JPS621837A - 弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は耐焼付性、耐エロージヨン性に贋れた弁に関す
る。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

従来から化学、原子カプラントなど各種プラント分野で
用いる弁の弁箱及び弁体の弁座には、耐エロージヨン特
性、耐焼付性を付与するためにＣ。

基体のＣｏ−Ｃｒ−ｌ−４系合金（通称、ステライト）
が溶接されている。

しかしながら、最近では、Ｃｏ資源の枯渇、化学プラン
トにあってはその反応制御、原子カプラントにあっては
その安全性向上の観点から、ＣＯの放出をなくすため上
記ステライトに代えて旧あるいはＦｅを基体とした耐エ
ロージヨン・耐摩耗合金を弁箱の弁座および／または弁
体の弁座に使用した弁の研究がなされている。

しかし従来から知られているＮ１あるいはＦｅ基体の合
金は、ＣＯ％体のステライトに比べてその耐エロージヨ
ン性、耐焼付性の点で充分な特性を備えるものではなか
った。

〔発明の目的〕

本発明は、上記した問題点を解消するためになされたも
ので、各種プラントにおいてコバルト粒子またはコバル
トイオンの放出が実質的に皆無であり、かつ、耐エロー
ジヨン性°及び耐焼付性に優れた弁を提供することを目
的とするものである。

〔発明の概要〕

本発明者等はＣＯを用いることなく、ステライトと同等
以上の耐エロージヨン特性、耐焼付性を得ることができ
ないかと研究を進めた。摺動時に接触する弁座表面同志
が類似した材料でかつねばい材料であると摩耗量が多く
、焼付けを生じやすい。

によりステライトを用いなくとも同等の特性が得られる
であろうという思想から本発明を創出するに到った。

すなわち本発明は弁箱必るいは弁体の一方の弁座表面が
Ｃｒ−Ｎｉ−Ｆｅ系の鉄基析出硬化型合金からなり、他
方の弁座表面がニッケル基台金からなることを特徴とす
る弁である。耐食性、硬さの良好なｃｒ−旧−Ｆｅ系の
鉄基析出硬化型合金と、耐食性、硬さが良好であり、Ｈ
ｖ　４００以上のＮ１基合金とを組合わせることＩによ
り、耐焼付性に優れた弁を得ることができるのである。

本発明に用いるＣｒ−Ｎｉ−Ｆｅ系の鉄基析出硬化型合
金としては、例えばＳＵＳ　６３０．　ＳＵＳ　６３１
．マルエージング鋼等が挙げられる。

特に重量比でＣｒ７〜１４％、　Ｎｉ５〜１０％、　Ａ
ｌ０．５〜２．０％、　ＭＯｌ、５〜３％、　ｃ　ｏ、
ｉ％以下及び残部Ｆｅの組成を有する鉄基析出硬化型合
金は硬さ、耐食性とも優れているため、本発明に用いる
のに好適でおる。Ｃｒは耐食性向上のため必須でおり７
％以上は必要である。しかし多山の含有はフェライトの
生成を促し、硬度を低下させるため１４％以下とする。

好ましくは１１，５〜１３．５％である。Ｎｉは析出硬
化現象を起こさせ、フェライトの生成を抑制するために
６％以上の添加が必要である。しかし多量の含有はオー
ステナイトの生成を促し、強度が不足するため１０％以
下とする。好ましくは７．０〜９．０％でおる。Ｍは析
出硬化を起こさせるために少なくとも０．５％以上の添
加が必要である。

しかし多量の含有は加工性を低下させるため２％以下と
する。好ましくは０．７〜１８５％である。Ｎｏは耐食
性、強度を向上させるために少なくとも１．５％以上の
添加が必要でおる。しかし多量の含有はフェライトの生
成を促すため３％以下とする。

好ましくは１．７〜２．５％である。炭素は強度を向上
させフェライトの生成を抑制する成分であるが、多山の
含有は耐食性、延性を害することから０．１％以下、好
ましくは０．０５％以下とする。

対をなす他方の弁座表面に用いるＩＩＶが４００以上の
ニッケル基合金としてはＮ　ｉ　−Ｃｒ−）ｔｏ−８ｉ
系、Ｎｉ−Ｃｒ−／１−Ｎｏ系、旧−Ｃｒ−Ｂ−３ｉ−
Ｃ−Ｆｅ系等が挙げられる。

これらの合金は耐食性や耐エロージヨン性が優れた肉盛
合金として使用されている。ＨＶ　４００以上のＮｉ基
合金と上記鉄基合金を組合わせることにより、耐焼付性
が良好となる。

特にクロム１５〜４５％、ニオ７３〜１５％、モリブデ
ン２０％以下残部がニッケルより成る弁座合金を用いる
のが良い。

まずクロームは、耐食性を向上させるのに有効であると
同時に高温における耐酸化性ならびに硬さを高めるため
に必要な成分で組成比が１５％未満では、効果が不充分
でおりまた４５％を越えると粗大な初晶が過度に析出し
所要の特性が低下するからであり、望ましくは２０〜３
５％が良い。ニオブはクローム及びニッケルと結合して
、Ｃｒ２　Ｎｂ等の金属間化合物をつくり硬さを高め、
耐摩耗性及び耐エロージヨン性に必要な成分で組成比３
％未満では効果が不充分でまた、１５％を越えると靭性
の低下がみられ機械的強度が損なわれるからであり、望
ましくは７〜１５％が良い。モリブデンは、耐食性の向
上ならびに固溶体強化により硬さ、耐摩耗性及び耐エロ
ージヨン性を向上させるのに必要な成分で組成比が２０
％を越えると効果は飽和するとともに靭性の低下がみら
れることからこの範囲とした。なお、モリブデンの組成
範囲は５〜１５％が望ましい。またこの側基合金は、ニ
オブの一部をタンタルで置換してもよい。またモリブデ
ンの一部をタングステンに置換することもできる。ざら
・　に溶解時に添加する脱酸、脱窒剤としてのマンガン
やシリコンなどを含んでいても差支えない。

上記合金にざらに２０％以下の鉄の添加は素地の強化及
び靭性の向上に寄与する。少量で効果を発揮するが３％
以上が好ましく、２０％を越えると素地の強度が低下し
、合金の機械的強度が損なわれるからであり望ましくは
３〜１２％が良い。

またＮｉ基合金として炭素０．３〜１．５％、クロム５
〜２５％、硼素０．５〜６．０％、硅素０．５〜６．０
％、鉄１０％以下、残部が実質的にニッケルより成るも
のを用いても良い。

炭素は耐摩耗性ならびに硬度を上昇させるのに有効な元
素であるが０．３％より少ないときには耐摩耗性、硬度
ともに低く、一方１．５％を越えると靭性が低下するこ
とから０．３〜１．５％とした。なお望ましくは０．４
〜１，０％が良い。硅素及び硼素はそれぞれ硅化物及び
ホウ化物を生成して耐摩耗性ならびに強゛度を上昇させ
るのに有効な元素でおるがいずれも０．５％より少ない
ときにはその効果が充分でなく、また多量の含有は粗大
な硅化物やホウ化物を生成し、靭性を低下することから
６％以下とした。なお望ましくは硼素０．５〜５．０％
、硅素２．５〜６．０％が良い。鉄は素地の強化と耐熱
衝撃性の向上に寄与するものであるが、１０％を越える
と素地の強度が低下し、機械的強度が損なわれるからで
ある。なお望ましくは１〜６％が良い。

ざらにクロムは耐食性及び合金の素地を強化するために
必要な成分であるが、５％未満では効果が充分でなく、
また２５％を越えると靭性が低下することから５〜２５
％とした。なお望ましくは１０〜２０％が良い。

以上説明したようなＣｒ−Ｎｉ−Ｆｅ系鉄基析出硬化型
合金及び側基合金は、例えば弁箱、弁体の表面に肉盛溶
接しても良いし、ロー付、拡散接合、ネジ等のカン合で
も良く、摺動面が前記合金から構成されていれば良い。

〔発明の実施例〕

以下に本発明の詳細な説明する。

第１表に供試合金の化学組成を示す、Ｎα１〜３につい
ては高周波真空誘導溶解炉を用いて溶解後熱間鍛造を行
ない、９５０〜１０５０℃、１〜２時間程度の溶体化処
理及び５００〜６００°Ｃ，１〜３時間程度の時効処理
を施したものから試験片を採取した。

また、実施例４〜６及びＮα７鋪については高周波誘導
溶解炉を用いて外径４ｍの溶接棒を製造し、５ＵＳ３１
６表面に肉盛溶接したものから試験片を採取した。

耐エロージヨン試験は学１辰法に準じて振幅９０ＪＩＩ
ｎ、撮動数６．５ＫＨｚ、試験片１Ｍｏ分の条件で行な
い、試験片の損耗量を測定した。その結果を第１表に併
記した。

耐エロージヨン性に憂れていることが確認された。

次に、上記の試料Ｎα１，３，５．６の合金を用いて第
２表に示す組合せで、第１図に示す呼び径１００、、、
ｎの仕切弁を製作し開閉動作後の弁の気密性を試験した
。図において１は弁箱、２は弁箱の弁座、３は弁体、４
は弁体の弁座、５は弁体、６はボンネット、７はハンド
ルを示す。また比較例として、上記３，７の合金を用い
て、第２表に示す組合せで同一構造の仕切弁を製作し、
同一条件下にて試験した。その結果を第２表に併せて示
した。

なお、開閉動作は、面圧２に’ｊ／ｒｒｕＡの負荷状態
で１００回行ない気密性試験は高圧水を通水し、出口側
の漏れを測定した。

以下余白 第２表 第２表より明らかなように、本発明に係る仕切弁は、従
来バルブ弁座に使用されている比較例２のコバルト蟇合
金を用いたものと同様に耐焼付性に滞れ、また耐摩耗性
に優れていることが確認された。

次いで第３表に示すＮＯ，８，９のニッケル基ハードフ
ェーシング材を５ＵＳ３１６表面に肉盛溶接を施こし弁
座素材とした。

以下余白 第３表 前述と同様の試験を行った結果を第４表に示す。

第４表 第４表より明らかなように、本発明に係る仕切弁は、従
来バルブ弁座に使用されているコバルト基合金を用いた
ものと同様に耐焼付性に優れ、また耐摩耗性に優れてい
ることが確認された。

〔発明の効果） 以上の結果から明らかなように、本発明に係る弁は、弁
箱及び弁体の弁座に使用するＮｉ基合金及びｒｅ−ｃｒ
−Ｎｔ系゛鉄基析出硬化型合金の耐エロージヨン性が高
く、また両者の組合せは耐焼付性に優れていることから
、ＣＯ基合金を用いずに耐摩耗・耐エロージヨン性及び
耐焼付性に優れている。また、ＣＯを放出しないことに
より、化学及び特に原子力等の各種プラントの流路の開
閉に好適な弁である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示す仕切弁の縦断面図である
。 １・・・弁箱　　　　　２・・・弁箱の弁座３・・・弁
体　　　　　４・・・弁体の弁座５・・・弁棒　　　　
　６・・・ボンネット７・・・ハンドル

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）弁箱あるいは弁体の一方の弁座表面がＣｒ−Ｎｉ
   −Ｆｅ系の鉄基析出硬化型合金からなり、他方の弁座表
   面が硬さ（Ｈｖ）４００以上のニッケル基合金からなる
   ことを特徴とする弁。
2. （２）前記鉄基析出硬化型合金は重量比でＣｒ７〜１４
   ％、Ｎｉ６〜１０％、Ａｌ０．５〜２．０％、Ｍｏ１．
   ５〜３％、Ｃ０．１％以下及び残部Ｆｅの組成を有する
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の弁。
3. （３）前記ニッケル基合金は重量比でＣｒ１５〜４５％
   、Ｎｂ３〜１５％、Ｍｏ２０％以下及び残部Ｎｉの組成
   を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   弁。
4. （４）前記ニッケル基合金は重量比でＣｒ１５〜４５％
   、Ｎｂ３〜１５％、Ｍｏ２０％以下、Ｆｅ２０％以下及
   び残部Ｎｉの組成を有することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の弁。
5. （５）前記ニッケル基合金は、炭素、硅素、硼素及びク
   ロムを含むことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の弁。
6. （６）前記ニッケル基合金は重量比でＣ０．３〜１．５
   ％、Ｃｒ５〜２５％、Ｓｉ０．５〜６．０％、Ｂ０．５
   〜６．０％、Ｆｅ１０％以下及び残部Ｎｉの組成を有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の弁。