バタフライバルブのフュージティブエミッション規格：ISO 15848-1 対 API 641
現代の工業施設では、バルブは流体を保持するだけではもはや十分ではなく、目に見えないガスが大気中に漏れるのを防がなければなりません。このような意図しない漏れは、遁走排出として知られ、製油所、化学プラント、石油・ガス事業における揮発性有機化合物（VOC）や温室効果ガスの主な発生源となっています。環境規制が世界的に強化されるにつれ、「Low-E」（低エミッション）バルブを指定することは、配管エンジニアやプラント管理者にとって重要な要件となっています。.
しかし、フュージティブエミッション試験規格は複雑なことで知られています。ISO15848-1、API624、API641、TA Luftなどです。業界でよくある間違いは、バタフライバルブのAPI 624認証を恣意的に要求することですが、この規格はクォーターターンバルブの設計とは基本的に互換性がありません。この記事では、これらの規格を分解し、それぞれの要件を比較し、次のプロジェクトで低排出ガスバタフライ弁を正しく指定する方法を説明します。.
バルブの漏出ガスとは？
フュージティブエミッションとは、加圧された機器からガスや蒸気が意図せずに放出されることを指します。工業用バルブにおいて、これらの排出の主な原因は、ダイナミックシール、具体的には、可動部品が加圧されたバルブ本体から出るステムまたはシャフトパッキンである。二次的な発生源は、あまり一般的ではありませんが、静的な本体の接合部やガスケットです。.
漏出ガスの影響は、環境問題にとどまらない。メタンやベンゼンの放出は大気汚染に大きく寄与する一方で、これらの漏出は貴重な製品の直接的な金銭的損失でもあり、工場の従業員には深刻な安全上のリスクをもたらす。.
米国環境保護庁（EPA）のような規制機関は、EPAメソッド21のような方法を用いて排出量を監視し、厳格なリーク検知・修理（LDAR）プログラムを実施している。これらの厳しい大気質目標を達成できない施設は、多額の罰金や操業停止に直面する。.
ISO 15848-1を解体する：グローバルスタンダード
ISO 15848-1は、工業用バルブからの漏出ガスを試験するための主要な国際規格です。. バタフライバルブのような1/4回転設計を含むアイソレーションバルブとコントロールバルブの両方に適用されるため、広く使用されている。.
この規格は、バルブアセンブリ全体を評価するものであり、一箇所のシーリングポイントだけを評価するものではない。. ステムシールやシャフトシールからの漏れとボディの継ぎ目からの漏れをテストすることで、仕様作成者は実際のバルブ性能をより完全に把握することができます。.
ISO 15848-1では、バルブの性能を気密性、耐久性、温度の3つに分類している。. これらのカテゴリーを合わせると、バルブの漏れ量、その性能を維持できる時間、どのような温度条件でテストされたかがわかります。.
タイトネスクラス（A、B、C）
気密性クラスは、トレーサーガスとしてヘリウムまたはメタンを使用して測定される、最大許容リーク率を定義する。.
- Aクラス： これは最も厳しい「ゼロ・リーク」規格で、ヘリウムを使用した場合のリーク率は≤ 10-⁶ mg-s-¹・m-¹です。一般的に、致死量、毒性が高い、または特殊な真空サービスにのみ使用され、多くの場合ベローズシール技術を必要とします。.
- Bクラス： 石油、ガス、石油化学用途における標準的なLow-Eバルブの業界基準とされています。ヘリウムを使用して≤10-⁴ mg-s-¹・m-¹の漏れ率を義務付けています。このクラスは、高性能と実用的な製造性の優れたバランスを提供します。.
- Cクラス： 最も厳しいクラスで、ヘリウムまたはメタンを使用し、≤ 10-² mg-s-¹・m-¹を許容。.
耐久クラス
耐久クラスは、バルブがそのリーク目標を達成しながら、どれだけの機械的サイクルをこなせるかを示す。. アイソレーションバルブについては、ISO 15848-1は3つの主要な耐久レベルを使用している： CO1（205サイクル）、CO2（1,500サイクル）、CO3（2,500サイクル）。.
通常、耐久性クラスが高いほど、長期的なシーリング性能が高いことを示す。. バイヤーや設計者にとっては、メンテナンスの必要性が低く、長期にわたって信頼性の高いサービスを提供できることを意味する。.
温度クラス
温度クラスは、試験中に使用される温度範囲を定義する。. バルブのシーリング性能は、機器が熱や冷却、熱サイクルにさらされると大きく変化する可能性があるため、これは重要です。.
実用的には、温度クラスは、バルブが意図された用途に近い条件下で試験されたかどうかを確認するのに役立つ。. 常温でのみ良好な性能を発揮するバルブは、高温の製油所や化学処理環境では同じ排出性能を発揮しない可能性がある。.
ISO 15848-1が重要な理由
ISO 15848-1が重要なのは、エンジニアがバルブ設計の違いによる漏出性能を比較するための一貫した方法を提供するためである。. 仕様策定者は、「低排出ガス」のような一般的な宣伝文句に頼るのではなく、定義された漏れ、耐久性、温度基準を用いてバルブを評価することができます。.
バタフライバルブの場合、ISO 15848-1 は立ち上がりステム設計に限定されないため、特に有用である。. そのため、1/4回転式低排出ガスバルブの性能ベースの仕様を記述する際に、最も関連性の高い規格のひとつとなっている。.
API 624とAPI 641：どちらの規格がバタフライバルブに適用されるか？
API 624 はバタフライバルブには適用されない。. API624は以下を対象としている。 ライジングステムバルブ, ゲートバルブやグローブバルブなど. API 641 のAPI標準は正しい。 クォーターターンバルブ, を含む。 バタフライバルブ、ボールバルブ、プラグバルブ.
API 624: ライジングステムバルブ用
API 624は、以下のようなフュージティブ・エミッション型試験をカバーしている。 グラファイトパッキン付きライジングステムバルブ. .のシール性能を評価する。 スタッフィングボックス内のパッキングシステム, 1/4回転バルブ全体の設計ではありません。.
このテストでは メタン をテスト媒体として使用する。 310メカニカル・サイクル プラス 3熱サイクル まで 260°C. .合格するためには、漏れが以下でなければならない。 100ppmv.
バタフライバルブは クォーターターンバルブ, API 624は 仕様が違う 彼らのために.
API 641：1/4回転バルブ用
API 641は、特に以下のために開発された。 クォーターターンバルブ. .を参照するための正しい基準である。 バタフライバルブ フュージティブ・エミッション性能が要求される場合。.
API 624 と同様、API 641 では メタン を適用する。 100ppmv 合否リークリミット. .しかし、API 641は、1/4回転サービスにはより厳しく、次のことが要求される。 610メカニカル・サイクル そして 3熱サイクル まで 260°C.
重要な違いはスコープだ： API 624 はライジングステムバルブのパッキン性能を評価する。, 一方 API 641は、1/4回転バルブアセンブリ全体の排出ガス性能を評価します。.
実用仕様ガイダンス
バタフライバルブの場合は API 624 は技術的な間違いである。正しいAPIリファレンスは API 641. .プロジェクトがより広範な国際的なリーク・クラス要件を使用する場合、仕様作成者は以下を考慮することもできる。 ISO 15848-1, ただし、APIベースの1/4回転バルブ試験用、, API 641は正しい規格である.
TAルフトと地域要件
欧州を拠点とするプロジェクトや欧州環境指令を遵守するプロジェクトについては、ドイツの TAルフト (空気品質管理技術指針）規格が頻繁に指定されている。従来はVDI 2440ガイドラインを参照していたが、改訂されたTA Luft指令は現在、国際規格ISO 15848-1にほぼ準拠している。.
TA Luftに準拠するためには、250℃までの温度で作動するバルブは通常、ISO 15848-1クラスBの厳格な要件に密接に対応する10-⁴ mbar-l/s-m以下のリーク率を実証しなければならない。.
低排出ガス用エンジニアリング・バタフライバルブ
ISO 15848-1クラスBやAPI 641に準拠するには、高度なエンジニアリングが必要です。単に良いパッキン材を挿入すれば良いという問題ではなく、シャフトシールの構造全体を最適化する必要があります。.
高性能と トリプルオフセットバタフライバルブ は、低排出ガスサービスに固有の利点を備えています。トリプルオフセット設計のノン・ラビング・ジオメトリーは、運転中のシャフトの摩擦と磨耗を大幅に低減し、従来の設計に比べてダイナミックシールの寿命を本質的に延ばします。さらに、金属間のボディシールにより、ボディ接合部の漏れのリスクを排除します。.
認定されたLow-E性能を達成するために、メーカーはいくつかの重要な設計上の特徴を実装している：
- ライブロードパッキングシステム： 従来のパッキン押さえは、熱サイクルや機械的摩耗により、時間の経過とともに緩みます。Low-Eバルブはグランドボルトに取り付けられたベルビルディスクスプリング（円錐形のスプリングワッシャー）を利用しています。これらのスプリングはパッキンに継続的でアクティブな圧縮（“ライブローディング”）を提供し、摩耗を補正し、何千ものサイクルにわたって一定のシールを維持します。.
- 優れたシャフト仕上げ： バルブシャフトは、通常0.4マイクロメートル以下の粗さ平均（Ra）で、鏡のような仕上げに機械加工され、研磨されなければならない。これによって、ヘリウムのようなトレーサーガスが漏れるような微細な流路の形成を防ぐことができる。.
- 高度な梱包材： 標準的なグラファイトでは不十分なことがよくあります。Low-E設計では、インコネル線材で補強された高密度の型成形グラファイトパッキンリングを使用することで、押し出しを防止し、高温高圧下でも構造的完全性を維持します。.
カーターバルブ認定低排出ガスソリューション
カーターバルブでは、環境コンプライアンスが現代の産業オペレーションにとって譲れないものであることを理解しています。当社のエンジニアリングチームはお客様のプロセスと環境の両方を保護する隔離ソリューションを提供することに専念しています。.
私たちの高度な ヘキサバタフライバルブ と高性能プラットフォームは、ライブロード、Low-Eシャフトシールアーキテクチャで細心の注意を払って設計されています。超平滑シャフト仕上げと高級インコネル強化グラファイトパッキンを組み合わせることで、当社のバルブはISO 15848-1およびAPI 641の厳しい要件を満たし、それを上回るように設計されています。.
EPA LDARプログラムに準拠するために既存の製油所ユニットをアップグレードする場合でも、新しい化学処理施設にバルブを指定する場合でも、カーターバルブはお客様が必要とする認証された信頼性を提供します。.
お客様の次のプロジェクトが最高の環境基準を満たすようにします。. エンジニアリングチームへのお問い合わせ お客様の排ガスに関する具体的な要件についてご相談に応じます。 アイソレーションバルブ お客様の用途に適したLow-Eソリューションをお探しください。.
よくある質問
バタフライバルブに API 624 を指定できますか？
API 624 はライジングステムバルブ（ゲートバルブやグローブバルブなど）専用です。バタフライバルブのような1/4回転弁の場合は、API 641またはISO 15848-1を指定する必要があります。.
ISO 15848 Part 1とPart 2の違いは何ですか？
ISO 15848-1 は、バルブの設計とプロトタイプを検証するために使用される、厳格で破壊的な型式試験規格です。ISO 15848-2 は、パート 1 の型式試験に合格したバルブのバッチの日常的な品質保証に使用される非破壊型式試験です。.
フュージティブ・エミッション試験にはヘリウムとメタンのどちらが良いか？
ヘリウムはメタンよりも分子が小さいため、浸透性が高く、微小な漏れを検出することができます。そのため、厳しいISO 15848-1クラスAおよびクラスBで必要とされています。メタンは、実際の炭化水素の排出を忠実にシミュレートするため、API規格に使用されていますが、爆発性の性質があるため、厳格な安全プロトコルが必要です。.
標準的な炭化水素サービスにはISO 15848-1クラスAの気密性が必要ですか？
一般的には、そうではありません。クラス A は非常に厳しく、通常ベローズシールのような特殊で高価な技術を必要とします。クラスBは、標準的な石油、ガス、石油化学用途のLow-Eバルブの業界標準として認められています。.
ライブローディングはどのように排出ガス性能を向上させるのか？
ライブローディングはグランドボルトにベルビルスプリングを使用し、パッキンに継続的で動的な圧力を加えます。パッキンが自然に摩耗したり、何千回もの運転サイクルで固まったりすると、スプリングが膨張して一定の圧縮力を維持し、手動で締め直すことなく漏れを防ぎます。.
参考文献
国際標準化機構。(2015). ISO 15848-1:2015 - 工業用バルブ-漏出エミッションの測定，試験及び認定手順-第 1 部：バルブの型式試験に関する分類システム及び認定手順.
アメリカ石油協会(2016). API規格641：1/4回転式バルブの漏出ガスに関する型式試験.
American Petroleum Institute.(2014). API規格624：グラファイトパッキンを装備したライジングステムバルブのフュージティブエミッションに関する型式試験.
米国環境保護庁. 方法21-揮発性有機化合物の漏れの測定.
Valve World Americas.(2021). バルブのフュージティブエミッション試験：ISO 15848-1とAPI 624の違いとは？