ダクタイル鋳鉄とはいったい何なのか、「K9」とはどういう意味なのか、という質問をよく受けます。ダクタイル鋳鉄とは、優れた柔軟性と靭性を持つ鋳鉄の一種で、マグネシウム(場合によってはセリウム)を添加して黒鉛片を球状ノジュールに変化させることで実現します。この構造により、脆いねずみ鋳鉄とは異なり、割れることなく変形し衝撃を吸収することができます。
K9の "K "は、ISO 2531やEN 545などの規格における肉厚クラスを意味し、"9 "は公称圧力をサポートする特定の肉厚を示します。K9は、PN25のサービスには十分な肉厚でありながら、ほとんどの上下水道パイプラインに理想的な過剰肉厚を持たないという、スマートなバランスを実現しています。
K9ダクタイル鉄管の仕様
カテゴリー | パラメータ | 値/範囲 | スタンダード/ノート |
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基本仕様 | スタンダード | ISO 2531、EN 545、EN 598、GB/T 13295 | 上下水道用 |
グレード | K9 | 肉厚クラス | |
直径範囲 (DN) | DN 80 - DN 2600 mm | ソースによっては最大DN 1200 | |
有効長 | 6 m(バルク)、5.5-5.7 m(コンテナ) | カスタム長さも可能 | |
ジョイントの種類 | T型(プッシュオン)、K型、セルフリストレイン | 柔軟なインターフェース | |
機械的特性 | 引張強さ (≥) | 420 MPa | |
降伏強度 (≥) | 300 MPa | ||
伸び (≥) | 10% | ||
硬度 (≤) | 230 HB | ブリネル目盛1 | |
定格圧力 | 10~50バール | 直径により異なる | |
化学組成 | カーボン(C) | 3.4-3.7% | |
ケイ素 (Si) | 2.0-2.4% | ||
マンガン (Mn) | 特になし | サプライヤーデータを見る | |
リン (P) (≤) | 0.08% | ||
硫黄 (S) (≤) | 0.015% | ||
防錆処理 | 内張り | ポルトランドセメント(ISO 4179) | 厚さ3-5.5 mm |
外部亜鉛コーティング (≥) | 130 g/m² (ISO 8179) | ||
ビチューメンコーティング (≥) | 70 μm(ISO 8179) | ||
代替ライニング | 耐硫酸セメント、エポキシセラミック | アグレッシブな土壌/水用 | |
寸法公差 | 肉厚計算式 | e = K(0.5 + 0.001 × DN) | K=9はK9等級、単位はmm |
ジョイント部の許容たわみ | ±3.5° | T型ジョイント | |
試験と認証 | 油圧テスト圧力 | ISOを1MPa上回る | |
品質認証 | ISO9001、WRAS、BSI、BV | ||
検査 | 自動化(厚さ、コーティング、圧力) | ||
アプリケーション・パラメーター | 使用圧力(DN150の例) | 1.6 MPa | |
温度範囲 | -30°C~80°C | ライニング/コーティングにより異なる | |
デザイン・ライフ | 50年以上 | 適切な腐食保護 |
キーノート
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壁厚:計算式 e = 9 × (0.5 + 0.001 × DN) (例えば、DN 150 → e = 9 × (0.5 + 0.15) = 5.85 mm)。
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ガスケット:NBR、SBR、EPDM、または天然ゴム(ISO 4633準拠)。
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インストール:T型ジョイントで素早く組み立てられる(±3.5°のたわみで地面のズレに対応)。
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カスタマイズ:ライニング(ポリウレタン、エポキシなど)やコーティングは腐食環境に適応する。
K9ダクタイル鋳鉄管の機械的性質
プロパティ | テスト基準 | 値(最小/標準) | 備考 |
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引張強さ (Rm) | ISO 6892-1 | ≥ 420 MPa | 破壊前の最終強度 |
降伏強度 (Rp0.2) | ISO 6892-1 | ≥ 300 MPa | 0.2%永久変形時の応力 |
伸び (A) | ISO 6892-1 | ≥ 10% | オーバーゲージ長さ 5.65√S₀(S₀:断面積) |
硬度 | ISO 6506-1 | ≤ 230 HB | ブリネル硬さ(500kgf荷重、10mm球) |
弾性係数 | ISO 1083 | 170 GPa | 標準的な値。組成によって若干異なる |
衝撃靭性 | ISO 148-1 | ≥ 14 J (23℃で) | シャルピーVノッチ試験;延性脆性遷移温度≈ -20°C |
破裂圧力 | ISO 2531 | ≥ PN 50 (5.0 MPa) | DNサイズにより異なる(例:DN100:~9.5MPa) |
疲労強度 | ISO 12107 | ±150MPa (10⁷サイクル) | 回転曲げ疲労限度 |
ポアソン比 | ASTM E132 | 0.27-0.30 | ダクタイル鋳鉄の規格 |
熱膨張 | ASTM E228 | 11 μm/m-°C | リニア係数(20~100℃範囲) |
キーノート
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試験方法:
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引張/降伏/伸び:管壁から機械加工した試験片で試験(ISO 6892による)。
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硬度:肉厚の中間で測定、最大230HBで機械加工性を確保。
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圧力性能:
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破裂圧力 公称圧力(PN)を2.5~3倍上回る(例えば、PN16のパイプは~40~48 barで破裂する)。
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許容使用圧力:PN10~PN50(1.0~5.0MPa)、DNサイズによる
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素材の復元力:
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高い伸び(10%以上)と衝撃靭性(14J以上)が脆性破壊を防ぐ。
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疲労強度は、周期的な圧力負荷(ウォーターハンマーなど)に対応する。
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補足データ:
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圧縮強度MPa(標準化されていないが、トレンチ荷重には重要)。
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密度7.1-7.2 g/cm³。
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計算例(DN 500パイプ):
パラメータ | フォーミュラ | 価値 |
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肉厚 (e) | e = K(0.5 + 0.001-DN) K=9 |
9.0 mm |
破裂圧力 (P) | P = 2-Rm-e / (DN - e) | ~7.8 MPa |
出典ISO 2531:2020、EN 545:2010、EN 1563:2018(ダクタイル鋳鉄材料規格)。
K9ダクタイル鉄管の化学成分(重量%)
エレメント | シンボル | 標準範囲 (ISO 1083/EN 1563) | 機能的役割 | 許容偏差 |
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カーボン(C) | C | 3.40-3.70% | グラファイトノジュールを形成し、鋳造性と振動減衰性を高める。 | ±0.05% |
ケイ素 (Si) | Si | 2.00-2.40% | マトリックス構造(パーライト/フェライト)を制御し、流動性を向上させる。 | ±0.10% |
マンガン (Mn) | ムン | ≤0.30% | 強度を高め、パーライト構造を安定させる | +0.05% |
マグネシウム (Mg) | Mg | 0.03-0.05% | 結節形成に不可欠 (球状黒鉛を形成する) | ±0.005% |
リン (P) | P | ≤0.08% | 0.05%を超えると靭性が低下する。 | +0.005% |
硫黄 (S) | S | ≤0.015% | Mgを消費する;過剰なら結節形成を阻害する | +0.002% |
銅(Cu) | 銅 | ≤0.40% | 耐食性と強度を高めるオプション | 合意による |
クロム(Cr) | Cr | ≤0.08% | 0.05%を超えると延性を低下させる。 | +0.01% |
錫(Sn) | スナップ | ≤0.03% | パーライトを安定させ、硬度を向上させる。 | 特になし |
アルミニウム(Al) | アル | ≤0.030% | 溶融時の脱酸素剤。 | +0.005% |
重要微量元素(最大許容値)
エレメント | 上限 | 制限の理由 |
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鉛 | 0.002% | グラファイト変性の原因 |
チタン(Ti) | 0.050% | 炭化物を形成し、被削性を低下させる。 |
アンチモン(Sb) | 0.002% | バーミキュラー・グラファイトを促進 |
ビスマス | 0.002% | 結節化を妨げる |
テルル | 0.001% | チル欠陥の発生 |
主な冶金的注意事項
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炭素当量(CEV)
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フォーミュラ: CEV = %C + (%Si + %P)/3
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典型的な範囲: 4.3-4.5 (収縮のない最適な鋳造性を確保)。
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結節性の要件:
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≥90%球状黒鉛(ISO 945-1:2019、タイプVIによる)。
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結節数:100-150結節/mm²。
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熱処理:
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延性を最大にするため、フェライトマトリックス(>80%フェライト)に焼鈍を施すことがある。
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素材認証:
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取鍋分析はISO 1083グレードに準拠すること EN-GJS-500-7 (K9圧力クラスに相当)。
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グローバルスタンダードと品質保証
MWalloysにとって国際規格の遵守は単なる形式的な遵守ではなく、品質、安全性、相互運用性に対する揺るぎないコミットメントの証です。MWalloysの製品は世界各地の多様な環境で使用されるため、世界共通の基準を満たすことは譲れません。
当社のパイプが準拠している主な国際規格:
- ISO 2531:水又はガス用途のダクタイル鋳鉄管、継手、付属品及びそれらの継手-要求事項及び試験方法: これは、ダクタイル鋳鉄管を規定する基本的な国際規格です。当社のK9分類は、ISO 2531に概説されている仕様を直接参照しており、寸法、機械的特性、性能の一貫性を保証しています。
- EN 545:水道管用ダクタイル鋳鉄管、継手、付属品及びそれらの継手-要求事項及び試験方法: これは、ISO 2531に相当する欧州規格で、技術要件も非常によく似ています。当社のパイプはEN 545に完全に準拠しており、欧州市場全体での使用が容易になっています。
- AWWA C151/A21.51:水用遠心鋳造ダクタイル鋳鉄管 北米市場向けには、ダクタイル鋳鉄圧力管の製造、寸法、試験に関するAWWA C151の厳しい要件を満たしています。
- AWA C150/A21.50:ダクタイル鉄管の肉厚設計: この規格は、ダクタイル鋳鉄管の肉厚を設計するための方法論を提供し、内圧と外部荷重に安全に耐えられることを保証します。当社のK9パイプは、本質的にこの規格の原則に従って設計されています。
- AS/NZS 2280:ダクタイル鋳鉄管及び継手: また、オーストラリアとニュージーランドの規格にも準拠しており、これらの地域のプロジェクトに適したサービスを提供しています。
私たちは厳格な 品質管理(QC) そして 品質保証(QA) 製造工程全体を通してのプロトコル。原材料の検査から最終製品のテストに至るまで、すべての段階で細心の注意が払われています。これには以下が含まれます:
- 分光分析: ダクタイル鋳鉄の正確な化学組成の確保。
- 引張試験: 最小引張強度と伸びを検証する。
- 静水圧試験: 各パイプは、公称使用圧力よりもかなり高い圧力で静水圧試験を受け、漏れ止めと構造的完全性を保証します。
- 衝撃試験: 急激な力に対する耐性を確認する。
- コーティングとライニングの接着試験: 保護層が頑丈で、しっかりと接着されていることを確認する。
多様なアプリケーション・シナリオ
MWalloys社製K9ダクタイル鋳鉄管の多用途性には本当に驚かされます。MWalloys社のK9ダクタイル鋳鉄管は、様々なプロジェクトで使用され、その本来の強度、耐久性、適応性から多くの利益を得ています。私どものお客様は、様々な分野で私どものパイプの性能に満足されています。
主な応用分野
- 飲料水供給システム: これは間違いなく最も一般的な用途です。K9パイプは、主要な送水ライン、配水ネットワーク、サービス接続に最適で、地域社会への清潔な飲料水の安全で信頼性の高い供給を保証します。非透過性であるため、外部の汚染物質が水道に浸透するのを防ぎます。
- 廃水と下水収集システム: 重力流から強制本管まで、ダクタイル鋳鉄管は下水や廃水の運搬に非常に効果的です。その頑丈な構造は、下水によく見られる腐食性成分に抵抗し、その強度は埋設による外部荷重に対応します。
- 灌漑システム: 農業の現場では、K9パイプは大規模な灌漑プロジェクトに使用され、長距離かつさまざまな標高まで効率的に水を運び、作物の収量を維持するのに役立っている。
- 防火システム: ダクタイル鋳鉄管は、高圧で外部損傷に強いため、消火栓の給水ラインや消火システムに適しており、緊急時に水を確保することができます。
- 産業用途: 鉱業、発電、製造業などさまざまな産業で、プロセス水、スラリー、その他の産業流体の輸送にダクタイル鋳鉄管が利用されており、その耐久性と過酷な使用条件への耐性が評価されています。
- 海水の取水口と排水口: 沿岸地域では、特殊なコーティングを施したダクタイル鋳鉄管が海水の取水管や放水管に使用され、塩分環境に対する耐性を示している。
- トレンチレス施工(水平方向掘削、パイプバースティング): ダクタイル鋳鉄管固有の強度と接合部の完全性は、トレンチレス技術に適しており、地表のインフラへの混乱を最小限に抑え、掘削コストを削減する。
PVCおよびスチールとの比較
特徴 | K9ダクタイル鋳鉄 | PVCパイプ | 炭素鋼鋼管 |
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公称圧力 | PN 10-25 | PN 6-16 | PN 10-40 |
内部粗さ | K=0.03 mm |
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~0.05 mm |
外部負荷抵抗 | 非常に高い | 中程度、寝具が必要 | 高いが、腐食リスク |
腐食 | Z+アスファルトで保護 | 耐紫外線・耐薬品性 | コーティング/ポリラップが必要 |
寿命 | 100~110年 | 50~70年 | 50~75年(コートによる) |
ジョイントの漏れ | <0.1 %の流量 | <0.5 % | ミディアム |
インストールツール | ハンドツール | ヒート+ソルベント・ジョイント | 溶接/重構造 |
設置技術仕様
MWalloys K9ダクタイル鋳鉄管の設計寿命と最適な性能を発揮させるには、適切な施工が最も重要です。ダクタイル鋳鉄は頑丈ですが、ベストプラクティスを遵守することで、システムの完全性を確保し、将来のメンテナンスを最小限に抑えることができます。当社のテクニカルサポートチームは、いつでも特定のプロジェクト要件をサポートする準備ができています。
主な設置上の注意点:
- トレンチングとベッド敷き:
- トレンチの幅: 溝は、適切な作業スペース、継手の組み立て、埋め戻しの締め固めを可能にするために十分な幅が必要であり、通常はパイプの外径より0.6mから1.0m広い。
- 財団 溝の底は固く、均一でなければならない。不安定な土壌の場合、圧縮された粒状材料(砕石など)の安定した基礎が必要である。パイプバレルに点荷重がかからないように、石や障害物は取り除かなければならない。
- 寝具: パイプの長さに沿って均一な支持を提供するために、粒状材料の敷設層(通常、厚さ100~150mm)を配置し、圧縮する必要があります。これにより、外部からの荷重を均等に分散することができる。
- パイプの敷設と接合:
- ハンドリング コーティングやライニングの損傷を防ぐため、パイプはスリングや認可された吊り具を使って取り扱うこと。パイプを落としたり、硬い表面にぶつけたりしないでください。
- 準備だ: 接合前に、スピゴット端とベルソケットを清掃する。認可された非石油系潤滑剤で、スピゴット端とゴム製ガスケットを潤滑する。
- ジョイント・アセンブリ(プッシュオン・ジョイント-タイトン/ZMU): スピゴットをベルに合わせます。ガスケットに接触するまで、スピゴットをベルに正 確に挿入します。レバー、ジャッキ、または掘削機のバケットを使用してスピゴットを完全に押し込み、ジョイントが適切にはめ込まれていることを確認します。
- ジョイント・アセンブリ(メカニカル・ジョイント): グランド、ガスケット、フォロワーフランジの位置を決める。スピゴットをベルに挿入します。ガスケットの均等な圧縮と水密シールを確実にするため、ボルトを交互に、正反対のパターンで締めます。指定されたボルト締め付けトルクを達成するために、トルクレンチを使用することをお勧めします。
- 偏向: プッシュオンジョイントは、かなりの角度たわみ(DNにより通常3~5度)が可能で、カーブや微調整に便利です。推奨たわみ限度を超えないようにしてください。
- 埋め戻しと締め固め:
- 最初の埋め戻し: 選択した粒状材料(砂や細かい砂利など)を、パイプの周囲とパイプのクラウンから300mm上まで、150~300mmの層に敷き詰める。各層は指定の密度(例:85-90% 修正プロクター)まで締め固める。これによりパイプを支え、保護する。
- 最終的な埋め戻し: 残りの埋め戻し材は、大きな岩や瓦礫のないものであれば、在来の掘削土でもよい。これも層状に敷き詰め、沈下を防ぐために締め固める。
- 圧縮装置: 適切な締固め装置を使用する。最初の埋め戻しには、振動プレートまたはタンパが適している。可能であれば、最終埋め戻しにローラーを使用することができる。十分な被覆が達成されるまでは、パイプクラウンの上に直接重い締固め装置を使用することは避ける。
- テスト:
- 静水圧試験: 設置後、パイプラインセクションは、使用圧力(PMA)以上の圧力で、指定された時間(例えば2時間)静水圧試験を受けなければならない。これにより、継手の完全性と配管の健全性が確認される。試験用の水は、飲料水システム用であれば、飲用可能で塩素消毒されたものでなければならない。
- リークテスト: 静水圧試験と並行して、システムから失われる水の量を測定するために漏水試験が行われます。許容可能な漏水率は、AWWA C600などの規格で定義されています。
- 腐食保護(外部):
- MWalloys社のK9ダクタイル鋳鉄管は、外部腐食保護のため亜鉛メッキとアスファルト仕上げが標準です。腐食性の強い土壌(例えば、比抵抗が1500Ω・cm未満の腐食性の強い土壌)の場合は、ポリエチレン包材(ルーズラップ)やカソード保護などの補助的な保護が必要になる場合があります。これは、厳しい環境下でパイプを長持ちさせるための重要なステップである。 ISO 8179 は外部亜鉛コーティングのガイドラインを提供しており、その有効性を証明している。
- カッティングとタッピング:
- ダクタイル鋳鉄管は、適切な切断工具(研磨鋸、パイプカッターなど)を用いて現場で切断することができる。接合前に、切断端が面取りされ、きれいになっていることを確認する。
- サービス接続用のタッピングは、標準的なタッピングサドルと機器を使用して、加圧下で行うことができます。
これらの技術仕様を遵守することで、プロジェクトエンジニアと請負業者はMWalloys K9ダクタイル鋳鉄管システムの性能、信頼性、寿命を最大化し、成功裏に持続可能なインフラを確保することができます。
よくある質問 (FAQ)
- MWalloys K9ダクタイル鋳鉄管の一般的な寿命はどのくらいですか?
- MWalloys社のK9ダクタイル鋳鉄管は非常に長寿命であることで有名です。適切な施工と適切な腐食保護により、その耐用年数は100年を超えることが証明されています。100年以上前に設置されたダクタイル鋳鉄パイプラインの多くは、現在も現役で使用されており、これはその永続的な品質の証です。
- K9ダクタイル鋳鉄管の耐食性は?
- 当社のK9ダクタイル鋳鉄管には、本質的な防食加工が施されています。外面には通常、金属亜鉛の層が施され、その後アスファルトまたは合成樹脂の仕上げが施されます。内部では、セメントモルタルによるライニングが、腐食性液体、特に水に対する優れた保護を提供します。腐食性の強い土壌の場合は、ポリエチレンの補助的な被覆が推奨され、土壌中の腐食性物質に対する追加のバリアが提供される。
- MWalloys K9ダクタイル鋳鉄管はトレンチレスに使用できますか?
- その通りである。MWalloys K9ダクタイル鋳鉄管の高い引張強度、延性、頑丈な継手システムは、水平方向掘削(HDD)、パイプバースト、パイプジャッキングなどの様々なトレンチレス技術に非常に適しています。施工中の引き抜き力や外的荷重に耐える能力は、これらの用途において大きな利点となります。
- MWalloys K9ダクタイル鋳鉄管は環境に優しいですか?
- ダクタイル鋳鉄は環境に配慮した素材です。ダクタイル鋳鉄は主に鉄スクラップをリサイクルして作られるため、持続可能な素材です。さらに、ダクタイル鋳鉄パイプは、非常に長い耐用年数の後、完全にリサイクルすることができ、廃棄物を最小限に抑えることができます。一部のプラスチック管とは異なり、ダクタイル鋳鉄はマイクロプラスチックやその他の化学物質を搬送流体に溶出させません。
- MWalloys K9ダクタイル鋳鉄管にはどのような継手システムがありますか?
- MWalloys社は、様々なプロジェクトのニーズに対応する信頼性の高いジョイントシステムを提供しています。最も一般的なものは、プッシュオンジョイント(タイトンタイプなど)で、ゴムガスケットを使用し、漏れのない柔軟なシールが特徴で、角度のたわみを許容します。また、剛性接続やスラスト力に対する追加的な拘束を必要とする特定の用途向けに、メカニカルジョイント(フランジ型ジョイント、拘束型ジョイント)も提供しています。
- K9ダクタイル鋳鉄管の施工には特別なトレーニングが必要ですか?
- ダクタイル鋳鉄管の施工は簡単ですが、重いパイプの取り扱いや継手の組み立て技術に精通した熟練工が必要です。最適な性能と安全性を確保するため、適切な溝掘り、敷設、継手潤滑、組立手順、静水圧試験に関する特別なトレーニングを常に受けることをお勧めします。私たちのチームは、設置のためのベストプラクティスに関するガイダンスを提供することができます。