鋳鉄製とダクタイル鋳鉄製のバタフライバルブは、様々な産業における流量制御に広く使用されていますが、材質特性、性能、用途が異なります。以下に詳細な比較を掲載し、違いを理解し、お客様のニーズに最適なバルブをお選びいただけるようお手伝いいたします。
1. 材料構成
1.1 鋳鉄製バタフライバルブ：
- ねずみ鋳鉄、炭素含有量の高い鉄合金（2～4%）。
- 炭素は微細構造上、片状黒鉛の形で存在します。この構造により、応力を受けると黒鉛片に沿って材料が破壊され、脆くなり、柔軟性が低下します。
- 低圧および非クリティカルなアプリケーションでよく使用されます。
1.2 ダクタイル鋳鉄製バタフライバルブ：
- ダクタイル鋳鉄（球状黒鉛鋳鉄、ダクタイル鋳鉄とも呼ばれる）から作られ、少量のマグネシウムまたはセリウムを含み、黒鉛を球状（球状）に分散させます。この構造により、材料の延性と靭性が大幅に向上します。
- 鋳鉄よりも強度が高く、柔軟性があり、脆性破壊が起きにくい。
2. 機械的特性
2.1 ねずみ鋳鉄:
- 強度: 引張強度が低い (通常 20,000～40,000 psi)。
- 延性: 脆く、ストレスや衝撃を受けると疲労亀裂が生じやすい。
- 耐衝撃性: 低く、突然の負荷や熱衝撃により破損しやすくなります。
- 耐腐食性: 環境とコーティングに応じて中程度。
2.2 ダクタイル鋳鉄：
- 強度: 球状グラファイトにより応力集中点が減少し、引張強度が向上します (通常 60,000～120,000 psi)。
- 延性: 延性が高く、割れることなく変形できます。
- 耐衝撃性: 優れており、衝撃や振動によく耐えます。
- 耐食性: 鋳鉄に似ていますが、コーティングやライニングによって向上させることができます。
3. パフォーマンスと耐久性
3.1 鋳鉄製バタフライバルブ：
- 低圧用途に適しています（設計に応じて最大 150～200 psi）。
- 高い融点（最大 1150°C）と優れた熱伝導性（ブレーキ システムなどの振動減衰用途に適しています）。
- 動的応力に対する耐性が低いため、振動が大きい環境や周期的な荷重がかかる環境には適していません。
- 通常は重くなるため、設置コストが増加する可能性があります。
3.2 ダクタイル鋳鉄製バタフライバルブ：
- より高い圧力（設計に応じて最大 300 psi 以上など）に対応できます。
- ダクタイル鋳鉄は、高い強度と柔軟性により、曲げや衝撃を受けても破損しにくく、塑性変形しやすいため、現代の材料科学における「靭性設計」の原則に適合しています。そのため、要求の厳しい用途に適しています。
- 温度変動や機械的ストレスのある環境でも耐久性が向上。
4. アプリケーションシナリオ
4.1 鋳鉄製バタフライバルブ：
- HVAC システムでよく使用されます。
- コストが優先される、重要でないシステムに使用されます。 - 水、空気、または非腐食性ガス (塩化物イオン <200 ppm) などの低圧流体に適しています。
4.2 ダクタイル鋳鉄製バタフライバルブ：
- 中性または弱酸性/アルカリ性媒体（pH 4〜10）の給水および廃水処理に適しています。
- 石油・ガス、化学処理、高圧水システムなどの産業用途に適しています。
- 防火システムや圧力が変動するパイプなど、より高い信頼性が求められるシステムに使用されます。
- 適切なライニング（EPDM、PTFE など）と組み合わせて使用すると、より腐食性の高い流体にも適しています。
5. コスト
5.1 鋳鉄:
製造工程が簡単で材料費が低いため、一般的に安価です。予算が限られており、要求水準がそれほど高くないプロジェクトに適しています。鋳鉄は安価ですが、脆いため交換頻度が高く、廃棄物の増加につながります。
5.2 ダクタイル鋳鉄:
合金化プロセスと優れた性能のため、コストは高くなります。耐久性と強度が求められる用途では、高いコストも正当化されます。ダクタイル鋳鉄はリサイクル率（95%以上）が高いため、より環境に優しい素材です。
6. 規格と仕様
- どちらのバルブも API 609、AWWA C504、ISO 5752 などの規格に準拠していますが、ダクタイル鉄バルブは通常、圧力と耐久性に関する業界のより高い要件を満たしています。
- ダクタイル鋳鉄バルブは、厳格な業界標準への準拠が求められる用途でよく使用されます。
7. 腐食とメンテナンス
- どちらの素材も過酷な環境では腐食しやすいですが、ダクタイル鋳鉄は強度に優れているため、エポキシやニッケルコーティングなどの保護コーティングと組み合わせると、より優れた性能を発揮します。
- 腐食性環境や高ストレス環境では、鋳鉄製バルブのメンテナンスをより頻繁に行う必要がある場合があります。
8. 要約表
| 特徴 | 鋳鉄製バタフライバルブ | ダクタイル鋳鉄製バタフライバルブ |
| 材料 | ねずみ鋳鉄、脆い | 球状黒鉛鋳鉄、延性 |
| 抗張力 | 20,000～40,000 psi | 60,000～120,000 psi |
| 延性 | 低く、脆い | 高くて柔軟 |
| 圧力定格 | 低圧（150～200psi） | より高い（300 psi以上） |
| 耐衝撃性 | 貧しい | 素晴らしい |
| アプリケーション | HVAC、水、非クリティカルシステム | 石油・ガス、化学、防火 |
| 料金 | より低い | より高い |
| 耐食性 | 中程度（コーティングあり） | 中程度（コーティングするとさらに良くなる） |
9. どうやって選ぶの？
- 次の場合は鋳鉄製バタフライバルブを選択してください。
- 給水や HVAC などの低圧でそれほど重要でないアプリケーションには、コスト効率の高いソリューションが必要です。
- システムは、ストレスや振動が最小限に抑えられた安定した環境で動作します。
- 次の場合はダクタイル鉄製バタフライバルブを選択してください:
- アプリケーションには高圧、動的負荷、または腐食性流体が関係します。
- 耐久性、耐衝撃性、長期的な信頼性が優先されます。
- アプリケーションには、防火や化学処理などの産業用または重要なシステムが必要です。
10. ZFAバルブの推奨
ZFA Valveは、バタフライバルブの長年の経験を持つメーカーとして、ダクタイル鋳鉄を推奨しています。ダクタイル鋳鉄製バタフライバルブは、優れた性能だけでなく、複雑で変化の激しい運転条件においても優れた安定性と適応性を発揮し、メンテナンス頻度と交換コストを効果的に削減することで、長期的な費用対効果を高めます。ねずみ鋳鉄の需要減少に伴い、鋳鉄製バタフライバルブは徐々に廃止されつつあります。原材料の観点から見ると、希少性はますます価値を高めています。