JP2021055819A

JP2021055819A - 弁

Info

Publication number: JP2021055819A
Application number: JP2019182289A
Authority: JP
Inventors: 信夫小島; Nobuo Kojima; 恵介酒村; Keisuke SAKEMURA; 赴夫古川; Takeo Furukawa
Original assignee: Okano Valve Mfg Co Ltd; Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Current assignee: Okano Valve Mfg Co Ltd; Toshiba Energy Systems and Solutions Corp
Priority date: 2019-10-02
Filing date: 2019-10-02
Publication date: 2021-04-08

Abstract

【課題】弁箱シート部および弁体シート部について耐摩耗性および耐エロージョン性を向上可能であって、摺動特性に優れる弁を提供する。【解決手段】弁箱シート部１１１が設けられている弁箱１１と、弁体シート部１４１が設けられている弁体１４とを有する。弁箱シート部と弁体シート部とのうち一方は、Ｎｉ基合金の肉盛材で形成され、弁箱シート部と弁体シート部とのうち他方は、Ｆｅ基合金の肉盛材で形成されている。そして、Ｎｉ基合金の肉盛材のビッカース硬度がＦｅ基合金の肉盛材のビッカース硬度よりも大きく、かつ、Ｎｉ基合金の肉盛材とＦｅ基合金の肉盛材との間のビッカース硬度の差が、ＨＶ１７０以上である。【選択図】図２

Description

本発明は、弁に関する。

原子力プラントで使用される弁は、弁箱において弁座として機能する弁箱シート部と、弁体において弁座として機能する弁体シート部とを含み、弁箱シート部および弁体シート部は、耐摩耗性および耐エロージョン性に優れる材料で形成されている。

たとえば、Ｃｏ基合金の肉盛材で弁箱シート部および弁体シート部が形成されている。しかし、この場合には、原子力プラントでは、Ｃｏ基合金が高温かつ高圧な水に接するため、Ｃｏ基合金からＣｏ成分が炉水に溶出する場合がある。また、弁の開閉動作においてＣｏ基合金同士が摺動して摩耗するため、その摩耗したＣｏ成分が炉水に混入する場合がある。そのＣｏ成分は、炉心中において放射性同位体であるＣｏ６０になり、配管、タービンなどの機器にＣｏ６０が付着する場合がある。その結果、沸騰水型プラントの定期検査の作業において、被ばく量の低減が困難になる場合がある。このため、炉水に入るＣｏ成分の量を低減するために、Ｃｏ成分を含有しないコバルトフリー材を用いることが検討されている。

たとえば、弁箱シート部の肉盛材と弁体シート部の肉盛材との組合せとして、たとえば、Ｃｒ−Ｎｉ−Ｆｅ系のＦｅ基析出硬化型合金とＣｒ−Ｎｂ−Ｍｏ−Ｎｉ系のＮｉ基合金との組合せが提案されている。しかし、この場合には、肉盛材の溶接後に実行する析出硬化の熱処理が容易に実行できない。

また、弁箱シート部の肉盛材と弁体シート部の肉盛材との両者がＮｉ基合金である場合、両者の硬度が同じであるために、摺動による摩耗の発生を抑制することが困難である。この場合、沸騰水型プラントでは、Ｃｏ６０の付着が減って被ばく量が低減するが、加圧水型プラントでは、炉心に流入して中性子照射により放射化したＮｉ成分が蒸気発生器に付着するので、蒸気発生器の点検作業において被ばく量を低減することが容易でない。

特開昭６２−１８３７号公報特開昭６２−１３０７９２号公報特開平８−２４７３０２号公報特許第５７８９３２８号特許第６００５４３６号

上記したように、弁において弁箱シート部および弁体シート部は、耐摩耗性および耐エロージョン性が十分でない場合があり、Ｃｏ粒子が冷却水中に混入する。このため、原子力プラントでは検査などの作業において被ばく量を低減することが容易でない。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、弁箱シート部および弁体シート部について耐摩耗性および耐エロージョン性を向上可能であって、摺動特性に優れるコバルトフリーな弁を提供することである。

実施形態の弁は、弁箱シート部が設けられている弁箱と、弁体シート部が設けられている弁体とを有する。弁箱シート部と弁体シート部とのうち一方は、Ｎｉ基合金の肉盛材で形成され、弁箱シート部と弁体シート部とのうち他方は、Ｆｅ基合金の肉盛材で形成されている。そして、Ｎｉ基合金の肉盛材のビッカース硬度がＦｅ基合金の肉盛材のビッカース硬度よりも大きく、かつ、Ｎｉ基合金の肉盛材とＦｅ基合金の肉盛材との間のビッカース硬度の差が、ＨＶ１７０以上である。

本発明によれば、弁箱シート部および弁体シート部について耐摩耗性および耐エロージョン性を向上可能であって、摺動特性に優れるコバルトフリーな弁を提供することができる。

図１は、実施形態に係る弁の構成を模式的に示す部分断面図である。図２は、実施形態に係る弁の一部を拡大して示す部分断面図である。図３は、エロージョン試験の結果を示す図である。

［Ａ］弁１０の構成
図１は、実施形態に係る弁１０の構成を模式的に示す部分断面図である。図２は、実施形態に係る弁１０の一部を拡大して示す部分断面図である。図１および図２では、弁１０が全て閉じられた全閉状態である場合を示している。

図１に示すように、弁１０は、弁箱１１と弁蓋１２と弁棒１３と弁体１４と弁駆動装置２１とを有する仕切弁（ゲートバルブ）であって、たとえば、沸騰水型または加圧水型の原子力プラント（図示省略）において使用される。弁１０を構成する各部について、順次、説明する。

［Ａ−１］弁箱１１
弁箱１１は、図１に示すように、水平方向に沿った内部空間１１Ｓを含む。弁箱１１の内部空間１１Ｓは、流体が流れる流路である。そして、鉛直方向において内部空間１１Ｓの上側には、内部空間１１Ｓに連通する開口１１Ｋが形成されている。

［Ａ−２］弁蓋１２
弁蓋１２は、図１に示すように、弁箱１１の上方に設置されており、弁箱１１の開口１１Ｋを塞いでいる。ここでは、弁蓋１２は、鉛直方向に貫通する貫通孔１２Ｋが形成されている。

［Ａ−３］弁棒１３
弁棒１３は、図１に示すように、鉛直方向に延在するように弁蓋１２の貫通孔１２Ｋを貫通している。

［Ａ−４］弁体１４
弁体１４は、図１に示すように、鉛直方向において弁棒１３の下端に設置されている。ここでは、弁体１４は、弁箱１１の開口１１Ｋを貫通している。

［Ａ−５］弁駆動装置２１
弁駆動装置２１は、図１に示すように、鉛直方向において弁棒１３の上端に設置されている。弁駆動装置２１は、ハンドル２１１およびモータ２１２を含み、弁棒１３に設置された弁体１４を鉛直方向に移動させることによって、弁１０の開閉動作を実行する。

具体的には、弁駆動装置２１は、弁１０について閉動作を実行する際には、弁棒１３に設置された弁体１４を下方に移動させることによって、内部空間１１Ｓである流路を閉じる。これに対して、弁１０について開動作を実行する際には、弁駆動装置２１は、弁棒１３に設置された弁体１４を上方に移動させることによって、内部空間１１Ｓである流路を開ける。

［Ｂ］弁１０の詳細構成
［Ｂ−１］弁箱シート部１１１
図２に示すように、弁箱１１には、弁箱シート部１１１が設けられている。弁箱シート部１１１は、弁箱１１において弁座として機能する。ここでは、弁箱シート部１１１は、環状であって、開口１１Ｋ、貫通孔１２Ｋ（図１参照）、および、弁棒１３に対して同軸に設置されている。

本実施形態では、２つの弁箱シート部１１１が弁箱１１に設けられている。具体的には、弁箱シート部１１１は、環状部材１１２のうち弁体シート部１４１側の端面に形成されており、環状部材１１２が弁箱１１に固定されている。

［Ｂ−１］弁体シート部１４１
そして、図２に示すように、弁体１４には、弁体シート部１４１が設けられている。弁体シート部１４１は、弁体１４において弁座として機能する。ここでは、弁体シート部１４１は、環状であって、弁体１４の外周面に設けられている。

本実施形態では、２つの弁体シート部１４１が弁体１４に設けられている。

図２に示すように、弁１０が全閉状態である場合には、弁箱シート部１１１と弁体シート部１４１とが密着した状態になる。このため、弁１０について開閉動作が行われる際には、弁箱シート部１１１に対して弁体シート部１４１が摺動する。

［Ｃ］弁箱シート部１１１および弁体シート部１４１の材料
弁箱シート部１１１と弁体シート部１４１とのうち一方は、Ｎｉ基合金の肉盛材で形成されている。そして、弁箱シート部１１１と弁体シート部１４１とのうち他方は、Ｆｅ基合金の肉盛材で形成されている。つまり、弁箱シート部１１１をＮｉ基合金の肉盛材で形成する場合には、弁体シート部１４１をＦｅ基合金の肉盛材で形成する。これに対して、弁体シート部１４１をＮｉ基合金の肉盛材で形成する場合には、弁箱シート部１１１をＦｅ基合金の肉盛材で形成する。

［Ｃ−１］Ｆｅ基合金の組成
Ｆｅ基合金である肉盛材の化学組成は、たとえば、質量百分率表示で、下記であることが好ましい。
・Ｃｒ：２３．０％以上２６．０％以下
・Ｍｏ：１．８％以上２．２％以下
・Ｓｉ：３．１％以上３．５％以下
・Ｃ：１．１％以上１．３５％以下
・Ｎｉ：３．７％以上５．０％以下
・Ｍｎ：４．０％以上５．０％以下
・Ｂ：０％以上０．００２％未満
・Ｓ：０％以上０．０１％未満
・Ｐ：０％以上０．０２０％未満
・Ｎ：０％以上０．１８％未満
・Ｏが０％以上０．０２０％未満
・残部：Ｆｅおよび不可避的不純物

Ｆｅ基合金の主要な化学成分について上記範囲に設定した理由を説明する。

Ｆｅ基合金において、Ｃｒは、耐食性を維持するために必要な成分である。この一方で、Ｃｒは、含有割合が過度に大きくなると耐摩耗性が低下する場合がある。このため、Ｃｒの含有割合は、上記範囲に設定されている。

Ｆｅ基合金において、Ｓｉは、硬さや耐摩耗性を向上のために添加される。この一方で、Ｓｉは、含有割合が過度に大きくなると、溶接割れが発生する場合がある。このため、Ｓｉの含有割合は、上記範囲に設定されている。

Ｆｅ基合金において、Ｃは、硬さや耐摩耗性向上およびオーステナイト安定化のために添加される。この一方で、Ｃは、含有割合が過度に大きくなると、溶接割れ感受性が高くなる場合がある。このため、Ｓｉの含有割合は、上記範囲に設定されている。

Ｆｅ基合金において、Ｎｉは、オーステナイト安定化元素として添加されており、溶接性等の改善の効果が得られる。この一方で、Ｎｉは、含有割合が過度に大きくなると、硬さおよび耐摩耗性の低下が生じる場合がある。このため、Ｎｉの含有割合は、上記範囲に設定されている。

Ｆｅ基合金において、Ｍｎは、オーステナイト安定化元素として添加されている。この一方で、Ｍｎは、含有割合が過度に大きくなると溶接割れ感受性が発現するおそれがある。このため、Ｍｎの含有割合は、上記範囲に設定されている。

［Ｃ−２］Ｎｉ基合金の組成
Ｎｉ基合金である肉盛材の化学組成は、たとえば、質量百分率表示で、下記であることが好ましい。
・Ｃｒ：１６．５以上１８．５％以下
・Ｂ：０．７５以上１．０５％以下
・Ｓｉ：６．５以上７．０％以下
・Ｆｅ：４．５以上６．０％以下
・Ｃ：０．１以上０．５％以下
・Ｗ：０．９以上１．５％以下
・Ｓｎ：０．３５以上０．９５％以下
・残部：Ｎｉおよび不可避的不純物

Ｎｉ基合金の主要な化学成分について上記範囲に設定した理由を説明する。

Ｎｉ基合金において、Ｃｒは、耐食性を維持するために必要な成分である。この一方で、Ｃｒは、含有割合が過度に大きくなると耐摩耗性が低下する場合がある。このため、Ｃｒの含有割合は、上記範囲に設定されている。

Ｎｉ基合金において、Ｓｉは、硬さや摺動性を向上のために添加される。この一方で、Ｓｉは、含有割合が過度に大きくなると、溶接割れが発生する場合がある。このため、Ｓｉの含有割合は、上記範囲に設定されている。

Ｎｉ基合金において、Ｃは、硬さや耐摩耗性向上およびオーステナイト安定化のために添加される。この一方で、Ｃは、含有割合が過度に大きくなると、溶接割れ感受性が高くなる場合がある。このため、Ｃの含有割合は、上記範囲に設定されている。

［Ｄ］ビッカース硬度
［Ｄ−１］ビッカース硬度の差
本実施形態では、Ｎｉ基合金の肉盛材のビッカース硬度がＦｅ基合金の肉盛材のビッカース硬度よりも大きく、かつ、Ｎｉ基合金の肉盛材とＦｅ基合金の肉盛材との間のビッカース硬度の差が、ＨＶ１７０以上である。なお、ビッカース硬度は、「ＪＩＳＺ２２４４：２００９ビッカース硬さ試験」で示される試験法によって求めることができる。

［Ｄ−２］Ｆｅ基合金の肉盛材のビッカース硬度
Ｆｅ基合金の肉盛材は、ビッカース硬度がＨＶ３８０以上４００以下であることが好ましい。上記範囲の下限値未満の場合には、Ｆｅ基合金の肉盛材において摩耗が発生しやすいので、耐摩耗性の低下が発生する場合がある。ＨＶ４００を超える場合には、Ｆｅ基合金の形成時に溶接割れなどが発生する場合がある。

［Ｅ］製造方法
Ｆｅ基合金の肉盛材で弁箱シート部１１１または弁体シート部１４１を形成する場合には、たとえば、上記化学組成を有するＦｅ基合金の粉末を用いて肉盛施工を実行する。ここでは、たとえば、粉体プラズマ溶接（ＰＴＡ溶接によって肉盛施工を実行することが好ましい。

Ｎｉ基合金の肉盛材で弁箱シート部１１１または弁体シート部１４１を形成する場合には、たとえば、上記化学組成を有するＮｉ基合金の粉末を用いて肉盛施工を実行する。ここでは、たとえば、粉体プラズマ溶接（ＰＴＡ溶接）によって肉盛施工を実行することが好ましい。

［Ｆ］まとめ
以上のように、本実施形態では、弁箱シート部１１１と弁体シート部１４１とのうち一方は、Ｎｉ基合金の肉盛材で形成されている。これに対して、弁箱シート部１１１と弁体シート部１４１とのうち他方は、Ｆｅ基合金の肉盛材で形成されている。ここでは、Ｎｉ基合金の肉盛材のビッカース硬度がＦｅ基合金の肉盛材のビッカース硬度よりも大きく、かつ、Ｎｉ基合金の肉盛材とＦｅ基合金の肉盛材との間のビッカース硬度の差が、ＨＶ１７０以上２５０未満である。無欠陥で製作可能なＮｉ基合金の硬さの上限はＨＶ６３０であり、耐摩耗性から許容できるＦｅ基合金の硬さの下限がＨＶ３８０であることから両者の硬さの差の上限はＨＶ２５０とする。ＮＩ基合金の硬度がＨＶ６３０を超えると溶接時に割れなどの欠陥が生じる難点がある。

本実施形態では、弁箱シート部１１１および弁体シート部１４１について、Ｃｏ成分を含まない肉盛材を用いて作製している。このため、軽水炉プラントの定期検査作業等において作業者の被ばく量が低減されるので、安全性を向上可能である。そして、詳細については後述するが、本実施形態では、弁箱シート部１１１と弁体シート部１４１との両者についてＣｏ基合金を用いて形成した場合と耐摩耗性等が同様であるため、耐久性が良好である。
また、Ｎｉ基合金の肉盛材とＦｅ基合金の肉盛材との間のビッカース硬度の差が、ＨＶ１７０以上であるので、良好な弁座シール性の効果を奏することができる。

［Ｇ］変形形態
上記の実施形態では、弁箱シート部１１１を環状部材１１２の内面に形成し、その環状部材１１２を弁箱１１の内面に固定する場合について説明した。この場合には、弁１０について容易かつ効率的に製造することができる。しかしながら、これに限らない。たとえば、弁箱シート部１１１を環状部材１１２の内面に形成せずに、弁箱シート部１１１を弁箱１１の内面に直接的に形成してもよい。

上記の実施形態では、弁１０が仕切弁である場合について説明したが、これに限らない。玉形弁、逆止弁、安全弁、ボール弁、バタフライ弁などのように他の形式の弁において、上記の実施形態の場合と同様に、弁箱シート部および弁体シート部を構成してもよい。

以下より、実施例等に関して、表１を用いて説明する。

［実施例１］
実施例１では、表１に示すように、Ｆｅ基合金をＰＴＡ溶接で肉盛することによって弁箱シート部１１１を形成した。そして、Ｎｉ基合金をＰＴＡ溶接で肉盛することによって弁体シート部１４１を形成した。

実施例１において、弁箱シート部１１１のビッカース硬度は、３８０ＨＶであり、弁体シート部１４１のビッカース硬度は、５５０ＨＶであり、両者間のビッカース硬度の差は、１７０ＨＶであった。上記のビッカース硬度は、ＪＩＳＺ２２４４に準拠する試験方法で測定した値である。ここでは、ビッカース硬度の測定は、ダイヤモンド圧子の負荷荷重を１０ｋｇの条件で行った。

具体的な製造方法に関して以下より説明する。

（弁箱シート部１１１）
実施例１において、弁箱シート部１１１の作製で用いたＦｅ基合金は、質量百分率表示で下記に示す組成の材料である。

・Ｃｒ：２５．１％
・Ｍｏ：２．１％
・Ｓｉ：３．３％
・Ｃ：１．２０％
・Ｎｉ：４．１％
・Ｍｎ：４．４％
・Ｎ：０．１３％
・Ｂ：０．００２％
・残部：Ｆｅおよび不可避的不純物

つぎに、鋼材であるＳ２５Ｃ（ＪＩＳＧ４０５１：２００９）の上に、上記のＦｅ基合金の粉末を用いてＰＴＡ溶接法で３層肉盛溶接を行うことで、１５０Ａの仕切弁の弁体シート部１４１を摺動試験片として作製した。

（弁体シート部１４１）
実施例１において、弁体シート部１４１の作製で用いたＮｉ基合金は、質量百分率表示で下記に示す組成の材料である。

・Ｃｒ：１７．５％
・Ｂ：０．９％
・Ｓｉが６．５％
・Ｆｅ：５．３１％
・Ｃ：０．３％
・Ｗ：１．２％
・Ｓｎ：０．７％
・残部：Ｎｉおよび不可避的不純物

上記のＮｉ基合金についても同様に、鋼材であるＳ２５Ｃ（ＪＩＳＧ４０５１：２００９）の上に、ＰＴＡ溶接法で３層肉盛溶接を行うことで、１５０Ａの仕切弁の弁体シート部１４１を摺動試験片として作製した。

［比較例１］
比較例１では、表１に示すように、Ｃｏ基合金をガス盛溶接で肉盛することで、弁箱シート部１１１の形成を行った。これに対して、弁体シート部１４１の形成についても同様に、Ｃｏ基合金をガス盛溶接で肉盛した。弁体シート部１４１の形成は、弁箱シート部１１１の形成と同様な条件で実施した。

比較例１において、弁箱シート部１１１のビッカース硬度、および、弁体シート部１４１のビッカース硬度の両者は、４３０ＨＶであり、両者間のビッカース硬度の差は、０ＨＶであった。

［比較例２］
比較例２では、表１に示すように、Ｎｉ基合金をＰＴＡ盛溶接で肉盛することで、弁箱シート部１１１および弁体シート部１４１の形成を行った

比較例２において、弁箱シート部１１１のビッカース硬度と弁体シート部１４１のビッカース硬度との差は、１４０ＨＶであった。

［比較例３］
比較例３では、表１に示すように、Ｎｉ基合金を溶射することで、弁箱シート部１１１および弁体シート部１４１の形成を行った

比較例３において、弁箱シート部１１１のビッカース硬度と弁体シート部１４１のビッカース硬度との差は、３０ＨＶであった。

［試験結果］
（１）リーク量（摺動試験機を用いた摺動試験）
表１に示すように、各例に関して、リーク量の測定を実施した。ここでは、リーク量の測定のために、摺動試験機を用いて摺動試験を実行した。摺動試験は、温度が２８８℃である飽和水中において、面圧が２００ＭＰａの条件で弁の開閉動作を複数回行うことによって、実行された。

表１は、弁の開閉動作のリーク量の結果について、下記の基準で示している。
・Ａ…リーク量Ｌが０ｍＬ／ｍｉｎである場合
・Ｂ…リーク量Ｌが０ｍＬ／ｍｉｎを超え、６０ｍＬ／ｍｉｎ以下である場合
・Ｃ…リーク量Ｌが６０ｍＬ／ｍｉｎを超え、９０ｍＬ／ｍｉｎ以下である場合
・Ｄ…リーク量Ｌが９０ｍＬ／ｍｉｎを超え、１８０ｍＬ／ｍｉｎ以下である場合
・Ｅ…リーク量Ｌが１８０ｍＬ／ｍｉｎを超える場合

表１に示すように、実施例１は、比較例１に対してリーク量が同等であった。また、実施例１は、作動回数１００回におけるリーク量が比較例２よりも少なく、作動回数５０回および１００回におけるリーク量が比較例３よりも少なかった。

実施例１では、Ｆｅ基合金の硬度が３８０ＨＶであり、Ｎｉ基合金の硬度が５５０Ｈｖであり、硬度差が１７０Ｈｖである。このように、大きな硬度差が生じることによって摺動性が良好であると考えられる。ミクロ的な視点で見ると、摺動面は、微細な突起と突起の頂点とが接触した状態になっていると考えられる。このため、突起どうしの接触面圧は、平均面圧より高く、接触面圧が作用した状態で摺動する時に生じる摩擦熱によって突起が局部的に高温になると考えられる。金属は、温度が高くなるほど、硬さ、耐力（又は降伏点）、および、引張強さが低下する。金属の硬さと、耐力（又は降伏点）、及び、引張強さとの間は、比例関係にあり、硬いほど強度が高い。接触面を構成する両方の金属が同じ硬さである場合には、耐力（又は降伏点）及び引張強さも同等と推測され、摺動時に両面の突起部が融着しやすいと考えられる。焼付き・かじりと呼ばれる現象は、起点となった突起面の融着が周辺に広がり大きくなったものである。突起面の硬度差が大きい場合、硬い材料の突起部は、変形および摩耗が少なく、柔らかい材料側が大きく摩耗するため、焼付き・かじりが生じにくいと考えられる。高温環境下では室温状態より接触面の傷が大きくなるのは、高温では強度低下が大きく、摩耗・変形が生じやすいためである。

（２）摩擦係数
表１に示すように、各例について、摺動試験後の摩擦係数を測定した。表１では、摩擦係数の結果について、下記の基準で示している。

・Ａ…摩擦係数が０．５以下である場合
・Ｂ…摩擦係数が０．５を超え、１．０以下である場合
・Ｃ…摩擦係数が１．０を超える場合

表１に示すように、実施例１と比較例１とは、摩擦係数が互いに同等であった。つまり、実施例１は、現状のプラントに使用されているＣｏ基合金の弁と摺動特性が同等であった。

（３）表面粗さＲａ
各例に関して、上記の摺動試験を実行した後に、弁を分解し、弁箱シート部１１１および弁体シート部１４１の摺動面に関して、算術平均表面粗さＲａ（ＪＩＳＢ０６０１−２００１）を測定した。

実施例１において、算術平均表面粗さＲａは、下記の結果であった。
・弁箱シート部１１１を構成するＦｅ基合金のＲａ：０．７４μｍ
・弁体シート部１４１を構成するＮｉ基合金のＲａ：０．３４μｍ

比較例１において、算術平均表面粗さＲａは、下記の結果であった。
・弁体シート部１４１を構成するＣｏ基合金のＲａ：１．００μｍ以下
・弁箱シート部１１１を構成するＣｏ基合金のＲａ：１．００μｍ以下

上記の算術平均表面粗さＲａの結果から、実施例１は、比較例１と同様に、メンテナンスが可能であることが判る。

実施例１では、Ｆｅ基合金とＮｉ基合金との間の硬度差が１７０ＨＶであり、Ｆｅ基合金の弁体シート部１４１が支配的に削れる。つまり、実運用上は、定期点検で交換が容易に可能な弁体にＦｅ基合金を肉盛施工することが望ましい。したがって、Ｆｅ基合金の肉盛硬化材料を弁体に採用し、Ｎｉ基合金の肉盛硬化材料を弁座に採用した弁を、炉内に向かう系統の弁に採用した場合、弁シート部に起因する被ばくを、無くすことができる。よって、定期検査時の作業時間を大幅に確保でき、より安全な原子力プラントを製造することが可能になる。

［エロージョン試験］
エロージョン試験においては、実施例１と同様な条件でＦｅ基合金を肉盛することによってテストピースを製作した後に、そのテストピースに関して機械加工を施すことによって、エロージョン試験片１を作製した。また、実施例１と同様な条件でＮｉ基合金を肉盛することによってテストピースを製作した後に、そのテストピースに関して機械加工を施すことによって、エロージョン試験片２を作製した。更に、比較例１と同様な条件でＣｏ基合金を肉盛することによってテストピースを製作した後に、そのテストピースに関して機械加工を施すことによって、エロージョン試験片３を作製した。

そして、各エロージョン試験片についてエロージョン試験を実行した。エロージョン試験では、高圧な流水を各試験片に衝突させてエロージョンを発生させた。具体的には、下記の試験条件でエロージョン試験を実行した。

・試験流体：常温水
・差圧：２４．５ＭＰａ
・流速：２１６ｍ／ｓ
・試験時間：５０ｈｒ

図３は、エロージョン試験の結果を示す図である。図３において、横軸は、エロージョン試験を実行した試験時間（Ｈｒ）を示し、縦軸は、各試験片の重量が試験前の状態から減少した重量（減重量）を示している。

図３に示すように、重量が試験前の状態から減少した重量（減重量）は、実施例１等で用いたＦｅ基合金およびＮｉ基合金は、比較例１で用いたＣｏ基合金よりも著しく小さかった。

［６００Ａの仕切弁での摺動試験］
上記した摺動試験とは別に、６００Ａの仕切弁における摺動試験を行った。この摺動試験の結果について説明する。実施例１の場合と同様に弁体シート部１４１および弁箱シート部１１１が形成された６００Ａの仕切弁において、摺動試験を実行した。摺動試験は、温度が２８８℃である飽和蒸気中において、差圧が７．１３ＭＰａの条件で弁の開閉動作を、５０回、行うことによって、実行された。

上記の摺動試験後、弁座漏えい試験を行うことによって漏洩の有無を確認した。弁座漏えい試験は、常温の水により、試験圧力が８．６２ＭＰａであって保持時間が３分間である条件で実行された。その結果、漏洩が無いことが確認された。

＜その他＞
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０…弁、１１…弁箱、１１Ｋ…開口、１１Ｓ…内部空間、１２…弁蓋、１２Ｋ…貫通孔、１３…弁棒、１４…弁体、２１…弁駆動装置、１１１…弁箱シート部、１１２…環状部材、１４１…弁体シート部、２１１…ハンドル、２１２

Claims

弁箱シート部が設けられている弁箱と、
弁体シート部が設けられている弁体と
を有する弁であって、
前記弁箱シート部と前記弁体シート部とのうち一方は、Ｎｉ基合金の肉盛材で形成され、
前記弁箱シート部と前記弁体シート部とのうち他方は、Ｆｅ基合金の肉盛材で形成され、
前記Ｎｉ基合金の肉盛材のビッカース硬度が前記Ｆｅ基合金の肉盛材のビッカース硬度よりも大きく、かつ、前記Ｎｉ基合金の肉盛材と前記Ｆｅ基合金の肉盛材との間のビッカース硬度の差が、ＨＶ１７０以上であることを特徴とする、
弁。
前記Ｆｅ基合金の肉盛材は、ビッカース硬度がＨＶ３８０以上４００以下である、
請求項１に記載の弁。
原子力プラントにおいて使用される、
請求項１または２に記載の弁。
請求項１または２記載の弁を用いて構成されることを特徴とするプラント。