JP2004043844A

JP2004043844A - 流体部品

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Publication number: JP2004043844A
Application number: JP2002199901A
Authority: JP
Inventors: Akira Matsuhashi; 松橋　亮; Kazuhiro Suetsugu; 末次　和宏; Hideyuki Miyagawa; 宮川　英行; Toshio Kita; 北　利夫; Kyota Sogabe; 曽我部　恭太; Kazuhiro Yoshikawa; 吉川　和博; Akihiro Morimoto; 森本　明弘; Junji Sato; 佐藤　準治; Kunihiko Omichi; 大道　邦彦; Hisatoshi Akamoto; 赤本　久敏
Original assignee: Fujikin Inc; Nippon Steel Corp
Current assignee: Fujikin Inc; Nippon Steel Corp
Priority date: 2002-07-09
Filing date: 2002-07-09
Publication date: 2004-02-12
Also published as: CN1307321C; CN1665952A; CA2491962A1; AU2003281316A1; IL166125A0; US20060152001A1; EP1536029A4; WO2004005568A1; EP1536029A1

Abstract

【課題】他の性能を維持しつつ、耐隙間腐食性を改良することができる流体部品を提供する。
【解決手段】配管および流体制御装置で使用されるバルブ、継手などの流体部品を構成している所定の金属製部材が、重量％で、Ｃ：０．００１〜０．０１％、Ｓｉ：５％以下、Ｍｎ：２％以下、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：１００ｐｐｍ以下、Ｏ：５０ｐｐｍ以下で、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｎｉ：１５〜２５％、Ｍｏ：４．５〜７．０％、Ｃｕ：０．５〜３．０％、Ｎ：０．１〜０．３％を含みかつ、残部が実質的にＦｅとその他の不可避的不純物からなる合金とされるとともに、合金の各成分の複合添加を基本に耐すきま腐食性を確保するため重量％で表示したＣＲＩ＝［Ｃｒ］＋４×［Ｍｏ］＋３０×［Ｎ］から求まるＣＲＩ（耐すきま腐食性指標）値が４０≦ＣＲＩ≦５５の範囲に設定されている。
【選択図】　　図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、配管系で使用される継手類、流体制御装置で使用されるバルブなどの流体制御機器などの流体部品に関し、特に、医薬品や食品の製造装置で使用されるのに好適な流体部品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
継手、バルブなど（流体部品と総称する）は、流体制御装置や種々の配管において汎用部品としてよく使用されている。
【０００３】
例えば、薬品や食品の製造時に用いられる反応容器や薬品及び食品そのものを貯蔵・運搬するのに用いられるタンク類には、その原料や製品を搬入・搬出する目的で金属製のバルブが使用されている。金属製バルブは薬品や食品の成分や純度及び温度によって、炭素鋼、低合金鋼、ステンレス鋼、Ｎｉ基合金、チタン、Ｎｉ／Ｃｕ合金などが使い分けられているが、とくに、数多くの薬品や食品の原料や製品などを製造・貯蔵・輸送する際に使用される金属製バルブにおいては、一般的に耐食性が良いとされているＳＵＳ３０４鋼やＳＵＳ３１６Ｌ鋼などのステンレス鋼が使用される場合が多い。しかしながら、金属製バルブの受ける腐食損傷の多くは、薬品や食品中に含まれている塩化物イオンによるすきま腐食がほとんどである。また、多くの場合バルブのすきま腐食や雑菌の増加を防ぐためにバルブ内を水洗／殺菌処理などのメンテナンスを施すのが一般的であるが、水洗／殺菌や・乾燥の工程が不完全な場合、バルブ内表面やすきま構造部に塩化物イオンが残留することが多いために、バルブ本体とフランジの締め付け部分やパッキン部分にすきま腐食が多々発生しやすく、その補修に多大の時間と手間がかかると同時にすきま腐食によって生じた金属イオンなどが製品品質を低下させることなどで非常に重要な問題となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、高塩分の溶液を扱う食品や医薬品の製造装置で使用しても腐食の問題が生じないように、ＳＵＳ３１６製部材の耐食性を改良しようとすれば、強度や硬度が低下するなどの別の問題が新たに発生することから、所要の仕様に合致した従来の流体部品について、他の特性を維持したままで、その耐隙間腐食性だけを改良することは不可能に近かった。
【０００５】
この発明の目的は、他の性能を維持しつつ、耐隙間腐食性を改良することができる流体部品を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を解決するための流体部品を提供するものであって、上述の観点から、バルブ、継手などの流体部品がさらされてすきま腐食が起こる薬品や食品環境の調査を実施した。その結果、多くの場合、すきま腐食損傷が生じるのは薬品や食品中に少なからず塩化物イオンが含有されていることをつきとめた。そして、これらのすきま腐食を評価する腐食環境としては海水環境で模擬可能との知見を得るにいたったのである。こうした結果を背景にその後、自然海水中で種々のステンレス鋼製バルブの暴露試験を実施した。具体的には、バルブ内に常温の自然海水を約半年間流し続け腐食状況を観察し、すきま腐食損傷の有無の調査をおこなった。このようにして、鋭意努力をおこなった結果、従来から問題であったすきま腐食をおこさない製造・貯蔵・輸送の流体流路開閉および流体流量制御用バルブ、製造・貯蔵・輸送の配管用管継手を特定するに至り本発明を完成したものであって、その要旨とするところは以下の通りである。
【０００７】
この発明による流体部品は、配管および流体制御装置で使用されるバルブ、継手などの流体部品であって、複数の構成部材によって構成されているものにおいて、複数の構成部材のうち他の構成部材のいずれかに接触する接触面を有しかつその接触面の端が流体部品の外面に露出するようになされている所定の金属製部材が、重量％で、Ｃ：０．００１〜０．０１％、Ｓｉ：５％以下、Ｍｎ：２％以下、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：１００ｐｐｍ以下、Ｏ：５０ｐｐｍ以下で、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｎｉ：１５〜２５％、Ｍｏ：４．５〜７．０％、Ｃｕ：０．５〜３．０％、Ｎ：０．１〜０．３％を含みかつ、残部が実質的にＦｅとその他の不可避的不純物からなる合金とされるとともに、合金の各成分の複合添加を基本に耐すきま腐食性を確保するため重量％で表示した次式のＣＲＩ（Ｃｒｅｖｉｃｅ　Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　Ｉｎｄｅｘ：耐すきま腐食性指標）値が４０≦ＣＲＩ≦５５であることを特徴とするものである。
【０００８】
ＣＲＩ＝［Ｃｒ］＋４×［Ｍｏ］＋３０×［Ｎ］。
【０００９】
さらに、Ｗ：２％以下、Ｖ：２％以下をそれぞれ１種または２種以上含有することが好ましい。
【００１０】
この発明の流体部品によると、流体部品の複数の構成部材のうち他の構成部材のいずれかに接触する接触面を有しかつその接触面の端が流体部品の外面に露出するようになされている所定の金属製部材、すなわち、隙間腐食を受けやすい部材の材質が重量％で、Ｃ：０．００１〜０．０１％、Ｓｉ：５％以下、Ｍｎ：２％以下、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：１００ｐｐｍ以下、Ｏ：５０ｐｐｍ以下で、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｎｉ：１５〜２５％、Ｍｏ：４．５〜７．０％、Ｃｕ：０．５〜３．０％、Ｎ：０．１〜０．３％を含みかつ、残部が実質的にＦｅとその他の不可避的不純物からなる合金とされるとともに、合金の各成分の複合添加を基本に耐すきま腐食性を確保するため重量％で表示したＣＲＩ＝［Ｃｒ］＋４×［Ｍｏ］＋３０×［Ｎ］から求まるＣＲＩ値が４０≦ＣＲＩ≦５５の範囲に設定されていることにより、耐隙間腐食性向上に伴うデメリットとされていた強度低下および硬度低下を伴うことなく、耐隙間腐食性を向上することができる。
【００１１】
金属部材の表面粗さは、Ｒａ１以下、より好ましくは、Ｒａ０．２以下とされていることが好ましい。
【００１２】
流体部品としては、継手およびバルブなどが例示されるが、これに限らず、種々のものが可能である。
【００１３】
例えば、流体部品が、ボディ、アクチュエータおよびねじ部材を備えたバルブであり、ボディ、アクチュエータおよびねじ部材のうちの少なくとも１つが所定の金属製（すなわち上記合金製）部材とされていることがあり、また、流体部品が、金属製ボディと金属製ボンネットとで非金属製ダイヤフラムが挟持されているダイヤフラムバルブであり、ボディおよびボンネットの両方が所定の金属製（すなわち上記合金製）部材とされていることがある。後者の場合、ボディおよびボンネットのダイヤフラム挟持部分は、極めて隙間腐食が起こりやすい状態にあり、この部分の耐隙間腐食性を向上することにより、ダイヤフラムバルブ全体としての耐久性を飛躍的に向上させることができる。
【００１４】
さらにまた、流体部品が、管状の継手部材の外周に設けられたおねじ部に袋ナットを締め付けることによって組み立てられる管継手であり、継手部材および袋ナットのうちの少なくとも１つが所定の金属製（すなわち上記合金製）部材とされていることがある。
【００１５】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。なお、本発明は、ここで図示する図面に限定されるものではない。
【００１６】
図１は、この発明の流体部品の第１実施形態を示している。第１実施形態の説明において、図の左右を左右というものとする。
【００１７】
この実施形態の流体部品（１）は、ニードルストップバルブであり、管状の左方突出部（８）および管状の右方突出部（９）を下部に有する有底円筒状のボディ（２）と、ボディ（２）内に上下移動可能に挿入された円柱状ステム（３）と、ボディ（２）の上部内に嵌め入れられてステム（３）の上下移動を案内する円筒状ガイド（４）と、ボディ（２）の上部外周面に設けられたおねじ部（１０）の下端部にねじ合わされたパネルナット（５）および同頂部にねじ合わされた袋ナット（６）と、ステム（３）の上端部に設けられたハンドル（７）とを備えている。
【００１８】
ステム（３）、ガイド（４）、袋ナット（６）およびハンドル（７）がこの流体部品（１）のアクチュエータを構成している。
【００１９】
ボディ（２）の下部には、中心部近くから若干左上がりにのびて左方突出部（８）内通路に通じる流体流入通路（２ａ）と、流体流入通路（２ａ）の中心側端部よりも上方の位置から若干右下がりにのびて右方突出部（９）内通路に通じる流体流出通路（２ｂ）と、両通路（２ａ）（２ｂ）を連通するように上下方向にのびる連通路（２ｃ）とが設けられている。連通路（２ｃ）は、下部が上部よりも小径の段付き状とされている。連通路（２ｃ）よりも上方のボディ（２）の内周面は、上下方向にのびるステム案内路（１１）とされている。ステム案内路（１１）の下部には、連通路（２ｃ）に若干かかるようにめねじ部（１１ａ）が設けられており、同上部は、めねじ部（１１ａ）より大径とされており、ここに円筒状ガイド（４）が嵌め入れられている。
【００２０】
ステム（３）は、下端部（３ａ）が先細り円錐状とされており、円錐状部分（３ａ）の上方の部分に、他の部分よりも大径でボディ（２）のめねじ部（１１ａ）にねじ合わされているおねじ部（３ｂ）が設けられている。
【００２１】
ガイド（４）は、その上端部をボディの上端面よりも突出させるように、めねじ部（１１ａ）上端の段部によって受け止められている。袋ナット（６）の頂壁には、ステム（３）の上端部を挿通させる貫通孔が設けられており、この袋ナット（６）がボディ（２）のおねじ部（１０）にねじ合わされることにより、ガイド（４）がボディ（２）に固定されている。ステム（３）の上端部は、袋ナット（６）よりも上方に突出させられており、ここにハンドル（７）が取り付けられている。
【００２２】
ボディ（２）下部の管状左方突出部（８）および右方突出部（９）には、それぞれ管継手部が形成されており、各突出部（８）（９）から突出した管の周囲に嵌められるフロントリング（１２）およびバックリング（１３）と、フロントリング（１２）およびバックリング（１３）を締付けて管を各突出部（８）（９）に固定する袋ナット（１４）とが各突出部（８）（９）に配置されている。
【００２３】
各部材（２）（３）（４）（５）（６）（７）の材質については、ガイド（４）は、ＰＴＦＥ＋ＰＦＡ製で、ハンドル（７）がＡＤＣ１２製であり、ボディ（２）、ステム（３）、パネルナット（５）および袋ナット（６）は、重量％で、Ｃ：０．００１〜０．０１％、Ｓｉ：５％以下、Ｍｎ：２％以下、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：１００ｐｐｍ以下、Ｏ：５０ｐｐｍ以下で、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｎｉ：１５〜２５％、Ｍｏ：４．５〜７．０％、Ｃｕ：０．５〜３．０％、Ｎ：０．１〜０．３％を含みかつ、残部が実質的にＦｅとその他の不可避的不純物からなる合金とされるとともに、合金の各成分の複合添加を基本に耐すきま腐食性を確保するため重量％で表示したＣＲＩ＝［Ｃｒ］＋４×［Ｍｏ］＋３０×［Ｎ］から求まるＣＲＩ値が４０≦ＣＲＩ≦５５の範囲に設定されている。
【００２４】
すなわち、ボディ（２）とナット（５）（６）先端部との接触部分、袋ナット（６）頂壁貫通孔周面とステム（３）との接触部分などは、隙間腐食が発生しやすい箇所であり、隙間腐食の起こりやすい使用状態にある金属製部材（２）（３）（５）（６）が、上記の合金製とされている。さらに、各金属製部材（２）（３）（６）の接触部分の表面は、Ｒａ＝０．１程度の表面粗さに仕上げられており、上記組成のステンレス鋼の採用との相乗効果により、耐隙間腐食性が向上させられている。
【００２５】
なお、ボディ（２）下部の管状左方突出部（８）および右方突出部（９）に形成される管継手部のバックリング（１３）および袋ナット（１４）についても、隙間腐食向上のために、上記の合金製とされていることが好ましい。
【００２６】
図２および図３は、この発明の流体部品の第２実施形態を示している。図２は、通路閉鎖状態を、図３は通路開放状態をそれぞれ示している。
【００２７】
この実施形態の流体部品（２１）は、ダイアフラムバルブであり、流体流入通路（２２ａ）および流体流出通路（２２ｂ）を有するボディ（２２）と、ボディ（２２）の流体通路（２２ａ）（２２ｂ）を開閉するダイヤフラム（２３）と、ダイヤフラム（２３）を開位置と閉位置とに移動させるアクチュエータ（２４）とを備えている。
【００２８】
ボディ（２２）は、中央部に上向きの円形凹所（２２ｃ）を有しており、流体流入通路（２２ａ）および流体流出通路（２２ｂ）の各内側端部は、この凹所（２２ｃ）に開口している。
【００２９】
ダイヤフラム（２３）は、吊り金具（２３ｃ）の先端が埋設された方形ダイヤフラム（２３ａ）と、この方形ダイヤフラム（２３ａ）の上面に密着して設けられた円形ダイヤフラム（２３ｂ）とからなる。ダイヤフラム（２３）は、中央部が下方に突出するように成形されており、図２に示す通路閉鎖状態において、その中央部がボディ（２２）の凹所（２２ｃ）底面に当接することにより、流体流入通路（２２ａ）から流体流出通路（２２ｂ）に至る通路を閉鎖するようになされている。これにより、ボディ（２２）の凹所（２２ｃ）側には、ダイヤフラム（２３）を受ける突起（ウエア部）は存在せず、ボディ（２２）内通路がストレートとなされている。
【００３０】
アクチュエータ（２４）は、頂壁を有する円筒状に形成されたボンネット（２５）と、ボンネット（２５）の頂壁に被せられたケーシング（２６）と、下端部がダイヤフラム（２３）の吊り金具（２３ｃ）に結合され、上端部がケーシング（２６）よりも上方に突出させられているステム（２７）と、ケーシング（２６）内に上下移動可能に配置されてステム（２７）の中間部分に固定されているピストン（２８）と、ステム（２７）下端部に設けられたダイヤフラム押さえ（２９）とを有している。そして、ダイヤフラム（２３）の方形ダイヤフラム（２３ａ）の外周縁部がボンネット（２５）のフランジ部（２５ａ）とボディ（２２）の開口縁部（２２ｄ）とによって挟持されるように、ボディ（２２）、ダイヤフラム（２３）およびアクチュエータ（２４）が重ね合わされて、図示省略したねじ部材によって結合されることにより、ダイヤフラムバルブ（２１）が組み立てられている。
【００３１】
図２に示す通路閉鎖状態において、ピストン（２８）よりも下方のケーシング（２６）内に圧縮空気が導入されると、図３に示すように、ピストン（２８）およびステム（２７）が上方に移動し、ボディ（２２）の凹所（２２ｃ）内に位置させられていたダイヤフラム（２３）も上方に移動して通路開放状態となり、ボディ（２２）内には、流体流入通路（２２ａ）から流体流出通路（２２ｂ）に至るストレートな流路すなわち溜まりがない流路が形成される。通路開放状態では、ダイヤフラム（２３）は、弾性変形により、ボンネット（２５）のフランジ部（２５ａ）とボディ（２２）の開口縁部（２２ｄ）とによって挟持された外周縁部と中央部との間の環状部分が上に凸となるように変形する。
【００３２】
各部材（２２）（２３）（２５）（２６）（２７）（２８）の材質については、ピストン（２８）は、ＳＵＳＦ３１６Ｌ製であり、ダイヤフラム（２３）は、方形ダイヤフラム（３ａ）がＰＴＦＥ製で、円形ダイヤフラム（３ｂ）がブチルゴム製であり、ボディ（２２）、ボンネット（２５）、ケーシング（２６）およびステム（２７）は、重量％で、Ｃ：０．００１〜０．０１％、Ｓｉ：５％以下、Ｍｎ：２％以下、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：１００ｐｐｍ以下、Ｏ：５０ｐｐｍ以下で、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｎｉ：１５〜２５％、Ｍｏ：４．５〜７．０％、Ｃｕ：０．５〜３．０％、Ｎ：０．１〜０．３％を含みかつ、残部が実質的にＦｅとその他の不可避的不純物からなる合金とされるとともに、合金の各成分の複合添加を基本に耐すきま腐食性を確保するため重量％で表示したＣＲＩ＝［Ｃｒ］＋４×［Ｍｏ］＋３０×［Ｎ］から求まるＣＲＩ値が４０≦ＣＲＩ≦５５の範囲に設定されている。
【００３３】
すなわち、ボディ（２２）とボンネット（２５）とのダイヤフラム（２３）を介しての突き合わせ部、ボンネット（２５）とケーシング（２６）との結合部、ケーシング（２６）頂壁貫通孔周面とステム（２７）との接触部分などは、隙間腐食が発生しやすい箇所であり、隙間腐食の起こりやすい使用状態にある金属製部材（２２）（２５）（２６）（２７）が、上記の合金製とされている。さらに、各金属製部材（２２）（２５）（２６）（２７）の接触部分の表面は、Ｒａ＝０．１程度の表面粗さに仕上げられており、上記組成のステンレス鋼の採用との相乗効果により、耐隙間腐食性が向上させられている。
【００３４】
図４および図５は、この発明の流体部品の第３実施形態を示している。第３実施形態の説明において、図の左を前、右を後というものとする。
【００３５】
この実施形態の流体部品（３０）は、管継手であり、後端側から管（３２）が挿入される管状ボディ（継手部材）（３１）と、ボディ（３１）の後端側から突出した管（３２）の周囲に嵌められるフロントリング（３３）およびバックリング（３４）と、フロントリング（３３）およびバックリング（３４）を締付けて管（３２）をボディ（３１）に固定する袋ナット（３５）とを備えている。
【００３６】
ボディ（３１）の中間部外周に外向きフランジ（３６）が形成され、その前後両端部の外周におねじ部（３７）（３８）がそれぞれ形成されている。ボディ（３１）の後端部の内周には、前側の部分より少し内径の大きい大径部（３１ａ）が形成され、その後端部内周には、前細り状のテーパ面（３１ｂ）が形成されている。
【００３７】
袋ナット（３５）の前端部側の内周に、めねじ（３５ａ）が形成されており、これがボディ（３１）の後端部のおねじ部（３８）にねじ嵌められている。袋ナット（３５）の後端には、内向きフランジ（３５ｂ）が形成されている。
【００３８】
フロントリング（３３）の外周には、ボディ（３１）後端のテーパ面（３１ｂ）に合致するテーパ面（３３ａ）が形成され、同後端部内周には前細りテーパ状の環状凹部（３３ｂ）が形成されている。バックリング（３４）の前端には、フロントリング（３３）の凹部（３３ｂ）に嵌まり込む前細りテーパ状の環状凸部（３４ａ）が形成されている。
【００３９】
上記管継手（３０）において、袋ナット（３５）を締付けると、袋ナット（３５）の内向きフランジ（３５ｂ）の前面がバックリング（３４）の後面に当り、これを前進させる。すると、バックリング（３４）の凸部（３４ａ）がフロントリング（３３）の凹部（３３ｂ）内に嵌まり込み、フロントリング（３３）をバックリング（３４）とともに前進させ、フロントリング（３３）の前端部がボディ（３１）のテーパ面（３１ｂ）に当る。さらに、締め付けると、フロントリング（３３）およびバックリング（３４）の各前端部が内方に変形させられて、管（３２）に食い込み、管（３２）が強く締付けられる。
【００４０】
各部材（３１）（３３）（３４）（３５）の材質については、フロントリング（３３）は、ＳＵＳ３１６製であり、ボディ（３１）、バックリング（３４）および袋ナット（３５）は、重量％で、Ｃ：０．００１〜０．０１％、Ｓｉ：５％以下、Ｍｎ：２％以下、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：１００ｐｐｍ以下、Ｏ：５０ｐｐｍ以下で、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｎｉ：１５〜２５％、Ｍｏ：４．５〜７．０％、Ｃｕ：０．５〜３．０％、Ｎ：０．１〜０．３％を含みかつ、残部が実質的にＦｅとその他の不可避的不純物からなる合金とされるとともに、合金の各成分の複合添加を基本に耐すきま腐食性を確保するため重量％で表示したＣＲＩ＝［Ｃｒ］＋４×［Ｍｏ］＋３０×［Ｎ］から求まるＣＲＩ値が４０≦ＣＲＩ≦５５の範囲に設定されている。
【００４１】
すなわち、ボディ（３１）と袋ナット（３５）とのねじ合わせ部、袋ナット（３５）とバックリング（３４）との接触部分などは、隙間腐食が発生しやすい箇所であり、隙間腐食の起こりやすい使用状態にある金属製部材（３１）（３４）（３５）が、上記の合金製とされている。
【００４２】
図６は、この発明の流体部品の第４実施形態を示している。
【００４３】
この実施形態の流体部品（４０）は、管継手であり、互いに連通する流体通路（４１ｂ）（４２ｂ）を有している管状の第１および第２の継手部材（４１）（４２）と、両継手部材（４１）（４２）の突き合わせ端面間に介在させられるガスケット（４３）と、両継手部材（４１）（４２）を結合するねじ手段とを備え、第１および第２継手部材（４１）（４２）の突き合わせ端面には、ガスケット押さえ用の環状突起（４１ａ）（４２ａ）が設けられており、第２継手部材（４２）の端部近くには、フランジ部（４２ｃ）が設けられている。ねじ手段は、第１継手部材（４１）に設けられたおねじ部（４６）と、頂壁内面がフランジ部（４２ｃ）にスラストリング（４５）を介して当接するように第２継手部材（４２）に嵌められかつ第１継手部材（４１）のおねじ部（４６）にねじ合わされている袋ナット（４４）とよりなる。
【００４４】
この管継手（４０）では、第１の継手部材（４１）にねじ合わされた袋ナット（４４）を締め付けることにより、ガスケット（４３）が変形して適正なシール力が得られる。
【００４５】
各部材（４１）（４２）（４３）（４４）の材質については、ガスケット（４３）は、ＳＵＳ３１６製であり、第１継手部材（４１）、第２継手部材（４３）および袋ナット（４４）は、重量％で、Ｃ：０．００１〜０．０１％、Ｓｉ：５％以下、Ｍｎ：２％以下、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：１００ｐｐｍ以下、Ｏ：５０ｐｐｍ以下で、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｎｉ：１５〜２５％、Ｍｏ：４．５〜７．０％、Ｃｕ：０．５〜３．０％、Ｎ：０．１〜０．３％を含みかつ、残部が実質的にＦｅとその他の不可避的不純物からなる合金とされるとともに、合金の各成分の複合添加を基本に耐すきま腐食性を確保するため重量％で表示したＣＲＩ＝［Ｃｒ］＋４×［Ｍｏ］＋３０×［Ｎ］から求まるＣＲＩ値が４０≦ＣＲＩ≦５５の範囲に設定されている。
【００４６】
すなわち、第１継手部材（３１）と袋ナット（４４）とのねじ合わせ部、袋ナット（４４）頂壁貫通孔周面と第２継手部材（４３）との接触部分などは、隙間腐食が発生しやすい箇所であり、隙間腐食の起こりやすい使用状態にある金属製部材（４１）（４３）（４４）が、上記の合金製とされている。
【００４７】
本発明は、特に薬品及び食品を製造・貯蔵・輸送する際に用いられる流体部品で生じるすきま腐食損傷に対して流体部品の化学成分と耐すきま腐食性指標ＣＲＩ値を厳密に限定することで優れた耐久性を得るものである。この目的のために本発明者らは流体部品の材質であるステンレス鋼中の主要合金成分であるＣｒ量，Ｎｉ量，Ｍｏ量，Ｃｕ量，Ｎ量，Ｗ量，Ｖ量を限られた範囲で耐すきま腐食性指標ＣＲＩ値の下限値以上に限定すると、上記環境において優れた耐久性が得られることを見いだしたのである。
【００４８】
以下に、本発明にかかる流体部品を構成する合金（ステンレス鋼）の構成要件の限定理由を述べる。
【００４９】
［Ｃ量：０．００１〜０．０１％］
Ｃは一般的にステンレス鋼の耐食性に有害であるが、強度の観点からある程度の含有量は必要である。０．００１％未満の極低Ｃ量では製造コストが高くなる。また、０．０１％を越えると耐食性を大幅に劣化させるため０．００１％以上０．０１％以下とした。
【００５０】
［Ｓｉ量：５％以下］
Ｓｉはステンレス鋼の耐酸化性の向上に有効な元素である。５％を越えると熱間加工性が著しく劣化する。よって、Ｓｉ量を５．０％以下に限定した。
【００５１】
［Ｍｎ量：２％以下］
Ｍｎはオ−ステナイト安定化元素であり、高価なＮｉの代替として添加することが可能であるが、本発明の対象としている塩水中での耐食性は、２．０％超では効果がなく、耐食性に影響を及ぼさないＭｎ量の上限として２．０％以下とした。
【００５２】
［Ｐ量：０．０３％以下］
Ｐは耐食性および熱間加工性の観点から少ないことが望ましい。０．０３％を超えると熱間加工性が極端に劣化する。よって、Ｐ量は０．０３％以下とした。
【００５３】
［Ｓ量：１００ｐｐｍ以下］
Ｓは耐食性もさることながら熱間加工性にも著しく影響する元素で、その量は低いほど良い。そこでＳ量は１００ｐｐｍ（０．０１％）以下とした。
【００５４】
［Ｏ量５０ｐｐｍ以下］
ＯもＳと同様に熱間加工性に著しく影響する元素であり、低いほど良い。Ｏは通常のステンレス鋼製鋼法で得られる５０ｐｐｍ以下と限定した。
【００５５】
［Ｃｒ量：１８％以上２５％以下］
Ｃｒは本発明の基本成分である。Ｎｉ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｎと共存した形で添加される。良好な耐食性を得るには１８％以上の添加が必要である。Ｃｒ量が多いほど耐食性は向上するが、２５％を超える場合には製造性がやや困難になり、経済的にも高価となる。よって、Ｃｒ量の範囲を１８％以上２５％以下に限定した。
【００５６】
［Ｎｉ量：１５％以上２５％以下］
ＮｉはＣｒ，Ｍｏ，Ｃｕ，Ｎとともに本発明のステンレス鋼の基本成分である。また、ステンレス鋼の厚板製造を容易にするために金属組織をオ−ステナイト相にする必要があり、Ｎｉ添加は必須である。本発明鋼をオ−ステナイト相にするための最低限のＮｉ量は１５％である。また、Ｎｉ量が多すぎると価格が高くなるだけでなく製造性も困難になる。経済的にも安価でオ−ステナイト相を保つＮｉ量の上限として２５％とした。
【００５７】
［Ｍｏ量：４．５％以上７．０％以下］
ＭｏはＣｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｎとともに本発明のステンレス鋼の基本成分である。塩水環境中で高い耐食性を得るために必須な元素である。４．５％〜７．０％の範囲でＣｒ，Ｎと共存して効果的になる。４．５％未満では耐食性が不十分となるが、７．０％を越えても耐食性の改善効果が飽和し、製造製が困難となりかつ高価となる。
【００５８】
［Ｃｕ量：０．５％以上３．０％以下］
ＣｕはＣｒ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｎと共存の形で塩水環境で高い耐食性を得るために必須な元素である。０．５％以上の添加で共存添加効果が著しく、他方、３．０％を越えると耐食性は飽和し、かつ、熱間加工性を劣化させる。よって、Ｃｕ量を０．５％〜３．０％に限定した。
【００５９】
［Ｎ量０．１％以上０．３％以下］
ＮはＣｒ，Ｎｉ，Ｍｏ，Ｃｕと共存した形で基本成分として添加される。Ｎは強いオ−ステナイト形成元素であると同時にステンレス鋼に発生するすきま腐食の進行を阻害する元素でもある。安定した耐食性を得るためには少なくとも０．１％以上のＮ量が必要である。また、０．３％以上の添加は製鋼上、非常に困難であり、かつステンレス鋼の熱間加工性を劣化させる。よって、Ｎ量の範囲を０．１％以上０．３％以下と限定した。
【００６０】
［Ｗ量：２％以下］
ＷはＣｒ，Ｍｏ，Ｎ，Ｖと共存した形で添加すると不動態皮膜がさらに安定化し、海水中でのステンレス鋼の耐すきま腐食性を向上させる。環境に応じて２％以下で添加する。というのは２％を越えて添加すると熱間加工性を著しく阻害するからである。
【００６１】
［Ｖ量：２％以下］
ＶをＣｒ，Ｍｏ，Ｎ，Ｗと共存した形で添加すると不動態皮膜がさらに安定化され、海水中での耐すきま腐食性が向上する。環境に応じて２％以下で添加する。Ｖ量が多いほど耐すきま腐食性は向上するが、２％を超えて添加するとステンレス鋼の熱間加工性が著しく劣化し、鋼製造が困難となり、経済的にも高価となる。よって、Ｖ量の上限を２％に限定した。
【００６２】
［ＣＲＩ値４０以上５５以下］
［Ｃｒ］＋４×［Ｍｏ］＋３０×［Ｎ］で計算されるＣＲＩ値が４０以上であれば実質的にステンレス鋼にはすきま腐食は発生しない。また、５５を超えると鋼製造コストが多大となり、汎用性に問題が生じたり、バルブ製造コストも増大する。よって、優れた耐すきま腐食性の確保と低コスト化の観点からＣＲＩ値の限定範囲を４０以上５５以下とした。
【００６３】
上記第１から第４までの実施形態において、上記の合金製とされた各金属製部材（２）（３）（６）（２２）（２５（２６）（２７）（３１）（３４）（３５）（４１）（４３）（４４）の接触部分の表面は、Ｒａ＝０．１程度の表面粗さに仕上げられている。これにより、耐隙間腐食性がより起こりにくいようになされている。
【００６４】
【実施例】
以下に実施例に基づいて本発明を説明する。
【００６５】
表１は本発明流体部品ならびに比較品の化学組成および常温の自然海水を約半年間流し続けたあとのすきま腐食損傷の有無及び総合的な評価をおこなった結果を比較したものである。
【００６６】
流体部品用の素材はそれぞれ電気炉−ＡＯＤ法及び電気炉−ＶＡＣ法によって溶製した。これらの溶鋼を連続スラブに通常条件で鋳造した。さらに、１１５０℃から１２５０℃で０．５から１時間のソーキング処理を施した。表面手入れ後、図２および図３に示したバルブを製作し、溶体化処理をおこない、それぞれの試験に供した。表面粗さについては、いずれもＲａ＝０．１とした。
【００６７】
総合的な評価は自然海水中の暴露試験結果とＣＲＩ値から以下のようにおこなった。
【００６８】
◎印：すきま腐食損傷がなく、ＣＲＩ値が４０以上５５以下を満足するバルブ。
【００６９】
×印：上記条件のいずれか一方または、両方を満足しないバルブ。
【００７０】
表１において、ＣＲＩ値が３５未満のものは、全て隙間腐食が発生しており、また、ＣＲＩ値が４２．９３であるバルブ番号５のものでは、Ｎｉ，ＭｏおよびＣｕの量が少なく、Ｃｒの量だけを多くしてＣＲＩ値を大きくしても、それだけでは隙間腐食を防ぐことはできないことを意味している。そして、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｎｉ：１５〜２５％、Ｍｏ：４．５〜７．０％、Ｃｕ：０．５〜３．０％、Ｎ：０．１〜０．３％の範囲を守って、ＣＲＩ値を４０以上としたものは、いずれも隙間腐食は発生していない。
【００７１】
表１の結果から本発明による流体部品が極めて優れた耐すきま腐食性を有していることがわかる。
【００７２】
【表１】

【００７３】
【００７４】
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明のバルブの使用により薬品および食品によるすきま腐食損傷が激減し、腐食損傷部の補修・交換することなくバルブの長期にわたる耐久性を確保することが可能となった。したがって、本発明の価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による流体部品の第１実施形態としてのバルブを示す断面図である。
【図２】この発明による流体部品の第２実施形態としてのダイヤフラムバルブの流路閉鎖状態を示す断面図である。
【図３】図２のバルブの流路開放状態を示す縦断面図である。
【図４】この発明による流体部品の第３実施形態としての管継手を示す分解縦断面図である。
【図５】図４の管継手の組立状態を示す縦断面図である。
【図６】この発明による流体部品の第４実施形態としての管継手を示す分解縦断面図である。
【符号の説明】
（１）　　　バルブ（流体部品）
（２）　　　ボディ
（３）　　　ステム
（６）　　　袋ナット
（２１）　　　ダイヤフラムバルブ（流体部品）
（２２）　　　ボディ
（２３）　　　ダイヤフラム
（２５）　　　ボンネット
（２６）　　　ケーシング
（２７）　　　ステム
（３０）　　　管継手（流体部品）
（３１）　　　ボディ（継手部材）
（３４）　　　バックリング
（３５）　　　袋ナット
（４０）　　　管継手（流体部品）
（４１）　　　第１継手部材
（４２）　　　第２継手部材
（４４）　　　袋ナット

Claims

配管および流体制御装置で使用されるバルブ、継手などの流体部品であって、複数の構成部材によって構成されているものにおいて、複数の構成部材のうち他の構成部材のいずれかに接触する接触面を有しかつその接触面の端が流体部品の外面に露出するようになされている所定の金属製部材が、重量％で、Ｃ：０．００１〜０．０１％、Ｓｉ：５％以下、Ｍｎ：２％以下、Ｐ：０．０３％以下、Ｓ：１００ｐｐｍ以下、Ｏ：５０ｐｐｍ以下で、Ｃｒ：１８〜２５％、Ｎｉ：１５〜２５％、Ｍｏ：４．５〜７．０％、Ｃｕ：０．５〜３．０％、Ｎ：０．１〜０．３％を含みかつ、残部が実質的にＦｅとその他の不可避的不純物からなる合金とされるとともに、合金の各成分の複合添加を基本に耐すきま腐食性を確保するため重量％で表示した次式のＣＲＩ（Ｃｒｅｖｉｃｅ　Ｃｏｒｒｏｓｉｏｎ　Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ　Ｉｎｄｅｘ：耐すきま腐食性指標）値が４０≦ＣＲＩ≦５５であることを特徴とする流体部品。
ＣＲＩ＝［Ｃｒ］＋４×［Ｍｏ］＋３０×［Ｎ］
さらに、Ｗ：２％以下、Ｖ：２％以下をそれぞれ１種または２種以上含有することを特徴とする請求項１の流体部品。
流体部品が、ボディ、アクチュエータおよびねじ部材を備えたバルブであり、ボディ、アクチュエータおよびねじ部材のうちの少なくとも１つが所定の金属製部材とされている請求項１または２の流体部品。
流体部品が、金属製ボディと金属製ボンネットとで非金属製ダイヤフラムが挟持されているダイヤフラムバルブであり、ボディおよびボンネットの両方が所定の金属製部材とされている請求項１または２の流体部品。
流体部品が、管状の継手部材の外周に設けられたおねじ部に袋ナットを締め付けることによって組み立てられる管継手であり、継手部材および袋ナットのうちの少なくとも１つが所定の金属製部材とされている請求項１または２の流体部品。