JP2840191B2 - コバルトフリーの合金材料を用いた装置 - Google Patents
コバルトフリーの合金材料を用いた装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コバルトフリー即ちコ
バルト（Ｃｏ）を含まない合金材料に関し、特に、弁体
と弁箱のように相対的に可動の構成部材を有する弁のよ
うな装置に関するものである。
バルト（Ｃｏ）を含まない合金材料に関し、特に、弁体
と弁箱のように相対的に可動の構成部材を有する弁のよ
うな装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、弁座の材料には、弁材料に耐磨耗
性及び耐食性を付与するために、Ｃｏ基の材料が使用さ
れてきた。しかし、例えば原子力発電プラントの冷却材
系においては、水のような高温高圧の流体が使用されて
おり、弁はこの高温高圧水にさらされるため、Ｃｏ基合
金を弁座材料として用いた場合には、高温高圧水の腐食
作用によって金属表面からＣｏが炉水中に溶出する。ま
た、弁の開閉に伴って弁体が弁箱弁座部に関して摺動す
ることにより、微量ではあるがＣｏの磨耗粉が生じ、こ
れも炉水中に持ち込まれる。
性及び耐食性を付与するために、Ｃｏ基の材料が使用さ
れてきた。しかし、例えば原子力発電プラントの冷却材
系においては、水のような高温高圧の流体が使用されて
おり、弁はこの高温高圧水にさらされるため、Ｃｏ基合
金を弁座材料として用いた場合には、高温高圧水の腐食
作用によって金属表面からＣｏが炉水中に溶出する。ま
た、弁の開閉に伴って弁体が弁箱弁座部に関して摺動す
ることにより、微量ではあるがＣｏの磨耗粉が生じ、こ
れも炉水中に持ち込まれる。
【０００３】これ等のＣｏは、炉心中に入って中性子の
照射を受けて放射化し同位元素Ｃｏ６０となり、冷却材
系を循環してその配管、弁その他の機器に付着するた
め、原子力発電プラント全体の放射能レベルを増大させ
るので、定期検査時等における作業員の被曝量が増す可
能性がある。従って、被曝量低減のためにも、また、工
業資源として貴重な希少金属でありその使用を制限する
ためにも、Ｃｏの使用を不必要とする弁座の出現が望ま
れていた。
照射を受けて放射化し同位元素Ｃｏ６０となり、冷却材
系を循環してその配管、弁その他の機器に付着するた
め、原子力発電プラント全体の放射能レベルを増大させ
るので、定期検査時等における作業員の被曝量が増す可
能性がある。従って、被曝量低減のためにも、また、工
業資源として貴重な希少金属でありその使用を制限する
ためにも、Ｃｏの使用を不必要とする弁座の出現が望ま
れていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】Ｃｏを使用しないコバ
ルトフリーの材料としては、従来より、Ｎｉ基及びＦｅ
基の合金が採用されてきたが、これ等の合金は、Ｃｏ基
合金と比較して耐磨耗性及び耐食性のいずれかの点で劣
るという問題があった。
ルトフリーの材料としては、従来より、Ｎｉ基及びＦｅ
基の合金が採用されてきたが、これ等の合金は、Ｃｏ基
合金と比較して耐磨耗性及び耐食性のいずれかの点で劣
るという問題があった。
【０００５】例えば、ＡＷＳ（アメリカ溶接学会）の仕
様（Ａ５．１１−５４）に規定されている、通称コルモ
ノイと呼ばれるようなＮｉ基の肉盛材であるＲ ＮｉＣ
ｒＢでは、炭素Ｃ：０.４〜０.８％、シリコンＳｉ：３
〜５％、クロムＣｒ：１０〜１６％、ホウ素Ｂ：２〜４
％、Ｆｅ：３〜５％であり、残部がＮｉであるが、この
合金では、ホウ素Ｂが２〜４％と比較的多量に含有され
ているため、大型の製品に肉盛溶接すると、肉盛層に割
れが生ずることが知られていた。
様（Ａ５．１１−５４）に規定されている、通称コルモ
ノイと呼ばれるようなＮｉ基の肉盛材であるＲ ＮｉＣ
ｒＢでは、炭素Ｃ：０.４〜０.８％、シリコンＳｉ：３
〜５％、クロムＣｒ：１０〜１６％、ホウ素Ｂ：２〜４
％、Ｆｅ：３〜５％であり、残部がＮｉであるが、この
合金では、ホウ素Ｂが２〜４％と比較的多量に含有され
ているため、大型の製品に肉盛溶接すると、肉盛層に割
れが生ずることが知られていた。
【０００６】また、このコルモノイ材料を改良してホウ
素Ｂの含有量を低減するようにした合金が特開昭５５ー
３１１２７号公報に開示されている。この合金では、ホ
ウ素Ｂ：０.０５〜１.５％、シリコンＳｉ：３〜７％、
クロムＣｒ１０〜１５％、炭素Ｃ：０.０５〜１.５％
で、残部はＮｉであるが、ホウ素Ｂの低減により溶接時
の割れは減少しても、耐磨耗性が不十分であった。
素Ｂの含有量を低減するようにした合金が特開昭５５ー
３１１２７号公報に開示されている。この合金では、ホ
ウ素Ｂ：０.０５〜１.５％、シリコンＳｉ：３〜７％、
クロムＣｒ１０〜１５％、炭素Ｃ：０.０５〜１.５％
で、残部はＮｉであるが、ホウ素Ｂの低減により溶接時
の割れは減少しても、耐磨耗性が不十分であった。
【０００７】従って、本発明は、上述した従来の技術の
問題を解決するためになされたもので、肉盛材にＣｏを
含まないコバルトフリーの合金材料を使用をしながら
も、耐磨耗性及び耐食性の双方の点で優れた装置を提供
することを主な目的とするものである。
問題を解決するためになされたもので、肉盛材にＣｏを
含まないコバルトフリーの合金材料を使用をしながら
も、耐磨耗性及び耐食性の双方の点で優れた装置を提供
することを主な目的とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、請求項１に記載の本発明は、少なくとも２つの合金
製の構成部材を有し、該構成部材の一方が他方に対して
相対的に可動である装置において、該構成部材は、それ
ぞれＮｉ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｗ系のコバルトフリーの
Ｎｉ基合金からなる硬度の異なる第１合金材料及び第２
合金材料から形成されると共に、第１合金材料の化学組
成は、Ｃｒ：５〜１５％、Ｓｉ：３〜７％、Ｆｅ：１０
超〜４０％、Ｗ：１〜４％、Ｂ：１％以下、Ｃ：１％以
下、Ｎｉ：残部とし、第２合金材料の化学組成は、Ｃ
ｒ：１５〜２０％、Ｓｉ：３〜７％、Ｆｅ：３５％以
下、Ｗ：１〜４％、Ｓｎ：０.５〜１.０％、Ｂ：１％以
下、Ｃ：１％以下、Ｎｉ：残部とすることを特徴として
いる。本発明が適用される装置としては、仕切弁のよう
に液圧の作用下で摺動する弁体を備える弁が好適であ
る。
め、請求項１に記載の本発明は、少なくとも２つの合金
製の構成部材を有し、該構成部材の一方が他方に対して
相対的に可動である装置において、該構成部材は、それ
ぞれＮｉ−Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅ−Ｗ系のコバルトフリーの
Ｎｉ基合金からなる硬度の異なる第１合金材料及び第２
合金材料から形成されると共に、第１合金材料の化学組
成は、Ｃｒ：５〜１５％、Ｓｉ：３〜７％、Ｆｅ：１０
超〜４０％、Ｗ：１〜４％、Ｂ：１％以下、Ｃ：１％以
下、Ｎｉ：残部とし、第２合金材料の化学組成は、Ｃ
ｒ：１５〜２０％、Ｓｉ：３〜７％、Ｆｅ：３５％以
下、Ｗ：１〜４％、Ｓｎ：０.５〜１.０％、Ｂ：１％以
下、Ｃ：１％以下、Ｎｉ：残部とすることを特徴として
いる。本発明が適用される装置としては、仕切弁のよう
に液圧の作用下で摺動する弁体を備える弁が好適であ
る。
【０００９】また、本発明の別の局面によると、構成部
材の一方が他方に対して相対的に可動である装置におい
て、該構成部材の一方及び他方をそれぞれ、Ｃｒ：５〜
１５％、Ｓｉ：３〜７％、Ｆｅ：１０超〜４０％、Ｗ：
１〜４％、Ｂ：１％以下、Ｃ：１％以下、Ｎｉ：残部で
ある合金材料又はＣｒ：１５〜２０％、Ｓｉ：３〜７
％、Ｆｅ：３５％以下、Ｗ：１〜４％、Ｓｎ：０.５〜
１.０％、Ｂ：１％以下、Ｃ：１％以下、Ｎｉ：残部で
ある合金材料から形成したことを特徴とする、コバルト
フリーの合金材料を用いた装置が提供される。
材の一方が他方に対して相対的に可動である装置におい
て、該構成部材の一方及び他方をそれぞれ、Ｃｒ：５〜
１５％、Ｓｉ：３〜７％、Ｆｅ：１０超〜４０％、Ｗ：
１〜４％、Ｂ：１％以下、Ｃ：１％以下、Ｎｉ：残部で
ある合金材料又はＣｒ：１５〜２０％、Ｓｉ：３〜７
％、Ｆｅ：３５％以下、Ｗ：１〜４％、Ｓｎ：０.５〜
１.０％、Ｂ：１％以下、Ｃ：１％以下、Ｎｉ：残部で
ある合金材料から形成したことを特徴とする、コバルト
フリーの合金材料を用いた装置が提供される。
【００１０】
【作用】コバルトフリーの合金材料の化学組成をＣｒ：
５〜１５％、Ｓｉ：３〜７％、Ｆｅ：１０超〜４０％、
Ｗ：１〜４％、Ｂ：１％以下、Ｃ：１％以下、Ｎｉ：残
部とすると、耐摩耗性及び耐食性の双方に優れた合金材
料が得られる。また、これは、Ｃｒ：１５〜２０％、Ｓ
ｉ：３〜７％、Ｆｅ：３５％以下、Ｗ：１〜４％、Ｓ
ｎ：０.５〜１.０％、Ｂ：１％以下、Ｃ：１％以下、Ｎ
ｉ：残部であるコバルトフリーの合金材料でも同様であ
る。
５〜１５％、Ｓｉ：３〜７％、Ｆｅ：１０超〜４０％、
Ｗ：１〜４％、Ｂ：１％以下、Ｃ：１％以下、Ｎｉ：残
部とすると、耐摩耗性及び耐食性の双方に優れた合金材
料が得られる。また、これは、Ｃｒ：１５〜２０％、Ｓ
ｉ：３〜７％、Ｆｅ：３５％以下、Ｗ：１〜４％、Ｓ
ｎ：０.５〜１.０％、Ｂ：１％以下、Ｃ：１％以下、Ｎ
ｉ：残部であるコバルトフリーの合金材料でも同様であ
る。
【００１１】このような合金材料を例えば原子力発電プ
ラントのように高温高圧にさらされる弁のような装置の
摺動部に使用すると、耐摩耗性及び耐食性が良いため、
信頼性の高い装置が得られる。
ラントのように高温高圧にさらされる弁のような装置の
摺動部に使用すると、耐摩耗性及び耐食性が良いため、
信頼性の高い装置が得られる。
【００１２】
【実施例】次に、本発明の好適な実施例について添付図
面を参照して詳細に説明するが、図中、同一符号は同一
又は対応部分を示すものとする。図１には、本発明が実
施された弁座を有するモータ駆動の弁装置、即ち仕切弁
の要部が符号１０で総括的に示されている。同図におい
て、仕切弁（弁装置）１０は、符号１７で示す矢印のよ
うに開弁時に流れる流体の流路１１ａを周知のように画
成する中空の弁箱１１と、この流路１１ａを図示のよう
に遮断する閉弁位置と一部もしくは全部を開放する開弁
位置（図示せず）との間に符号１５で示す矢印方向に上
下に運動自在な楔状の弁体１２とを有している。弁体１
２には弁棒１２ａの下端が周知のように接続されてい
て、弁棒１２ａの操作により弁体１２を上述したように
運動させることができる。
面を参照して詳細に説明するが、図中、同一符号は同一
又は対応部分を示すものとする。図１には、本発明が実
施された弁座を有するモータ駆動の弁装置、即ち仕切弁
の要部が符号１０で総括的に示されている。同図におい
て、仕切弁（弁装置）１０は、符号１７で示す矢印のよ
うに開弁時に流れる流体の流路１１ａを周知のように画
成する中空の弁箱１１と、この流路１１ａを図示のよう
に遮断する閉弁位置と一部もしくは全部を開放する開弁
位置（図示せず）との間に符号１５で示す矢印方向に上
下に運動自在な楔状の弁体１２とを有している。弁体１
２には弁棒１２ａの下端が周知のように接続されてい
て、弁棒１２ａの操作により弁体１２を上述したように
運動させることができる。
【００１３】弁箱１１及び弁体１２の相互間の摺動面は
弁座と一般に呼ばれており、図１においては、弁箱１１
の摺動面である環状の弁座部（構成部材）は符号１４
で、また、弁体１２の摺動面である環状の弁座部（構成
部材）は符号１３でそれぞれ表示されている。弁体１２
の全閉時には、その側面に、矢印１６で示すように流体
圧力が作用しているので、この圧力に抗して弁体１２を
矢印方向１５に上下に開閉しようとすれば、各弁座部１
３、１４に磨耗が生ずる。
弁座と一般に呼ばれており、図１においては、弁箱１１
の摺動面である環状の弁座部（構成部材）は符号１４
で、また、弁体１２の摺動面である環状の弁座部（構成
部材）は符号１３でそれぞれ表示されている。弁体１２
の全閉時には、その側面に、矢印１６で示すように流体
圧力が作用しているので、この圧力に抗して弁体１２を
矢印方向１５に上下に開閉しようとすれば、各弁座部１
３、１４に磨耗が生ずる。
【００１４】図２は、上述した弁座部１３、１４の詳細
を示している。本発明によると、弁体弁座部１３及び弁
箱弁座部１４の材料として、双方共、Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅ
−Ｗ系のＮｉ基合金が使用されているが、それ等の一方
を形成する第１材料は、他方の第２材料とは、化学的組
成及び硬度が異なる。具体的には、弁体弁座部１３及び
弁箱弁座部１４の一方は、Ｃｒ：５〜１５％、Ｓｉ：３
〜７％、Ｆｅ：１０超〜４０％、Ｗ：１〜４％、Ｂ：１
％以下、Ｃ：１％以下の合金材料（１）から形成し、他
方は、Ｃｒ：１５〜２０％、Ｓｉ：３〜７％、Ｆｅ：３
５％以下、Ｗ：１〜４％、Ｓｎ：０.５〜１.０％、Ｂ：
１％以下、Ｃ：１％以下の合金材料（２）から形成する
ことが好ましい。弁体弁座部１３及び弁箱弁座部１４の
どちらを合金材料（１）で形成してもよい。
を示している。本発明によると、弁体弁座部１３及び弁
箱弁座部１４の材料として、双方共、Ｃｒ−Ｓｉ−Ｆｅ
−Ｗ系のＮｉ基合金が使用されているが、それ等の一方
を形成する第１材料は、他方の第２材料とは、化学的組
成及び硬度が異なる。具体的には、弁体弁座部１３及び
弁箱弁座部１４の一方は、Ｃｒ：５〜１５％、Ｓｉ：３
〜７％、Ｆｅ：１０超〜４０％、Ｗ：１〜４％、Ｂ：１
％以下、Ｃ：１％以下の合金材料（１）から形成し、他
方は、Ｃｒ：１５〜２０％、Ｓｉ：３〜７％、Ｆｅ：３
５％以下、Ｗ：１〜４％、Ｓｎ：０.５〜１.０％、Ｂ：
１％以下、Ｃ：１％以下の合金材料（２）から形成する
ことが好ましい。弁体弁座部１３及び弁箱弁座部１４の
どちらを合金材料（１）で形成してもよい。
【００１５】本発明者は、弁箱１１及び弁体１２の弁座
部に用いる合金材料として、種々の供試材合金について
実験を行った。この明細書の発明の詳細な説明の最後に
添付した表１に、各種の第１、第２材料（軟質側合金
ａ、硬質側合金ｂ）を組み合わせて供試した各合金の化
学組成、硬度、硬度差及び摺動試験結果が記載されてい
る。
部に用いる合金材料として、種々の供試材合金について
実験を行った。この明細書の発明の詳細な説明の最後に
添付した表１に、各種の第１、第２材料（軟質側合金
ａ、硬質側合金ｂ）を組み合わせて供試した各合金の化
学組成、硬度、硬度差及び摺動試験結果が記載されてい
る。
【００１６】弁座部１３、１４として表１の供試材合金
を肉盛りするために、該合金を周知のような高周波真空
溶解炉を用いて溶解後、水或はガスアトマイズ法で微粉
化して、供試材合金の粉末を製造した。粉末の粒径は＋
７０〜＋２１０メッシュの範囲に入っていた。
を肉盛りするために、該合金を周知のような高周波真空
溶解炉を用いて溶解後、水或はガスアトマイズ法で微粉
化して、供試材合金の粉末を製造した。粉末の粒径は＋
７０〜＋２１０メッシュの範囲に入っていた。
【００１７】この粉末を用いて周知のプラズマ粉体肉盛
溶接法で、炭素鋼の一種であるＳ２５Ｃ及びＳＣＰＨ２
からなる円板（弁口径：１４５ｍｍの場合）並びに実弁
体及び弁座即ち実際に使用される弁体及び弁座（口径：
６５０ｍｍの場合）の上に２層肉盛溶接を行ったものか
ら、摩耗試験体並びに弁体及び弁座を加工して、供試前
に６００メッシュの紙鑢で擦り合わせを行い、試験前の
以下の差圧負荷状態では水の漏洩がないように配慮して
から摺動摩耗試験を行った。
溶接法で、炭素鋼の一種であるＳ２５Ｃ及びＳＣＰＨ２
からなる円板（弁口径：１４５ｍｍの場合）並びに実弁
体及び弁座即ち実際に使用される弁体及び弁座（口径：
６５０ｍｍの場合）の上に２層肉盛溶接を行ったものか
ら、摩耗試験体並びに弁体及び弁座を加工して、供試前
に６００メッシュの紙鑢で擦り合わせを行い、試験前の
以下の差圧負荷状態では水の漏洩がないように配慮して
から摺動摩耗試験を行った。
【００１８】摩耗試験は、口径：１４５ｍｍの試験体に
ついては、仕切弁における摺動状態を模擬した機構を使
用して、室温の水中及び３００℃の飽和水中において、
８８Ｋｇｆ/ｃｍ2の差圧を負荷した状態で実施した。
尚、この差圧を負荷した状態での弁座面圧は、計算上２
０Ｋｇｆ/ｍｍ2となる。
ついては、仕切弁における摺動状態を模擬した機構を使
用して、室温の水中及び３００℃の飽和水中において、
８８Ｋｇｆ/ｃｍ2の差圧を負荷した状態で実施した。
尚、この差圧を負荷した状態での弁座面圧は、計算上２
０Ｋｇｆ/ｍｍ2となる。
【００１９】実弁体及び弁座については、例えば原子力
発電プラント用の最大口径弁である口径：６５０ｍｍの
弁（具体的には、室温〜３００℃の間で圧力１５２Ｋｇ
ｆ／ｃｍ2以下で使用される弁)に組み込んで、室温水中
で差圧８７.９Ｋｇｆ／ｃｍ2を負荷して、摺動速度１５
０ｍｍ／分での試験を実施した。この差圧を負荷した状
態での弁座面圧は計算上１５Ｋｇｆ/ｃｍ2であった。
尚、試験結果を示す表１において、摺動回数が１００回
以下の試験は、その時点で顕著な漏洩が生じ試験を中止
したことを表している。
発電プラント用の最大口径弁である口径：６５０ｍｍの
弁（具体的には、室温〜３００℃の間で圧力１５２Ｋｇ
ｆ／ｃｍ2以下で使用される弁)に組み込んで、室温水中
で差圧８７.９Ｋｇｆ／ｃｍ2を負荷して、摺動速度１５
０ｍｍ／分での試験を実施した。この差圧を負荷した状
態での弁座面圧は計算上１５Ｋｇｆ/ｃｍ2であった。
尚、試験結果を示す表１において、摺動回数が１００回
以下の試験は、その時点で顕著な漏洩が生じ試験を中止
したことを表している。
【００２０】試験後は、試験体の摺動面の粗さを周知の
方法により測定して、摺動痕の深さが１μｍＲＡ以下の
弁座面であったものを良好と評価した。１μｍＲＡとい
う粗さは、弁の保守作業における擦り合わせ作業で容易
に弁座面を復旧できる粗さである。表１から分かるよう
に、本発明を適用した試験体並びに弁体及び弁座では、
１００回摺動後の面の粗さは、全て１μｍＲＡ以下であ
り、本発明の有効性が実証された。
方法により測定して、摺動痕の深さが１μｍＲＡ以下の
弁座面であったものを良好と評価した。１μｍＲＡとい
う粗さは、弁の保守作業における擦り合わせ作業で容易
に弁座面を復旧できる粗さである。表１から分かるよう
に、本発明を適用した試験体並びに弁体及び弁座では、
１００回摺動後の面の粗さは、全て１μｍＲＡ以下であ
り、本発明の有効性が実証された。
【００２１】一方、化学組成及び硬さが殆ど同様であっ
ても、硬度差がＨＲＣで３以下のものは、摺動部に適用
した場合、摺動初期に漏洩を生じ、また、摺動後の粗さ
が１μｍＲＡ以上であって摺動性が不良であった。しか
し、ガイド部（図３参照）のような摺動部に本発明を適
用する場合には、弁座に比して厳密に封止状態を保つ必
要がなく、多少の摩耗が許容されるので、このような硬
度差を付与する必要はない。
ても、硬度差がＨＲＣで３以下のものは、摺動部に適用
した場合、摺動初期に漏洩を生じ、また、摺動後の粗さ
が１μｍＲＡ以上であって摺動性が不良であった。しか
し、ガイド部（図３参照）のような摺動部に本発明を適
用する場合には、弁座に比して厳密に封止状態を保つ必
要がなく、多少の摩耗が許容されるので、このような硬
度差を付与する必要はない。
【００２２】以上の説明から明らかにされたように、本
発明に従うと、弁体弁座部１３及び弁箱弁座部１４の一
方は、Ｃｒ：５〜１５％、Ｓｉ：３〜７％、Ｆｅ：１０
超〜４０％、Ｗ：１〜４％、Ｂ：１％以下、Ｃ：１％以
下の合金材料（１）から形成され、他方は、Ｃｒ：１５
〜２０％、Ｓｉ：３〜７％、Ｆｅ：３５％以下、Ｗ：１
〜４％、Ｓｎ：０.５〜１.０％、Ｂ：１％以下、Ｃ：１
％以下の合金材料（２）から形成される。また、両合金
材料間の硬度差は、焼き付きやかじりを防止する観点か
らロックウエルＨＲＣでは５以上（ヴィッカース硬さＨ
ｖ７０以上）である。
発明に従うと、弁体弁座部１３及び弁箱弁座部１４の一
方は、Ｃｒ：５〜１５％、Ｓｉ：３〜７％、Ｆｅ：１０
超〜４０％、Ｗ：１〜４％、Ｂ：１％以下、Ｃ：１％以
下の合金材料（１）から形成され、他方は、Ｃｒ：１５
〜２０％、Ｓｉ：３〜７％、Ｆｅ：３５％以下、Ｗ：１
〜４％、Ｓｎ：０.５〜１.０％、Ｂ：１％以下、Ｃ：１
％以下の合金材料（２）から形成される。また、両合金
材料間の硬度差は、焼き付きやかじりを防止する観点か
らロックウエルＨＲＣでは５以上（ヴィッカース硬さＨ
ｖ７０以上）である。
【００２３】ここで、各化学組成の割合の選択の根拠に
ついて述べると、Ｃｒは、一般に耐食性を向上させるた
めに慣用的に用いられている。しかし、本発明に従って
用いられる合金材料（１）及び（２）はＮｉ基であるた
めに本質的に耐食性に優れており、Ｃｒは多くを必要と
しない。例えば、アメリカ材料試験学会(ＡＳＴＭ)によ
るＴｙｐｅ Ｄ−３のニレジストは、Ｎｉ：２８〜３２
％、Ｓｉ：１.５〜３％、Ｃｒ：２．５〜３％を含有
し、残部は実質的にＦｅ基の合金であるが、原子力発電
プラントの１３３〜２２１℃の蒸気中において、０.０
２５ｍｍ/年以下の腐食量を示し、ＳＵＳ３０４や、Ｓ
ＵＳ４０３とほぼ同等の耐食性を示すので、本発明の肉
盛材には５％以上を含有させれば、原子力発電プラント
用の弁座材としても十分な耐食性を発揮する。しかし、
Ｃｒは金属の耐酸化性を向上させる元素であるため、弁
座の摺動によって生じる摩耗粉の酸化を妨げるので、Ｃ
ｒを２０％以上加えると、金属性の剥離片が生じて摺動
部に焼き付きやかじりが発生する原因になる。そのた
め、Ｃｒの範囲は５〜２０％が好適である。
ついて述べると、Ｃｒは、一般に耐食性を向上させるた
めに慣用的に用いられている。しかし、本発明に従って
用いられる合金材料（１）及び（２）はＮｉ基であるた
めに本質的に耐食性に優れており、Ｃｒは多くを必要と
しない。例えば、アメリカ材料試験学会(ＡＳＴＭ)によ
るＴｙｐｅ Ｄ−３のニレジストは、Ｎｉ：２８〜３２
％、Ｓｉ：１.５〜３％、Ｃｒ：２．５〜３％を含有
し、残部は実質的にＦｅ基の合金であるが、原子力発電
プラントの１３３〜２２１℃の蒸気中において、０.０
２５ｍｍ/年以下の腐食量を示し、ＳＵＳ３０４や、Ｓ
ＵＳ４０３とほぼ同等の耐食性を示すので、本発明の肉
盛材には５％以上を含有させれば、原子力発電プラント
用の弁座材としても十分な耐食性を発揮する。しかし、
Ｃｒは金属の耐酸化性を向上させる元素であるため、弁
座の摺動によって生じる摩耗粉の酸化を妨げるので、Ｃ
ｒを２０％以上加えると、金属性の剥離片が生じて摺動
部に焼き付きやかじりが発生する原因になる。そのた
め、Ｃｒの範囲は５〜２０％が好適である。
【００２４】次に、シリコンＳｉについては、これは硬
度と耐摩耗性を維持するために必要であるが、多量に加
えると靱性が低下し溶接施工性を劣化するので、３〜７
％としておけばよい。
度と耐摩耗性を維持するために必要であるが、多量に加
えると靱性が低下し溶接施工性を劣化するので、３〜７
％としておけばよい。
【００２５】Ｆｅは、肉盛材の硬度を下げて溶接性を向
上する。また、摺動に際して酸化され易い摩耗粉を生成
して焼き付きやかじりを生じ難くするが、多量に加える
と合金の耐食性を低下させる。このため、軟質側合金に
は、Ｆｅを１０超〜４０％加え、硬質側合金のＦｅ含有
量は３５％以下に制限する。これによりロックウエル硬
度ＨＲＣの差は５以上となる。第１及び第２合金材料を
口径：６５０ｍｍ程度の弁座にプラズマ粉体肉盛溶接し
た場合、Ｆｅの含有量と硬さとの関係は図４に示すよう
になる。従って、第２合金材料のＦｅが４０％となった
場合は、第１合金材料のＦｅが３５％以下であれば、必
要な硬度差が得られる。
上する。また、摺動に際して酸化され易い摩耗粉を生成
して焼き付きやかじりを生じ難くするが、多量に加える
と合金の耐食性を低下させる。このため、軟質側合金に
は、Ｆｅを１０超〜４０％加え、硬質側合金のＦｅ含有
量は３５％以下に制限する。これによりロックウエル硬
度ＨＲＣの差は５以上となる。第１及び第２合金材料を
口径：６５０ｍｍ程度の弁座にプラズマ粉体肉盛溶接し
た場合、Ｆｅの含有量と硬さとの関係は図４に示すよう
になる。従って、第２合金材料のＦｅが４０％となった
場合は、第１合金材料のＦｅが３５％以下であれば、必
要な硬度差が得られる。
【００２６】また、タングステンＷは、硬度を高くして
耐摩耗性を維持すると共に、摺動の際に潤滑性のある酸
化タングステンを生成して焼き付きやかじりを防止する
ので、１〜４％を加える。
耐摩耗性を維持すると共に、摺動の際に潤滑性のある酸
化タングステンを生成して焼き付きやかじりを防止する
ので、１〜４％を加える。
【００２７】錫Ｓｎは、軟質金属であり、摺動の際に潤
滑性の薄膜を形成して焼き付きやかじりを防止するが、
多量に加えると靱性が低下して溶接施工性を劣化するの
で、硬質側合金にのみ、０．５〜１％を加える。
滑性の薄膜を形成して焼き付きやかじりを防止するが、
多量に加えると靱性が低下して溶接施工性を劣化するの
で、硬質側合金にのみ、０．５〜１％を加える。
【００２８】最後に、ホウ素Ｂ及び炭素Ｃは、不純物と
して含有されるが、これが多いと溶接施工性を劣化させ
るので、１％以下に制限して、溶接時及び熱処理時の割
れを防止する。尚、Ｂ及びＣは、いずれも肉盛材の硬度
を高める効果を有するが、耐摩耗性維持のためには、Ｓ
ｉで硬度を高めるのが望ましいので、本発明では不純物
としての含有量を上記のように制限している。
して含有されるが、これが多いと溶接施工性を劣化させ
るので、１％以下に制限して、溶接時及び熱処理時の割
れを防止する。尚、Ｂ及びＣは、いずれも肉盛材の硬度
を高める効果を有するが、耐摩耗性維持のためには、Ｓ
ｉで硬度を高めるのが望ましいので、本発明では不純物
としての含有量を上記のように制限している。
【００２９】以上、本発明を仕切弁の弁座部に実施した
場合について説明したが、本発明はこの実施例に限定さ
れるものではなく、弁座の摺動の少ない玉型弁や、弁座
が摺動しない逆止弁等にも同様に適用できる。また、本
発明は、弁装置以外にも、摺動が生じる任意の機器の摺
動部もしくはガイド部に好適に使用可能であり（例え
ば、各種装置のシャフトや軸受）、更に、高温高圧下で
使用するため高い耐摩耗性及び耐食性を必要とする適宜
の部品にも同様に適用することができ、この部品は必ず
しも摺動部材である必要はない。
場合について説明したが、本発明はこの実施例に限定さ
れるものではなく、弁座の摺動の少ない玉型弁や、弁座
が摺動しない逆止弁等にも同様に適用できる。また、本
発明は、弁装置以外にも、摺動が生じる任意の機器の摺
動部もしくはガイド部に好適に使用可能であり（例え
ば、各種装置のシャフトや軸受）、更に、高温高圧下で
使用するため高い耐摩耗性及び耐食性を必要とする適宜
の部品にも同様に適用することができ、この部品は必ず
しも摺動部材である必要はない。
【００３０】例えば、図３は、図１の弁装置１０を紙面
に対して垂直な平面に沿って切断した断面図を示すもの
で、弁体側にも弁箱側にも、両者の摺動を助成するため
にガイド部１８、１９が形成されているが、弁座だけで
はなく、これ等のガイド部１８、１９をも上述した組成
を有する合金材料から形成してもよい。
に対して垂直な平面に沿って切断した断面図を示すもの
で、弁体側にも弁箱側にも、両者の摺動を助成するため
にガイド部１８、１９が形成されているが、弁座だけで
はなく、これ等のガイド部１８、１９をも上述した組成
を有する合金材料から形成してもよい。
【００３１】また、本発明によるＮｉ基合金を上述のよ
うに弁座、摺動部或はガイド部に肉盛する場合、前述し
たようなプラズマ粉体肉盛溶接ではなく、粉末溶射や、
溶接棒を使用するティグ溶接又はガス溶接や、粉末冶金
法を用いて接合或は製造したり、場合によっては、鋳造
してもよい。
うに弁座、摺動部或はガイド部に肉盛する場合、前述し
たようなプラズマ粉体肉盛溶接ではなく、粉末溶射や、
溶接棒を使用するティグ溶接又はガス溶接や、粉末冶金
法を用いて接合或は製造したり、場合によっては、鋳造
してもよい。
【００３２】
【発明の効果】以上のように、本発明によると高い耐摩
耗性及び耐食性を得ることができるので、焼き付きやか
じりを生じたり、割れが生じたりすることがなく、高温
高圧下でも好適に用いられる信頼性の高い装置を提供す
ることができる。
耗性及び耐食性を得ることができるので、焼き付きやか
じりを生じたり、割れが生じたりすることがなく、高温
高圧下でも好適に用いられる信頼性の高い装置を提供す
ることができる。
【表１】
【図１】 本発明が実施された弁座部を有する仕切弁を
概略的に示す縦断面図である。
概略的に示す縦断面図である。
【図２】 図１の仕切弁の要部断面図である。
【図３】 図１の仕切弁を紙面に対して垂直な平面に沿
って切断した概略断面図である。
って切断した概略断面図である。
【図４】 Ｆｅの含有量と硬さの関係を示すグラフであ
る。
る。
１０…仕切弁（弁又は装置）、１１…弁箱、１２…弁
体、１３…弁体弁座部（構成部材）、１４…弁箱弁座部
（構成部材）、１８…弁体側のガイド部（構成部材）、
１９…弁箱側のガイド部（構成部材）。
体、１３…弁体弁座部（構成部材）、１４…弁箱弁座部
（構成部材）、１８…弁体側のガイド部（構成部材）、
１９…弁箱側のガイド部（構成部材）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−276038（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−31127（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−164950（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22C 19/00 - 19/05
Claims (3)
- 【請求項１】 少なくとも２つの合金製の構成部材を有
し、該構成部材の一方が他方に対して相対的に可動であ
る装置において、該構成部材はそれぞれＮｉ−Ｃｒ−Ｓ
ｉ−Ｆｅ−Ｗ系のコバルトフリーのＮｉ基合金からなる
硬度の異なる第１合金材料及び第２合金材料から形成さ
れると共に、前記第１合金材料の化学組成は、Ｃｒ：５
〜１５％、Ｓｉ：３〜７％、Ｆｅ：１０超〜４０％、
Ｗ：１〜４％、Ｂ：１％以下、Ｃ：１％以下、Ｎｉ：残
部であり、前記第２合金材料の化学組成は、Ｃｒ：１５
〜２０％、Ｓｉ：３〜７％、Ｆｅ：３５％以下、Ｗ：１
〜４％、Ｓｎ：０.５〜１.０％、Ｂ：１％以下、Ｃ：１
％以下、Ｎｉ：残部であることを特徴とする、コバルト
フリーの合金材料を用いた装置。 - 【請求項２】 前記装置は弁であり、前記構成部材の一
方は該弁の弁箱の弁座部であり、前記構成部材の他方は
該弁の弁体の弁座部である請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 少なくとも２つの合金製の構成部材を有
し、該構成部材の一方が他方に対して相対的に可動であ
る装置において、該構成部材の一方及び他方をそれぞ
れ、Ｃｒ：５〜１５％、Ｓｉ：３〜７％、Ｆｅ：１０超
〜４０％、Ｗ：１〜４％、Ｂ：１％以下、Ｃ：１％以
下、Ｎｉ：残部である合金材料又はＣｒ：１５〜２０
％、Ｓｉ：３〜７％、Ｆｅ：３５％以下、Ｗ：１〜４
％、Ｓｎ：０.５〜１.０％、Ｂ：１％以下、Ｃ：１％以
下、Ｎｉ：残部である合金材料から形成したことを特徴
とする、コバルトフリーの合金材料を用いた装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9650094A JP2840191B2 (ja) | 1994-05-10 | 1994-05-10 | コバルトフリーの合金材料を用いた装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9650094A JP2840191B2 (ja) | 1994-05-10 | 1994-05-10 | コバルトフリーの合金材料を用いた装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07305129A JPH07305129A (ja) | 1995-11-21 |
| JP2840191B2 true JP2840191B2 (ja) | 1998-12-24 |
Family
ID=14166829
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9650094A Expired - Fee Related JP2840191B2 (ja) | 1994-05-10 | 1994-05-10 | コバルトフリーの合金材料を用いた装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2840191B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100457940C (zh) * | 2006-05-26 | 2009-02-04 | 南京理工大学 | 高温合金基自润滑复合材料及其表面图案化处理方法 |
| JP5694030B2 (ja) * | 2011-03-28 | 2015-04-01 | 株式会社栗本鐵工所 | 仕切弁 |
| ES2628422T3 (es) * | 2011-05-27 | 2017-08-02 | H.C. Starck Gmbh | Aglutinante de FeNi con aplicabilidad universal |
| JP6020604B2 (ja) * | 2014-01-22 | 2016-11-02 | Ｊｆｅスチール株式会社 | 拡管機 |
| JP5789328B1 (ja) * | 2014-06-12 | 2015-10-07 | 岡野バルブ製造株式会社 | 摺動部材用合金及び機器 |
| JP7329923B2 (ja) * | 2018-12-25 | 2023-08-21 | 株式会社東芝 | 弁 |
-
1994
- 1994-05-10 JP JP9650094A patent/JP2840191B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07305129A (ja) | 1995-11-21 |
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