밸브는 사용쓰임에 따라 종류도 많지만 (ex 역류방지 - 체크밸브 / 유량제어 - 컨트롤밸브 등) body 재질 선정도 중요합니다. body 재질을 선정할 때는 크게 고온용 재질, 내식성 재질, 저온용 재질에 따라 분류를 할 수 있습니다.
1. 고온용 재질
열에 잘 견디는 합금강은 크게 나누면 크롬(cr)을 주성분으로 한 페라이트계강(α-Fe), 다량의 다른 원소가 함유한 오스테나이트강(г-Fe), Ni, Co 등이 함유된 초 합금강 등이 있습니다. 보통 강은 고열에서 하중을 가하면 시간이 시간이 경과함에 따라 변형율이 증가하는데 이 현상을 크리프 현상이라고 합니다. 이 크리프 현상을 개선하기 위하여 Cr, Mo, V, W 등을 합금하여 내열합금을 만듭니다. 이 원소들은 고용체를 강화하여 탄화물, 질화물 등을 형성하는 결정입자의 내외에 세밀하게 분산하여 고온이 될 때 큰 저항체를 형성하며 크리프 강도를 높여줍니다. 고온 고압용 재료는 온도에 따른 압력을 만족함은 물론이고 고온에서 발생하는 내식성 및 고온 가열주에 일어나는 조직변화가 없어야 합니다. 그러나 재질 또는 사용환경에 따라 고온재질의 취성화가 문제가 되고 있습니다. 흑연화 현상, 고온 산화 현상 그리고 고온 수소에 의한 취성이 대표적인 예입니다.
1) 고온에 의한 흑연화 현상
탄소강, C-Mo강 등은 고온에서 흑연화 현상이 일어납니다. 이러한 강과 합금강을 고온에서 장시간 사용되는 경우, 결정립계에 흑연이 나타나서 취화가 되므로 재료 선정에 있어서 재료의 사용온도 한계를 정할 필요가 있습ㄴ비다.
2) 고온 산화 현상에 의한 스케일화
Cr-Mo강에 대하여는 다음에 표시하는 온도 이상에서 과도한 산화 현상에 의하여 스케일화가 진행될 가능성이 있는 것을 고려할 필요가 있습니다.
3) 고온(고압) 수소에 의한 취성
고온, 고압 수소의 환경에 있어서 강은 수소를 흡수하여 취성을 갖는 경우가 있습니다. 화학 플랜트에서 여러 번 문제로 되는 것은 수소침식이라 불리는 현상으로 이것을 수소가 가중에 침입하여 탄화물을 분배하고 탈탄과 압계의 파열을 발생시키는 것으로 되어 있습니다.
2. 내식성 재질
금속 재료는 건조상태일 때는 200℃ 이하에서는 대개 부식이 일어나지 않습니다. 그러나 200℃ 이하에서 부식이 일어난다면 이 때는 건조한 상태가 아닌 습한 상태로 습식부식이라 하며 이에 반하여 200℃ 이상에서 건조한 상태에서 일어나는 부식을 건식부식이라 합니다.
부식이 일어나지 않는 밸브재료로 비금속 재료(Teflon, PE, PVC 등)가 좋으나 내열성 과 기계적 성질이 나빠 150℃ 이상 고온이거나 고압에서는 사용이 제한되고 있습니다. 부식현상에는 전면부식, 접촉부식, 갈바식부식, 용력부식 등이 있으며 대개는 복합적으로 부식이 일어납니다. 또 계통에서 유체는 반드시 순수한 하나의 유체가 흐르는 것이 아니고 여러가지 부식성 유체가 혼합 복합적 화학반응을 일으키며 흐르기 때문에 발전소 계통상 많이 사용한 경험에 의하는 것이 좋습니다.
3. 저온용 재질
일반적으로 금속은 저온에서 기계적 성질이 금속 구조의 변화로 이성이 급격하게 저하되어 파괴될 수 있습니다. 저온용의 재료 선정에서는 취성파괴에 대한 고려가 매우 중요합니다.
저온용 재질로는 일반적으로 통합금과 18-8 스테인레스강(SS304)을 사용하고 있는데 통합금강은 강도가 약하며 사용압력이 20kgf/㎠ 이하에, 18-8 스테인레스강은 가격이 비싸나 강도가 강하며 -100℃ 이하에서도 많이 사용됩니다. 보다 싼 재질로는 C-Mo강(SCA49, 저 Carbon LCI등)과 3.5Ni강이 많이 쓰입니다.
