JP4397711B2 - 耐摩耗部の補修方法 - Google Patents

Description

本発明は、耐摩耗部分の損耗、欠陥に対し、ろう付補修を行う場合、確実にして安定なろう付補修を行うことができる耐摩耗部の補修方法に関する。

例えば、火力発電プラントや原子力発電プラントに使用される電動弁は、図７に示すように、弁ケーシング１０１に収容させた弁体１０２に弁棒１０３を介装してハンドル１０４およびモータ１０５を接続させ、ハンドル１０４またはモータ１０５の駆動力で弁棒１０３を弁摺動部１０６に沿って進退させ、弁座１０７に対し、弁体１０２を接離自在に操作できる構成になっている。

また、電動弁は、弁座１０７に耐摩耗部材を用いて溶接により肉盛施工を行っており、弁座１０７に耐摩耗部材の肉盛施工や溶射コーティング等を行うことにより、閉弁時、弁体１０２を弁座１０７に水密的に当接させ、シール効果を高めている。

このように、シール効果を高めるために弁座１０７に耐摩耗部材を用いて肉盛施工または溶射コーティング等を行っても、電動弁は、長年の使用の結果、肉盛等の施工部分に損耗が発生したり、あるいは何らかの事情で割れ等の欠陥が発生することがあった。

肉盛施工部分に損耗や割れ等が発生した場合、従来では、その不具合部分に当初の耐摩耗部材と同質材を用いて補修施工し、弁体１０２と弁座１０７との水密性を再び維持させていた。

しかし、肉盛等の施工部分に損耗や割れ等が発生し、その不具合部分に補修を行っても長く維持することができず、再び割れ等が発生することがあった。この割れ等は、当初の肉盛施工時、元の基材に部分的な溶融部分が生じるため、非溶融部分との境界面に残留応力が残ることが要因になっていると考えられる。

また、肉盛施工部分の補修に際し、全面補修した場合、残留応力が局部的に残らないものの、一旦、肉盛施工部分を機械加工により除去した後、再び肉盛施工をしなければならず、限られた作業空間内で、極めて多くの労力を費やす等の無駄が多かった。

このような問題点に改善を加えた補修手段は、数多く提案されている。

例えば、特開平１１−１２３６１７号公報（特許文献１）には、肉盛等の施工部分の割れに対し、ろう材を加熱浸透させる補修手段が開示されている。この技術は、大気中で加熱を行い、酸化を防止するためにフラックスを用いてろう付けする方法である。

また、特開２００２−４６０２８号公報（特許文献２）には、上述と同様にろう付補修でも、ろう付補修後、補修部分に耐摩耗部材層を形成し、耐摩耗部材の肉盛等を設ける方法が開示されている。この方法は、割れ等の補修と肉盛補修の両方を満たす方法である。

また、特開２００３−１４０２号公報（特許文献３）には、補修部分を不活性雰囲気に維持させながらろう付けを行う方法が開示されている。この方法は、不活性雰囲気を維持するため、局部的に不活性雰囲気をつくる容器を使用している。

このように、ろう付けの利便性を巧みに利用した補修方法が数多く提案されている。
特開平１１−１２３６１７号公報 特開２００２−４６０２８号公報 特開２００３−１４０２号公報

従来、ろう付補修を行う場合、ろう付面が水平でないと、溶融したろう材がろう付を必要とする個所に充分に溜まらず、流れ落ちてしまうことが数多く経験するものの、これらの点について上述の公報には、何ら言及していない。

すなわち、ろう付が溶融すると、被加熱物表面に拡がり、補修部分に適正に流れ込まないことがある。特に、被加熱物表面が傾斜していると、重力の方向にろう材が流れ落ち、補修部分に溜まらない傾向が強い。ろう材が流れ落ちると、補修部分への充填が良好に行われなくなる。

ろう材の不足の場合、ろう材のつぎ足しも考えられるが、ろう材の歩留りが悪くなり、コストの高騰につながる。また、ろう材不足のためにつぎ足すと、ろう付部分にろう材が過剰に積み重ねられ、強度保証が難しくなる。

ろう付部分は、ろう材層の薄い方が強度保証の度合が高くなることが知られているだけに、ろう材層の厚みをより一層薄くし、溶融材の流れ落ちを防止する改善策が求められていた。

本発明は、このような事情に基づいてなされたもので、損耗や割れ等の欠陥に対して補修部分を施工する場合、補修部分を確実に、かつ効果的に補修を行い得る耐摩耗部の補修方法を提供することを目的とする。

本発明に係る耐摩耗部の補修方法は、上述の目的を達成するために、請求項１に記載したように、基材部に被着した耐摩耗部の補修部分に補修施工を行う際、機械加工によって前記補修部分を削る第１工程と、前記補修部分に機械加工を行って削った後、補修材を注入して補修用チップを装着する第２工程と、補修用チップを前記補修材に装着後、加熱手段を用いて前記補修部分を成形加工する第３工程を備え、前記補修部分の成形加工は、前記加熱手段として高周波加熱装置を用い、スペーサを介装させて前記補修用チップを加熱する方法である。

また、本発明に係る耐摩耗部の補修方法は、上述の目的を達成するために、請求項２に記載したように、基材部に被着した耐摩耗部の補修部分に補修施工を行う際、機械加工によって前記補修部分を削る第１工程と、前記補修部分に機械加工を行って削った後、予め補修材に補修用チップを被着させたものを前記補修部分に装着する第２工程と、補修材と補修用チップを前記補修部分に装着後、加熱手段を用いて前記補修部分を成形加工する第３工程を備えた方法である。

また、本発明に係る耐摩耗部の補修方法は、上述の目的を達成するために、請求項３に記載したように、補修材は、Ｆｅ，Ｃо，Ｎｉのうち、いずれかを主成分とし、Ｃｒ，Ａｌ，Ｔｉのうち、いずれかの耐食性成分と、Ｂ，Ｓｉ，Ｃのうち、いずれか融点低下元素を含有するろう材を用いる方法である。

また、本発明に係る耐摩耗部の補修方法は、上述の目的を達成するために、請求項４に記載したように、補修用チップは、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉのうち、１種を主成分とし、炭化物、ホウ化物、ケイ化物のうちの１種の硬質析出物で硬化させている方法である。

また、本発明に係る耐摩耗部の補修方法は、上述の目的を達成するために、請求項５に記載したように、補修部分の成形加工は、加熱手段として高周波加熱装置を用い、スペーサを介装させて補修用チップを加熱する方法である。

本発明に係る耐摩耗部の補修方法は、耐摩耗部に長年の使用の結果、欠陥等が発生し、補修を行う際、機械加工を行って補修部分に削り施工を行う第１工程と、削り施工後、補修部分に溶融した補修材を注入し、さらに補修用チップを装着する第２工程と、第２工程後、加熱手段を用いて補修部分を成形加工する第３工程とを備えるので、補修後、欠陥等の発生をより一層遅くさせて高品質を長く維持させることができる。

以下、本発明に係る耐摩耗部の補修方法の実施形態を図面および図面に付した符号を引用して説明する。

図１は、本発明に係る耐摩耗部の補修方法の実施形態を示す工程手順図である。

なお、図１中、（ａ）は、基材部１に被着した耐摩耗部２が損耗または亀裂等の補修部分３が発生したことを示す図であり、（ｂ）は、補修部分３の削り３ａの施工を行う第１工程を示す図であり、（ｃ）は、補修部分３の削り施工の後、補修部分３に溶融する補修材４を注入し、さらに補修用チップ５を装着する第２工程を示す図であり、（ｄ）は、第２工程後、加熱手段６を用い補修部分３を成形加工する第３工程を示す図であり、（ｅ）は、第３工程における補修部分３の成形加工後の最終の補修部分を示す図である。

本実施形態に係る耐摩耗部の補修方法は、基材部１に被着した耐摩耗部２に欠陥等の補修部分３が発生した場合、耐摩耗部２の補修部分３に削り３ａの施工を行う第１工程（ＳＴ１）と、第１工程（ＳＴ１）後、削り施工の部分に溶融する補修材４、具体的にはろう材を注入し、さらに補修材４を介して補修用チップ５を装着し、補修部分３に固着させる第２工程（ＳＴ２）と、第２工程（ＳＴ２）後、加熱手段６を用いて補修部分３を成形加工する第３工程（ＳＴ３）を備える構成になっている。

このような各工程を備える本実施形態に係る耐摩耗部の補修方法において、図１（ｂ）に示す補修部分３の削り施工を行う第１工程（ＳＴ１）は、グラインダやドリル等を用いて削り加工が施工される。削り加工は、例えば図４（ａ）に示すように、耐摩耗部２の破線で示す補修部分３の一部分を、図示しない補修用チップ形状に合せた形状の切削部７をグラインダ等で形成する。この場合、残った補修部分３には、補修用チップを固着する際に用いられる補修材に含まれるろう材が加熱時に浸透し充填される。

また、図４（ｂ）に示すように、補修部分３より大きく切削することにより補修部分を全て削除し、そこに補修用チップを固着しても良いし、切削部７の上部の一部に補修チップを固着するとともに、残った空気には補修材に含まれるろう材を充填しても良い。

さらに、補修部分３は、図４（ｃ）に示すように、削り加工を行わずに、カバー８等を用いて覆い、酸化防止等を図ってもよい。

また、補修部分３に切削部７を形成する切削工具９の砥石部１０は、図３（ａ）〜（ｆ）に示されるように、くさび状、逆台形状、半球状、平板状等欠陥の形状に合わせて選択される。

そして、このような形状の切削工具９を用いて施工される補修部分３の切削部７は、上述図４（ａ）〜（ｃ）のほかに、図２（ａ）〜（ｆ）に示される補修チップ形状に合わせた形状に切削施工される。

第１工程の削り加工が終ると、第２工程（ＳＴ２）では、先ず、削り加工を行った補修部分３に溶融した補修材４を注入させる。補修材４は、耐熱性、耐食性に富むろう材、金、白金を主成分とするもの、あるいはろう材としてＦｅ，Ｃо，Ｎｉを主成分とし、Ｃｒ，Ａｌ，Ｔｉなどの耐食性のもの、およびＢ，Ｓｉ，Ｃ等の融点を低下させる元素を含有したものが使用される。

補修材４は、ろう材を使用する場合、合金粉末が含有される。合金粉末を加えることによって凹陥部でも肉盛が容易である。その際、混合比率は、合金粉末の割合を６５％以下にしている。

このように、補修部分３に切削部７が形成され、形成された切削部７に溶融する補修材４を流し込むと、第２工程（ＳＴ２）は、補修用チップ５を装着する。この補修用チップ５は、耐摩耗性に富む、例えばＦｅ，Ｃо，Ｎｉなどを主成分とし、炭化物、ホウ化物、ケイ化物等の硬質析出物で硬化させたものが使用される。

なお、半溶融の補修材４に補修用チップ５を装着する際、例えばバインダ等の接着力を利用して密着させてもよい。

また、補修材４と補修用チップ５とは、図５（ａ）〜（ｇ）に示すように予め互いを被着させておき、予め被着させておいた補修材４と補修用チップ５とを補修部分３の切削部７に装着させてもよい。

補修部分３に補修材４を介装させて補修用チップ５が装着させると、第３工程（ＳＴ３）は、加熱手段６を用いて成形加工される。

この第３工程（ＳＴ３）は、図６（ａ）に示すように補修部分３に補修材４を介装させた補修用チップ５にスペーサ１１を装着し、その上から加熱手段６、例えば高周波加熱装置を用いて加熱する。スペーサ１１を用いたのは、図６（ｂ）に示すように、電気絶縁層をコーティングしたスペーサ１１で補修用チップ５を押えておけば、補修用チップ５と加熱手段６との接触が防止でき、過剰な量の補修材４を押し出して適正量に維持させ、補修用チップ５の補修部分３への密着性をより一層増加させることに基づく。

また、補修用チップ５は、図６（ｃ）に示すように、スペーサ１１を用いない場合、補修材４と接触しない部分に電気絶縁層１２をコーティングしておくことが必要である。

なお、補修部分３に補修材４を介装させて補修用チップ５を加熱させる際、補修用チップ５等は酸化防止のために不活性ガスの雰囲気に維持される。

このように、本実施形態は、耐摩耗部２に形成された亀裂等の欠陥を機械加工で削り施工を行った後、削った部分に溶融したろう材等の補修材４を注入し、さらに補修用チップ５を装着し、補修用チップ５の装着後、加熱手段６で加熱させる構成にするので、補修後、欠陥等の発生をより一層遅くさせて高品質をより長く維持させることができる。

本発明に係る耐摩耗部の補修方法の実施形態を示す工程手順であり、（ａ）は基材部に被着した耐摩耗部が損耗または亀裂等の補修部分が発生したことを示す図、（ｂ）は補修部分の削り施工を行う第１工程を示す図、（ｃ）は補修部分の削り施工の後、補修部分に溶融する補修材を被着させ、さらに補修用チップを装着する第２工程を示す図、（ｄ）は第２工程後、加熱手段を用いて補修部分を成形加工する第３工程を示す図、（ｅ）は第３工程における補修部分の成形加工後の最終の補修部分を示す図。 （ａ）〜（ｆ）は、図１で示した第１工程において、補修部分の切削部の形状示す図。 （ａ）〜（ｆ）は、図１で示した第１工程において、補修部分に切削部を形成する際に用いる切削工具の砥石部の形状を示す図。 （ａ）〜（ｃ）は、図１で示した第１工程において、補修部分の切削部の形状を示す図。 （ａ）〜（ｇ）は、図１で示した第２工程において、補修材に補修用チップを予め被着させておいて、被着させた補修材および補修用チップの補修部分の切削部に装着する前の状態を示す図。 （ａ）〜（ｃ）は、図１で示した第３工程において、補修部分に加熱手段を用いて成形加工することを示す図。 電動弁を一例に採った従来の耐摩耗部の補修方法を説明する図。

符号の説明

１ 基材部
２ 耐摩耗部
３ 補修部分
３ａ 削り
４ 補修材
５ 補修用チップ
６ 加熱手段
７ 切削部
８ カバー
９ 切削工具
１０ 砥石部
１１ スペーサ
１２ 電気絶縁層
１０１ 弁ケーシング
１０２ 弁体
１０３ 弁棒
１０４ ハンドル
１０５ モータ
１０６ 弁摺動部
１０７ 弁座

Claims (5)

1. 基材部に被着した耐摩耗部の補修部分に補修施工を行う際、機械加工によって前記補修部分を削る第１工程と、前記補修部分に機械加工を行って削った後、補修材を注入して補修用チップを装着する第２工程と、補修用チップを前記補修材に装着後、加熱手段を用いて前記補修部分を成形加工する第３工程を備え、前記補修部分の成形加工は、前記加熱手段として高周波加熱装置を用い、スペーサを介装させて前記補修用チップを加熱することを特徴とする耐摩耗部の補修方法。
2. 基材部に被着した耐摩耗部の補修部分に補修施工を行う際、機械加工によって前記補修部分を削る第１工程と、前記補修部分に機械加工を行って削った後、予め補修材に補修用チップを被着させたものを前記補修部分に装着する第２工程と、補修材と補修用チップを前記補修部分に装着後、加熱手段を用いて前記補修部分を成形加工する第３工程を備えたことを特徴とする耐摩耗部の補修方法。
3. 補修材は、Ｆｅ，Ｃо，Ｎｉのうち、いずれかを主成分とし、Ｃｒ，Ａｌ，Ｔｉのうち、いずれかの耐食性成分と、Ｂ，Ｓｉ，Ｃのうち、いずれか融点低下元素を含有するろう材を用いることを特徴とする請求項１または２記載の耐摩耗部の補修方法。
4. 補修用チップは、Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉのうち、１種を主成分とし、炭化物、ホウ化物、ケイ化物のうちの１種の硬質析出物で硬化させていることを特徴とする請求項１または２記載の耐摩耗部の補修方法。
5. 補修部分の成形加工は、加熱手段として高周波加熱装置を用い、スペーサを介装させて補修用チップを加熱することを特徴とする請求項２記載の耐摩耗部の補修方法。

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