DBB vs DIB-1 vs DIB-2：キャビティ内圧力の数値

01｜DBBは機能であり、単なる仕様ではない バルブ

購入者が仕様書に「ダブルブロックアンドブリード（DBB）」と記載したところ、3社から見積もりが届きました。そのうち1社はDBB、1社はDIB-1、残り1社はDIB-2を提案しており、いずれも「二重遮断」と説明しています。しかし、価格差は約20％にも及びます。紙面上では3つの選択肢は同じ性能を約束しているように見えますが、実際にはバルブ本体のキャビティ内ではそれぞれ異なる挙動を示します。現場で問題が顕在化するのは、まさにこのキャビティ内部です。

本稿では、閉じ込められた圧力をどのように処理するかという観点から各構成を分類し、外部リリーフ弁の設置が必要かどうかを判断する温度基準値を提示するとともに、納入された製品が実際にどの構成であるかを検証する試験名称を明記します。

図1：ステンレス鋼製ダブルブロックアンドブリード球形バルブ バルブ —1つのバルブ本体に2つの独立した球形セクションを備え、それぞれ個別のアクチュエータで駆動され、両者間にキャビティブリード用の接続口が設けられている。上海シャオチャオ社製 バルブ .

DBB（ダブルブロックアンドブリード）とは、2つのシール要素の間にブリード通路を設けた構成を意味します。トラニオンマウント式球形バルブでは バルブ 2つのシートが2つの要素であり、キャビティドレインがブリードである。このブリードは装飾ではなく、証拠である：ブリードを閉じて、 バルブ ブリードを開くと流れが生じなければ、両方のシートが密閉していることを意味する。これは、実稼働中に確認できる唯一の二重遮断の検証方法である。

02｜単一ピストン効果（SPE）および複数ピストン効果（DPE）：シート面積比

ボール バルブ シートは片方向にのみ密封し、また片方向にのみ移動する。単一ピストン効果（SPE）では、配管内の圧力がシートをボール側へ押し付け、密封力を高める。複数ピストン効果（DPE）では、圧力がシートの両面に作用するため、キャビティ内の圧力もシートに負荷をかけ、シートはどちらの方向からの流体に対しても密封を維持する。

決定的な要因は、シートの圧力作用面積とシール接触面積との比率です。この比率が1より大きい場合、圧力は常にシート荷重を増加させます。一方、比率が1より小さい場合、誤った側に圧力をかけると、シートがボールから浮き上がってしまうことがあります。そのため、同一のシート形状でも、配管内圧力（ライン圧力）下と空洞内圧力（ケイビティ圧力）下とでは異なる挙動を示します。

表1：各シート形式がボディ空洞に及ぼす影響

DBB（ダブル・ブロッキング・アンド・ブリーディング） バルブ 2つのSPEシートを採用。DIB-1は バルブ 2つのDPEシートを採用。DIB-2はそれぞれ1つずつ使用。この単一の構成比率が、両端で同じように繰り返されるだけで、3つの品番のすべての違いとなる。

03｜温度番号

トランニオン式 バルブ 液体を閉じ込めて作動するバルブは、2つのシート間に液体の体積を閉じ込める。周囲の熱により液体が鋼材よりも速く膨張し、液体はわずかにしか圧縮されないため、圧力が急速に上昇する。 バルブ プロセスの異常がなくてもキャビティ自体が過圧になる可能性があり、単に気温が上がった朝でも発生しうる。

圧力上昇率を決定する要因は、液体の熱膨張率と圧縮率の2つである。水の場合、通常の常温域において約2×10⁻⁴／℃で膨張し、約5×10⁻⁵／barで圧縮されるため、完全に液体で満たされた空洞では、温度が1℃上昇するごとに約2～4 barの圧力上昇が生じる。原油は、温度1℃あたりの膨張率が水の約4倍であり、圧縮率はほぼ同程度であるため、水の約3分の1の温度上昇で同程度の圧力を達成する。

表2：液体で満たされた空洞を各耐圧等級まで加圧するために必要な周囲温度上昇

範囲が広いのは、空洞部に実際に液体がどの程度充填されているか、壁面の変形性（コンプライアンス）、および閉塞時の充填温度といった要因に応じて答えが変わるためです。この範囲は実用的であるほど十分に広く、たとえばクラス150の水は、同じラック上に設置されたクラス600のガスと比較して、単一の朝の間にその定格温度に達します。 バルブ 直射日光下で バルブ 一方、クラス600のガスはそうなりません。これが、圧力逃し経路を想定するのではなく、明示的に仕様として定義することの根拠のすべてです。

04｜構成を証明する試験

構成の妥当性は、図面ではなく実際の試験によって証明されます。DBB（二重遮断・ベント）の標準的な試験手順は以下の通りです。 バルブ バルブを閉じ、 バルブ 片側を加圧し、所定時間保持した後、同時に2つの事項を確認します。すなわち、上流側シートからの漏れがないこと、および空洞部のベントから流体が排出されないことの両方です。その後、反対側から同様の手順を繰り返します。両方向の試験に合格したバルブは、2つの独立した遮断機能を備えています。

DIB-1 バルブ その試験中には異なる挙動を示します。両シートとも、いずれの側からも加圧に対し保持されるため、隔離機能は冗長ですが、空洞部には復帰経路が存在せず、閉じ込められた体積が減圧されるにつれてブリードは継続的に液体を排出し続けます。これは購入者が支払った対価となる機能であり、同時にDIB-1が外部緩衝装置を必要とする理由でもあります。DIB-1 バルブ 緩衝弁のないものは、内部にボールが収められた小型の圧力容器です。

工場受入試験では、実用的な点検項目が3つあります。第一に、ブリード接続部は、穴を開けただけのねじ込みプラグではなく、実用可能なサイズの本格的なポートである必要があります。第二に、試験報告書には、各シートについてどちら側を加圧したかを明記する必要があります。なぜなら、DIB-2の試験結果は流体の方向に依存するからです。第三に、DIB-2バルブのシート向きを配管レイアウトと照合して確認する必要があります。誤って逆向きに設置すると、緩衝機能を発揮するシートが入れ替わってしまうからです。

05｜3種類の選択

選択肢は、より多くの遮断を購入することではありません。閉じ込められた圧力をどこへ逃がすかを決めるということです。表3には、通常、見積書のレビュー段階で提示される形でその判断基準が示されています。

表3：API 6D シート構成選択マトリクス

原油の輸出においては、通常DBB（ダブル・ブロッキング・アンド・ブリーディング）で十分です。つまり、両方のシートが遮断機能を果たし、キャビティ内圧力は自動的に逃がされ、さらにブリード機能により保守作業者が両方の遮断機能が確実に働いていることを確認できます。DIB-1（ダブル・アイソレーション・ブロック・タイプ1）は、上流側シートの漏れによって、本来絶対的な遮断が求められる箇所（例：貯蔵タンク前、計量スカッド前、または保守用隔離箇所）に製品が流れ込んでしまうリスクがある場合に、そのコストを正当化します。DIB-2（ダブル・アイソレーション・ブロック・タイプ2）は折衷案であり、設置方向が適切である限り、それはあくまで折衷的な選択となります。

06｜RFQに記載すべき5項目

• API 6D規格における構成名称（DBB、DIB-1、DIB-2）を明記すること。単に「二重遮断」という表現は使用しないこと。
• キャビティ内の圧力逃がし方式（自己圧力逃がし型シート、外部圧力逃がし装置） バルブ またはフレアへ排出する方式（明示的に名称を記載すること）
• 配管内流体の種類（液体か気体か）およびその性質。これは、熱膨張による圧力上昇（サーマル・ケース）が発生するかどうかを判断する根拠となる。
• ブリード・ポートの口径および形式。プラグはブリード接続とはみなされません。
• 試験報告書には、各シートごとに加圧側（上流／下流）を明記する必要があります。

ひとつの文でほぼすべてを伝えられます。すなわち、使用流体、構成、およびキャビティ圧力の許容範囲を明記するのです。仕様書のその他の内容は、この3点から自然と導かれます。

付録A｜画像アセット

図1は、提供時の解像度のまま第01節に埋め込まれています。元ファイルはカタログ用画像（625 × 351ピクセル）であるため、出版前に本ドキュメントではなく、オリジナルのアートワークから再エクスポートしてください。

付録B｜参照した規格およびデータに関する注記

API 6D「パイプラインおよび配管用バルブの仕様」 バルブ 第24版。附属書EでDBBおよびDIB機能を定義しており、第3.1.10節および第3.1.11節では、シングルピストン効果座標およびダブルピストン効果座標を定義している。

ASME B16.34「フランジ形・ねじ形・溶接形端部を有するバルブ」 バルブ グループ1.1炭素鋼について、38℃におけるクラス150、300、600の圧力等級は、それぞれ19.6 bar、51.0 bar、102.1 barである。

API 598「検査および試験」 バルブ FAT（工場受入試験）において構成を確認するために用いる本体および座面の試験手順を定義している。

ISO 5208「産業用バルブ－金属製バルブの耐圧試験」。許容漏れ量の基準が規格ではなくクラスで示される場合に用いる漏れ量クラス。