の球状黒鉛	${バー}_{分} \geq 400 MPa, {バー}_{p 0.2} \geq 210 MPa, A_{5} \geq 8 %$	高塩分濃度ブライン用バルブ、廃水ポンプ、下水処理用ディスク
ニッケル・アルミニウム青銅（NAB）	ASTM B148 C95800 ／ EN 1982 CC333G	$81 % 銅, 9.0 - 10.0 % アルミニウム, 4.0 - 5.5 % ニッケル, 4.0 - 5.5 % Fe$	$α + κ$ 金属間化合物相マトリックス	${バー}_{分} \geq 590 MPa, {バー}_{p 0.2} \geq 240 MPa, A_{5} \geq 16 %$	海水取水用バタフライディスク、船舶冷却水遮断弁
高延性球状黒鉛鋳鉄	EN-GJS-400-15 ／ GB QT400-15	$3.6 - 3.8 % C, 2.2 - 2.6 % Si, \leq 0.20 % Mn$	完全フェライト基体（ $\geq 90 %$ フェライト)	${バー}_{分} \geq 400 MPa, {バー}_{p 0.2} \geq 250 MPa, A_{5} \geq 15 %$	高圧市町村上水道配管用ゴムライニング付ゲートバルブ
スーパー二相ステンレス鋼	ASTM A890 5A（CE3MN／2507）	$25 % クロム, 7 % ニッケル, 4 % モリブデン, 0.28 % N$	50／50 オーステナイト・フェライト二相鋼（PREN） $> 42$ )	${バー}_{分} \geq 690 MPa, {バー}_{p 0.2} \geq 515 MPa, A_{5} \geq 18 %$	高圧SWRO膜供給およびエネルギー回収用バルブ

冶金的特徴：ニッケル耐食性球状黒鉛鋳鉄（ASTM A439 D-2）

Metallographic microstructure of ASTM A439 Type D-2 Ni-Resist austenitic ductile iron

追加する $20 %$ ニッケルは、常温で完全オーステナイト系面心立方格子（FCC）の鉄母材を安定化させ、塩分を含む水中において電気化学的腐食（ギャルバニック腐食）に耐える緻密で自己修復性のある酸化被膜を形成します。また、球状黒鉛は、高速絞り動作時のガリング抵抗および振動減衰特性を自然に付与します。

3．大型バルブ本体（公称径DN600～DN3000）向けDFM鋳造構造

3～15トン級の大型バルブ本体および両フランジ付きディスクの鋳造には、特別な金型剛性と熱モジュラスに基づく湯口設計が不可欠です。

┌─────────────────────────────────────────────────────────────┐
│ 1. 3D Precision Master Tooling & Wooden Segmented Patterns  │
│    • Hydrodynamic disc profile with low head-loss coefficient│
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 2. Automated Furan Resin Sand Molding with Zircon Wash      │
│    • High-rigidity molds prevent body flange distortion     │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 3. Precision Dovetail Lining Retention Grooves              │
│    • Cast-in or CNC-machined dovetail retention slots for   │
│      vulcanized EPDM / NBR rubber body lining               │
├─────────────────────────────────────────────────────────────┤
│ 4. Directional Feeder Risers over Trunnion Shaft Bosses     │
│    • High thermal modulus feeder risers prevent shrinkage   │
│      porosity along heavy shaft bearing bores               │
└─────────────────────────────────────────────────────────────┘

4．大形ワーク対応の立形CNC旋盤およびディスク外形加工

6-meter CNC vertical turning lathe precision machining spherical sealing profile of butterfly disc

大型バタフライバルブの密封性は、本体シートボアとオフセットディスクのシールエッジとの間のサブミリメートル級同心度に依存します：

        ┌───────────────────────────────────────────────────────┐
        │ 1. Full Normalizing / Annealing Stress Relief         │
        │ • Eliminates residual stresses; stabilizes roundness  │
        └──────────────────────────┬────────────────────────────┘
                                   │
                                   ▼
        ┌───────────────────────────────────────────────────────┐
        │ 2. Large 6-Meter CNC Vertical Turning Lathe (VTL)     │
        │ • Precision turning of body seat bore and raised face │
        │   flanges (Concentricity within $\le 0.040\text{ mm}$)│
        └──────────────────────────┬────────────────────────────┘
                                   │
                                   ▼
        ┌───────────────────────────────────────────────────────┐
        │ 3. 5-Axis Multi-Axis CNC Disc Sealing Edge Milling    │
        │ • Precision milling of double/triple eccentric disc   │
        │   spherical profile ($Ra \le 0.4\text{ µm}$)          │
        │ • Horizontal in-line boring of dual shaft trunnions   │
        │   (Coaxiality $\le 0.025\text{ mm}$ across 3 meters)  │
        └───────────────────────────────────────────────────────┘

5. 水圧耐圧試験および密封性基準（AWWA／EN 593）

Hydrostatic proof pressure test of massive cast ductile iron desalination valve body assembly

品質試験カテゴリ	標準／試験仕様	試験項目および合格基準
静水圧シェル耐圧試験	AWWA C504／EN 12266-1／ISO 5208	$1.5 \times$ 定格常温作動圧力（ $> 37.5 棒材$ ）を $> 15 分$ 保持；漏れは一切認めない
両方向シート漏れ試験	AWWA C504／EN 12266-1 基準A	正圧方向および逆圧方向の両方で試験実施気泡漏れゼロ（基準A）
コーティングピンホール火花試験	NACE SP0188／ISO 29601	高電圧スパーク試験（ $> 5 kV$ ）：内面のFBEエポキシまたはEPDMライニング全表面を対象とし、ピンホールによるスパークは一切認めない
超音波探傷検査 (UT)	EN 12680-3 クラス3／ASTM A609	シャフト・トランニオン部、ディスク・ハブ部、本体ネック・フランジ部について、体積検査を100％実施し、空隙は一切認めない
磁粉探傷検査（MT）	ISO 9934／ASTM E709 （蛍光）	トランニオン部フィレットおよびフランジ移行部について、100％カバーした検査を実施し、線状亀裂の指示は一切認めない

6．丹東市彭鑫機械有限公司における大型バルブ鋳造能力

大口径給水・淡水化用バルブ鋳物の製造には、大型誘導溶解炉、精密ピット造型設備、大型CNC立形旋盤、および自動圧力試験ベイが必要となる。

丹東市鵬信機械有限公司 当社は、完全な認証を取得済みの、ワンストップで納入可能な完成形給水・淡水化用バルブ鋳物を提供します。

多様な合金鋼への対応力 ニレジスト耐熱球状黒鉛鋳鉄（ASTM A439 D-2）、ニッケルアルミニウム青銅（C95800）、フェライト系球状黒鉛鋳鉄（EN-GJS-400-15）、スーパー二相ステンレス鋼（2507）の認証済み製造。

大口径対応能力 8万m²の工場敷地に、最大DN3000（公称径）までの一括鋳造・機械加工に対応する大型天井クレーンを備え、単体バルブ本体およびディスクの重量は1トンから25トンまで可能。

大形ワーク対応CNC機械加工 最大6メートルから8メートル級の大型CNC立形旋盤および床置き型横形中ぐり盤により、トランニオンの同軸度を確保。 $\leq 0.025 mm$ .

防食コーティングおよびライニングの統合対応 専用のブラスト清掃設備および自動溶融結合エポキシ樹脂（FBE） $\geq 300 微分数$ 乾燥膜厚（DFT）塗装・加硫ゴムライニング専用作業エリア。

包括的な品質認証 iSO 9001認証取得。EN 10204 3.1および3.2形式の全材料試験証明書、全数超音波探傷（UT）／磁粉探傷（MT）検査報告書、および両方向水圧試験記録表を提供。

Modern seawater reverse osmosis SWRO desalination plant with large valve manifolds

まとめ

大規模産業用の水処理および海水淡水化向けバルブ鋳鋼品は、世界の水安全保障を支える重要な流体通路です。高濃度塩分を含む海水や高流量の上水道パイプラインで数十年にわたり運用されるには、耐食性に優れた特殊金属材料（ニッケル耐食鋳鉄D-2、ニッケルアルミニウム青銅C95800、ライニング付き球状黒鉛鋳鉄）を用いた製造、大型ワークに対応した高精度垂直形CNC旋盤加工、およびAWWA C504およびEN 593に準拠した漏れゼロを確認済みの両方向水圧試験が不可欠です。

実績豊富で、重厚鋳造から高精度機械加工までを一貫して手掛ける企業と連携することで、自治体向けおよび海水淡水化向けバルブシステムを、最大限の水力効率、完全な密閉性、そして数十年にわたる信頼性の高い運用で実現できます。

大口径バルブ本体またはディスクの図面をご提出いただく場合は、丹東市鵬鑫機械有限公司までお問い合わせください。

丹東市鵬信機械有限公司 — 1958年創業の大型鋳鋼品および高精度機械加工専門メーカー

前へ：連続鋳造機（CCM）のセグメントおよびモールドハウジング用鋳鋼品：冶金学的品質、ライン内CNCボーリング、および水冷機能の信頼性

次へ：高真空・半導体装置用チャンバーキャスティング：超清浄ステンレス鋼（CF3M／316L VIM）、ヘリウム漏れ検出感度（＜10⁻⁹ mbar・L／s）、および電解研磨

1．運転時の水力環境および劣化モード
2．水・淡水化向け合金冶金学の階層構造
- 大口径水道用鋳鋼品の材質選定マトリクス：
- 冶金的特徴：ニッケル耐食性球状黒鉛鋳鉄（ASTM A439 D-2）
3．大型バルブ本体（公称径DN600～DN3000）向けDFM鋳造構造
4．大形ワーク対応の立形CNC旋盤およびディスク外形加工
5. 水圧耐圧試験および密封性基準（AWWA／EN 593）
6．丹東市彭鑫機械有限公司における大型バルブ鋳造能力
まとめ

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