JPH1163251A

JPH1163251A - 弁

Info

Publication number: JPH1163251A
Application number: JP23294397A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Tada; 薫多田; Shohei Kawano; 昌平川野; Keisuke Kitsukawa; 敬介橘川
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1997-08-28
Filing date: 1997-08-28
Publication date: 1999-03-05

Abstract

(57)【要約】【課題】弁座等の摺接部が優れた耐焼付性を有すると
ともに施工性に優れ、特に原子力プラント等における仕
切弁として好適する弁を提供する。【解決手段】本発明の弁では、弁座と弁体のうちで少
なくとも一方の摺接面が、ほう化クロム粒子を分散させ
たＣｒ−Ｂ−Ｓｉ系のＮｉ基合金により構成されてい
る。ほう化クロム粒子の直径は、 1〜 100μm とし、含
有量は、前記ニッケル基合金の30体積％以下とすること
が望ましい。またニッケル基合金としては、重量比でＣ
0.3〜 1.5％、Ｓｉ 0.5〜 6.O％、Ｃｒ 5〜25％、Ｆｅ
0.5〜10％、Ｂ 0.5〜 6.0％、残部Ｎｉから成るものの
使用が望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、弁に係り、特に作
業安全性と耐焼付性等に優れ、原子力プラントにおける
高圧大流量の水の仕切弁として好適する弁構造に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般に、各種のプラントに用いられてい
る弁では、弁体と弁座とが接触する部分には、基本的機
能として、弁の閉動作時に流体の漏れを防止することが
要求される。そのため、弁座等の摺接面を構成する材料
には、優れた耐焼付性や耐摩耗性が要求されており、こ
の要求を満たすために、従来からステライトと呼ばれる
Ｃｏ−Ｃｒ−Ｗ系のコバルト基合金が、肉盛り溶接され
ている。

【０００３】しかし最近では、コバルト資源の枯渇が危
惧されているばかりでなく、原子力プラントにあって
は、肉盛り溶接部の合金に含まれるコバルト元素が、コ
バルト−60に核変換して放射線量を増加させるおそれが
あり、これら資源的観点と安全性の両観点から、ステラ
イトに代えてニッケルあるいは鉄を基体とした肉盛り用
の合金も開発されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来か
ら知られているニッケルあるいは鉄を基体とした肉盛り
用合金には、仕切弁で特に要求される高面圧下での耐焼
付性と、大型弁への適用で問題となる施工性をともに兼
ね備えたものがなかった。

【０００５】すなわち、耐焼付性を向上させるために硬
度を高くした合金では、靭性が低下して、肉盛り施工時
に割れが発生するため、特に大型の仕切弁へ適用するこ
とが困難であるという問題があった。

【０００６】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たもので、弁座等の摺接部が優れた耐焼付性を有すると
ともに施工性に優れ、特に原子力プラントにおける仕切
弁等として好適する弁を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意研究を進めた結果、限定された組
成でほう化クロム粒子を含有・分散したニッケル基合金
を使用することにより、従来のコバルト基合金（ステラ
イト）と同等の優れた耐焼付性が得られ、かつ良好な施
工性を有し、肉盛り施工時の割れを回避することができ
ることを見出し、本発明を完成した。

【０００８】すなわち、本発明の弁は、弁体とそれが配
座する弁座とを備え、管内の流体の流量を調節する弁に
おいて、前記弁体と弁座のうちで少なくとも一方の摺接
面を、クロムとほう素およびケイ素をそれぞれ含むニッ
ケル基合金に、ほう化クロム粒子を分散させた合金によ
り構成したことを特徴とする。

【０００９】本発明の弁においては、ニッケルを主体と
しクロムとほう素およびケイ素をそれぞれ含むＮｉ−Ｃ
ｒ−Β−Ｓｉ系合金が、耐食性や耐摩耗性に優れている
ので、この合金に硬度の高いほう化クロムの粒子を添加
し分散させた合金により、弁体と弁座のうちの少なくと
も一方の摺接面を構成することにより、高面圧下での耐
焼付性が大幅に向上する。なお、ほう化クロムとして
は、ほう化第１クロム（Ｃｒ₃Ｂ₂）に、ほう化第２ク
ロム（ＣｒＢ）のような他の酸化数のクロムを含むほう
化物（Ｃｒ₂Ｂ、ＣｒＢ₂）等が混在している化合物が
使用される。

【００１０】添加・分散させるほう化クロム粒子の直径
は、小さすぎてもまた大きすぎても耐焼付性の向上に効
果がないので、 1〜 100μm とすることが望ましい。ま
た、ほう化クロム粒子の含有量は、体積比で、ベースと
なるＮｉ基合金の10〜30％とすることが望ましい。ほう
化クロム粒子の含有量が、Ｎｉ基合金の10体積％未満で
は耐焼付性の向上にほとんど効果がなく、反対に30体積
％を越えると、施工性が低下して好ましくない。

【００１１】また、ベースとなるＮｉ基合金の配合組成
は、重量比でＣが 0.3〜 1.5％、Ｓｉが 0.5〜 6.O％、
Ｃｒが 5〜25％、Ｆｅが 0.5〜10％、Ｂが 0.5〜 6.0
％、残部Ｎｉとすることが望ましい。各元素の望ましい
配合範囲を、このように限定したのは、以下に示す理由
による。

【００１２】すなわち、炭素は、耐摩耗性並びに硬度を
上げるために有効な元素であり、炭素の含有量が合金全
体の 0.3重量％未満である場合には、耐摩耗性と硬度が
ともに低くなり、反対に 1.5重量％を越えると靭性が低
下し、いずれの場合も好ましくない。

【００１３】ケイ素およびほう素は、それぞれケイ化物
およびほう化物を生成し、耐摩耗性並びに強度の向上に
有効な元素である。これらの元素の含有量が、それぞれ
0.5重量％より少ない場合には、耐摩耗性および強度の
向上の効果が充分でなく、また反対に含有量が 6重量％
を越えると、粗大なケイ化物やほう化物が生成し、靭性
が低下して好ましくない。

【００１４】鉄は、素地の強化と耐衝撃性の向上に寄与
するものであるが、含有量が10重量％を越えると、かえ
って素地の強度が低下し、機械的強度が損なわれるため
好ましくない。また、鉄の含有量が 0.5重量％未満で
は、効果が期待できない。

【００１５】さらに、クロムは、耐食性を向上させ素地
を強化するために有効な元素である。クロムの含有量が
5重量％未満では、効果が充分でなく、反対に25重量％
を越えた場合には、靭性が低下して好ましくない。

【００１６】本発明の弁においては、弁体と弁座が摺動
接触する摺接面の一方あるいは両方を、ほう化クロム粒
子を含有するＮｉ基合金により構成することにより、従
来から仕切弁等に多用されているステライト同士を組み
合わせて使用した場合に比べて、優れた耐焼付性が得ら
れる。そして、弁体と弁座の一方の摺接面のみをこの合
金により構成した場合には、他方の摺接面は、ステライ
トのようなＣｒ−Ｗ系のＣｏ基合金により構成すること
ができる。

【００１７】本発明において、ほう化クロム粒子を分散
・含有したＮｉ基合金を、弁体または弁座の基材上に施
工して摺接面を形成するには、ガス肉盛りやプラズマ粉
体肉盛り、あるいは溶射溶着等の方法を採ることができ
る。また、このような合金材料をシートに肉盛り溶接
し、これを弁体または弁座の所定の部位に溶接等の方法
で取り付けることも可能である。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。

【００１９】図１は、本発明に係る弁の実施例である仕
切弁の構造を示す縦断面図である。

【００２０】図において、符号１は、流体の流れに対し
て直角に差し込まれる異形円筒状の弁体を示し、この弁
体１は、弁箱２の弁座３に摺動接触し、回転の向きによ
り、流路（図中、矢印で示す。）を完全に遮断しあるい
は流量を調節するようになっている。そして、これら弁
体１と弁座３のうちで少なくとも一方の摺接面には、ほ
う化クロム粒子を分散させたＣｒ−Ｂ−Ｓｉ系のＮｉ基
合金の層４が、肉盛り溶接により形成されている。な
お、図中符号５は弁棒、６はボンネット（蓋）、７はハ
ンドルをそれぞれ示している。

【００２１】このように構成される仕切弁においては、
耐食性や耐摩耗性に優れたＣｒ−Ｂ−Ｓｉ系のＮｉ基合
金に、高硬度のほう化クロム粒子を分散させた合金によ
り、弁体１と弁座３の少なくとも一方の摺接面が構成さ
れているので、高面圧下での耐焼付性が大幅に向上す
る。また、前記合金は施工性に優れ、施工部に割れ等が
生じない。

【００２２】次に、本発明の具体的実施例について記載
する。

【００２３】実施例１、２表１に示す各種の元素を同表に示す組成で配合したもの
を、高周波溶解炉を用いて溶解し、外径 5mmの溶接棒を
製造した。ただし、合金No.1については、溶解時にほう
化クロム粒子を10体積％の割合で添加した。

【００２４】

【表１】次いで、得られた合金No.1〜No.3の溶接棒を、弁体と弁
座の摺接面の構成材料として表２に示すように組み合わ
せて使用し、図１に示した呼び径 150mmの仕切弁を製作
した。

【００２５】すなわち、実施例１においては、合金No.1
の溶接棒を弁体の摺接面と弁座の摺接面に、それぞれガ
ス肉盛り法により溶接して施工し、実施例２において
は、合金No.1の溶接棒と合金No.3の溶接棒を、弁体の摺
接面と弁座の摺接面にそれぞれ同様に施工した。また、
比較例１においては、合金No.2の溶接棒を弁体の摺接面
と弁座の摺接面にそれぞれガス肉盛り法により施工し、
比較例２においては、合金No.3の溶接棒を弁体の摺接面
と弁座の摺接面にそれぞれ同様に施工した。

【００２６】こうして、実施例１、２および比較例１、
２でそれぞれ施工された肉盛り溶接部について、液体浸
透探傷試験を行なった。試験の結果、いずれも割れ等の
欠陥は認められなかった。

【００２７】また、実施例および比較例で、弁体と弁座
の摺接面にそれぞれ肉盛り溶接がなされた仕切弁につい
て、開閉作動試験を行ない摺接部からの漏洩量を調べ
た。なお、開閉作動試験は、 280℃、 80kg/cm²の高温
高圧水を用いてて 100回の開閉作動を行ない、作動後に
100kg/cm²の高圧水を入口側に加え、出口側の漏水量を
測定することにより行なった。試験結果を、表２下欄に
示す。

【００２８】

【表２】表２から明らかなように、実施例１および２でそれぞれ
施工された仕切弁は、従来から弁の摺接部の構成材料と
して使用されている合金No.3のコバルト基合金（ステラ
イト）を用いた比較例２と同様に、水の漏洩量が０であ
り、弁体および弁座の摺接部が耐摩耗性と耐焼付性にそ
れぞれ優れていることが確認された。

【００２９】なお、以上の実施例では、仕切弁について
説明したが、本発明は仕切弁に限定されず、摺接部の焼
付が問題となる他のタイプの弁にも適用することができ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、弁体と弁座との摺接部が耐焼付性に優れてい
るうえに、施工性が良好で肉盛り施工時に割れ等が発生
することがない弁が得られる。したがって、仕切弁のよ
うに、優れた耐焼付性が要求される大型弁として好適す
る。

【００３１】また、本発明においては、コバルト使用量
を大幅に低減することができるので、特に原子力プラン
トに好適する弁が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る弁の一実施例である仕切弁の構造
を示す縦断面図。

【符号の説明】

１………弁体２………弁箱３………弁座４………ほう化クロム粒子を分散させたＣｒ−Ｂ−Ｓｉ
系のＮｉ基合金の層５………弁棒６………ボンネット７………ハンドル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】弁体とそれが配座する弁座とを備え、管
内の流体の流量を調節する弁において、前記弁体と弁座のうちで少なくとも一方の摺接面を、ク
ロムとほう素およびケイ素をそれぞれ含むニッケル基合
金に、ほう化クロム粒子を分散させた合金により構成し
たことを特徴とする弁。
【請求項２】前記弁体と弁座との両方の摺接面が、そ
れぞれ前記ほう化クロム粒子を含有するニッケル基合金
により構成されたことを特徴とする請求項１記載の弁。
【請求項３】前記弁体と弁座の一方の摺接面が、前記
ほう化クロム粒子を含有するニッケル基合金により構成
され、かつ他方の摺接面が、クロムとタングステンをそ
れぞれ含むコバルト基合金により構成されたことを特徴
とする請求項１記載の弁。
【請求項４】前記ほう化クロム粒子の直径が、 1〜 1
00μm であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれ
か１項記載の弁。
【請求項５】前記ほう化クロム粒子の含有割合が、体
積比で前記ニッケル基合金の10〜30％であることを特徴
とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の弁。
【請求項６】前記ニッケル基合金が、重量比で炭素
0.3〜 1.5％、ケイ素0.5〜 6.O％、クロム 5〜25％、鉄
0.5〜10％、ほう素 0.5〜 6.0％、残部ニッケルから成
ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項記載
の弁。
【請求項７】前記弁体および弁座が、それぞれ仕切弁
に組み込まれることを特徴とする請求項１乃至６のいず
れか１項記載の弁。