(57)【要約】【課題】盛金部の内部欠陥を検出可能な盛金部の検査方法、及びその方法を使用した弁の製造方法を提供する。【解決手段】デンドライド構造の結晶と前記結晶同士の粒界に１０μｍ以下の粒界炭化物とを有する盛金部の内部欠陥を、超音波探傷装置により検出する検査工程を含むことを特徴とする、盛金部の検査方法とする。また、デンドライド構造の結晶と前記結晶同士の粒界に大きさ１０μｍ以下の粒界炭化物とを有する盛金部の内部欠陥を、超音波探傷装置により検出する検査工程と、前記検査工程を経た前記盛金部を備える弁を製造する製造工程とを含むことを特徴とする、弁の製造方法とする。【選択図】図４
2020112424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デンドライド構造の結晶と前記結晶同士の粒界に大きさ１０μｍ以下の粒界炭化物とを有する盛金部の内部欠陥を、超音波探傷装置により検出する検査工程を含む
ことを特徴とする、盛金部の検査方法。
【請求項２】
前記検査工程で検出された前記内部欠陥を除去する除去工程を含む
ことを特徴とする、請求項１に記載の盛金部の検査方法。
【請求項３】
前記除去工程は、前記盛金部の摺り合わせにより行う摺り合わせ工程を含む
ことを特徴とする、請求項２に記載の盛金部の検査方法。
【請求項４】
前記除去工程は、前記盛金部表面を削ることによって露出させた前記内部欠陥への肉盛により行う肉盛工程を含む
ことを特徴とする、請求項２又は３に記載の盛金部の検査方法。
【請求項５】
前記検査工程は、前記内部欠陥の前記盛金部での高さ方向位置を決定する欠陥位置決定工程を含み、
前記除去工程は、前記内部欠陥の前記高さ方向位置に基づいて、前記盛金部の摺り合わせによって前記内部欠陥の除去を行う
ことを特徴とする、請求項２〜４の何れか１項に記載の盛金部の検査方法。
【請求項６】
前記除去工程は、前記内部欠陥の前記高さ方向位置よりも深い位置まで前記盛金部表面を削ることで行う
ことを特徴とする、請求項５に記載の盛金部の検査方法。
【請求項７】
前記検査工程前に、浸透探傷装置により前記盛金部の表面欠陥を検出する前検査工程を含む
ことを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載の盛金部の検査方法。
【請求項８】
前記盛金部は、弁座及び弁体のうちの少なくとも一方の弁部材の表面に形成されたものである
ことを特徴とする、請求項１〜７の何れか１項に記載の盛金部の検査方法。
【請求項９】
前記弁部材は、原子力施設に設置された弁を構成する弁部材を含む
ことを特徴とする、請求項８に記載の盛金部の検査方法。
【請求項１０】
デンドライド構造の結晶と前記結晶同士の粒界に大きさ１０μｍ以下の粒界炭化物とを有する盛金部の内部欠陥を、超音波探傷装置により検出する検査工程と、
前記検査工程を経た前記盛金部を備える弁を製造する製造工程とを含む
ことを特徴とする、弁の製造方法。
【請求項１１】
レーザ積層造形による母材への肉盛により前記盛金部を形成する盛金部形成工程を含む
ことを特徴とする、請求項１０に記載の弁の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、盛金部の検査方法、及びその方法を使用した弁の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属の性能向上を目的として、金属表面への肉盛により盛金部が形成されることがある。盛金部での欠陥検出技術に関連して、特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１には、原子力発電プラントの配管に取り付けて使用される弁であって、コバルトフリーでありながら、耐摩耗性、耐衝撃性及び耐食性に優れ、良好な流体シール性を長期間維持できる弁を提供することが記載されている（要約書参照）。特許文献１に記載の技術では、弁座表面の欠陥が浸透探傷検査（ＰＴ検査）により検出されている（段落００２８参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−３３４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の技術では、盛金部表面の欠陥が検出されるに過ぎない。従って、特許文献１に記載の技術では、盛金部の内部欠陥を検出することができない。
本発明は、盛金部の内部欠陥を検出可能な盛金部の検査方法、及びその方法を使用した弁の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、デンドライド構造の結晶と前記結晶同士の粒界に大きさ１０μｍ以下の粒界炭化物とを有する盛金部の内部欠陥を、超音波探傷装置により検出する検査工程を含むことを特徴とする、盛金部の検査方法に関する。その他の解決手段は発明を実施するための形態において後記する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、盛金部の内部欠陥を検出可能な盛金部の検査方法、及びその方法を使用した弁の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態に係る弁の断面図である。
【図２Ａ】弁座に形成された盛金部の断面組織についての顕微鏡写真である。
【図２Ｂ】図２ＡのＡ部拡大写真である。
【図３】従来法であるアーク溶接法により形成した盛金部の断面組織についての顕微鏡写真である。
【図４】本実施形態に係る弁の製造方法を示すフローチャートである。
【図５】本実施形態に係る弁の製造方法において行われる工程図である。
【図６Ａ】超音波探傷試験への影響の検討に使用した試験体の斜視図である。
【図６Ｂ】図６ＡのＢ−Ｂ線断面図である。
【図７】超音波探傷試験の評価結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、本発明を実施するための形態（本実施形態）を図面を参照しながら説明する。ただし、本発明は以下の内容に何ら限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に変形して実施できる。また、同じ部材については同じ符号を付すものとし、重複する説明は省略する。さらに、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、実施形態同士を任意に組み合わせて実施することもできる。
【０００９】
本実施形態に係る弁の製造方法は、本実施形態に係る盛金部の検査方法を使用するものである。そこで、説明の便宜上、はじめに本実施形態に係る弁（盛金部を備える）の構造を説明し、その後に説明する弁の製造方法の中で盛金部の検査方法を説明する。ただし、本実施形態の盛金部の検査方法は、本実施形態の弁の製造方法の中で必ずしも行われる必要はない。即ち、盛金部の検査は、必ずしも弁の製造とともに行われる必要はない。例えば、盛金部の検査方法を使用して盛金部を備える弁座の検査を行い、検査完了の弁座を例えば製品として（即ち弁を製造せず）出荷するようにしてもよい。また、例えば、既設の弁、弁座等に対して盛金部の検査方法を使用し、検査対象となる盛金部の内部欠陥を検出するようにしてもよい。
【００１０】
図１は、本実施形態に係る弁１０の断面図である。弁１０は、例えば原子力施設において流体が流れる配管（図示しない）に設置される。弁１０は、弁１０を構成する弁部材として、弁箱１と、弁座２と、弁体３と、弁棒４と、ハンドル車５とを備える。弁座２の表面には、弁体３と接触する盛金部２１が形成される。弁体３の表面には、弁座２と接触する盛金部３１が形成される。ハンドル車５の回転により弁棒４及び弁体３が回転しながら上下に駆動する。弁棒４の下方への駆動により弁体３の盛金部３１は、回転しながら弁座２の盛金部２１に接触する。即ち、回転する弁体３が弁座２の表面を摺動しながら、弁体３が弁座２に密着する。これにより、弁１０は閉弁する。
【００１１】
盛金部２１，３１は、弁座２及び弁体３の双方の弁部材表面（いずれか一方の弁部材表面でもよい）に形成されたものである。盛金部２１と盛金部３１とは、いずれも、デンドライド構造の結晶と前記結晶同士の粒界に大きさ１０μｍ以下（好ましくは５μｍ以下）の粒界炭化物とを有する。そこで、以下の説明においては、説明の簡略化のため、盛金部２１の例示により、盛金部２１，３１双方の説明を行うものとする。
【００１２】
図２Ａは、弁座２に形成された盛金部２１の断面組織についての顕微鏡写真である。図２Ａに示す金属組織は、例えばレーザ積層造形による金属原料の肉盛を行うことで形成できる。図２Ａにおいて、白い部分がデンドライト構造の結晶２１ａ（金属結晶）である。また、黒い部分が、結晶２１ａ同士の粒界に形成された粒界炭化物２１ｂである。本実施形態の盛金部２１では、緻密な粒界炭化物２１ｂが散点的に形成される。結晶２１ａの粒界に析出した粒界炭化物２１ｂは極めて小さく、その数も少ない。
【００１３】
図２Ｂは、図２ＡのＡ部拡大写真である。本実施形態の盛金部２１では、粒界炭化物２１ｂの大きさは１０μｍ以下である。ここでいう大きさは、粒界炭化物２１ｂの最も遠い部分同士を結んだ線分の長さをいう。図２Ｂの例では、粒界炭化物２１ｂは約２μｍ〜３μｍの大きさを有する。粒界炭化物２１ｂは、結晶２１ａの粒界において、結晶２１ａの表面に沿うように膜状に形成される。従って、粒界炭化物２１ｂの大きさとして「厚さ」との表現を用いると、粒界炭化物２１ｂの厚さは１０μｍ以下（図２の例では厚さ約２μｍ〜３μｍ）である。
【００１４】
本発明者らの検討によれば、超音波探傷装置を用いた盛金部２１の検査を行うと、粒界炭化物２１ｂで超音波反射が生じる。そのため、粒界炭化物２１ｂを微小にすることで超音波反射を生じにくくできる。即ち、微小な粒界炭化物２１ｂでは超音波は反射し難い。この結果、盛金部２１の内部欠陥（例えば空隙、気泡等であり、例えば０．２ｍｍ程度以上の大きさ）の部分のみでの超音波反射を生じさせることができる。超音波探傷装置を用いた盛金部２１の検査により、盛金部２１での内部欠陥を検出できる。
【００１５】
図３は、従来法であるアーク溶接法により形成した盛金部２１ｃの断面組織についての顕微鏡写真である。アーク溶接法は、上記図２Ａ及び図２Ｂの金属組織を形成可能なレーザ積層造形法と比べて入熱量が多い方法である。アーク溶接法と同様に、レーザ積層造形法よりも入熱量が多くなる方法として、ＴＩＧ溶接法等が挙げられる。
【００１６】
図３においても、白い部分がデンドライト構造の結晶２１ｄ（金属結晶）である。また、黒い部分が、結晶２１ｄ同士の粒界に形成された粒界炭化物２１ｅである。図３に示す盛金部２１ｃでは、上記の図２Ａ及び図２Ｂに示す盛金部２１と比べて、結晶２１ｄ及び粒界炭化物２１ｅが大きい。具体的には、盛金部２１ｃでは、結晶２１ｄ及び粒界炭化物２１ｅは、いずれも１０μｍを大きく超えている。特に、結晶２１ｄの粒界に沿って、１０μｍを超える大きさの粒界炭化物２１ｅが析出している。
【００１７】
上記のように、超音波探傷装置を用いた検査の際、超音波は粒界炭化物２１ｅで反射する。このため、粒界炭化物２１ｅが大きく超音波の反射部分が大きい結果、内部欠陥以外での超音波反射が多数生じる。この結果、内部欠陥に起因する超音波反射も検出されてしまい、内部欠陥を正確に検出できない。従って、１０μｍを超える大きさの粒界炭化物２１ｅを有する盛金部２１ｃに対しては、調音波探傷装置を用いた検査を行うことができない。しかし、粒界炭化物２１ｂの厚さは１０μｍ以下になっている本実施形態によれば、粒界炭化物２１ｂに起因する超音波反射を抑制でき、盛金部２１の内部欠陥を適切に検出できる。
【００１８】
図４は、本実施形態に係る弁１０の製造方法を示すフローチャートである。弁１０の製造方法は盛金部２１，３１の検査方法を含む。盛金部２１，３１の検査方法は、超音波探傷装置を用いた盛金部２１，３１の検査を行う検査工程（欠陥位置決定工程を含む）と、内部欠陥を除去する除去工程（摺り合わせ工程、及び適宜肉盛工程を含む）とを含む。また、盛金部２１，３１の検査方法は、必要に応じて、検査工程よりも前に行われる前検査工程を含んでもよい。
【００１９】
なお、弁体３の盛金部３１は、弁座２の盛金部２１の製造（形成）及び検査と同様にして製造（形成）及び検査できる。そこで、説明の簡略化のために、以下の例では、弁体３の盛金部３１の説明は省略する。また、上記のように、弁１０の製造方法を説明する中で、弁１０に備えられる盛金部２１の検査方法を説明する。ただし、盛金部２１の検査方法は必ずしも弁１０の製造とともに行われる必要はない。
【００２０】
まず、盛金部２１の形成により弁座２となる母材（図示しない）が製造される（ステップＳ１）。母材は例えば炭素鋼、ステンレス等により構成され、例えば円環状に加工される。次いで、レーザ積層造形による母材への肉盛により、母材表面に盛金部２１が形成される（ステップＳ２、盛金部形成工程）。即ち、母材表面でのレーザ光を用いた金属原料の溶融により、金属原料により構成される盛金部２１が母材表面に形成される。
【００２１】
レーザ積層造形による母材への肉盛は、形成される盛金部２１がデンドライド構造の結晶２１ａと結晶２１ａ同士の粒界に１０μｍ以下の大きさの粒界炭化物２１ｂとを有するようになる肉盛条件で行う。通常、レーザ積層造形による肉盛では、ＴＩＧ溶接、ガス溶接等の溶接とは異なり、肉盛を行う対象位置への局所的な入熱を行うことができる。この結果、対象位置以外の母材温度は低いままとなり、対象位置への肉盛後、肉盛部は、周囲の低温部への放熱によって急速に冷却される。肉盛部の急速な冷却によりデンドライト構造の結晶２１ａの過度の成長が抑制され、結晶２１ａは緻密になる。従って、結晶２１ａの粒界に形成される粒界炭化物２１ｂも緻密になる。これにより、レーザ積層造形により形成される盛金部２１は、デンドライド構造の結晶２１ａと結晶２１ａ同士の粒界に１０μｍ以下の粒界炭化物２１ｂとを有するようになる。
【００２２】
肉盛に使用される金属原料（盛金部２１の構成材料）の組成は特に制限されない。例えば、金属原料としては、コバルト基合金を用いることができる。コバルト基合金としては、例えば、クロム１０質量％以上３５質量％以下、炭素０．１質量％以上３質量％以下、タングステン０質量％以上１５質量％以下、及び、残部をコバルト及び不可避的不純物とする混合物を使用できる。このような混合物としては、具体的には例えばステライト（登録商標）を挙げることができる。これらの組成の金属原料により盛金部２１を構成することで、盛金部２１の耐食性及び耐摩耗性を向上できる。このため、弁体３が弁座２を摺動しても、摩耗しにくい弁座２及び弁体３を得ることができる。
【００２３】
肉盛に使用される金属原料の形状も特に制限されず、例えば線材状、粉末状にできる。また、レーザ積層造形は、任意のレーザ積層造形装置を用いて行うことができ、例えば、３Ｄプリンタを用いることができる。
【００２４】
レーザ出力は、金属原料を完全に溶融させつつ、かつ、過度に溶融中に温度が高くならない程度に設定すればよく、金属原料の組成によっても異なるが、例えば、盛金部２１の面方向の距離１ｃｍあたりの入熱量が例えば１ｋＪ〜２０ｋＪ程度になるようにレーザ出力を設定すればよい。ただし、母材２２への接合強度を高める観点から、肉盛開始直後の入熱量が最も大きく、母材から遠ざかるにつれて熱量を小さくすることが好ましい。これにより、盛金部２１の表面（母材とは反対側表面）での粒界炭化物２１ｂを１０μｍ以下にでき、粒界炭化物２１ｂでの超音波反射を十分に抑制できる。また、１０μｍ以下の粒界炭化物２１ｂにより、粒界炭化物２１ｂでの連続的腐食が抑制され、盛金部２１の耐食性を高めることができる。
【００２５】
盛金部２１の母材への形成後、適宜摺り合わせによる盛金部２１の平面化が行われ、弁座２（図１参照）が完成する（ステップＳ３）。摺り合わせは、例えば、摺り合わせ定盤等の治具を用いて行うことができる。完成した弁座２を用いて、弁座２を備える弁１０（図１参照）の組み立てが行われる（ステップＳ４）。組み立ては任意の方法で行うことができる。ただし、組み立て前に弁座２の検査工程（後記する）が行われてもよい。
【００２６】
弁１０の組み立ては例えば工場で行われ、組み立てられた弁１０は、工場からの出荷前に検査される。具体的には、弁座２が超音波探傷装置（図示しない）による検査可能になるように弁１０がいったん分解され、弁座２の盛金部２１が外部に露出される。そして、超音波探傷装置を用いた盛金部２１の内部欠陥を検出するため、弁座２に対する超音波探傷検査が行われる（ステップＳ５、検査工程）。超音波探傷検査により、弁座２の内部欠陥を検出できる。特に、盛金部２１の形成前に母材の内部欠陥有無が検査された場合には、本ステップにおいて、盛金部２１の内部欠陥を検出できる。
【００２７】
超音波探傷装置による検査条件は特に制限されない。検査条件は、例えば、ＪＩＳ  Ｚ２３４４−１９９３に規定された方法（金属材料のパルス反射法による超音波探傷試験方法通則）を適用することができる。
【００２８】
検査の結果、内部欠陥が無ければ（ステップＳ６、Ｎｏ）、弁体３の弁座２への当たり確認が行われる（ステップＳ７）。当たり確認は、例えば光明丹等の塗料を用いて行われる。当たりが良好な場合には（ステップＳ８、Ｙｅｓ）、弁１０が再度組み立てられ、検査工程を経た盛金部２１を備える弁１０が製造される（ステップＳ９、製造工程）。製造された弁１０は工場から出荷される。一方で、当たりが良好でない場合には（ステップＳ８、Ｎｏ）、摺り合わせによる盛金部２１の平面化が行われる（ステップＳ１０）。その後、平面化された盛金部２１を備える弁１０が組み立てられ、工場から出荷される。
【００２９】
上記のステップＳ５（検査工程）で内部欠陥が検出された場合（ステップＳ６、Ｎｏ）、検出された内部欠陥は、以下のようにして、盛金部２１の摺り合わせにより除去される。即ち、内部欠陥を除去する除去工程は、盛金部２１の摺り合わせにより内部欠陥を除去する摺り合わせ工程を含む。内部欠陥の除去により、弁１０のメンテナンス時に新たに内部欠陥が検出することを抑制できる。また、摺り合わせにより内部欠陥を除去することで、内部欠陥の除去を容易に行うことができる。
【００３０】
まず、内部欠陥の盛金部２１での高さ方向位置（盛金部２１の厚さ方向位置）が決定される（ステップＳ１１、欠陥位置決定工程、検査工程）。内部欠陥の高さ方向位置は、詳細は図７を参照しながら後記するが、反射された超音波の強さに基づいて決定できる。そして、内部欠陥の高さ方向位置に基づいて、盛金部２１の摺り合わせを行うことで、内部欠陥が除去される。即ち、内部欠陥の高さ方向位置よりも深い位置まで盛金部２１表面を削る（切除する）ことで、内部欠陥の除去が行われる（ステップＳ１２、摺り合わせ工程、除去工程）。高さ方向位置に基づいた摺り合わせにより、盛金部２１の削りすぎを抑制できる。これにより、盛金部２１の削りすぎに起因する弁座２の機能低下を抑制でき、弁座２の機能を確保できる。また、内部欠陥の高さ方向位置よりも深い位置まで盛金部表面を削る摺り合わせを行うことで、内部欠陥を確実に除去できる。
【００３１】
ただし、内部欠陥の除去を行うため、除去工程は、盛金部２１表面を削ることによって露出させた内部欠陥への肉盛により行う肉盛工程を含むこともできる。詳細は図５（ｃ）を参照しながら後記するが、摺り合わせにより、内部欠陥（図５（ｃ）の内部欠陥２３に相当）が露出する。そして、露出した内部欠陥に対し、盛金部２１の形成方法と同様の方法により内部欠陥を埋めるような肉盛を行い、内部欠陥の除去を行ってもよい。露出した内部欠陥の肉盛により内部欠陥を除去することで、盛金部２１の削り量（削り厚さ）を少なくできる。
【００３２】
内部欠陥除去後、上記のステップＳ７〜Ｓ１０が行われ、弁１０が製造される。
【００３３】
上記の各工程に加え、盛金部２１，３１の検査方法は、ステップＳ５（検査工程）前に、浸透探傷装置により盛金部２１の表面欠陥を検出する前検査工程を含むこともできる。前検査工程を含むことで、超音波探傷試験の前に盛金部２１の表面欠陥を発見できる。これにより、表面欠陥を除去した後の盛金部２１について、超音波探傷装置を用いた検査（ステップＳ５、検査工程）を行うことができる。この結果、超音波探傷装置を用いて内部欠陥のみを効率よく検出できる。
【００３４】
図５は、本実施形態に係る弁１０の製造方法において行われる工程図である。図５（ａ）には、高さ方向の長さ（厚さ）がＬである弁座２が図示される。弁座２のうち、盛金部２１の厚さはＬ１、母材２２の厚さはＬ２である。なお、盛金部２１と母材２２との接合界面は実際にははっきりしない場合もあるが、図５では図示の簡略化のために雪像界面を明示している。盛金部２１には、例えば空隙により構成される内部欠陥２３が存在している。内部欠陥２３の高さ方向位置は、図５（ｂ）に示すように、盛金部２１の外表面（超音波を照射する側の面）からの距離として、Ｌ３である。なお、内部欠陥２３の高さ方向位置は、上記のように、超音波探傷検査により決定できる。
【００３５】
図５（ｃ）に示すように、盛金部２１の摺り合わせにより、内部欠陥２３が盛金部２１表面に露出する。摺り合わせを１度又は２度以上繰り返すことで厚さＬ３だけ削り、内部欠陥２３を露出させることができる。また、上記の例では内部欠陥２３の高さ方向位置に基づいた摺り合わせを行ったが、内部欠陥２３の高さ方向位置に基づかずに摺り合わせを行い、摺り合わせの途中でたまたま露出した内部欠陥２３であってもよい。
【００３６】
そして、内部欠陥２３を露出させた図５（ｃ）に示す状態において摺り合わせを再度行うことで、盛金部２１が厚さＬ４だけ削られる。これにより、図５（ｄ）に示す、内部欠陥２３を除去した弁座２が得られる。
【００３７】
本実施形態の検査方法によれば、盛金部２１の内部欠陥を検出可能な盛金部２１の検査方法を提供できる。特に、盛金部２１では、超音波探傷検査での超音波反射を生じさせる粒界炭化物２１ｂが緻密（１０μｍ以下）である。従って、緻密な粒界炭化物２１ｂを有する盛金部２１に超音波を照射すると、盛金部２１の内部で粒界炭化物２１ｂでの超音波反射が生じにくい。これにより、盛金部２１の内部欠陥においてのみ超音波反射を生じさせることができる。この結果、盛金部２１を破壊することなく、超音波探傷装置により内部欠陥を検出できる。
【００３８】
工場出荷前の検査により内部欠陥が検出された場合、例えば摺り合わせにより内部欠陥を除去できる。これにより、内部欠陥が存在しない、又は性能に大きく影響する内部欠陥を低減でき、弁１０の信頼性を高めることができる。また、工場出荷前の検査により、盛金部２１での内部欠陥の存在可能性を十分に低下させた状態で、弁１０を出荷できる。従って、品質を高めた弁１０を出荷できる。
【００３９】
また、内部欠陥が十分に除去された弁１０が設置されるため、メンテナンス時に盛金部２１に対して行われる摺り合わせにより、新たな内部欠陥が露出する可能性が低い。そのため、新たな内部欠陥の露出に起因する内部欠陥の除去作業（例えば摺り合わせの繰り返し（（粗仕上げ、中仕上げ及び本仕上げ））による除去等）を行う必要がない。これにより、メンテナンスを簡略化でき、メンテナンスに要する時間を短くできる。特に、弁１０が原子力施設に設置される場合には、メンテナンスに要する時間を短くできることで、被爆を低減できる。
【００４０】
さらに、設置後に行われるメンテナンスは、内部欠陥が十分に除去されているため、弁１０のストロークに応じて盛金部２１の表面を撫でる程度の摺り合わせですむ。このため、盛金部２１の厚さを長期間にわたって確保でき、弁１０の使用期間を長期化できる。
【００４１】
また、本実施形態の検査方法を含む弁１０の製造方法によれば、弁１０の製造中に盛金部２１の内部欠陥を検出でき、信頼性の高い弁１０を使用者に提供できる。特に、盛金部２１での粒界炭化物２１ｂは緻密であるため、粒界炭化物２１ｂへの流体（水、気体等）の接触に起因する粒界炭化物２１ｂを起点とした連続的腐食及び摩耗を抑制できる。これにより、弁１０では盛金部２１の耐食性及び耐摩耗性が向上している。このため、内部欠陥の低減に起因する高耐久性と相俟って、弁１０の信頼性を十分に高めることができる。
【００４２】
粒界炭化物２１ｂによる超音波探傷検査への影響について、図６に示す試験体を作製して検討を行った。
【００４３】
図６Ａは、超音波探傷試験への影響の検討に使用した試験体１０１の斜視図である。超音波探傷装置１１０、プローブ１１１及び開口１２３については図６Ｂを参照しながら後記する。試験体１０１（上記弁座２に相当）は、円柱状の母材１２２に上面に対し、母材１２２の同心円上に円環状の盛金部１２１（上記盛金部２１に相当）を形成することで作製した。作製した試験体１０１において、盛金部１２１の厚さ（高さ方向長さ）は６ｍｍ、母材１２２の厚さは８０ｍｍとした。盛金部１２１の形成は、ステライト（登録商標）を用いたレーザ積層造形による肉盛によって行った。試験体１０１における盛金部１２１の金属組織が上記図２に示した金属組織である。従って、試験体１０１における粒界炭化物２１ｂの大きさは数μｍ（１０μｍ以下）である。
【００４４】
図６Ｂは、図６ＡのＢ−Ｂ線断面図である。母材１２２の側面には、盛金部２１の下方において母材１２２の径方向に伸びる穴１２４が形成される。穴１２４は開口１２３により外部と連通し、母材１２２の径方向に断面円形状（直径３ｍｍ）を有する。穴１２４は、母材１２２の上面から約６．５ｍｍの位置に穴１２４の上端が配置するように、水平方向に形成される。従って、穴１２４は、盛金部１２１の上面から約１４．５ｍｍの位置に形成される。そして、盛金部１２１の上面から母材１２２の方向に超音波を照射し、盛金部１２１の影響を受けることなく穴１２４に起因する超音波反射を検出できるか否かを評価した。
【００４５】
超音波探傷検査は、超音波探傷装置１１０に接続されたプローブ１１１を用いて、穴１２４の上方から盛金部１２１の上面に超音波を照射することで行った。プローブ１１１は、図示の都合上、盛金部１２１から離して図示したが、できるだけ盛金部１２１に近づくようにして配置した。超音波の照射条件は、ゲインを１５．０ｄＢ、パルス位置０ｍｍ、測定範囲１００．０ｍｍ、試験周波数５ＭＨｚ狭、音速５９００ｍ／秒、屈折角は垂直にした。
【００４６】
図７は、超音波探傷試験の評価結果を示すグラフである。図７に示すグラフの横軸は、プローブ１１１の下端（超音波の照射端）からの距離であり、縦軸は反射してプローブ１１１に戻ってきた超音波の強さを表す。図７に示すように、主に３つのピークＣ，Ｄ，Ｅが観察された。観察された３つのピークＣ，Ｄ，Ｅのうち、６ｍｍの位置に検出されたピークＣの強度は８％、１２．８ｍｍの位置に検出されたピークＤの強度は２２％、８６．１ｍｍの位置に検出されたピークＥの強度は３２％であった。各ピークに対応する横軸の距離に基づくと、ピークＣは盛金部１２１と母材１２２との接合界面での反射に起因するもの、ピークＤは穴１２４での反射に起因するもの、ピークＥは母材１２２の下端面での反射に起因するものと考えられる。
【００４７】
図７に示すグラフにおいて、盛金部１２１の高さ方向に対応する距離０ｍｍから６ｍｍ（ピークＣの位置）までの間で、ピークの乱れはなかった。そして、これらの距離間でピークが乱れることなく、母材１２２の穴１２４での超音波反射に起因するピークＤ、及び、母材１２２の下端面での反射に起因するピークＥを検出できた。上記のように、盛金部１２１での粒界炭化物２１ｂの大きさは１０μｍ以下である。従って、粒界炭化物２１ｂの大きさを１０μｍ以下にすることで超音波の反射乱れを抑制でき、穴１２４の高さ方向位置を検出できた。従って、大きさが１０μｍ以下の粒界炭化物２１ｂを有する盛金部２１では、超音波の乱れが抑制されるため、盛金部２１の内部欠陥２３を検出できる。また、超音波探傷検査により、内部欠陥２３の盛金部２１での高さ方向位置も決定できる。さらには、盛金部２１の厚さも決定できる。
【符号の説明】
【００４８】
１  弁箱
１０  弁体
１０１  試験体
１１０  超音波探傷装置
１１１  プローブ
１２１  盛金部
１２２  母材
１２３  開口
１２４  穴
２  弁座（弁部材）
２１  盛金部
２１ａ  結晶
２１ｂ  粒界炭化物
２１ｃ  盛金部
２１ｄ  結晶
２１ｅ  粒界炭化物
２２  母材
２３  内部欠陥
３  弁体（弁部材）
３１  盛金部
４  弁棒
５  ハンドル
Ｓ２  ステップ（盛金部形成工程）
Ｓ５  ステップ（検査工程）
Ｓ９  ステップ（製造工程）
Ｓ１１  ステップ（欠陥位置決定工程、検査工程）
Ｓ１２  ステップ（摺り合わせ工程、除去工程）
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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