JP2637039B2 - 海水及び塩化物を含有する流体用弁の弁座 - Google Patents
海水及び塩化物を含有する流体用弁の弁座Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、海水または塩化物を含
有する流体で使用される弁の弁座に関する。特に、オー
ステナイト系ステンレス鋼製、またはＣｏ基あるいはＮ
ｉ基製の弁、例えば、逆止弁、球型弁等の弁座に関する
ものである。
有する流体で使用される弁の弁座に関する。特に、オー
ステナイト系ステンレス鋼製、またはＣｏ基あるいはＮ
ｉ基製の弁、例えば、逆止弁、球型弁等の弁座に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、前記したような弁の弁座には、図
３（ａ）に示すように、その材料として、Ｃ：１〜３
％、Ｃｒ：２５〜３２％、及びＷ：２〜１７％を含有す
るＣｏ基合金が使用され、弁座材（５）として、弁の弁
座部基材（４）に、ガスまたは電弧で直接溶接されて使
用されていた。このため、弁座に隣接する、Ｃ：０.０
８％以下であるステンレス鋼弁あるいはＣ：０.１５％
以下であるＣｏ基やＮｉ基弁の基材には、以下の原因に
よって、炭素の富化が生じていた。 1） ガス溶接の場合には、溶接に使用するアセチレン
焔からの浸炭。 2） 電弧溶接の場合には、高炭素の弁座用合金が、基
材と融合することによる、炭素量の増加。 3） また、これらの弁は、弁座基材へ上記合金を溶接
した後、応力除去と熱影響部の炭化物を固溶するため
に、１０００℃〜１１５０℃で溶体化処理が行われる
が、合金の炭素量が高いために溶接合金から基材へ炭素
が移行する。
３（ａ）に示すように、その材料として、Ｃ：１〜３
％、Ｃｒ：２５〜３２％、及びＷ：２〜１７％を含有す
るＣｏ基合金が使用され、弁座材（５）として、弁の弁
座部基材（４）に、ガスまたは電弧で直接溶接されて使
用されていた。このため、弁座に隣接する、Ｃ：０.０
８％以下であるステンレス鋼弁あるいはＣ：０.１５％
以下であるＣｏ基やＮｉ基弁の基材には、以下の原因に
よって、炭素の富化が生じていた。 1） ガス溶接の場合には、溶接に使用するアセチレン
焔からの浸炭。 2） 電弧溶接の場合には、高炭素の弁座用合金が、基
材と融合することによる、炭素量の増加。 3） また、これらの弁は、弁座基材へ上記合金を溶接
した後、応力除去と熱影響部の炭化物を固溶するため
に、１０００℃〜１１５０℃で溶体化処理が行われる
が、合金の炭素量が高いために溶接合金から基材へ炭素
が移行する。
【０００３】このようにして、炭素富化の生じた弁座隣
接部の基材の結晶粒界及び粒内には、Ｃｒを主体とする
炭化物が、溶体化処理後も残留していた。このため、こ
のような弁座を有する弁を、海水弁あるいは塩化物を含
有する流体の化学工業用弁として使用すると、弁座隣接
部に粒界腐食を主体とする腐食や粒内割れを伴う応力腐
食割れが生じ、弁座下部に割れ（６）が生じたり、場合
によっては、弁座が剥離することがあった。弁座下部の
割れ（６）の部分を拡大して模式的に示せば、図３
（ｂ）の通りであり、（７）は基材の結晶粒界に析出し
た炭化物、（８）は粒内に析出した炭化物を示す。
接部の基材の結晶粒界及び粒内には、Ｃｒを主体とする
炭化物が、溶体化処理後も残留していた。このため、こ
のような弁座を有する弁を、海水弁あるいは塩化物を含
有する流体の化学工業用弁として使用すると、弁座隣接
部に粒界腐食を主体とする腐食や粒内割れを伴う応力腐
食割れが生じ、弁座下部に割れ（６）が生じたり、場合
によっては、弁座が剥離することがあった。弁座下部の
割れ（６）の部分を拡大して模式的に示せば、図３
（ｂ）の通りであり、（７）は基材の結晶粒界に析出し
た炭化物、（８）は粒内に析出した炭化物を示す。
【０００４】特に、オーステナイト系ステンレス鋼弁で
は、基材であるステンレス鋼の熱膨張係数が、１７Ｘ１
０-6／℃と大きく、これに対して、上記Ｃｏ基合金の熱
膨張係数が１４Ｘ１０-6／℃と小さく、また、その強度
が９０kgf/mm2と大きいために、弁座の溶接後あるいは
溶接後の溶体化処理時の冷却過程で、基材の弁座隣接部
に、この鋼の耐力に相当する、約３０kgf/mm2程度の引
張残留応力が生じ、この応力が弁座隣接部の腐食を促進
するという問題があった。
は、基材であるステンレス鋼の熱膨張係数が、１７Ｘ１
０-6／℃と大きく、これに対して、上記Ｃｏ基合金の熱
膨張係数が１４Ｘ１０-6／℃と小さく、また、その強度
が９０kgf/mm2と大きいために、弁座の溶接後あるいは
溶接後の溶体化処理時の冷却過程で、基材の弁座隣接部
に、この鋼の耐力に相当する、約３０kgf/mm2程度の引
張残留応力が生じ、この応力が弁座隣接部の腐食を促進
するという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、海水や塩化
物を含有する流体に使用される弁の弁座隣接部の基材の
粒界腐食や応力腐食割れを防止することを目的としてな
されたものである。
物を含有する流体に使用される弁の弁座隣接部の基材の
粒界腐食や応力腐食割れを防止することを目的としてな
されたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
の解決について鋭意検討を行った結果、特定組成の合金
を弁座基材に上下二層溶接することにより、弁座隣接部
の基材の粒界腐食や応力腐食割れを防止することが可能
であることを見いだし、本発明を完成するに至った。即
ち、本発明によれば、弁座の下地盛金として、Ｃ：０.
１５％以下、Ｃｒ：１４〜２５％およびＮｉ：４５〜７
５％、場合によりさらにＡｌ：０.８〜２.０％を含有
し、残部は実質的にＦｅからなる合金が弁座基材に溶接
され、その上層に、Ｃ：０.１５％以下、Ｃｒ：２０〜
３０％、Ｓｉ：３〜７％、Ｆｅ：３〜８％およびＷ：１
〜３％を含有し、残部は実質的にＮｉよりなる合金が溶
接されていることを特徴とする、海水及び塩化物を含有
する流体用弁の弁座が提供される。
の解決について鋭意検討を行った結果、特定組成の合金
を弁座基材に上下二層溶接することにより、弁座隣接部
の基材の粒界腐食や応力腐食割れを防止することが可能
であることを見いだし、本発明を完成するに至った。即
ち、本発明によれば、弁座の下地盛金として、Ｃ：０.
１５％以下、Ｃｒ：１４〜２５％およびＮｉ：４５〜７
５％、場合によりさらにＡｌ：０.８〜２.０％を含有
し、残部は実質的にＦｅからなる合金が弁座基材に溶接
され、その上層に、Ｃ：０.１５％以下、Ｃｒ：２０〜
３０％、Ｓｉ：３〜７％、Ｆｅ：３〜８％およびＷ：１
〜３％を含有し、残部は実質的にＮｉよりなる合金が溶
接されていることを特徴とする、海水及び塩化物を含有
する流体用弁の弁座が提供される。
【０００７】本発明の弁座においては、上記したように
特定組成の合金を下地盛金として基材に溶接することが
重要である。該合金中のＮｉ含有量は基材溶接部の応力
腐食に大きな影響を与える。例えば、基材がオーステナ
イト系ステンレスで構成されている場合には、Ｎｉの含
有量が多くなる程、応力腐食割れに対する耐食性が良好
となり、Ｎｉ含有量が４５％以上であれば、塩化物を含
有する流体の応力腐食割れに対して免疫的となる。しか
し、Ｎｉ含有量が７５％を越えると高温高圧の純水及び
塩化物に対する応力腐食に対する免疫性が低下するので
好ましくない。
特定組成の合金を下地盛金として基材に溶接することが
重要である。該合金中のＮｉ含有量は基材溶接部の応力
腐食に大きな影響を与える。例えば、基材がオーステナ
イト系ステンレスで構成されている場合には、Ｎｉの含
有量が多くなる程、応力腐食割れに対する耐食性が良好
となり、Ｎｉ含有量が４５％以上であれば、塩化物を含
有する流体の応力腐食割れに対して免疫的となる。しか
し、Ｎｉ含有量が７５％を越えると高温高圧の純水及び
塩化物に対する応力腐食に対する免疫性が低下するので
好ましくない。
【０００８】下地盛の合金におけるＣｒ含有量は１４〜
２５％である。Ｃｒ含有量をこの範囲に維持することに
より、耐食性の維持および応力腐食割れを防止すること
ができる。該合金にＡｌを０.８〜２.０％含有させるこ
とができ、その結果合金中の耐応力腐食性に有害な窒素
が固定され、耐応力腐食性を間接的に向上させることが
できる。
２５％である。Ｃｒ含有量をこの範囲に維持することに
より、耐食性の維持および応力腐食割れを防止すること
ができる。該合金にＡｌを０.８〜２.０％含有させるこ
とができ、その結果合金中の耐応力腐食性に有害な窒素
が固定され、耐応力腐食性を間接的に向上させることが
できる。
【０００９】上記下地盛金の上層に溶接される合金は、
Ｃ：０.１５％以下、Ｃｒ：２０〜３０％、Ｓｉ：３〜
７％、Ｆｅ：３〜８％およびＷ：１〜３％を含有し、残
部は実質的にＮｉよりなるものである。このような特定
組成の合金を使用することにより、下地の耐食性、耐応
力腐食性、強度等に優れた弁座とすることができる。
Ｃ：０.１５％以下、Ｃｒ：２０〜３０％、Ｓｉ：３〜
７％、Ｆｅ：３〜８％およびＷ：１〜３％を含有し、残
部は実質的にＮｉよりなるものである。このような特定
組成の合金を使用することにより、下地の耐食性、耐応
力腐食性、強度等に優れた弁座とすることができる。
【００１０】下地および上層の合金の基材への溶接は、
電弧溶接、例えばＴＩＧ溶接またはＰＴＡ（プラズマ・
トランスファ・アーク）溶接等により行うことができ
る。下地層および上層の厚さは、通常、１〜４ｍｍ程
度、好ましくは２ｍｍ程度である。
電弧溶接、例えばＴＩＧ溶接またはＰＴＡ（プラズマ・
トランスファ・アーク）溶接等により行うことができ
る。下地層および上層の厚さは、通常、１〜４ｍｍ程
度、好ましくは２ｍｍ程度である。
【００１１】本発明による弁座は基材に下地盛金および
上層盛金が設けられているので、下記のような効果を有
している。下地盛金の効果として、 1） 弁座の下地盛をする時点で、合金と基材の融合部
の炭素量を実用上十分に低減できる。 2） 本合金自体は、Ｎｉ：４５〜７５％を含有してい
るため、塩化物を含有する流体中での応力腐食に対して
免疫的である。 3） Ｎｉ：４５〜７５％を含有する下地盛合金が、基
材であるオーステナイト系ステンレス鋼と溶接されるこ
とによって生じる融合部の熱膨脹係数は、ほぼ、ステン
レス鋼と同等となって、基材側の残留応力を低減する。
例えば、溶接によって、Ｎｉ：３０〜３５％となった融
合部の熱膨脹係数は、１７×１０-6／℃程度となる。ま
た、融合部は、基材よりもＮｉが多いために、耐応力腐
食性は基材より優れている。
上層盛金が設けられているので、下記のような効果を有
している。下地盛金の効果として、 1） 弁座の下地盛をする時点で、合金と基材の融合部
の炭素量を実用上十分に低減できる。 2） 本合金自体は、Ｎｉ：４５〜７５％を含有してい
るため、塩化物を含有する流体中での応力腐食に対して
免疫的である。 3） Ｎｉ：４５〜７５％を含有する下地盛合金が、基
材であるオーステナイト系ステンレス鋼と溶接されるこ
とによって生じる融合部の熱膨脹係数は、ほぼ、ステン
レス鋼と同等となって、基材側の残留応力を低減する。
例えば、溶接によって、Ｎｉ：３０〜３５％となった融
合部の熱膨脹係数は、１７×１０-6／℃程度となる。ま
た、融合部は、基材よりもＮｉが多いために、耐応力腐
食性は基材より優れている。
【００１２】また、上層盛金の効果として、 1） 弁座の上層に溶接する合金は、Ｎｉ：５２〜７３
％程度を含有しているので、下地盛金と同様に、応力腐
食に対して免疫的である。 2） Ｃ量を０.１５％以下としているので、下地盛金の
耐食性を害しない。 3） Ｓｉ量を３〜７％としているので、耐応力腐食性
は、Ｎｉの効果に加えて、更に、向上している。また、
Ｓｉの添加によって、上層盛金の硬さは３００〜４００
ＨＢの硬さとなり、弁座の硬さとして実用上十分な硬さ
を有している。 4） 盛金が、ホウ素を含有していないことから、高温
高圧水の中における応力腐食割れに対しても免疫性があ
る。 5） 上層に溶接する合金の熱膨脹係数は１３×１０-6
／℃程度となり、一方下地盛の合金の熱膨脹係数は１５
×１０-6／℃程度であるために、上層の溶接や熱処理時
に下地盛部に引張残留応力が生じるが、下地盛部と基材
との融合部の熱膨脹係数が基材と同等であり、上層溶接
部が基材と離れているため、基材には引張残留応力は生
じない。 このため、基材の応力腐食は、有効に防止できる。
％程度を含有しているので、下地盛金と同様に、応力腐
食に対して免疫的である。 2） Ｃ量を０.１５％以下としているので、下地盛金の
耐食性を害しない。 3） Ｓｉ量を３〜７％としているので、耐応力腐食性
は、Ｎｉの効果に加えて、更に、向上している。また、
Ｓｉの添加によって、上層盛金の硬さは３００〜４００
ＨＢの硬さとなり、弁座の硬さとして実用上十分な硬さ
を有している。 4） 盛金が、ホウ素を含有していないことから、高温
高圧水の中における応力腐食割れに対しても免疫性があ
る。 5） 上層に溶接する合金の熱膨脹係数は１３×１０-6
／℃程度となり、一方下地盛の合金の熱膨脹係数は１５
×１０-6／℃程度であるために、上層の溶接や熱処理時
に下地盛部に引張残留応力が生じるが、下地盛部と基材
との融合部の熱膨脹係数が基材と同等であり、上層溶接
部が基材と離れているため、基材には引張残留応力は生
じない。 このため、基材の応力腐食は、有効に防止できる。
【００１３】本発明の弁座は以上のような効果を有する
ので、弁座隣接部の基材及び弁座自体の応力腐食割れの
防止に有効であり、海水及びその他の塩化物を含む腐食
流体で使用されるステンレス鋼及びＣｏ基あるいはＮｉ
基弁の弁座に有効に適用できる。
ので、弁座隣接部の基材及び弁座自体の応力腐食割れの
防止に有効であり、海水及びその他の塩化物を含む腐食
流体で使用されるステンレス鋼及びＣｏ基あるいはＮｉ
基弁の弁座に有効に適用できる。
【００１４】
【実施例】図１により、本発明の弁座の具体例を説明す
る。図１は本発明の弁座の断面図を示すものである。図
２に示したような逆止弁において、弁座基材（４）に、
下地盛金（１）として、Ｃ：０.０２％、Ｃｒ：２３％
およびＮｉ：６１％を含有し、残部は実質的にＦｅから
なる合金を２ｍｍの厚さにティグ溶接した。次いで、そ
の上に、上層盛金（２）としてＣ：０.０２％、Ｃｒ：
２５％、Ｓｉ：５％、Ｆｅ：６％およびＷ：１.５％を
含有し、残部は実質的にＮｉよりなる合金を２ｍｍの厚
さに溶接した後、１０７０℃で溶体化処理を行った。こ
のようにして製造された逆止弁について、ＪＩＳ Ｇ０
５７５に規定する「ステンレス鋼の硫酸・硫酸銅腐食試
験」を行った。試験時間はＪＩＳの規定の１６時間より
苛酷な１５０時間を採用した。その結果、内盛隣接部に
僅かに結晶粒界が現れたのみで、割れの発生等は認めら
れなかった。
る。図１は本発明の弁座の断面図を示すものである。図
２に示したような逆止弁において、弁座基材（４）に、
下地盛金（１）として、Ｃ：０.０２％、Ｃｒ：２３％
およびＮｉ：６１％を含有し、残部は実質的にＦｅから
なる合金を２ｍｍの厚さにティグ溶接した。次いで、そ
の上に、上層盛金（２）としてＣ：０.０２％、Ｃｒ：
２５％、Ｓｉ：５％、Ｆｅ：６％およびＷ：１.５％を
含有し、残部は実質的にＮｉよりなる合金を２ｍｍの厚
さに溶接した後、１０７０℃で溶体化処理を行った。こ
のようにして製造された逆止弁について、ＪＩＳ Ｇ０
５７５に規定する「ステンレス鋼の硫酸・硫酸銅腐食試
験」を行った。試験時間はＪＩＳの規定の１６時間より
苛酷な１５０時間を採用した。その結果、内盛隣接部に
僅かに結晶粒界が現れたのみで、割れの発生等は認めら
れなかった。
【００１５】次に、下地盛材としてＣ：０.０２％、Ｃ
ｒ：２３％、Ｎｉ：６１％およびＡｌ：１.５％を含有
し、残部は実質的にＦｅからなる合金を使用した以外
は、上記と同様にして本発明の弁座を製造した。その評
価結果も上記と同様であった。
ｒ：２３％、Ｎｉ：６１％およびＡｌ：１.５％を含有
し、残部は実質的にＦｅからなる合金を使用した以外
は、上記と同様にして本発明の弁座を製造した。その評
価結果も上記と同様であった。
【図１】本発明の弁座の断面図である。
【図２】逆止弁の側面図であって、本発明が適用される
弁座位置を示すものである。
弁座位置を示すものである。
【図３】従来の弁座の断面図（ａ）、およびその一部
（破線円）を拡大した模式図（ｂ）である。
（破線円）を拡大した模式図（ｂ）である。
１ 弁座の下地盛金 ２ 弁座の上層盛金 ３ 下地盛金と基材との融合部 ４ 弁座基材 ５ 高炭素含有弁座材 ６ 弁座隣接部の割れ ７ 基材の結晶粒界に析出した炭化物 ８ 粒内に析出した炭化物
Claims (2)
- 【請求項１】 弁座の下地盛金として、Ｃ：０.１５％
以下、Ｃｒ：１４〜２５％およびＮｉ：４５〜７５％を
含有し、残部は実質的にＦｅからなる合金が弁座基材に
溶接され、その上層に、Ｃ：０.１５％以下、Ｃｒ：２
０〜３０％、Ｓｉ：３〜７％、Ｆｅ：３〜８％および
Ｗ：１〜３％を含有し、残部は実質的にＮｉよりなる合
金が溶接されていることを特徴とする、海水及び塩化物
を含有する流体用弁の弁座。 - 【請求項２】 弁座の下地盛金として、Ｃ：０.１５％
以下、Ｃｒ：１４〜２５％、Ｎｉ：４５〜７５％および
Ａｌ：０.８〜２.０％を含有し、残部は実質的にＦｅか
らなる合金が弁座基材に溶接され、その上層に、Ｃ：
０.１５％以下、Ｃｒ：２０〜３０％、Ｓｉ：３〜７
％、Ｆｅ：３〜８％およびＷ：１〜３％を含有し、残部
は実質的にＮｉよりなる合金が溶接されていることを特
徴とする、海水及び塩化物を含有する流体用弁の弁座。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5244624A JP2637039B2 (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 海水及び塩化物を含有する流体用弁の弁座 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5244624A JP2637039B2 (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 海水及び塩化物を含有する流体用弁の弁座 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07103351A JPH07103351A (ja) | 1995-04-18 |
| JP2637039B2 true JP2637039B2 (ja) | 1997-08-06 |
Family
ID=17121522
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5244624A Expired - Fee Related JP2637039B2 (ja) | 1993-09-30 | 1993-09-30 | 海水及び塩化物を含有する流体用弁の弁座 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2637039B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4220186B2 (ja) * | 2002-06-20 | 2009-02-04 | 株式会社東芝 | 弁装置およびその製造方法 |
| CN103320069A (zh) * | 2013-05-15 | 2013-09-25 | 南京天力信科技实业有限公司 | 适用于潮湿环境下的改性环氧树脂植筋胶 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62255671A (ja) * | 1986-04-26 | 1987-11-07 | Nippon Beeles- Kk | 調節弁 |
-
1993
- 1993-09-30 JP JP5244624A patent/JP2637039B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07103351A (ja) | 1995-04-18 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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