JP2004019490A

JP2004019490A - Feed water pump

Info

Publication number: JP2004019490A
Application number: JP2002172917A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Saito; 齋藤　正弘; Hiroaki Yoshioka; 吉岡　洋明; Sadao Sakamoto; 坂本　貞男; Tatsuya Okihara; 沖原　達也
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-06-13
Filing date: 2002-06-13
Publication date: 2004-01-22
Anticipated expiration: 2022-06-13
Also published as: JP4322473B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a feed water pump having a shaft seal section, and for suppressing peeling of a covering layer due to corrosion, abrasion, erosion, or the like in the shaft seal section. <P>SOLUTION: In the feed water pump having the shaft seal section, mixed powder made of mainly tungsten carbide powder and iron-based alloy powder composed of 0.08wt% or less of C, 1.00wt% or less of Si, 2.00wt% or less of Mn, 0.045wt% or less of P, 0.030wt% or less of S, 10.00-15.00wt% of Ni, 16.00-20.00wt% of Cr, 2.00-4.00wt% of Mo, residual Fe, and unavoidable impurity is flame sprayed to at least one of a rotating shaft of the shaft seal section, a throttle bush, and a casing by a high-speed flame spray method having 1000-3000 m/s of flame spray speed and 500-2000 m/s of particle speed of sprayed powder. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子炉等に用いられる給水ポンプに関し、特に軸封部における耐食・耐エロージョン性が改善された給水ポンプに関する。
【０００２】
【従来の技術】
第７図に従来の原子炉給水ポンプ１の構造を示す。構造は頑丈な円筒形のケーシングと円形フランジを持ったカバーの中に回転軸が収められており、主としてケーシング２、カバー３、回転軸４、軸受け５および軸封部６の５つの部分より構成されている。
【０００３】
第８図に従来の代表的な軸封部６の構造を示す。軸封部６には、ケーシング２側にスロットルブッシュ７が設けられており、これと回転軸４との狭い間隙により軸封部６の流れを制御している。また、ポンプ内部の高温水が外部に流出し蒸気となるのを防ぐため、スロットルブッシュ７と回転軸４との間隙に注入口８より冷却水を注水し、高温水の流出を抑制している。
【０００４】
この注水された冷却水は回収口９、１０より全て回収され、再び系統に戻されている。この場合、冷却水が一部ポンプの内部に入り込む場合があることから、冷却水は純水である必要があり、復水が使用されている。
【０００５】
この場合の復水の制御は、注入圧力を抽出水圧力より２〜４ｋｇ／ｃｍ^２高く一定とする方式と、復水回収温度を５０〜６０℃に保つ方式とがあり、後者の場合も注入圧力はポンプ内部水と同等以上に昇圧し注入している。この軸封部は高圧の純水に常に曝されており、腐食の問題があることから、Ｃｒメッキ等により皮膜が施されている。
【０００６】
しかし、皮膜のピンホール等から腐食が生じるため、定期点検ごとに再度メッキ処理を施さなければならなかった。また、上記構造に起因して高圧の純水流中に曝されることから、この腐食剥離がより加速される傾向にあった。
【０００７】
このような腐食剥離の改善策として、例えばＣｏ　４５重量％以上、Ｍｏ　２０〜４２重量％、Ｃｒ　１７〜２５重量％、Ｓｉ　１２重量％以下のＣｏ−Ｍｏ−Ｃｒ−Ｓｉを粉体プラズマアーク法により肉盛する方法（特開昭６０−２０６５６７号「耐食・耐磨耗性肉盛層の形成方法」）、一方の摺動面に物理蒸着によりＴｉＮ膜を形成し、他方にＤＬＣ膜、ＣｒＮ、ＰＥＥＫまたはＰＴＦＥのコーティングを施す方法（特開平１０−１８４６９２号「水潤滑または水潤滑シール」）、母材にＳｉ、Ｂのうち少なくとも一種を含有するＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金を被覆した後、さらにＷＣあるいはＣｒ_３Ｃ_２を含有するＮｉ−Ｃｒ−Ｍｏ合金を被覆する方法（特開２００１−８２４７９「摺動部材とその製造方法」）等が検討されている。しかしながら、これらの方法によっても上記したような腐食剥離を十分に抑制するには到っていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記したような課題を解決するためになされたものであって、軸封部を有する給水ポンプにおいて、前記軸封部における腐食・磨耗・エロージョン等による被覆層の剥離が抑制された給水ポンプを提供することを目的としている。
【０００９】
また、本発明では原子炉給水ポンプとしての使用も鑑み、被曝低減および機器の劣化抑制への配慮から、使用水質条件下における腐食速度が小さく、かつ材料成分の溶出も少なく、特に放射化しやすいＣｏを含有しない被覆層を形成した給水ポンプを提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の給水ポンプは、軸封部を有する給水ポンプにおいて、前記軸封部における回転軸ならびにこの回転軸に隣接するスロットルブッシュおよびケーシングの少なくとも一つに、溶射フレーム速度が１０００ｍ／ｓ〜３０００ｍ／ｓ、溶射粉末の粒子速度が５００ｍ／ｓ〜２０００ｍ／ｓである高速フレーム溶射法によって、主としてタングステンカーバイド粉末とＣ　０．０８重量％以下、Ｓｉ　１．００重量％以下、Ｍｎ　２．００重量％以下、Ｐ０．０４５重量％以下、Ｓ　０．０３０重量％以下、Ｎｉ　１０．００〜１５．００重量％、Ｃｒ　１６．００〜２０．００重量％、Ｍｏ　２．００〜４．００重量％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鉄基合金粉末とからなる混合粉末を溶射し、被覆層を形成したことを特徴としている。
【００１１】
混合粉末中に含まれる鉄基合金粉末の量は、１５ｗｔ％〜４５ｗｔ％であることが好ましく、この鉄基合金粉末は、例えばガスアトマイズ法または水アトマイズ法より製造されたものであればより好ましい。また、混合粉末はタングステンカーバイド粉末と鉄基合金粉末とを造粒後に焼結することにより製造された造粒焼結粉末であることが好ましく、その粉末粒度が２０μｍ以上、５５μｍ以下であればより好ましい。
【００１２】
また、軸封部における回転軸、スロットルブッシュまたはケーシングに形成される被覆層の厚さは、１５０μｍ以上であることが好ましい。被覆層は、高速フレーム溶射法により被覆層を形成した後、表面を機械加工することにより、その表面粗度を６．５　Ｓ以下としたものであることが好ましい。
【００１３】
回転軸が凹凸部を有するものである場合、凸部のみに被覆層が形成されていることが好ましい。回転軸の凸部のみに被覆層を形成する方法としては、例えば凹部にその幅と同等以下の線材を巻き付けた状態で高速フレーム溶射法を適用することが挙げられる。また、回転軸へ被覆層を形成する場合、回転軸を回転させながら高速フレーム溶射法による溶射を行うことが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の給水ポンプについて、図面を参照して説明する。なお、図中の符号について、従来と同部分を指すものについては同一の符号を用いた。
【００１５】
図１に本発明の給水ポンプの構造を示す。本発明の給水ポンプは、軸封部に耐食性、耐磨耗性を有する被覆層を形成した以外は、従来の給水ポンプと基本的に同構造を有するものである。すなわち、本発明の給水ポンプ１は、頑丈な円筒形のケーシングと円形フランジを持ったカバーの中に回転軸が収められており、主としてケーシング２、カバー３、回転軸４、軸受け５および軸封部６の５つの部分から構成されている。
【００１６】
図２に本発明の給水ポンプの軸封部の構造を示す。軸封部６のケーシング２側にはスロットルブッシュ７が設けられており、これと回転軸４との狭い間隙により軸封部６の流れを制御している。また、ポンプ内部の高温水が外部に流出し蒸気となるのを防ぐため、スロットルブッシュ７と回転軸４との間隙に注入口８より冷却水を注水し、流出を抑制している。この注水された冷却水は回収口９、１０より全て回収され、再び系統に戻す構造となっている。この場合、冷却水が一部ポンプの内部に入り込む場合があることから、冷却水は純水である必要があり、復水を使用している。
【００１７】
本発明の給水ポンプ１では、軸封部６における回転軸４ならびにこの回転軸４に隣接するスロットルブッシュ７およびケーシング２の少なくとも一つに、溶射フレーム速度が１０００ｍ／ｓ〜３０００ｍ／ｓ、溶射粉末の粒子速度が５００ｍ／ｓ〜２０００ｍ／ｓである高速フレーム溶射法によって、主としてタングステンカーバイド粉末とＣ　０．０８重量％以下、Ｓｉ　１．００重量％以下、Ｍｎ　２．００重量％以下、Ｐ　０．０４５重量％以下、Ｓ　０．０３０重量％以下、Ｎｉ　１０．００〜１５．００重量％、Ｃｒ　１６．００〜２０．００重量％、Ｍｏ　２．００〜４．００重量％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鉄基合金粉末とからなる混合粉末を溶射し、被覆層を形成したことを特徴としている。
【００１８】
すなわち、図２に示されるように、回転軸４の表面上には回転軸被覆層４ａ、スロットルブッシュ７の表面上にはスロットルブッシュ被覆層７ａ、また図示していないが、ケーシング２の表面上にはケーシング被覆層を形成する。
【００１９】
本発明では、上記高速フレーム溶射法によって、主としてタングステンカーバイド粉末と上記鉄基合金粉末粉末とからなる混合粉末を用いて被覆層を形成することで、給水ポンプの使用環境である高温、高圧、純水中における被覆層からの被覆金属の溶出を抑制し、被曝を低減すると共に、耐かじり性を向上させ、摺動部の隙間を詰めることにより、ポンプの漏れ損失を抑制することができる。
【００２０】
本発明では、特に回転軸の表面上に高速フレーム溶射法により被覆層が形成されていることが好ましい。通常、スロットルブッシュは回転軸よりも磨耗しやすい材料を用いており、容易に交換可能な構造となっているが、回転軸はスロットルブッシュのように容易に交換することは困難であり、回転軸の損傷を抑制する必要性が大きいからである。一方、スロットルブッシュについては、容易に交換可能であることから必ずしも高速フレーム溶射法により被覆層を形成する必要はないが、スロットルブッシュやケーシングについても、損傷を抑制し、交換時期を延ばすために、高速フレーム溶射法により被覆層を形成しておくことが好ましい。
【００２１】
本発明において上記したような高速フレーム溶射法を用いることとしたのは、フレーム速度を速くすることによって、被覆層の気孔率を小さくし、被覆層を緻密にすることができ、これに伴い被覆層と基材との密着力も改善することができるからである。
【００２２】
この高速フレーム溶射法は、酸素と可燃ガスとの燃焼炎を用いて粉末状溶射材料を加熱し、溶融またはそれに近い状態にして素地に吹き付けて被覆層を形成するフレーム溶射法のうち、燃焼室の圧力を高めることによって音速以上の高速フレームを発生させるものである。
【００２３】
フレーム速度があまりに遅いと溶射ガン中に詰まりやすくなり、一方、フレーム速度がある値以上となると溶射粉末の付着量は多くなるが、フレームによるエロージョンにより削られ、実質的に溶射効率が低下してしまうことから、フレーム速度は１０００ｍ／ｓ〜３０００ｍ／ｓ、さらには２０００ｍ／ｓ程度とすることが好ましい。また、このようなフレーム速度の場合、本発明に用いられる溶射粉末の粒子速度は５００ｍ／ｓ〜２０００ｍ／ｓとなる。
【００２４】
高速フレーム溶射法に用いられる主としてタングステンカーバイド粉末と上記鉄基合金粉末粉末とからなる混合粉末において、タングステンカーバイド粉末は被覆層の硬さと耐摩耗性を向上させるために加えられるものであり、鉄基合金粉末粉末は被覆層の耐食性と延性を向上させるために加えられるものである。従って、このような混合粉末を用いて、被覆層を形成することにより、被覆層の耐食性、耐摩耗性および耐衝撃性を両立させることができる。
【００２５】
Ｃ　０．０８重量％以下、Ｓｉ　１．００重量％以下、Ｍｎ　２．００重量％以下、Ｐ　０．０４５重量％以下、Ｓ　０．０３０重量％以下、Ｎｉ　１０．００〜１５．００重量％、Ｃｒ　１６．００〜２０．００重量％、Ｍｏ　２．００〜４．００重量％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなる鉄基合金粉末は、オーステナイト系の鉄基合金粉末であることが好ましく、例えばＪＩＳ　Ｇ４３０８（１９９１）に規定されるＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１７、ＳＵＳ３１７Ｌ等のオーステナイト系の鉄基合金からなるものが挙げられる。
【００２６】
また、Ｃ　０．０３重量％以下、Ｎｉ　１２．００〜１５．００重量％、Ｃｒ　１６．００〜１８．００重量％、Ｍｏ　２．００〜３．００重量％であればより好ましく、このようなものとしてはＳＵＳ３１６Ｌからなる鉄基合金粉末が挙げられる。以下簡単のため、上記組成を有する鉄基合金ならびにＳＵＳ３１６、ＳＵＳ３１６Ｌ、ＳＵＳ３１７およびＳＵＳ３１７Ｌ等をまとめて単に鉄基合金と称する。
【００２７】
なお、ＳＵＳ３１６は、Ｃ　０．０８重量％以下、Ｓｉ　１．００重量％以下、Ｍｎ　２．００重量％以下、Ｐ０．０４５重量％以下、Ｓ　０．０３０重量％以下、Ｎｉ　１０．００〜１４．００重量％、Ｃｒ　１６．００〜１８．００重量％、Ｍｏ　２．００〜３．００重量％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなるものである。
【００２８】
ＳＵＳ３１６Ｌは、Ｃ　０．０３重量％以下、Ｓｉ　１．００重量％以下、Ｍｎ　２．００重量％以下、Ｐ　０．０４５重量％以下、Ｓ　０．０３０重量％以下、Ｎｉ　１０．００〜１４．００重量％、Ｃｒ　１６．００〜１８．００重量％、Ｍｏ　２．００〜３．００重量％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなるものである。
【００２９】
ＳＵＳ３１７は、Ｃ　０．０８重量％以下、Ｓｉ　１．００重量％以下、Ｍｎ　２．００重量％以下、Ｐ　０．０４５重量％以下、Ｓ　０．０３０重量％以下、Ｎｉ　１１．００〜１５．００重量％、Ｃｒ　１８．００〜２０．００重量％、Ｍｏ　３．００〜４．００重量％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなるものである。
【００３０】
ＳＵＳ３１７Ｌは、Ｃ　０．０３重量％以下、Ｓｉ　１．００重量％以下、Ｍｎ　２．００重量％以下、Ｐ　０．０４５重量％以下、Ｓ　０．０３０重量％以下、Ｎｉ　１１．００〜１５．００重量％、Ｃｒ　１８．００〜２０．００重量％、Ｍｏ　３．００〜４．００重量％、残部Ｆｅおよび不可避的不純物からなるものである。
【００３１】
主としてタングステンカーバイド粉末と鉄基合金粉末とからなる混合粉末における、鉄基合金粉末の含有量は１５ｗｔ％〜４５ｗｔ％とすることが好ましい。鉄基合金粉末が１５ｗｔ％未満では、被覆層の硬さは高いものの、被覆層の粒子間結合力が劣り密着力や被覆層の破壊ひずみが低下することがある。４５ｗｔ％を超えると、被覆層の粒子間結合力は向上し被覆層の破壊ひずみは向上するものの、被覆層の硬さが低下することにより溶射粉末の基材への食い込みが低下し、密着力が低くなることがある。
【００３２】
従って、主としてタングステンカーバイド粉末と鉄基合金粉末とからなる混合粉末における鉄基合金粉末の最適混合比を１５ｗｔ％〜４５ｗｔ％とすることにより、さらに被覆層の耐食性、耐摩耗性および耐衝撃性を向上させることができ、給水ポンプ使用時における摺動部の隙間の増加を抑制することができ、給水ポンプの漏れ損失の経年的な増加を抑制し、信頼性を向上させることができる。
【００３３】
高速フレーム溶射法に用いられる上記混合粉末は、タングステンカーバイド粉末と鉄基合金粉末とを造粒後に焼結することにより製造された造粒焼結粉であればより好ましい。このような造粒焼結粉は最適な被覆層（溶射皮膜）が形成できる球状粉末が得られるため、これを用いることにより、密着性が高く、気孔率の少ない被覆層を形成することができ、被覆層の耐食性、耐摩耗性、耐衝撃性を向上させることができる。
【００３４】
図３は、主としてＷＣ粉末１１とこのＷＣ粉末よりも小径に形成されたＳＵＳ３１６Ｌ粉末１２とからなる混合粉末（以下、ＷＣ−ＳＵＳ３１６Ｌ混合粉末と呼ぶ）１３の形状を模式化したものである。このＷＣ−ＳＵＳ３１６Ｌ混合粉末は、例えばＷＣ粉末の一次母粒子と、ガスアトマイズまたは水アトマイズにより製造したＳＵＳ３１６Ｌ粉末の一次球状子粒子とを混合して造粒し、ＷＣ粒子とＳＵＳ３１６Ｌ粒子とを均一に分散させることにより、球状の二次粒子としたものである。
【００３５】
また、このようなＷＣ−ＳＵＳ３１６Ｌ混合粉末を高温焼結炉中にて加熱焼結を行うことにより、造粒焼結粉末とすることができる。このような造粒焼結粉末とすることにより、溶射時にガンバレルに与える影響が少ない球状粉末とすることができる。また、このような造粒焼結粉末を用いて被覆層を形成することにより、ＷＣ粒子とＳＵＳ３１６Ｌ粒子とを均一に分散させ、被覆層の特性を均一にすることができる。このため被覆層の密着性、緻密化、耐食性および耐摩耗性を向上させることができ、原子力プラント等に用いられる給水ポンプの軸封部において生じる腐食、摩耗およびエロージョン等を効果的に抑制することが可能となる。
【００３６】
この造粒焼結粉の粉末粒度は２０μｍ以上、５５μｍ以下の範囲とすることが好ましい。このような粉末粒度の造粒焼結粉を用いることで、さらに緻密で密着性が高く、気孔率の少ない被覆層を形成することができ、被覆層の耐食性、耐摩耗性および耐衝撃性を向上させることができる。溶射粉末粒度が２０μｍ未満では、溶射粉末が微小なために過度に溶融が進み、ガンバレル内部で溶着してしまうため、溶射粉末が通過できない状態となり溶射が不可能となることがある。一方、溶射粉末粒度が５５μｍを越えると、溶射粉末が溶融せずに硬い固体のまま溶射されることになり、ガンバレル内部を摩耗損傷させるとともに、形成される被覆層の気孔率も高くなり、耐食性、耐摩耗性および耐衝撃性が低下することになる。
【００３７】
回転軸、スロットルブッシュおよびケーシングの表面に形成される被覆層は、１５０μｍ以上の厚さであることが好ましい。被覆層の厚さを１５０μｍ以上とすることにより、基材の腐食を抑制することができると共に、耐食性、耐剥離性に優れた被覆層とすることができ、軸封部における摺動部の隙間の増加を抑制し、ポンプの漏れ損失の経年的な増加も抑制することができ、信頼性を向上させることができる。
【００３８】
被覆層の厚さが１５０μｍ未満では、被覆層中に微小な貫通した気孔、亀裂が存在した場合、腐食液がこれらの欠陥を通って基材に到達しやすくなり、基材と被覆層との界面において局部腐食、いわゆる電位差腐食が生じやすくなる。一方、被覆層の厚さが１５０μｍ以上であれば、被覆層中に微小な気孔や亀裂が存在しても、被覆層が厚いために基材まで貫通した欠陥となりにくく、腐食液がこれらの欠陥を通って基材に到達することができず、被覆層の剥離等を抑制することができる。
【００３９】
また、被覆層は表面粗度が６．５　Ｓ以下に仕上げられていることが好ましい。被覆層の表面粗度の調整は、例えば高速フレーム溶射法により被覆層を形成した後、この被覆層の表面を機械加工することにより調整することができる。表面粗度を６．５　Ｓ以下とすることで、摺動部の隙間の増加を抑制でき、ポンプの漏れ損失の経年的な増加も抑制でき、信頼性を向上させることができる。
【００４０】
本発明においてはタングステンカーバイド粉末と鉄基合金粉末との混合粉末以外に、上記鉄基合金粉末単独あるいは、上記鉄基合金に代えてハステロイ系粉末、トリバロイ系粉末（Ｎｉ基合金）、Ｆｅ、Ｂ、Ｃｒ、Ｗ等の自溶性合金粉末を添加して混合粉末（溶射粉末）としてもよい。このように上記タングステンカーバイド粉末と鉄基合金粉末以外の粉末を添加する場合、混合粉末全体における上記タングステンカーバイド粉末を除く添加粉末の量は１５〜４５重量％とすることがよい。
【００４１】
また、給水ポンプは、高温、高圧水（純水）中で使用されるため、ＣｏやＮｉ、Ｃｒ等の単体では、金属イオンの溶出が問題となる。これら、金属イオンの溶出を抑制するためには、表面を酸化させ、金属イオンの溶出を防ぐことが有効である。従って、表面に酸化物を造りやすい混合粉末を用いることが最適であると考えられる。
【００４２】
次に、高速フレーム溶射法による被覆層の形成方法について説明する。
【００４３】
図４は、本発明の給水ポンプに用いられる回転軸４へ回転軸被覆層４を形成する方法の一例を示した概念図である。
【００４４】
図４に示されるように、溶射装置１４には酸素や灯油を供給して燃焼させるとともに、溶射粉末供給口１５より例えば主としてＷＣ粉末とＳＵＳ３１６Ｌ粉末とからなる混合粉末（溶射粉末）を供給しガンバレル１６より射出し、回転軸４の表面にＷＣ粉末とＳＵＳ３１６Ｌ粉末とからなる混合粉末を吹き付け、回転軸被覆層４ａを形成する。
【００４５】
このような溶射においては、溶射フレーム速度１０００ｍ／ｓ〜３０００ｍ／ｓ、溶射粉末の粒子速度５００ｍ／ｓ〜２０００ｍ／ｓである高速フレーム溶射法にて溶射を行う。
【００４６】
このような高速フレーム溶射法に用いられる溶射装置としては、例えばＪＰ５０００（ＴＡＦＡ社製　商品名）を用いることができる。また、上記したような溶射フレーム速度、溶射粉末の粒子速度を達成するためには、例えば６インチガンバレルを使用し、酸素流量１９５０　ｓｃｆｈ、灯油燃料流量４．３　ｇｐｈ、燃焼圧力９５　ｐｓｉ、溶射距離３８０　ｍｍとすることにより達成することができる。
【００４７】
図４に示されるように、回転軸４に溝等の凹凸部、例えばスパイラル状凹凸部１７、非スパイラル状凹凸部１８が形成されている場合には、次のようにして高速フレーム溶射法による溶射を行うことが好ましい。
【００４８】
図５は、回転軸４に凹凸部１７、１８が形成されている場合の被覆層の形成方法の一例を示したものである。図に示されるように、回転軸４のスパイラル状凹凸部１７、非スパイラル状凹凸部１８の各凹部１７ａ、１８ａに、その凹部の幅と同等以下の直径を有するマスキングワイヤー等の線材１９をはめ込むようにして巻き付ける。この状態で高速フレーム溶射法による溶射を行い、その後線材１９を取り外すことにより、線材１９により覆われた回転軸４の凹部１７ａ、１８ａには被覆層が形成されず、回転軸の凸部１７ｂ、１８ｂのみに被覆層４ａが形成される。
【００４９】
線材は、凹部の幅と同等以下の直径を有するものを使用することが好ましい。線材の直径が凹部の幅を超える場合、溶射施工時の熱により線材が膨張し、凹部より脱落し、適切なマスキングができなくなることがある。線材の直径が凹部の幅以下であれば、溶射施工時の熱によりワイヤーが膨張しても、凹部より脱落することなく凸部のみに被覆層を形成することができる。
【００５０】
また、図６に示されるように、回転軸４に回転軸被覆層４ａを形成する場合、回転軸４を回転させながら高速フレーム溶射法による溶射を行うことが好ましい。回転軸被覆層を形成する際、回転軸を回転させて被覆を行うことにより、溶射時の熱を均一に分散させ発熱を低減させることができ、また溶射を行っている部分の反対側の回転軸表面をエアー等の冷却媒体を用いて冷却することもできるため、発熱をより低減させることができる。このようにして発熱を抑制することにより、酸化や強度低下が抑制され、密着性、耐食性、耐摩耗性に優れた回転軸被覆層を形成することができ、給水ポンプの漏れ損失を抑制し、信頼性を向上させることができる。
【００５１】
以上、給水ポンプの回転軸への回転軸被覆層の形成方法について説明したが、このような被覆層の形成方法はスロットルブッシュやケーシングについても可能な範囲で適用することが好ましい。また、本発明の給水ポンプにおいては上記したような軸封部のみならず、ポンプインペラー等の羽根部についても同様な被覆層を形成することが好ましい。
【００５２】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【００５３】
（実施例１）
ＷＣの一次母粒子と、ガスアトマイズあるいは水アトマイズにより製造したＳＵＳ３１６Ｌ粉末の一次球状子粒子とを混合して造粒し、ＷＣ粒子とＳＵＳ３１６Ｌ粒子とを均一に分散させた球状の二次粒子ＷＣ−ＳＵＳ３１６Ｌ混合粉末を作製した。その後、高温焼結炉中にて加熱焼結を行い、ＷＣ−ＳＵＳ３１６Ｌ造粒焼結粉末とした。
【００５４】
図４に示されるように、給水ポンプの軸封部の回転軸４表面に、溶射フレーム速度１０００ｍ／ｓｅｃ〜３０００ｍ／ｓｅｃ、溶射粉末の粒子速度５００ｍ／ｓｅｃ〜２０００ｍ／ｓｅｃの高速フレーム溶射法により上記ＷＣ−ＳＵＳ３１６Ｌ造粒焼結粉末を被覆した。
【００５５】
なお、上記高速フレーム溶射は、溶射装置としてＪＰ−５０００（ＴＡＦＡ社製　商品名）を用い、６インチガンバレル、酸素流量１９５０　ｓｃｆｈ、灯油燃料流量４．３　ｇｐｈ、燃焼圧力９５　ｐｓｉ、溶射距離３８０　ｍｍの施工条件にて被覆した。
【００５６】
上記したような製造方法により得られた造粒焼結粉末は球状の粉末となっており、ガンバレルに損傷を与えず溶射することができ、最適な溶射を行うことができた。また形成された被覆層は、ＷＣ粒子とＳＵＳ３１６Ｌ粒子とが均一に分散され、被覆層の硬さも均一となっており、密着性、緻密化、耐食性および耐摩耗性に優れていることが認められた。これにより、原子力プラント等の給水ポンプの軸封部において生じる腐食、摩耗およびエロージョン等を効果的に抑制できることが認められた。
【００５７】
（実施例２）
表１に、ＷＣ粉末とＳＵＳ３１６Ｌ粉末との最適混合比を決定した実験結果を示す。
【００５８】
【表１】

【００５９】
ＷＣ粉末は硬さと耐摩耗性を、ＳＵＳ３１６Ｌ粉末は耐食性と延性をそれぞれ持たせるためのものであり、ＷＣ粉末およびＳＵＳ３１６Ｌ粉末の混合量によって得られる被覆層の性能は大きく異なる。
【００６０】
そこで本実験では、表１に示すようにＷＣ粉末とＳＵＳ３１６Ｌ粉末との混合比を、ＷＣ粉末４０〜９５ｗｔ％、ＳＵＳ３１６Ｌ粉末５〜６０ｗｔ％の範囲で変化させ、高温焼結炉中にて加熱焼結を行い、混合比の異なるＷＣ−ＳＵＳ３１６Ｌ造粒焼結粉とした。
【００６１】
このＷＣ−ＳＵＳ３１６Ｌ造粒焼結粉を用いて、高速フレーム溶射法により、１３Ｃｒ鋼基材上に被覆層を形成し、被覆層の密着力、破壊ひずみ、硬さ等の性能を評価して、最適混合比を決定した。
【００６２】
なお、高速フレーム溶射は、溶射装置としてＪＰ−５０００（ＴＡＦＡ社製　商品名）を用い、ガンバレル６インチ、酸素流量１９５０　ｓｃｆｈ、灯油燃料流量４．３　ｇｐｈ、燃焼圧力９５　ｐｓｉ、溶射距離３８０　ｍｍの施工条件で行った。
【００６３】
表１に示されるように、ＳＵＳ３１６Ｌ粉末が１５ｗｔ％未満では、被覆層の硬さは高いものの、被覆層の粒子間結合力が劣り、被覆層の密着力や破壊ひずみは極めて低い値を示した。また、ＳＵＳ３１６Ｌ粉末が４５ｗｔ％を超えると、被覆層の粒子間結合力は向上し、皮膜破壊ひずみは向上するものの、被覆層の硬さが低下することにより溶射粉末の基材への食い込みが低下し、密着力が低くなった。
【００６４】
従って、ＳＵＳ３１６Ｌ粉末が１５〜４５ｗｔ％の範囲ではいずれの被覆層の性能も優れており、ＳＵＳ３１６Ｌ粉末が１５〜４５ｗｔ％の範囲が最適混合比であることが認められた。
【００６５】
（実施例３）
表２に本発明のＷＣ−ＳＵＳ３１６Ｌ造粒焼結粉末の最適粒度を決定した実験結果を示す。本実験では、ＷＣ−ＳＵＳ３１６Ｌ造粒焼結粉末の粉末粒度を変えて、高速フレーム溶射法により１３Ｃｒ鋼基材上に被覆層を形成し、このときガンバレル内部に生じる粉末材料とバレルとの溶着、摩耗について調査、観察し、その状態を判定することにより最適な粉末粒度を決定した。
【００６６】
なお、高速フレーム溶射は、溶射装置としてＪＰ−５０００（ＴＡＦＡ社製　商品名）を用い、ガンバレル６インチ、酸素流量１９５０　ｓｃｆｈ、灯油燃料流量４．３　ｇｐｈ、燃焼圧力９５　ｐｓｉ、溶射距離３８０　ｍｍの施工条件で行った。
【００６７】
【表２】

【００６８】
表２から明らかなように、ＷＣ−ＳＵＳ３１６Ｌ造粒焼結粉末の粉末粒度が２０μｍ未満では、粉末が微小で溶融しやすいためガンバレル内部に溶着し、ガンバレルが詰まって溶射粉末が通過できなくなり、溶射が不可能となった。一方、ＷＣ−ＳＵＳ３１６Ｌ造粒焼結粉末の粉末粒度が５５μｍ以上では、粉末が溶融せず硬くて固体のまま溶射されるためガンバレル内部を摩耗損傷させてしまった。
【００６９】
従って、ガンバレルに影響がなく溶射が可能なＷＣ−ＳＵＳ３１６Ｌ造粒焼結粉末の最適な粉末粒度は２０μｍ以上、５５μｍ以下であることが認められた。
【００７０】
（実施例４）
表３に、被覆層の厚さを１５０μｍ以上とすることを決定した腐食試験結果を示す。本実験では、高速フレーム溶射法によりＷＣ−ＳＵＳ３１６Ｌ混合粉末を１３Ｃｒ鋼基材上に５０μｍから７５０μｍの範囲で被覆した後、腐食試験を行い基材の腐食を調べた。
【００７１】
なお、高速フレーム溶射は、溶射装置としてＪＰ−５０００（ＴＡＦＡ社製　商品名）を用い、ガンバレル６インチ、酸素流量１９５０　ｓｃｆｈ、灯油燃料流量４．３　ｇｐｈ、燃焼圧力９５　ｐｓｉ、溶射距離３８０　ｍｍの施工条件で行った。
【００７２】
【表３】

【００７３】
腐食試験は、ＪＩＳＺ２３７１に規定された塩水噴霧試験方法のキャス試験を１０時間の加速評価試験にて行ったもので、試験後の被覆層と基材との界面の状態をミクロ観察してその効果を判定した。
【００７４】
表３から明らかなように、被覆層が１５０μｍ未満の厚さでは、基材と被覆層との界面に腐食が認められ、耐食性に劣ることが認められた。すなわち、被覆層の厚さが１５０μｍ未満では、被覆層中に微小な貫通孔、亀裂が存在し、腐食液がこれらの欠陥を通って基材に到達し、基材と被覆層との界面にて局部腐食、いわゆる電位差腐食が発生することにより耐食性を低下させる。
【００７５】
一方、被覆層の厚さが１５０μｍ以上の場合、基材と被覆層との界面での腐食は認められず、耐食性が良好であった。すなわち、被覆層の厚さが１５０μｍ以上では、被覆層中に微小な気孔や亀裂が存在しても、被覆層が厚いために基材を貫通する欠陥となっていないため、腐食試験によって腐食液がこれらの欠陥を通って基材に到達することができなかったものである。
【００７６】
従って、被覆層の厚さを１５０μｍ以上とすることにより、基材の腐食を抑制できると共に、耐食性、耐剥離性に優れた被覆層とすることができることが認められた。
【００７７】
（実施例５）
凹凸部を有する回転軸においては、ポンプ流水量の低下を抑制するため、不要な部位への被覆層の形成は避ける必要がある。このため、マスキングによって凹部に被覆層が形成されないような手段を講じる必要がある。そこで本実験では、線材の種類を変えてマスキングを行うことにより、マスキングの効果を調べた。
【００７８】
まず、図５に示されるように、回転軸４の凹部１７ａ、１８ａの幅と同等以下の径を有するテープ状マスキング材またはマスキングワイヤーを回転軸４の凹部１７ａ、１８ａに巻きつけて凹部をマスキングした。この状態で、高速フレーム溶射法によりＷＣ−ＳＵＳ３１６Ｌ混合粉末を被覆した。
【００７９】
なお、高速フレーム溶射は、溶射装置としてＪＰ−５０００（ＴＡＦＡ社製　商品名）を用い、ガンバレル６インチ、酸素流量１９５０　ｓｃｆｈ、灯油燃料流量４．３　ｇｐｈ、燃焼圧力９５　ｐｓｉ、溶射距離３８０　ｍｍの施工条件で行った。
【００８０】
この結果、テープ状マスキング材では、溶射フレームや溶射粒子が高速で吹き付けられるため、簡単に剥離してしまいマスキングの用を果たせなかった。また、軸封部の回転軸にはスパイラル状のねじ加工が施されている場合がほとんどであり、連続した溝構造となっているため、テープ状マスキング材によるマスキングは困難であった。これに対して、マスキングワイヤーのような線材を用いた場合、スパイラル状凹凸部からの線材の剥離もなく、極めて有効なマスキングを行うことができた。
【００８１】
（実施例６）
表４は、高速フレーム溶射法により凹凸部を有する回転軸へ被覆層を形成する際、凹部をマスキングする線材の径がマスキングの効果に及ぼす影響を示したものである。
【００８２】
本実験では、回転軸の凹部の幅Ａを１００とし、これに対するマスキングワイヤー径Ｂの比率を種々変化させて、高速フレーム溶射法によりＷＣ−ＳＵＳ３１６Ｌ混合粉末を１３Ｃｒ鋼基材（回転軸）上に被覆し、溶射施工性を評価した。
【００８３】
なお、高速フレーム溶射は、溶射装置としてＪＰ−５０００（ＴＡＦＡ社製　商品名）を用い、ガンバレル６インチ、酸素流量１９５０　ｓｃｆｈ、灯油燃料流量４．３　ｇｐｈ、燃焼圧力９５　ｐｓｉ、溶射距離３８０　ｍｍの施工条件で行った。
【００８４】
【表４】

【００８５】
その結果、回転軸の凹部の幅Ａよりもマスキングワイヤー径Ｂが大きい場合、すなわちＢ／Ａ×１００が１００％を超えるものについては、溶射施工時の熱によりワイヤーが膨張し、連続した溝形状の凹凸部より脱落し、マスキングができない状態となった。
【００８６】
一方、凹凸の幅Ａと同等以下のマスキングワイヤー径Ｂでは、溶射施工時の熱によりワイヤーが膨張しても、連続した溝形状の凹凸部より脱落することなく軸封凹凸部に被覆層を均一に形成することができた。
【００８７】
従って、回転軸の凸部のみに被覆層を形成する場合、凹部の幅と同等以下の径を有する線材を凹部に巻きつけ、マスキングすることが有効であることが認められた。
【００８８】
（実施例７）
図６に示されるように、給水ポンプの軸封部の回転軸４表面に高速フレーム溶射法によりＷＣ−ＳＵＳ３１６Ｌ混合粉末を被覆する際、回転軸４を回転させながら溶射を行った。
【００８９】
なお、高速フレーム溶射は、溶射装置としてＪＰ−５０００（ＴＡＦＡ社製　商品名）を用い、ガンバレル６インチ、酸素流量１９５０　ｓｃｆｈ、灯油燃料流量４．３　ｇｐｈ、燃焼圧力９５　ｐｓｉ、溶射距離３８０　ｍｍの施工条件で行った。
【００９０】
回転軸を回転させながら被覆することにより、溶射時の熱を均一に分散させ、給水ポンプの軸封部の発熱を低減させることができ、回転軸表面にＷＣ−ＳＵＳ３１６Ｌ皮膜を均一膜厚に被覆することができた。また、回転軸を回転させながら被覆することで、回転軸の溶射施工部と反対側の部分をエアー等の冷却媒体を用いて冷却する時間を作ることができ、ＷＣ−ＳＵＳ３１６Ｌの加熱を抑制し、被覆層の密着性を向上させるとともに、被覆層の酸化、強度低下等を抑制することができた。
【００９１】
（実施例８）
表５は、給水ポンプの軸封部の回転軸表面に、高速フレーム溶射法によりＷＣ−ＳＵＳ３１６Ｌ混合粉末を被覆後、機械加工により被覆層表面を仕上げ加工した場合における、ポンプの漏れへの影響の有無を調べた結果を示したものである。
【００９２】
【表５】

【００９３】
本実験では、高速フレーム溶射法によりＷＣ−ＳＵＳ３１６Ｌ混合粉末を被覆した後、被覆層表面を機械加工にて９．０　Ｓから２．０　Ｓまで表面粗度を変えて、ポンプに生じる漏水の状態を判定した。その結果、表面粗度が６．５　Ｓを超える場合、ポンプの漏水が増加し、ポンプ漏水への影響が大きくなった。
【００９４】
このような漏水はポンプの性能を低下させ、効率を低下させるため極力避ける必要がある。そのため給水ポンプの軸封部表面にＷＣ粉末とＳＵＳ３１６Ｌ粉末とを混合した粉末を被覆後、機械加工により被覆層の表面粗度を６．５　Ｓ以下とすることは、ポンプ漏水への影響を無くし、ポンプの性能を維持するために極めて有効である。
【００９５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、耐食性、耐摩耗性および耐キャビテーション性に優れた被覆層を形成することが可能となり、定期点検ごとの軸封部の再コーティングの必要のない給水ポンプを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の給水ポンプの構造を示した概略図
【図２】本発明の給水ポンプの軸封部の構造を示した概略図
【図３】本発明に用いられるＷＣ−ＳＵＳ３１６Ｌ混合粉末を示した模式図
【図４】回転軸に被覆層を形成する方法の一例を示した模式図
【図５】回転軸凹凸部のマスキング方法を示した模式図
【図６】回転軸を回転させながら被覆層を形成する方法の一例を示した模式図
【図７】従来の給水ポンプの構造を示した概略図
【図８】従来の給水ポンプの軸封部の構造を示した概略図
【符号の説明】
１…給水ポンプ、２…ケーシング、３…ケーシングカバー、４…回転軸、４ａ…回転軸被覆層、５…軸受け、６…軸封部、７…スロットルブッシュ、７ａ…スロットルブッシュ被覆層、８…冷却水注入口、９、１０…冷却水回収口、１１…ＷＣ粉末、１２…ＳＵＳ３１６Ｌ粉末、１３…ＷＣ−ＳＵＳ３１６Ｌ混合粉末、１４…溶射装置、１５…溶射粉末供給口、１６…ガンバレル、１７，１８…回転軸凹凸部、１９…線材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a water supply pump used for a nuclear reactor or the like, and more particularly to a water supply pump having improved corrosion resistance and erosion resistance in a shaft seal portion.
[0002]
[Prior art]
FIG. 7 shows the structure of a conventional water supply pump 1 for a reactor. The rotating shaft is housed in a strong cylindrical casing and a cover with a circular flange, and is mainly composed of five parts: a casing 2, a cover 3, a rotating shaft 4, a bearing 5, and a shaft sealing portion 6. Have been.
[0003]
FIG. 8 shows the structure of a conventional representative shaft sealing portion 6. The shaft sealing portion 6 is provided with a throttle bush 7 on the casing 2 side, and the flow of the shaft sealing portion 6 is controlled by a narrow gap between the throttle bush 7 and the rotating shaft 4. In addition, in order to prevent the high-temperature water inside the pump from flowing out and becoming steam, cooling water is injected into the gap between the throttle bush 7 and the rotating shaft 4 from the inlet 8 to suppress the outflow of high-temperature water. .
[0004]
The injected cooling water is all recovered from the recovery ports 9 and 10, and is returned to the system again. In this case, since some cooling water may enter the inside of the pump, the cooling water needs to be pure water, and condensate is used.
[0005]
In this case, the condensate is controlled by setting the injection pressure to 2 to 4 kg / cm higher than the extraction water pressure. ² There are a system in which the temperature is kept high and a system in which the condensate recovery temperature is kept at 50 to 60 ° C. In the latter case, the injection pressure is increased to be equal to or higher than that of the water inside the pump and injected. The shaft sealing portion is always exposed to high-pressure pure water and has a problem of corrosion. Therefore, the shaft sealing portion is coated with Cr plating or the like.
[0006]
However, since corrosion occurs from pinholes in the film, plating must be performed again at each periodic inspection. In addition, since the structure is exposed to a high-pressure pure water flow due to the above structure, the corrosion peeling tends to be accelerated.
[0007]
As a countermeasure against such corrosion delamination, for example, a Co-Mo-Cr-Si containing 45% by weight or more of Co, 20 to 42% by weight of Mo, 17 to 25% by weight of Cr, and 12% by weight or less of Si is powder plasma arc method. (Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-206567, "Method of Forming Corrosion- and Wear-Resistant Overlay Layer"), a TiN film is formed on one sliding surface by physical vapor deposition, and a DLC film and CrN are formed on the other. , A method of applying a coating of PEEK or PTFE (Japanese Patent Laid-Open No. Hei 10-184692 “water lubrication or water lubrication seal”), after coating a base material with a Ni—Cr—Mo alloy containing at least one of Si and B, WC or Cr ₃ C ₂ (Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-82479, entitled "Sliding Member and Method for Producing the Same") and the like have been studied. However, even with these methods, the above-mentioned corrosion delamination has not been sufficiently suppressed.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and in a water supply pump having a shaft sealing portion, peeling of a coating layer due to corrosion, abrasion, erosion, or the like in the shaft sealing portion was suppressed. It aims to provide a water supply pump.
[0009]
Also, in the present invention, considering the use as a reactor water supply pump, considering the reduction of exposure and the suppression of equipment deterioration, the corrosion rate under the water quality conditions used is small, the elution of material components is small, and Co is particularly easily activated. An object of the present invention is to provide a water supply pump having a coating layer containing no water.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The water supply pump according to the present invention is a water supply pump having a shaft sealing portion, wherein a spraying frame speed is 1000 m / s to 3000 m / s on at least one of a rotating shaft in the shaft sealing portion and a throttle bush and a casing adjacent to the rotating shaft. s, mainly by tungsten carbide powder and 0.08% by weight or less of C, 1.00% by weight or less of Si, 2.00% by weight of Mn by a high-speed flame spraying method in which the particle velocity of the sprayed powder is 500 m / s to 2000 m / s. Hereafter, P is 0.045% by weight or less, S is 0.030% by weight or less, Ni is 10.00 to 15.00% by weight, Cr is 16.0 to 20.00% by weight, Mo is 2.00 to 4.00% by weight, The coating layer is formed by spraying a mixed powder comprising the balance of Fe and an iron-based alloy powder comprising unavoidable impurities.
[0011]
The amount of the iron-based alloy powder contained in the mixed powder is preferably from 15 wt% to 45 wt%, and more preferably, the iron-based alloy powder is produced by a gas atomization method or a water atomization method. Further, the mixed powder is preferably a granulated sintered powder produced by sintering the tungsten carbide powder and the iron-based alloy powder after granulation, and more preferably if the powder particle size is 20 μm or more and 55 μm or less. preferable.
[0012]
The thickness of the coating layer formed on the rotating shaft, the throttle bush or the casing in the shaft sealing portion is preferably 150 μm or more. It is preferable that the surface of the coating layer is formed to have a surface roughness of 6.5 S or less by machining the surface after forming the coating layer by a high-speed flame spraying method.
[0013]
When the rotating shaft has an uneven portion, it is preferable that the coating layer is formed only on the convex portion. As a method of forming the coating layer only on the convex portion of the rotating shaft, for example, a high-speed flame spraying method is applied in a state where a wire having a width equal to or less than the width is wound around the concave portion. When forming a coating layer on a rotating shaft, it is preferable to perform thermal spraying by high-speed flame spraying while rotating the rotating shaft.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, a water supply pump of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the same reference numerals in the drawings denote the same parts as in the related art.
[0015]
FIG. 1 shows the structure of the water supply pump of the present invention. The water supply pump of the present invention has basically the same structure as a conventional water supply pump, except that a coating layer having corrosion resistance and abrasion resistance is formed on a shaft sealing portion. That is, in the water supply pump 1 of the present invention, the rotating shaft is housed in a cover having a sturdy cylindrical casing and a circular flange, and mainly the casing 2, the cover 3, the rotating shaft 4, the bearing 5, and the shaft seal. The part 6 is composed of five parts.
[0016]
FIG. 2 shows the structure of the shaft sealing portion of the water supply pump of the present invention. A throttle bush 7 is provided on the casing 2 side of the shaft sealing portion 6, and the flow of the shaft sealing portion 6 is controlled by a narrow gap between the throttle bush 7 and the rotating shaft 4. In order to prevent high-temperature water inside the pump from flowing out and becoming steam, cooling water is injected into the gap between the throttle bush 7 and the rotating shaft 4 from the injection port 8 to suppress the outflow. All of the injected cooling water is recovered from the recovery ports 9 and 10 and returned to the system again. In this case, since the cooling water may partially enter the inside of the pump, the cooling water needs to be pure water, and condensate is used.
[0017]
In the water supply pump 1 of the present invention, the spraying frame speed is 1000 m / s to 3000 m / s, and the spraying powder is applied to at least one of the rotating shaft 4 in the shaft sealing portion 6 and the throttle bush 7 and the casing 2 adjacent to the rotating shaft 4. By a high-speed flame spraying method in which the particle velocity of the tungsten carbide is 500 m / s to 2000 m / s, mainly tungsten carbide powder and C 0.08 wt% or less, Si 1.00 wt% or less, Mn 2.00 wt% or less, P 0 0.045% by weight or less, S 0.030% by weight or less, Ni 10.00 to 15.00% by weight, Cr 16.0 to 20.00% by weight, Mo 2.00 to 4.00% by weight, balance Fe and The coating layer is formed by spraying a mixed powder comprising an iron-based alloy powder comprising unavoidable impurities.
[0018]
That is, as shown in FIG. 2, the rotating shaft coating layer 4 a is provided on the surface of the rotating shaft 4, the throttle bushing coating layer 7 a is provided on the surface of the throttle bush 7, and although not shown, the surface of the casing 2 is provided. Is formed with a casing coating layer.
[0019]
In the present invention, by using the high-speed flame spraying method, the coating layer is formed using a mixed powder mainly composed of the tungsten carbide powder and the iron-based alloy powder. It is possible to suppress the elution of the coating metal from the coating layer in water, reduce the exposure, improve the galling resistance, and reduce the leakage loss of the pump by filling the gap between the sliding parts.
[0020]
In the present invention, it is particularly preferable that the coating layer is formed on the surface of the rotating shaft by a high-speed flame spraying method. Normally, the throttle bush is made of a material that is more easily worn than the rotary shaft, and has a structure that can be easily replaced. However, the rotary shaft is difficult to replace like the throttle bush. This is because there is a great need to suppress the damage to the surface. On the other hand, it is not always necessary to form a coating layer by a high-speed flame spraying method because the throttle bush can be easily replaced.However, in order to suppress damage to the throttle bush and the casing and extend the replacement time, It is preferable to form the coating layer by a high-speed flame spraying method.
[0021]
In the present invention, the high-speed flame spraying method as described above is used because, by increasing the frame speed, the porosity of the coating layer can be reduced, and the coating layer can be made denser. This is because the adhesion between the layer and the substrate can also be improved.
[0022]
This high-speed flame spraying method uses a combustion flame of oxygen and a combustible gas to heat a powdery sprayed material, melt it or near it, and spray it onto a substrate to form a coating layer. To generate a high-speed frame higher than the speed of sound.
[0023]
If the flame speed is too slow, it tends to clog in the spray gun.On the other hand, if the flame speed exceeds a certain value, the amount of the sprayed powder increases, but it is cut off by erosion by the flame, and the thermal spray efficiency is substantially reduced. For this reason, it is preferable that the frame speed be about 1000 m / s to 3000 m / s, and more preferably about 2000 m / s. In the case of such a frame speed, the particle speed of the thermal spray powder used in the present invention is 500 m / s to 2000 m / s.
[0024]
In the mixed powder mainly composed of tungsten carbide powder and the iron-based alloy powder used in the high-speed flame spraying method, the tungsten carbide powder is added to improve the hardness and wear resistance of the coating layer. The alloy powder is added to improve the corrosion resistance and ductility of the coating layer. Therefore, by forming a coating layer using such a mixed powder, it is possible to achieve both corrosion resistance, wear resistance, and impact resistance of the coating layer.
[0025]
C 0.08% by weight or less, Si 1.00% by weight or less, Mn 2.00% by weight or less, P 0.045% by weight or less, S 0.030% by weight or less, Ni 10.00-15.00% by weight , Cr 16.00 to 20.00% by weight, Mo 2.00 to 4.00% by weight, and the balance of Fe and inevitable impurities is preferably an austenitic iron-based alloy powder, For example, an alloy made of an austenitic iron-based alloy such as SUS316, SUS316L, SUS317, or SUS317L defined in JIS G4308 (1991) can be used.
[0026]
More preferably, C is 0.03% by weight or less, Ni is 12.00 to 15.00% by weight, Cr is 16.0 to 18.00% by weight, and Mo is 2.00 to 3.00% by weight. For example, an iron-based alloy powder made of SUS316L may be used. Hereinafter, for the sake of simplicity, the iron-based alloy having the above composition, SUS316, SUS316L, SUS317, SUS317L, and the like are simply referred to as an iron-based alloy.
[0027]
SUS316 contains 0.08% by weight or less of C, 1.00% by weight or less of Si, 2.00% by weight or less of Mn, 0.045% by weight or less of P, 0.030% by weight or less of S, and Ni 10.00 to 14%. 0.000% by weight, Cr 16.0 to 18.00% by weight, Mo 2.00 to 3.00% by weight, the balance being Fe and unavoidable impurities.
[0028]
SUS316L contains C 0.03% by weight or less, Si 1.00% by weight or less, Mn 2.00% by weight or less, P 0.045% by weight or less, S 0.030% by weight or less, and Ni 10.00 to 14.3%. 00 wt%, Cr 16.0 to 18.00 wt%, Mo 2.00 to 3.00 wt%, with the balance being Fe and unavoidable impurities.
[0029]
SUS317 contains 0.08% by weight or less of C, 1.00% by weight or less of Si, 2.00% by weight or less of Mn, 0.045% by weight or less of P, 0.030% by weight or less of S, and Ni 11.00 to 15%. It is composed of 00% by weight, 18.00 to 20.00% by weight of Cr, 3.00 to 4.00% by weight of Mo, and the balance of Fe and unavoidable impurities.
[0030]
SUS317L contains 0.03% by weight or less of C, 1.00% by weight or less of Si, 2.00% by weight or less of Mn, 0.045% by weight or less of P, 0.030% by weight or less of S, and Ni 11.00 to 15%. It is composed of 00% by weight, 18.00 to 20.00% by weight of Cr, 3.00 to 4.00% by weight of Mo, and the balance of Fe and unavoidable impurities.
[0031]
It is preferable that the content of the iron-based alloy powder in the mixed powder mainly composed of the tungsten carbide powder and the iron-based alloy powder be 15 wt% to 45 wt%. If the iron-based alloy powder is less than 15 wt%, the hardness of the coating layer is high, but the bonding force between particles of the coating layer is poor, and the adhesion and the breaking strain of the coating layer may be reduced. If the content exceeds 45 wt%, the bonding strength between particles of the coating layer is improved and the breaking strain of the coating layer is improved, but the hardness of the coating layer is reduced, so that the penetration of the sprayed powder into the base material is reduced, and the adhesion is reduced. May be lower.
[0032]
Therefore, by setting the optimum mixing ratio of the iron-based alloy powder in the mixed powder mainly composed of the tungsten carbide powder and the iron-based alloy powder to 15 wt% to 45 wt%, the corrosion resistance, abrasion resistance and impact resistance of the coating layer can be further improved. Therefore, it is possible to suppress an increase in the clearance of the sliding portion when the water supply pump is used, to suppress a secular increase in leakage loss of the water supply pump, and to improve reliability.
[0033]
The mixed powder used in the high-speed flame spraying method is more preferably a granulated sintered powder produced by sintering a tungsten carbide powder and an iron-based alloy powder after granulation. Since such a granulated sintered powder can provide a spherical powder capable of forming an optimal coating layer (sprayed coating), a coating layer having high adhesion and a low porosity can be formed by using the powder. In addition, the corrosion resistance, abrasion resistance, and impact resistance of the coating layer can be improved.
[0034]
FIG. 3 schematically illustrates the shape of a mixed powder 13 (hereinafter, referred to as a WC-SUS316L mixed powder) 13 mainly composed of a WC powder 11 and a SUS316L powder 12 having a smaller diameter than the WC powder. The WC-SUS316L mixed powder is obtained by mixing and granulating, for example, primary base particles of WC powder and primary spherical particles of SUS316L powder produced by gas atomization or water atomization, and the WC particles and SUS316L particles are uniformly dispersed. By doing so, spherical secondary particles are obtained.
[0035]
Further, by subjecting such WC-SUS316L mixed powder to heat sintering in a high-temperature sintering furnace, a granulated sintered powder can be obtained. By using such a granulated sintered powder, a spherical powder having little effect on the gun barrel at the time of thermal spraying can be obtained. Further, by forming the coating layer using such a granulated sintered powder, the WC particles and the SUS316L particles can be uniformly dispersed, and the characteristics of the coating layer can be made uniform. For this reason, the adhesion, densification, corrosion resistance, and wear resistance of the coating layer can be improved, and corrosion, wear, erosion, and the like that occur in a shaft sealing portion of a water supply pump used in a nuclear power plant or the like can be effectively suppressed. Becomes possible.
[0036]
The particle size of the granulated sintered powder is preferably in the range of 20 μm or more and 55 μm or less. By using the granulated sintered powder having such a powder particle size, it is possible to form a coating layer that is denser, has higher adhesion, and has less porosity, and the corrosion resistance, abrasion resistance, and impact resistance of the coating layer are improved. Can be improved. If the particle size of the sprayed powder is less than 20 μm, the sprayed powder is too small to melt excessively and is deposited inside the gun barrel, so that the sprayed powder cannot pass through and spraying may not be possible. On the other hand, if the particle size of the sprayed powder exceeds 55 μm, the sprayed powder will not be melted and will be sprayed as a hard solid, causing the inside of the gun barrel to be damaged by abrasion, and the porosity of the formed coating layer to be increased, resulting in corrosion resistance. , Abrasion resistance and impact resistance are reduced.
[0037]
The coating layer formed on the surface of the rotating shaft, the throttle bush and the casing preferably has a thickness of 150 μm or more. By setting the thickness of the coating layer to 150 μm or more, corrosion of the substrate can be suppressed, and a coating layer having excellent corrosion resistance and peeling resistance can be obtained. , An increase in pump leakage loss over time can be suppressed, and reliability can be improved.
[0038]
When the thickness of the coating layer is less than 150 μm, if there are minute penetrated pores and cracks in the coating layer, the corrosive liquid easily reaches the base material through these defects, and the base material and the coating layer Local corrosion, so-called potential difference corrosion, easily occurs at the interface. On the other hand, if the thickness of the coating layer is 150 μm or more, even if there are minute pores and cracks in the coating layer, the coating layer is hard to become a defect penetrating to the base material because the coating layer is thick, and the corrosive liquid causes these defects. It cannot reach the base material through the coating layer, and peeling of the coating layer can be suppressed.
[0039]
Further, the coating layer is preferably finished to have a surface roughness of 6.5 S or less. The surface roughness of the coating layer can be adjusted by, for example, forming the coating layer by a high-speed flame spraying method and then machining the surface of the coating layer. By setting the surface roughness to 6.5 S or less, it is possible to suppress an increase in the clearance of the sliding portion, to suppress a secular increase in the leakage loss of the pump, and to improve the reliability.
[0040]
In the present invention, besides the mixed powder of the tungsten carbide powder and the iron-based alloy powder, the above-mentioned iron-based alloy powder alone, or Hastelloy-based powder, tribaloy-based powder (Ni-based alloy), Fe, B , Cr, W, or the like, may be added to form a mixed powder (sprayed powder). When a powder other than the tungsten carbide powder and the iron-based alloy powder is added as described above, the amount of the added powder excluding the tungsten carbide powder in the entire mixed powder is preferably 15 to 45% by weight.
[0041]
Further, since the water supply pump is used in high-temperature, high-pressure water (pure water), elution of metal ions poses a problem with Co, Ni, Cr, or the like alone. In order to suppress the elution of these metal ions, it is effective to oxidize the surface and prevent the elution of metal ions. Therefore, it is considered optimal to use a mixed powder that easily forms an oxide on the surface.
[0042]
Next, a method of forming a coating layer by a high-speed flame spraying method will be described.
[0043]
FIG. 4 is a conceptual diagram showing an example of a method of forming the rotating shaft coating layer 4 on the rotating shaft 4 used in the water supply pump of the present invention.
[0044]
As shown in FIG. 4, oxygen and kerosene are supplied to the thermal spraying device 14 and burned, and a mixed powder (thermal spraying powder) mainly composed of, for example, WC powder and SUS316L powder is supplied from the thermal spraying powder supply port 15 to form a gun barrel. Then, a mixed powder composed of WC powder and SUS316L powder is sprayed on the surface of the rotating shaft 4 to form a rotating shaft coating layer 4a.
[0045]
In such thermal spraying, thermal spraying is performed by a high-speed flame spraying method in which the thermal spraying frame speed is 1000 m / s to 3000 m / s and the particle speed of the thermal spraying powder is 500 m / s to 2000 m / s.
[0046]
As a thermal spraying apparatus used for such a high-speed flame spraying method, for example, JP5000 (trade name, manufactured by TAFA) can be used. Further, in order to achieve the above-described spraying flame speed and spraying powder particle speed, for example, a 6-inch gun barrel is used, an oxygen flow rate is 1950 scfh, a kerosene fuel flow rate is 4.3 gph, a combustion pressure is 95 psi, and a spraying distance. It can be achieved by setting it to 380 mm.
[0047]
As shown in FIG. 4, when the rotating shaft 4 is formed with an uneven portion such as a groove, for example, a spiral uneven portion 17 and a non-spiral uneven portion 18, the high-speed flame spraying method is performed as follows. Preferably, thermal spraying is performed.
[0048]
FIG. 5 shows an example of a method of forming a coating layer when the

uneven portions

17 and 18 are formed on the rotating shaft 4. As shown in the figure, a wire material 19 such as a masking wire having a diameter equal to or less than the width of the concave portion is fitted into each of the

concave portions

17a and 18a of the spiral concave portion 17 and the non-spiral concave portion 18 of the rotating shaft 4. And wrap it. In this state, thermal spraying is performed by the high-speed flame spraying method, and thereafter, the wire 19 is removed, so that no coating layer is formed on the

concave portions

17a, 18a of the rotating shaft 4 covered by the wire 19, and the convex portions 17b, The coating layer 4a is formed only on 18b.
[0049]
It is preferable to use a wire having a diameter equal to or less than the width of the concave portion. If the diameter of the wire exceeds the width of the recess, the wire may expand due to heat during thermal spraying and fall off the recess, making it impossible to perform appropriate masking. When the diameter of the wire is equal to or less than the width of the concave portion, even if the wire expands due to heat during thermal spraying, the coating layer can be formed only on the convex portion without falling off from the concave portion.
[0050]
As shown in FIG. 6, when forming the rotating shaft coating layer 4 a on the rotating shaft 4, it is preferable to perform thermal spraying by high-speed flame spraying while rotating the rotating shaft 4. When forming the rotating shaft coating layer, by rotating the rotating shaft to perform coating, heat during spraying can be evenly dispersed and heat generation can be reduced, and rotation on the opposite side of the portion where spraying is performed. Since the shaft surface can be cooled using a cooling medium such as air, heat generation can be further reduced. By suppressing heat generation in this way, oxidation and reduction in strength are suppressed, and adhesion, corrosion resistance, and a rotating shaft coating layer excellent in abrasion resistance can be formed. Reliability can be improved.
[0051]
As described above, the method for forming the rotary shaft coating layer on the rotary shaft of the water supply pump has been described. However, such a coating layer forming method is preferably applied to a throttle bush and a casing to the extent possible. In the water supply pump of the present invention, it is preferable to form a similar coating layer not only on the shaft sealing portion as described above but also on a blade portion of a pump impeller or the like.
[0052]
【Example】
Hereinafter, the present invention will be described based on examples.
[0053]
(Example 1)
Spherical secondary particles WC-SUS316L in which WC primary base particles and SUS316L powder primary spherical particles produced by gas atomization or water atomization are mixed and granulated, and WC particles and SUS316L particles are uniformly dispersed. A mixed powder was prepared. Thereafter, heat sintering was performed in a high-temperature sintering furnace to obtain WC-SUS316L granulated sintered powder.
[0054]
As shown in FIG. 4, a high-speed flame spraying method with a spraying flame speed of 1000 m / sec to 3000 m / sec and a spraying powder particle speed of 500 m / sec to 2000 m / sec is applied to the surface of the rotating shaft 4 of the shaft sealing portion of the water supply pump. The WC-SUS316L granulated sintered powder was coated.
[0055]
The high-speed flame spraying uses a JP-5000 (trade name, manufactured by TAFA) as a spraying apparatus, a 6-inch gun barrel, an oxygen flow rate of 1950 scfh, a kerosene fuel flow rate of 4.3 gph, a combustion pressure of 95 psi, and a spray distance of 380 mm. Under the following conditions.
[0056]
The granulated sintered powder obtained by the above-described manufacturing method was a spherical powder, and could be sprayed without damaging the gun barrel, and could be optimally sprayed. In the formed coating layer, the WC particles and the SUS316L particles were uniformly dispersed, and the hardness of the coating layer was also uniform, and it was recognized that the coating layer was excellent in adhesion, densification, corrosion resistance, and abrasion resistance. Was. Thereby, it was recognized that corrosion, abrasion, erosion, and the like generated in the shaft sealing portion of the feed pump of a nuclear power plant or the like can be effectively suppressed.
[0057]
(Example 2)
Table 1 shows the experimental results for determining the optimum mixing ratio between the WC powder and the SUS316L powder.
[0058]
[Table 1]

[0059]
The WC powder is for imparting hardness and abrasion resistance, and the SUS316L powder is for imparting corrosion resistance and ductility, and the performance of the coating layer obtained is greatly different depending on the mixing amount of the WC powder and the SUS316L powder.
[0060]
Therefore, in this experiment, as shown in Table 1, the mixing ratio of the WC powder and the SUS316L powder was changed in the range of 40 to 95 wt% of the WC powder and 5 to 60 wt% of the SUS316L powder, and the mixture was heated and sintered in a high-temperature sintering furnace. WC-SUS316L granulated sintered powders having different mixing ratios.
[0061]
Using this WC-SUS316L granulated sintered powder, a coating layer is formed on a 13Cr steel base material by a high-speed flame spraying method, and the performance of the coating layer such as adhesion, breaking strain, and hardness is evaluated. The optimal mixing ratio was determined.
[0062]
The high-speed flame spraying uses a JP-5000 (trade name, manufactured by TAFA) as a spraying apparatus, and has a gun barrel of 6 inches, an oxygen flow rate of 1950 scfh, a kerosene fuel flow rate of 4.3 gph, a combustion pressure of 95 psi, and a spray distance of 380 mm. Performed under construction conditions.
[0063]
As shown in Table 1, when the SUS316L powder content was less than 15 wt%, the hardness of the coating layer was high, but the bonding force between particles of the coating layer was inferior, and the adhesion force and breaking strain of the coating layer showed extremely low values. . Further, when the SUS316L powder exceeds 45 wt%, the bonding force between particles of the coating layer is improved, and the film breaking strain is improved, but the hardness of the coating layer is reduced, so that the penetration of the thermal spray powder into the base material is reduced. And the adhesion was reduced.
[0064]
Therefore, when the SUS316L powder was in the range of 15 to 45 wt%, the performance of any coating layer was excellent, and it was recognized that the optimum mixing ratio was in the range of SUS316L powder in the range of 15 to 45 wt%.
[0065]
(Example 3)
Table 2 shows the experimental results for determining the optimum particle size of the WC-SUS316L granulated sintered powder of the present invention. In this experiment, the powder particle size of the WC-SUS316L granulated sintered powder was changed, and a coating layer was formed on a 13Cr steel substrate by a high-speed flame spraying method. At this time, welding of the powder material and the barrel generated inside the gun barrel, The optimum powder particle size was determined by investigating and observing the abrasion and judging its condition.
[0066]
The high-speed flame spraying uses a JP-5000 (trade name, manufactured by TAFA) as a spraying apparatus, and has a gun barrel of 6 inches, an oxygen flow rate of 1950 scfh, a kerosene fuel flow rate of 4.3 gph, a combustion pressure of 95 psi, and a spray distance of 380 mm. Performed under construction conditions.
[0067]
[Table 2]

[0068]
As is clear from Table 2, when the powder particle size of the WC-SUS316L granulated and sintered powder is less than 20 μm, the powder is minute and easily melted, so that the powder is welded inside the gun barrel, and the gun barrel becomes clogged, so that the sprayed powder cannot pass. Became impossible. On the other hand, when the powder particle size of the WC-SUS316L granulated sintered powder is 55 μm or more, the powder is not melted and is sprayed while being hard and solid, so that the inside of the gun barrel is worn and damaged.
[0069]
Therefore, it was recognized that the optimum powder particle size of the WC-SUS316L granulated sintered powder capable of performing thermal spraying without affecting the gun barrel was 20 μm or more and 55 μm or less.
[0070]
(Example 4)
Table 3 shows the results of the corrosion test in which the thickness of the coating layer was determined to be 150 μm or more. In this experiment, a WC-SUS316L mixed powder was coated on a 13Cr steel substrate in a range of 50 μm to 750 μm by a high-speed flame spraying method, and then a corrosion test was performed to examine the corrosion of the substrate.
[0071]
The high-speed flame spraying uses a JP-5000 (trade name, manufactured by TAFA) as a spraying apparatus, and has a gun barrel of 6 inches, an oxygen flow rate of 1950 scfh, a kerosene fuel flow rate of 4.3 gph, a combustion pressure of 95 psi, and a spray distance of 380 mm. Performed under construction conditions.
[0072]
[Table 3]

[0073]
The corrosion test was performed by a 10-hour accelerated evaluation test of the Cass test according to the salt spray test method specified in JISZ2371, and the effect of the microscopic observation of the interface between the coating layer and the substrate after the test was evaluated. Was determined.
[0074]
As is clear from Table 3, when the thickness of the coating layer was less than 150 μm, corrosion was observed at the interface between the substrate and the coating layer, and it was recognized that the corrosion resistance was poor. That is, when the thickness of the coating layer is less than 150 μm, minute through holes and cracks are present in the coating layer, and the etchant reaches the base material through these defects, and is formed at the interface between the base material and the coating layer. As a result, local corrosion, that is, so-called potential difference corrosion occurs, thereby deteriorating the corrosion resistance.
[0075]
On the other hand, when the thickness of the coating layer was 150 μm or more, no corrosion was observed at the interface between the base material and the coating layer, and the corrosion resistance was good. That is, when the thickness of the coating layer is 150 μm or more, even if minute pores and cracks exist in the coating layer, the coating layer is thick and does not become a defect penetrating the base material. Could not reach the substrate through these defects.
[0076]
Therefore, it was recognized that by setting the thickness of the coating layer to 150 μm or more, corrosion of the substrate can be suppressed, and a coating layer having excellent corrosion resistance and peeling resistance can be obtained.
[0077]
(Example 5)
In a rotating shaft having an uneven portion, it is necessary to avoid formation of a coating layer on an unnecessary portion in order to suppress a decrease in the amount of pump water. For this reason, it is necessary to take measures to prevent the covering layer from being formed in the concave portion by masking. Therefore, in this experiment, the effect of masking was examined by performing masking while changing the type of wire rod.
[0078]
First, as shown in FIG. 5, a tape-shaped masking material or a masking wire having a diameter equal to or less than the width of the

concave portions

17a and 18a of the rotary shaft 4 is wound around the

concave portions

17a and 18a of the rotary shaft 4 to mask the concave portions. did. In this state, the WC-SUS316L mixed powder was coated by a high-speed flame spraying method.
[0079]
The high-speed flame spraying uses a JP-5000 (trade name, manufactured by TAFA) as a spraying apparatus, and has a gun barrel of 6 inches, an oxygen flow rate of 1950 scfh, a kerosene fuel flow rate of 4.3 gph, a combustion pressure of 95 psi, and a spray distance of 380 mm. Performed under construction conditions.
[0080]
As a result, in the case of the tape-shaped masking material, since the sprayed flame and the sprayed particles are sprayed at a high speed, the tape-shaped masking material is easily peeled off and cannot be used for masking. In addition, in most cases, the rotary shaft of the shaft sealing portion is provided with a spiral screw processing, and since it has a continuous groove structure, masking with a tape-shaped masking material has been difficult. On the other hand, when a wire such as a masking wire was used, extremely effective masking could be performed without peeling of the wire from the spiral uneven portion.
[0081]
(Example 6)
Table 4 shows the effect of the diameter of the wire rod for masking the concave portion on the masking effect when the coating layer is formed on the rotating shaft having the concave and convex portions by the high-speed flame spraying method.
[0082]
In this experiment, the width A of the concave portion of the rotary shaft was set to 100, and the ratio of the masking wire diameter B to the width A was variously changed, and the WC-SUS316L mixed powder was coated on a 13Cr steel base material (rotary shaft) by a high-speed flame spraying method. Coating was performed and thermal spraying workability was evaluated.
[0083]
The high-speed flame spraying uses a JP-5000 (trade name, manufactured by TAFA) as a spraying apparatus, and has a gun barrel of 6 inches, an oxygen flow rate of 1950 scfh, a kerosene fuel flow rate of 4.3 gph, a combustion pressure of 95 psi, and a spray distance of 380 mm. Performed under construction conditions.
[0084]
[Table 4]

[0085]
As a result, when the masking wire diameter B is larger than the width A of the concave portion of the rotating shaft, that is, when B / A × 100 exceeds 100%, the wire expands due to heat during thermal spraying, and the continuous groove shape is formed. From the concave and convex portions, and became in a state where masking could not be performed.
[0086]
On the other hand, with a masking wire diameter B equal to or less than the width A of the unevenness, even if the wire expands due to heat during thermal spraying, the coating layer is uniformly formed on the shaft sealing unevenness without falling off from the continuous groove-shaped unevenness. Could be formed.
[0087]
Therefore, when forming the coating layer only on the convex portion of the rotating shaft, it was recognized that it is effective to wind a wire having a diameter equal to or less than the width of the concave portion around the concave portion and mask it.
[0088]
(Example 7)
As shown in FIG. 6, when coating the WC-SUS316L mixed powder on the surface of the rotating shaft 4 of the shaft sealing portion of the water supply pump by the high-speed flame spraying method, spraying was performed while rotating the rotating shaft 4.
[0089]
The high-speed flame spraying uses a JP-5000 (trade name, manufactured by TAFA) as a spraying apparatus, and has a gun barrel of 6 inches, an oxygen flow rate of 1950 scfh, a kerosene fuel flow rate of 4.3 gph, a combustion pressure of 95 psi, and a spray distance of 380 mm. Performed under construction conditions.
[0090]
By coating while rotating the rotating shaft, heat at the time of thermal spraying can be evenly dispersed, and the heat generated at the shaft sealing part of the water supply pump can be reduced, and the surface of the rotating shaft is coated with the WC-SUS316L film to a uniform thickness. We were able to. In addition, by coating while rotating the rotating shaft, a portion of the rotating shaft opposite to the sprayed portion can be cooled with a cooling medium such as air, thereby suppressing the heating of the WC-SUS316L. In addition, it was possible to improve the adhesion of the coating layer and to suppress the oxidation and the decrease in strength of the coating layer.
[0091]
(Example 8)
Table 5 shows the effect on the leakage of the pump when the WC-SUS316L mixed powder was coated on the rotating shaft surface of the shaft sealing part of the water supply pump by the high-speed flame spraying method, and then the coating layer surface was finished by machining. It shows the result of examining the presence or absence.
[0092]
[Table 5]

[0093]
In this experiment, after coating the WC-SUS316L mixed powder by the high-speed flame spraying method, the surface of the coating layer was machined to change the surface roughness from 9.0 S to 2.0 S, and the state of water leakage generated in the pump Was determined. As a result, when the surface roughness exceeded 6.5 S, the leakage of the pump increased, and the effect on the pump leakage increased.
[0094]
It is necessary to avoid such water leakage as much as possible to reduce the performance of the pump and reduce the efficiency. Therefore, after coating the surface of the shaft sealing portion of the water supply pump with the powder obtained by mixing the WC powder and the SUS316L powder, the surface roughness of the coating layer is reduced to 6.5 S or less by machining to eliminate the influence on the pump leakage. It is extremely effective for maintaining the performance of the pump.
[0095]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to form a coating layer having excellent corrosion resistance, abrasion resistance and cavitation resistance, and there is no need to recoat the shaft seal portion at every periodic inspection. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram showing the structure of a water supply pump according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a structure of a shaft sealing portion of the water supply pump of the present invention.
FIG. 3 is a schematic view showing a WC-SUS316L mixed powder used in the present invention.
FIG. 4 is a schematic view showing an example of a method for forming a coating layer on a rotating shaft.
FIG. 5 is a schematic view showing a method of masking the uneven portion of the rotating shaft.
FIG. 6 is a schematic view showing an example of a method of forming a coating layer while rotating a rotation axis.
FIG. 7 is a schematic view showing the structure of a conventional water supply pump.
FIG. 8 is a schematic diagram showing a structure of a shaft sealing portion of a conventional water supply pump.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Water supply pump, 2 ... Casing, 3 ... Casing cover, 4 ... Rotating shaft, 4a ... Rotating shaft coating layer, 5 ... Bearing, 6 ... Shaft sealing part, 7 ... Throttle bush, 7a ... Throttle bush coating layer, 8 ... Cooling water inlet, 9, 10 Cooling water recovery port, 11 WC powder, 12 SUS316L powder, 13 WC-SUS316L mixed powder, 14 Thermal spraying device, 15 Thermal spray powder supply port, 16 Gun barrel, 17, 18: rotating shaft unevenness, 19: wire rod

Claims

In a water supply pump having a shaft sealing portion,
At least one of the rotating shaft and the throttle bush and the casing adjacent to the rotating shaft in the shaft sealing portion has a spraying flame speed of 1000 m / s to 3000 m / s and a spraying powder particle speed of 500 m / s to 2000 m / s. By a certain high-speed flame spraying method, mainly tungsten carbide powder, C 0.08 wt% or less, Si 1.00 wt% or less, Mn 2.00 wt% or less, P 0.045 wt% or less, S 0.030 wt% % Or less, Ni 10.00 to 15.00% by weight, Cr 16.0 to 20.00% by weight, Mo 2.00 to 4.00% by weight, and an iron-based alloy powder comprising the balance of Fe and unavoidable impurities. A water supply pump characterized in that a coating layer is formed by spraying a mixed powder.

The feed pump according to claim 1, wherein the amount of the iron-based alloy powder contained in the mixed powder is 15 wt% to 45 wt%.

3. The water supply pump according to claim 1, wherein the mixed powder is a granulated sintered powder produced by granulating the tungsten carbide powder and the iron-based alloy powder and then sintering the granulated powder. 4.

The water supply pump according to claim 3, wherein a powder particle size of the granulated sintered powder is 20 µm or more and 55 µm or less.

The water supply pump according to any one of claims 1 to 4, wherein the iron-based alloy powder is manufactured by a gas atomization method or a water atomization method.

The water supply pump according to any one of claims 1 to 5, wherein the thickness of the coating layer is 150 µm or more.

7. The method according to claim 1, wherein after forming the coating layer by the high-speed flame spraying method, the surface roughness of the coating layer is reduced to 6.5 ° S or less by machining the surface. The feed pump according to claim 1.

The water supply pump according to any one of claims 1 to 7, wherein the rotating shaft has an uneven portion, and the coating layer is formed only on the convex portion.

The coating layer of the convex portion of the rotating shaft is formed by the high-speed flame spraying method in a state where a wire having a width equal to or less than the width thereof is wound around the concave portion of the rotating shaft. Water pump.

The water supply pump according to any one of claims 1 to 9, wherein the coating layer of the rotating shaft is formed by the high-speed flame spraying method while rotating the rotating shaft.