JP2006009052A - 防食方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】安全弁10の弁棒3の先端部に、コバルト基合金であるステライト13を硬化肉盛する。さらに、弁棒3及びステライト13間に形成された硬化肉盛境界部14を覆うように、耐食性合金15を肉盛する。耐食性合金15の化学組成は、炭素が0.10重量%以下、クロムが17.0〜26.0重量%、ニッケルが40.0重量%以上、鉄が25.0重量%以下、タングステンが2.5重量%以下、シリコンが6.5重量%以下、マンガンが3.5重量%以下、モリブデンが10.0重量%以下、ニオブとタンタルの合計が5.5重量%以下、チタンが1.15重量%以下、アルミニウムが0.8重量%以下、ボロンが1.0重量%以下である。
【選択図】図2
Description
従来から行われているステライトの硬化肉盛については、例えば図5に示されるように、マルテンサイト系ステンレス鋼製の安全弁の弁棒41の先端に、炭素を0.9〜3.0重量%、クロムを26.0〜33.0重量%及びタングステンを3.0〜14.0重量%含有するステライト42を硬化肉盛して高圧縮荷重に耐えられるようにしている。弁棒41及びステライト42間には、硬化肉盛境界部43が形成されている。
また、図6に示されるように、オーステナイト系ステンレス鋼製の仕切弁の弁体51に、図5のステライト42と同組成のステライトを硬化肉盛して弁体付弁座部52を形成し、その表面に摺動性を保たせるようにしている。弁体51及び弁体付弁座部52間には、硬化肉盛境界部53が形成されている。
この原因としては、ステライトの炭素含有量が高く、ステンレス鋼の熱影響部に炭素の富化(浸炭)が生じて、孔食を生じやすいクロム炭化物の析出を促進するからである。また、ステライトの硬化肉盛時に、ステンレス鋼の熱影響部が高温に加熱されることにより結晶粒が粗大化されると共に、結晶粒界に粒界腐食や応力腐食割れを生じやすいクロム炭化物が析出するからである。
実施の形態1.
図1に示されるように、この発明に係る防食方法を施した安全弁10は、図示しない高圧容器に取り付けられる弁箱5の中に、高圧流体の通路が形成されている。この通路を閉じる弁体4を押えるマルテンサイト系ステンレス鋼製の弁棒3は、コイルスプリング6によって、下方に押付けられ、弁体4が閉止するように常時、力を加えることによって、流体の流れを遮断している。
一方、安全弁10が取付けられた図示しない高圧容器内の圧力が上昇し、設定圧力以上になると、弁体4および弁棒3はコイルスプリング6のばね力に抗して上方向に持ち上げられ、安全弁10の弁箱入口11の流体が、弁箱5内を通過し、弁箱出口12から放出される。
また、ステライト13を硬化肉盛する際に、ステライトに含有される炭素によって、熱影響部16に炭素の富化を生じさせて腐食させてしまうことを防止するため、この硬化肉盛境界部14を覆うように、耐食性合金15を肉盛する。
尚、ステライト13の硬化肉盛についてはガス溶接、TIG溶接、PTA溶接等により行い、耐食性合金15の肉盛については、TIG溶接、被覆アーク溶接等により行う。
この耐食性合金15は、弁棒3よりもクロム含有量が多いため、耐食性を有することになる。また、炭素含有量が0.10重量%以下であるため、肉盛により弁棒3の熱影響部16に腐食を受けやすいクロム炭化物を生成しにくくなる。さらに、ニッケル含有量が多いため、肉盛時に鉄やクロム等と融合してマルテンサイト等の有害な金属組織を形成しないようにすることができる。
次に、この発明の実施の形態2に係る防食方法を、図3に基づいて説明する。この防食方法は、防食する対象物として、実施の形態1における安全弁の弁棒の代わりに、仕切弁の弁体に適用したものである。
図3(a)に示される仕切弁の弁体21は、ほぼ円板状であるが、炭素含有量0.08重量%以下のオーステナイト系ステンレス鋼製弁体21の両面のそれぞれの外周部に、円輪状に実施の形態1のステライト13と同組成のステライトを硬化肉盛し、弁体弁座部22を形成する。また、図3(b)に示されるように、弁体21及び弁体弁座部22間には、硬化肉盛境界部23が形成される。この硬化肉盛境界部23を覆うように、実施の形態1と同組成の耐食性合金15を肉盛する。
尚、ステライト(弁体弁座部22)の肉盛についてはガス溶接、TIG溶接、PTA溶接等により行い、耐食性合金15の肉盛については、TIG溶接、被覆アーク溶接等により行う。
次に、この発明の実施の形態3に係る防食方法を、図4に基づいて説明する。この防食方法は、防食する対象物として、実施の形態1における安全弁の弁棒の代わりに、玉形弁の弁箱に適用したものである。
図4に示されるように、炭素含有量0.08重量%以下のオーステナイト系ステンレス鋼製の玉形弁の弁箱31に、実施の形態1と同組成のステライト13を硬化肉盛し、弁箱付弁座部32を形成する。また、弁箱31及び弁箱付弁座部32間には、硬化肉盛境界部33が形成される。この硬化肉盛境界部33を覆うように、実施の形態1と同組成の耐食性合金15を肉盛する。
尚、ステライト(弁箱付弁座部32)の肉盛についてはガス溶接、TIG溶接、PTA溶接等により行い、耐食性合金15の肉盛については、TIG溶接、被覆アーク溶接等により行う。
このように、玉形弁の弁箱31にも、この発明に係る防食方法を適用することで、実施の形態1及び2と同様の効果を得ることができる。
試験片については、直径52mm、長さ150mmのマルテンサイト系ステンレス鋼又はオーステナイト系ステンレス鋼の素材の片方の端部を、直径が38mmとなる円錐台形状に機械加工を行った。次に、その端面にガス溶接によってステライトの硬化肉盛を行なった後、先端部を略円錐状に加工して試験片を作製した。さらに、基材及びステライト間の硬化肉盛境界部を覆うように、耐食性合金をTIG溶接によって肉盛した。
<比較例1〜3>
実施例1〜8に対して、耐食性合金の肉盛がない場合の試験片を作製した。
実施例1〜6と比較例1及び2とは、基材をマルテンサイト系ステンレス鋼としたものである。これらの各試験片について、基材、ステライト及び耐食性合金の化学組成を表1に示す。一方、実施例7及び8と比較例3とは、基材をオーステナイト系ステンレス鋼としたものである。これらの各試験片について、基材、ステライト及び耐食性合金の化学組成を表2に示す。
表1に示した条件の各試験片を、室温の3%食塩水、pH4の硫酸溶液及びpH4の硝酸溶液のそれぞれに、1000時間浸漬させた。浸漬後、各試験片の硬化肉盛境界部に、腐食孔が発生しているか否かを目視、液体浸透探傷検査および代表的なものについては断面の顕微鏡組織の観察等で確認した。
実施例1〜4は、ステライトを硬化肉盛したマルテンサイト系ステンレス鋼に、硬化肉盛境界部を覆うように、化学組成の異なる4種類の耐食性合金を肉盛したものである。比較例1は、硬化肉盛境界部に耐食性合金を肉盛しない、実施例1〜4と同じ組成のステライトを硬化肉盛したマルテンサイト系ステンレス鋼である。実施例1〜4については、3%食塩水、pH4の硫酸溶液及びpH4の硝酸溶液のいずれに浸漬させても、腐食孔は確認されなかったのに対し、比較例1については、3%食塩水及びpH4の硫酸溶液に浸漬させた場合に、腐食孔の発生が確認された。
また、実施例5及び6は、実施例1〜4に対して、ステライトの化学組成を変更したものであり、硬化肉盛境界部を覆うように化学組成の異なる2種類の耐食性合金を肉盛したものである。比較例2は、実施例5及び6に対して、硬化肉盛境界部に耐食性合金を肉盛しない、実施例5及び6と同じ組成のステライトを硬化肉盛したマルテンサイト系ステンレス鋼である。実施例5及び6については、3%食塩水、pH4の硫酸溶液及びpH4の硝酸溶液のいずれに浸漬させても、腐食孔は確認されなかったのに対し、比較例2については、3%食塩水及びpH4の硫酸溶液に浸漬させた場合に、腐食孔の発生が確認された。
Claims (1)
- マルテンサイト系ステンレス鋼またはオーステナイト系ステンレス鋼に、ステライトを硬化肉盛した部材の防食方法であって、
前記マルテンサイト系ステンレス鋼または前記オーステナイト系ステンレス鋼及び前記ステライト間の硬化肉盛境界部を覆うように耐食性合金を肉盛し、
前記耐食性合金の化学組成は、
炭素が0.10重量%以下、
クロムが17.0〜26.0重量%、
ニッケルが40.0重量%以上、
鉄が25.0重量%以下、
タングステンが2.5重量%以下、
シリコンが6.5重量%以下、
マンガンが3.5重量%以下、
モリブデンが10.0重量%以下、
ニオブとタンタルの合計が5.5重量%以下、
チタンが1.15重量%以下、
アルミニウムが0.8重量%以下、
ボロンが1.0重量%以下
であることを特徴とする防食方法。
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