JPS59179283A

JPS59179283A - 弁

Info

Publication number: JPS59179283A
Application number: JP5363583A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Kawai; 光雄河合; Kaoru Tada; 薫多田; Masako Nakabashi; 中橋　昌子
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-03-31
Filing date: 1983-03-31
Publication date: 1984-10-11

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１本発明は弁に関し、更に詳しくは、長期間に亘る使用が
可能な弁に関する。

［発明の技術的背景とその問題点］一般に、水や蒸気をはじめとする各種流体の流量調節に
は、グローブバルブ、ゲートパルプ、バタフライバルブ
等の各種の弁が使用されている。

これらの弁においては、通常、流体によるキャビテーシ
ョンエロージョンによる損耗や弁座どうじの摩耗を防止
するため、これらの損耗等に酎え得る通称ステライトと
呼ばれるコバルト基合金を弁体及び又は弁箱の表面に５
〜６層肉盛溶接することにより弁座を形成している。な
お、大型弁の場合は、通常、弁座シートの表面に肉感溶
接し、該弁座シートを弁体又は弁箱に溶接している。

しかしながら、かかる肉盛溶接を行った場合は、弁体又
は弁箱の材料として通常用いられているステンレス鋼や
低合金などとの異材溶接となるため、肉盛溶接時に割れ
が発生し易くなり、しかもこの割れは弁が大型化するに
つれて顕著化するため弁の製造が困難になるという欠点
があった。

また、肉盛溶接に伴なう不可避的な欠点として、酸化物
の巻込みやピンホールの発生があるが、これらの欠点は
弁座に要求される特性としての耐キャビテーションエロ
ージョン性や耐摩耗性の低下を招来する。

更には、肉盛溶接に伴ない弁体又は弁箱から弁座に向け
て鉄が拡散するため、弁座材料本来の特性が損なわれて
しまうという欠点があった。

［発明の目的］本発明は、上記した欠点を生じることなく、長期間に亘
る使用が可能な弁を提供することを目的とする。

１発明の概要ｊ本発明の一つは、弁座を有する弁体及び／又は弁座を宥
する弁箱からなる弁において、該弁座が、それぞれ弁体
及び／又は弁箱に拡散接合されていることを特徴とする
。

本発明の他の一つは、弁座と弁座シートとを有する弁体
及び／又は弁座と弁座シートとを有する弁箱かもなる弁
において、該弁座が弁座シートに拡散接合されており、かつ該弁座
シートが、それぞれ弁体及び／又は弁箱に溶接されてい
ることを特徴とする。

以下、本発明の詳細な説明する。

本発明にかかる弁の一例を第１図に示した。図中、１は
弁座、２は弁座シート、３は弁体、４は弁箱、５は拡散
接合部、８は溶接部、７は弁棒、８はポンネント、８は
ハンドルである。なお、第１図に示した弁は、弁座１を
弁座シート２に拡散接合し、かつ弁座シート２を弁体３
又は弁箱４に溶接したものであるが、弁座シート２を介
在させることなく直接弁座１を弁体３又は弁箱４に拡散
接合してもよい。

弁座ｌの材料は、弁体３及び弁箱４よりも耐キャビテー
ションエロージヨン性や耐摩耗性が優れているものであ
ればいかなる材料であってもよいが、通常ステライトと
呼ばれているコバルト基合金やコルモノイと呼ばれてい
るニッケル基合金が使用される。

なお、従来、原子力発電プラント用弁の弁座としてステ
ライト等のコバルト基合金を使用した場合には、弁座の
損耗によりコ／＜ルト基合金が該炉心内に流入し中性子
の照射を受けて００６０となり、プラントの放射能を増
加させることが知られてし）だ。このため、該弁座の材
料としては、コバルト基合金よりも耐キャビテーション
エロージヨン性や耐摩耗性がやや劣る二・ンケル基合金
を用（Ｘるしがなかった。しかしながら、本発明（こ力
＼力する弁の弁座材料としてＣｒ３０〜４５重量％、Ｔ
ｉ　３．０〜８．０重量％、Ｎｏ　０〜１０重量％及び
残部Ｎ１力）らなる合金を用いた場合は、放射能を増加
させることなく原子力発電プラント用の弁として耐キャ
ビテーションエロージヨン性や耐摩耗性が優れた好適な
ものが得られる。ここで、Ｃｒは耐食性及び耐キャビ゛
チージョンエロージョン性を向上させるため番こ必要な
元素であり、Ｔｉは共析物を析出すること番こより耐キ
ャビテーションエロージョン性を向上させる元素であり
、またＮｏは素地を硬くし耐食性及び耐キャビテーショ
ンエロージョン性を向上させるために必要な元素である
。これらの元素を多量に用いると靭性を低下させること
がある。

一方、弁座シート２、弁体３及び弁箱４の材料は格別限
定されず、従来から用いられているものであればいかな
る材料も使用可能である。

弁座１を弁体３又は弁箱４　（弁座シート２を介在させ
る場合には、該シート２）に拡散接合する際には、直接
これらを接合してもよいが、拡散接合材料を用いること
が好ましい。この場合には接合強度が強固となる。該拡
散接合材料としては、通常ニッケル基合金又は鉄基合金
等が用いられ、好ましくはニッケルーケイ素−ホウ素系
合金、ニッケルーホウ素系合金又はニッケルーリン系合
金等が用いられる６また、弁座１を弁体３又は弁箱４　（弁座シート２を介
在させる場合には、該シート２）−に拡散接合する場合
には、例えば第２図に示したように、接合面の面積を増
して接合強度を増したり、第３図に示したように弁座の
一部又は周囲全体を溶接してスキマ腐食の防止や接合強
度の増加を図ることができる。

本発明のうち、弁座が直接弁体又は弁箱に拡散接合して
いる弁を製造するには、まずこれらの拡散接合面を洗浄
したのち、弁体又は弁箱上に拡散接合材を載置し、次い
で該材料の上に弁座材を載置して拡散接合を行う。一方
、弁座シートを介在させた弁を製造するには、拡散接合
材を洗浄した弁座シート上に載置し、更に拡散接合面を
洗浄した弁座を該接合材上に載置してから拡散接合を行
い、次いで該シートを弁体又は弁箱に溶接する。

拡散接合は、空気中で行ってもよいが、不活性ガスや真
空中で行うことが好ましい。また、拡散接合材を用いて
拡散接合を行った場合は、処理時間が短縮され温度もさ
ほど高くする必要はない。具体的な接合条件については
、用いる弁座と相手材とに応じて従来公知と同一の条件
に従えばよい。

Ｎ、ＤｓｃｒｉＳｔｏｆａｒｏ　ａｎｄ　Ｃ，）ｌｅｎ
ｓｃｈｅｌ＋Ｗｅｌｄ１．．５７．３３（１９７Ｂ）等
参照。

■発明の効果１本発明の弁は、弁座を弁体又は弁箱に拡散接合したもの
であるため、肉盛溶接により弁座を＃成した場合のよう
にクラックが発生して弁の製造が困難になるというおそ
れがない。また肉盛溶接にともなう酸化物の巻きこみや
ピンホールの発生がなく、かつ弁体又は弁箱からの主と
して鉄の拡散もないため、弁座材が本来布している耐キ
ャビテーションエロージョン性や耐摩耗性をそのまま維
持することができる。更に弁座シートを介在させて拡散
接合した場合には、弁体又は弁箱の表面に水分や油分な
どが付着していても、拡散接合する際にこれらが気化し
て真空度を低下させることがないため、接合時間が短く
てすみ、しがも十分な接着強度が得られる。なお、この
場合には、特に大型弁の場合に好ましいものとなる。ま
た、弁座材料としてＣｒ３０〜４５重量％、Ｔｉ　３．
０〜８．０重量％、Ｎｏ　０〜１０重量％及び残部Ｎｉ
からなる合金を用いた場合は、弁座中にＧｏが含まれて
いないため、放射能を増加させることがなく、従来用い
られていた弁座材料用コバルト基合金よりも原子力発電
プラント用の弁として好適なものとなる。

１発明の実施例Ｊ実施例１〜５第１表に示した各種元素を所定量配合し、高周波溶解炉
を用いて溶解した。得られた溶湯から直径１５５ｍｍ、
幅２５ｍｍ、厚さ６ＩＩ１ｍｌのリング板を鋳造し。

次いでこれを直径１５０ｍ＋ａ、幅２０■、厚さ５ｍｍ
に機械加工した後、表面を洗浄化した。

次いで、第４図に示したように、５ｔｌＳ３＋８製の弁
体３を用意し、この上に８４％、　Ｃｒ　１５．２％、
残部Ｎ１からなる厚さ３５７ｚｍの拡散接合材１０を載
置し、更に該接合材ＩＯの上に前記で得たリング板を載
置した後、拡散接合して弁座１を形成した。該拡散接合
では、２　Ｘ　ＩＦ５ｔｏｒｒの雰囲気中にてまず圧力
ＩＫｇ／ｃｆ、温度１１５０°Ｃで０．５時間接合処理
し、次に温度１１５０℃で５吟間拡散処理した。なお、
実施例２〜４については、最後に７５０°Ｃで１０時間
時効処理した。以上の処理で得られた弁座を目視観察し
たが、いずれの実施例の場合にもクラックの発生は認め
られなかった。

次に、同様にして弁座１を（ｒ箱４に接合したものを用
意し、これらを組合わせて弁とした。

以上のようにして得た弁から第６ａ図（図中１１は拡散
接合層である）に示したキャビテーションエロージョン
試験片を作成し、学振法に準して振＠９０Ｋｍ１周波数
８．５　Ｋ　Ｈｚで３時間キャビテーションエロージョ
ン試験を行い、弁座表面の損耗量を測定した。得られた
結果を第１表に併記した。

比較例１〜３第１表に合わせて記載した各種元素を所定量配合し、高
周波溶解炉を用いて溶解後、得られた溶湯からガラス管
真空吸収法により直径５ｍｍ　、長さ３００ｍｍの肉盛
溶接棒を製造した。次いで、前記実施例と同様にして弁
体３に該肉盛溶接棒を用いて肉盛溶接した。該肉盛溶接
では、電流１４０Ａ、電圧２５Ｖで５層肉盛し、約８＋
ａｍの肉盛部を形成した。

次に、該肉盛部の表面を厚さ５ｍｍに機械加工して弁座
を形成した。なお、比較例３については、最後に７５０
℃で１０時間時効処理した。得られた弁座を目視観察し
たところ、微細なりラックの発生が認められた。

次に、同様にして得た弁座ｌを弁箱４に溶接したものを
用意し、これらを組合わせて弁とした。

続いて、以上のようにして得た弁から、第６ｂ図（図中
１１は肉盛溶接層である）に示したキャビテーションエ
ロージョン試験片を作成し、前記実施例と同様にしてキ
ャビテーションエロージョン試験を行い、弁座表面の損
耗量を測定した。得られた結果を第１表に併記した。

実施例６〜１０前記実施例と同様にして５ＵＳ３’ｌＢ製の弁座シート
２上に拡散接合材１０を載置し、次いで該接合材１０上
に第２表に示した合金組成のリング板を載置した後、拡
散接合して第５図に示した弁座１を形成した。なお、該
弁座は前記実施例１〜５と同様にして拡散接合した。

次に、該弁座シート２を弁体３に溶接するとともに、同
様にして得た弁座シート２を弁箱４に溶接し、これらを
組合わせて弁とした。

以上のようにして得た弁から第６ａ図に示したキャビテ
ーションエロージョン試験片を作成し、前記実施例と同
様にしてキャビテーションエロージョン試験を行い、弁
座表面の損耗量を測定した。得られた結果を第２表に併
記した。

比較例４〜６第２表に合わせて記載した各種元素を所定量配合し、高
周波溶解炉を用いて溶解後、得られた溶湯からガラス管
真空吸収により直径５ｍｍ、長さ３００ｒｎＩ１１の肉
盛溶接棒を製造した。次いで、５ＵＳ３１Ｂ製の弁座シ
ート２上に該肉盛溶接棒を用いて肉盛溶接し、弁座を形
成した。なお、該肉盛溶接では、前記比較例１〜３と同
様に肉盛溶接して弁座を形成した。なお、比較例６につ
いては、最後に７５０℃で１０時間時効処理した。得ら
れた弁座を目視観察したところ、微細なりラックの発生
が認められた。

続いて、得られた弁から、第６ｂ図に示したキャヒ７．
−ジョンエロージョン試験片を作成し、前記実施例と同
様にしてキャビテーションエロージョン試験を行い、弁
座表面の損耗量を測定した。

得られた結果を第２表に併記した。

第１図は本発明にかかる弁の一例を示した概略図、第２
図は拡散接合面の面積を増して接合強度を増した本発明
にかかる弁の部分概略図、第３図は弁座の一部を溶接し
てスキマ腐食の防止や接合強度の増加を図った本発明に
かかる弁の部分概略図、第４図は弁座シートを用いない
本発明にかかる弁の部分概略図、第５図は弁座シートを
用いた本発明にかかる弁の部分概略図、第６ａ図は本発
明にかかるキャビテーションエロージョン試験片の部分
概略図、第６ｂ図は従来の肉感溶接したキャビテーショ
ンエロージョン試験片の部分概略図である。

１・・・弁座　　　　　　２・・・弁座シート３・・・
弁体　　　　　　４・・・弁箱５・・・拡散接合部　　
　６・・・溶接部７・・・弁棒　　　　　　８・・・ボ
ンネット９・・・ハンドル　　　１０・・・拡散榎合材
１１・・・拡散接合層　　１２・・・肉盛溶接層第１図第２図第３図第４図第５図第６０口　　　第６ｂ図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）弁座を有する弁体及び／又は弁座を有する弁箱か
らなる弁において、該弁座が、それぞれ弁体及び／ヌは弁箱に拡散接合され
ていることを特徴とする弁。
（２）弁座がＣｒ３０〜４５重量％、Ｔｉ　３．０〜８
．０重景％１Ｎｏ　０〜１０重量％及び残部Ｎｉからな
る特許請求の範囲第１項記載の弁。
（３）弁座と弁座シートとを有する弁体及び／又は弁座
と弁座シートとを有する弁箱からなる弁において。該弁座が弁座シートに拡散接合されており、かつ該弁座
シートが、それぞれ弁体及び／又は弁箱に溶接されてい
ることを特徴とする弁。
（４）弁座がＣｒ　３０〜４５重量％、Ｔｉ　３．０〜
８．０重量％、Ｎｏ　０〜１０重量％及び残部Ｘｉから
なる特許請求の範囲第３項記載の弁。