JPS62255671A - 調節弁 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ｙＪ節弁に係り、特に蒸気原動所の起動バイ
パス弁、給水ＩＩＬ量調節弁、スプレ波間調節弁ならび
に給水ポンプ再循環弁に用いられるような高温高圧流体
の圧力、ｖｔ、♀を調節するのに好適な２１８Ｉ節弁に
関する。

［従来の技術］ 一般に、調節弁は入口流路および出口流路ならびに弁室
を備えるケーシングと、ケーシングの弁室内に形成され
る弁座を、ケーシングに支持され、ケーシングの弁室内
を弁座に対して接離する方向に移動可能とされる弁体と
を有してなり、入口流路から流入した流体の圧力、流量
を弁体と弁座との間に形成される可変絞り部によって連
続的にｙＪ節し、出口流路から排出可能としている。

ところで、上記調節弁においては、流体の流速が弁体と
弁座との間に形成される可変絞り部で急激に上昇するこ
とから、流体中の異物あるいは流体そのものが弁体およ
び弁座に激しく衝突し、容易にこれらを浸食したり、ま
た時として局部的なキャビテーションを生じ、そこにキ
ャビテーションエロージョンを生じ、弁体と弁座の締切
部の間に流体の漏れを生じたり、弁体と弁座との間に形
成される絞り部面積の変化によって流量の調節特性を阻
害するおそれがある。

また、高温水を扱うｒＡｍ弁においては、水中に含まれ
る鉄イオン等の懸濁粒子の電荷と、弁体あるいは弁座の
全屈両面の静電力との相互作用等により、特に絞り部近
傍で鉄イオン等の懸濁粒子が金属表面に引き付けられ、
スケールとして弁体あるいは弁座の表面に付着、堆積す
る現象を生ずる。このスケールの付着により、弁体と弁
座の締切部の間に流体の漏れを生じたり、弁体と弁座と
の間に形成される絞り部面枯が減少し１時として排出流
量の大幅な不足を来たし、流量の調節が不可能となる。

そこで従来、絞り部近傍の浸食から弁体および弁座の接
液部表面を保護すべく、それらの表面に耐浸食性能の高
いステライト等のコバルト系合金を盛会溶接等により一
体形成させたり、弁体および弁座そのものを５ｔｌＳ４
４０Ｃ等のヤルテンサイト系熱処理硬化ステンレスｗ４
等で製作した調節弁が使用され、侵食賃の軽減を図って
いる。

［発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、近年において、上記原動所の設計圧力、
温度の上昇あるいはプラントの高頻度の起動停止Ｆ連用
化に伴い各調節弁の使用条件が厳しくなり、上記従来の
７Ａｆｔｆ弁では浸食に対する対応が困難となっている
。

また、高圧高温水を調節する７Ａ箇弁の弁体あるいは弁
座におけるスケールの付着、堆積の問題については、簡
便で有効な防止方法が未だ提案されていない。

本発明は、弁体と弁座の耐浸食性能を向上するとともに
、弁体と弁座に対するスケールの付着を防止し、長期に
亘って制御性の良好な７Ａ箇弁を提供することを目的と
する。

［問題点を解決するための手段〕 本発明は、入口流路および出口流路ならびに弁室を備え
るケーシングと、ケーシングの弁室内に形成される弁座
と、ケーシングに支持され、ケーシングの弁室内を弁座
に対して接離する方向に移動可能とされる弁体とを有し
てなる調節弁において、弁座および弁体の表面に炭化チ
タン（ＴｉＣ）、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）、窒化チタ
ン（Ｔ　Ｉ　Ｎ）からなる複合多重コーティング材料を
被着するようにしたものである。

［作用］ 本発明によれば、弁座および弁体の表面が耐二ローショ
ン性の極めて高いセラミクス材料である複合多重コーテ
ィング材料によって形成されることになる。したがって
、弁体と弁座の耐浸食性能を格段に向上するとともに、
弁体と弁座に対するスケールの付着を防止し、長期に亘
ってきわめて制御性の良好なｙＪ節介を得ることが可能
となる。

［実施例］ 第１図は本発明の一実施例に係る［ｊ弁１０を示す断面
図である。調節弁１０は、入口流路１１および出口流路
１２ならびに弁室１３を備えるケーシング１４と、ケー
シング１４の内部に配設される弁座１５と、ケーシング
１４に支持され。

弁座１５に対して接離する方向に移動可能とされる弁体
（弁体）１６とを有している。弁座１５はケーシング１
４に螺合状態で固定され、弁体１６の中間部を案内する
案内部１７を備えるとともに、入口波路１１と出口流路
１２とを連絡する締切部１８、懐部１９．排出孔部２０
を備えている。また、弁体１６は弁座１５の締切部１８
に密着可能とされる締切部２１と、弁座１５の締切部１
８との間に絞り部を形成し、且つその絞り部面積を弁開
度の変化とともに可変とする所定輪郭形状のプラグ部２
２を備えている。

なお、弁体１６のケーシング１４から突出する部分には
、弁開閉用７クチユエータが連結可能とされるねじ部２
３が備えられている。また、弁体１６の中間部分とケー
シング１４との間にはバッキング２４が配設されている
。また、ケーシング１４の下部には、ケーシング１４に
螺合されるブリーチねじ２５に背面支持されるパツキン
２６を介してブリーチブロック２７を配設されている。

ブリーチブロック２７は、プラグ２８によって閉塞され
るドレン孔部２９を備えている。

しかして、弁座１５の締切部１８、懐部１９、排出孔部
２０を主とする流体接液部、弁体１６の締切部２１、プ
ラグ部２２を主とする流体接液部の夫々には、ステンレ
ス鋼からなる母材にステライト（ヘインズ社の商標）等
のコバルト系合金を盛会溶接して仕上げた下地、もしく
はＳ　Ｕ　Ｓ　４４００等のマルテンサイト系ステンレ
ス鋼を所定の硬度に熱処理して仕上げた下地の表面に、
化学蒸着法により炭化チタン（Ｔｉｃ）、炭窒化チタン
（ＴｉＣＮ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、の３つのセラミ
クス材料を順次重ねた複合多重コーティング材料の薄膜
が１例えばｔＪＳＺ図に示すように強固に密着状態で形
成されている。

上記複合多重コーティング材料の化学蒸着法は、約７０
０〜！０５０℃の範囲に加熱密閉したレトルト内に被処
理品をセットし、ガス状のＴ　ｉ　Ｃｌ亭とＬ！　、　
ＣＨ４、Ｎ２　を供給し、順次、被処理品の表面に上記
複合多重コーティング材料を化学的に形成させるもので
ある。基本的な化学反応式は以下のとおりである。

Ｔ　ｉ　Ｃｌ、、＋　ＣＨ４→ＴｉＣ＋４ＨＣ交２Ｔｉ
Ｃ又４＋　Ｎ２＋　３　Ｎ２＋　ＣＨ÷→２ＴｉＣＮ＋
８ＨＣ文　＋１Ｉ２ ２ＴＩＣ与＋Ｎ２＋　４　Ｈ２→２ＴｉＮ＋８ＨＣ文こ
の化学蒸着法によるコーティング方法は、処理温度が高
いため、コーティング材料と被処理品の表面の間でＣ等
の原子の拡散が活発に生じ、強固な密着性が得られる。

また、複雑な形状の被処理品にも均一な被膜が得られる
。上記複合多重コーティング材料を構成する各材料の物
性値は表１のとおりである。

なお、前記ステライトとしては、例えば表２に示すよう
なステライト間、６、ステライト間。

１２が用いられる。

第３図は各種材料によってコーティングされた弁座およ
び弁体の表面硬度を示す線図である。この第３図によれ
ば、Ｓ　Ｕ　Ｓ　３１６の母材に盛会されたステライト
間、６の表面にコーティングされた前記第２図の複合多
重コーティング材料の表面硬度は、他の処理方法による
場合に比してきわめて硬く、実にＨｍ　Ｖ　３５００　
（マイクロビッカース硬度）以上の超高硬度であること
が認められる。

第４図は高圧水による二ローション加速試験に基づく減
重量を示す線図である。この第４図によれば、５ＵＳ３
１Ｂの母材に盛会されたステライト間、６の表面に前記
第２図の複合多重コーティング材料をコーティングして
なる試験片の減重量は、０〜７０時間までＧａｇであり
、格段に高い耐浸食性使を有することが認められる。

すなわち、上記第３図および第４図に認められるように
、弁座１５、弁体１６の各流体接液部に前記複合多重コ
ーティング材料の薄膜を形成してなる調節弁１０によれ
ば、絞り部における高速流体の衝突あるいは時として生
ずるキャビテーションからそれら弁座１５、弁体１６を
強力に保護し、浸食の発生を略完全に防止可能となるこ
とは明らかである。なお、第４図の高圧水によるエロー
ジョン加速試験は、試験片に短時間で故意に二ローショ
ン損傷を与えるため、鋭利なスリット部から超高圧水流
束を試験片の局部に激しく衝突させて損傷を加速させる
ようにしたテスト装置による比較試験であり損傷時間お
よび損傷量の絶対値は上記実施例に係るｙＪｆ！ｇ弁ｌ
Ｏにそのままあてはまるもにでないことは勿論である。

次に、上記実施例の作用について説明する。

弁開閉アクチュエータの作動により、弁体１６が軸方向
に移動され、弁体１６のプラグ部２２が弁座１５の締切
部１８との間に所定間隙の絞り部を形成すると、入口流
路１１から弁室１３に流入する流体がその絞り部を通過
する際に、圧力あるいは流量を３１箇され、弁座１５の
懐部１９から排出孔部２０を経て出口流路１２へ排出さ
れる。

ここで、上記絞り部によって急激に加速される高速流体
は、弁体１６のプラグ部２２と締ｖＪｆＩＩ２１に激し
く衝突し、さらに弁座１５の締切部１８、懐部１９にも
衝撃を与えるが、それらの波体接液部の表面は前述のよ
うに耐侵食性能の非常に高いステライト等のコバルト合
金、もしくは５ｔＪＳ４４０Ｃ等のマルテンサイト系ス
テンレス鋼の下地に超高硬度を有する前記複合多重コー
ティング材料の薄膜によって被覆されていることから、
容易に浸食されることがない。

また、上記３１ｍ弁１０に供給される流体が高圧高温水
であり、鉄イオン等の懸濁粒子を含んでいる場合でも、
絞り部を形成する弁体１６のプラグ部２２．締ｖＪｆＸ
ｌ１２１、アルイハ弁座１５のｍＨｍ１８、懐部１９．
排出孔部２０の表面は、非凝着性が高く、不活性な無機
材料である前記複合多重コーティング材料で覆われてい
ることから、金属表面に生ずる静電力を抑えるとともに
、仮に弁体１６のプラグ部２２および締切部２１．もし
くは弁座１５の締切部１８等に鉄イオン等の懸濁粒子が
引付けられても前記複合多重コーティング材料の非凝着
性のため、容易にそれらに付着せず、流体中に含まれた
まま出口流路１２から排出されることとなり、スケール
の付着による流量の大幅な不足発生を防止することが可
能である。また、弁の全閉時においても、弁体１６の締
切部２１、あるいは弁座１５の締切部１８にスケールの
付着が生じに＜〈シたがって確実な締切性能を得ること
が可イハとなり、スケール付着物の１″ａみ込みによる
締切ｉ１ｇ、２１における二ローション損傷の発生を防
止することも可能となる。

すなわち、上記実施例によれば、流量の：Ａ箇時に、ブ
「座１５と弁体１６との間に形成される絞り部の存在に
よって生ずるエロージョンの発生とスケールの付着、堆
積現象を軽減することが可能となる。したがって、二ロ
ーションの発生によって弁座１５や弁体１６を頻繁に交
換したり、スケールの付着により流量の大幅な不足を生
じｍｍ不能に至ることがない。

［発明の効果］ 以上のように、本発明は、入口を路および出口流路なら
びに弁室を備えるケーシングと、ケーシングの弁室内に
形成される弁座と、ケージ：／グに支持され、ケーシン
グの弁室内を弁座に対して接離する方向に移動可使とさ
れる弁体とを有してなるｗＡ節弁において、弁座および
弁体の表面に炭化チタン（Ｔｉｃ）、炭窒化チタン（Ｔ
ｉＣＮ）。

窒化チタン（ＴｉＮ）からなる複合多重コーティング材
料を被着するようにしたものである。したがって、弁体
と弁座の耐浸食性能を格段に向上するとともに、弁体と
弁座に対するスケールの付着を確実に防止し、長期に亘
ってきわめて制御性の良好な調節弁を得ることが可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例にかかる２ＩＩＷｉ弁を示す
断面図、第２図は本発明における複合多重コーティング
材料の被着状態を示す断面図、第３図は複合多重コーテ
ィング材料の表面硬度を示す線図、第４図は高圧水によ
るエロージョン加速試験の結果を示す線図である。 ｌＯ・・・調節弁、１１・・・入口流路、１２・・・出
口流路、１３・・・弁室、１４・・・ケーシング、１５
・・・弁座、１６・・・弁体。 代理人　弁理士　塩　川　修　治 菊　］　回 第　２　図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）入口流路および出口流路ならびに弁室を備えるケ
   ーシングと、ケーシングの弁室内に形成される弁座と、
   ケーシングに支持され、ケーシングの弁室内を弁座に対
   して接離する方向に移動可能とされる弁体とを有してな
   る調節弁において、弁座および弁体の表面に炭化チタン
   （ＴｉＣ）、炭窒化チタン（ＴｉＣＮ）、窒化チタン（
   ＴｉＮ）からなる複合多重コーティング材料を被着する
   ことを特徴とする調節弁。
2. （２）前記複合多重コーティング材料が、弁座および弁
   体を形成する母材の表面に硬化形成されてなるコバルト
   合金系硬化材の表面に被着される特許請求の範囲第１項
   に記載の調節弁。