JPH06174126A - 弁棒の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 弁棒の高温酸化スケ―ルの生成を防止して漏
洩蒸気量の低減を図ること。 【構成】 弁棒２上に粉末供給装置３から、たとえば硬
質合金粉末４を連続的に供給する。この粉末４にレ―ザ
装置５から発振されたレ―ザビ―ムを光学系手段６を介
して照射し、クラッディング硬化層１を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は蒸気弁の弁棒スティック
を防止するとともに、弁棒の高温酸化による摩耗及び漏
洩蒸気量を低減するのに好適な弁棒の製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】蒸気タ―ビンの主要な蒸気弁は高温高圧
下の苛酷な条件のもとで使用され、さらに高速蒸気流を
制御する役目を担っている。高温下においては金属表面
が活性化状態となり、雰囲気中の高温水蒸気と反応して
酸化皮膜を生成する。この生成した酸化皮膜は母材の組
成及び雰囲気条件によって、母材との付着強度が異な
り、弁のくり返し開閉動作の度に剥離を起こし、これが
弁棒の摺動により表面の凹部に局部的に堆積してガイド
ブッシュとの間隙を埋め、弁棒のスティックを生じるこ
とがある。このため、蒸気タ―ビンの定検時に弁棒まわ
りを分解し、酸化皮膜を落とすための手入れが必要とな
り、また堆積物発生量を予め見込んで弁棒とブッシュと
の間隙を大きくとるために、弁棒まわりから漏洩する蒸
気量が多くなり、プラント全体の熱効率を低下させる等
の問題を起こす。

【０００３】従来、上記問題点を解決する方法として、
弁棒の外表面に窒化による表面硬化層を設けているが、
窒化層は約 500℃以上で分解し、軟化する性質を持ち、
また窒化層の厚さが極めて薄いため窒化層がなくなると
摩耗が急激に進展する欠点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のように弁棒とブ
ッシュとはスケ―ルが生成した場合においても弁の動作
に支障をきたさない程度に間隙を保つ必要がある。ま
た、これら弁棒とブッシュとは低合金鋼（Ｃｒ−Ｍｏ−
Ｖ鋼），12Ｃｒ系ステンレス鋼，オ―ステナイト系ステ
ンレス鋼等から構成され、摩耗，スティック等の防止の
ため窒化による表面硬化処理を行っている。

【０００５】スティック防止のために設けられる弁棒と
ガイドブッシュとの間隙は余裕を見込み、大きく設定さ
れているために弁棒が蒸気流によって振動し、ブッシュ
端部がベルマウス状に摩耗し、さらに弁棒の振動を増大
させる危険性がある。

【０００６】本発明の目的はこれらの問題点を解決しよ
うとするもので、弁棒の高温酸化スケ―ルの生成を防止
して漏洩蒸気量の低減を図るようにした弁棒の製造方法
を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明による製造方法は蒸気弁の駆動部を構成する弁
棒のガイドブッシュ接触面に連続的にコバルト基硬質合
金粉末を供給しつつ、レ―ザビ―ムを粉末に照射し順次
溶融させてクラッディング硬化層を形成することを特徴
とする。

【０００８】また別の製造方法は蒸気弁の駆動部を構成
する弁棒のガイドブッシュ接触面にコバルト基硬質合金
粉末を溶射あるいは塗布して硬質合金層を形成し、その
後硬質合金層にレ―ザビ―ムを照射して再溶融させてク
ラッディング硬化層を形成することを特徴とするもので
ある。

【０００９】

【作用】上記の施工方法による本発明においては、ま
ず、弁棒のガイドブッシュ接触面に連続的に供給される
コバルト基硬質合金粉末にパワ―密度の十分に高いレ―
ザビ―ムを照射することにより、クラッディング硬化層
を形成する。さらに別の方法として、予め弁棒のガイド
ブッシュ接触面にコバルト基硬質合金粉末を塗布あるい
は溶射等によって硬質合金層を形成し、その後当該硬質
合金層にレ―ザビ―ムを照射して再溶融させて密着性の
良い緻密なクラッディング面硬化層を形成する。これら
のレ―ザビ―ム照射条件は、弁棒の形状，寸法に応じ
て、ビ―ム出力，焦点位置，ビ―ム速度等の条件を変え
ることにより容易に得ることがてきる。

【００１０】このように、弁棒にレ―ザ熱源を用いてク
ラッディング硬化層を設けることから、酸化スケ―ルを
少なくすることができ、弁棒とガイドブッシュの間隙を
小さくしてもスティックを防止することができる。この
ため、漏洩蒸気量を最小にすることができ、高効率で高
信頼性のある蒸気弁を提供することができる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明に係る実施例を図面に基づいて
説明する。図１はレ―ザ熱源を用いて弁棒外表面上にコ
バルト基硬質合金による硬化層を形成する方法の一実施
例を示したものである。

【００１２】弁棒２を任意の速度で回転・移動させなが
ら弁棒２上に粉末供給装置３からたたとえば硬質合金粉
末４を連続的に供給する。この粉末４にレ―ザ装置５か
ら発振されたレ―ザビ―ムを光学系手段６を介して照射
し、クラッディング硬化層１を形成する。この時のレ―
ザ照射条件は弁棒２のサイズ（径，長さ）に対して基材
の希釈を最小限に抑え、所定の材料硬さが得られる範囲
でビ―ム出力，焦点，位置，ビ―ム速度等を種々変化さ
せることができる。

【００１３】上記の方法により製作された弁棒２を図２
に示す。図３に本発明に係る弁棒２と、従来の窒化によ
る表面硬化処理を行った弁棒との比較のため、高温下に
おける使用時間に対するスケ―ルの生成状況を示す。本
発明に係る弁棒２においては酸化スケ―ルの生成はほと
んど認められず、レ―ザビ―ムによる弁棒２外表面上へ
のクラッディング層１を得る方法が酸化スケ―ルの低減
に大きな効果があることが判る。クラッディング層を得
る方法としてプラズマ熱源を用いる方法があるが、次の
点で本発明におけるレ―ザ熱源による方法がより優れて
いる。

【００１４】図４は従来の窒化法による表面硬化層プラ
ズマ溶接法によるクラッディング層及びレ―ザ法による
クラッディング層の表面からの距離と硬度との関係を示
している。レ―ザ法によるクラッディング層は窒化によ
る表面硬化層と比較すると、表面から基材方向への距離
が増加しても、硬度の低下が少なく、表面硬化層が剥離
した時などの硬度の急激な低下はない。また、最高硬さ
は表面硬化層に比べて低いが、レ―ザの高エネルギ―密
度熱源の特徴を生かし、基材への溶け込み（希釈）を極
小に抑えることができる。このためプラズマ溶接法に比
べ、薄肉盛りで必要とする硬度が得られるだけでなく、
基材への熱影響が小さく、基材の劣化を防止することが
でき、施工後の弁棒２の曲がりを最小に抑えることがで
きる。レ―ザ熱源を用いて弁棒２の外表面にクラッディ
ング層１を形成する他の実施例を図５を参照して説明す
る。

【００１５】弁棒２上に予めコバルト基硬質合金粉末を
溶射あるいは塗布して硬質合金層７を形成しておく。こ
の硬質合金層７にレ―ザ装置５から発振されたレ―ザ光
を光学系手段６を介して照射し、クラッディング層１を
形成する。この施工方法によっても上記実施例と同様の
効果が得られる。

【００１６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明においては弁
棒のガイドブッシュ接触面にレ―ザ熱源を用いてクラッ
ディング硬化層を形成したので酸化スケ―ルの生成を防
止することができ、弁棒とガイドブッシュとの間隙を小
さくしてもスティックの発生をなくすことができる。し
たがって、本発明によれば漏洩蒸気量を最小に抑え、高
効率で高信頼性のある蒸気タ―ビン用蒸気弁を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による弁棒の製造方法を説明するための
図

【図２】本発明の方法で作られた弁棒の構成図

【図３】本発明による弁棒の酸化スケ―ル生成量を従来
法によるものと比較して示す線図

【図４】本発明による弁棒表面部の硬度分布を従来法に
よるものと比較して示す線図

【図５】本発明の他の製造方法を説明するための図

【符号の説明】

１…クラッディング硬化層 ２…弁棒 ３…粉末供給装置 ５…レ―ザ装置 ７…硬質合金層

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 蒸気弁の駆動部を構成する弁棒のガイド
   ブッシュ接触面に連続的にコバルト基硬質合金粉末を供
   給しつつ、レ―ザビ―ムを該粉末に照射し順次溶融させ
   てクラッディング硬化層を形成することを特徴とする弁
   棒の製造方法。
2. 【請求項２】 蒸気弁の駆動部を構成する弁棒のガイド
   ブッシュ接触面にコバルト基硬質合金粉末を溶射あるい
   は塗布して硬質合金層を形成し、その後該硬質合金層に
   レ―ザビ―ムを照射して再溶融させてクラッディング硬
   化層を形成することを特徴とする弁棒の製造方法。