(57)【要約】【課題】割れを防止することができる硬化肉盛溶接部の補修用溶接合金および補修方法を提供する。【解決手段】Ｃｏ基合金よりなる硬化肉盛溶接部に局部的に発生した点状、線状、溝状またはくぼみ状の欠陥の補修溶接用合金であって、補修溶接用合金は、質量％で、Ｃ：０．２％以下、Ｃｒ：１５〜２５％、Ｗ：１２〜１８％、Ｎｉ：７〜２０％、および残部が実質的にＣｏからなっている。硬化肉盛溶接部１５に発生した前記欠陥２０を機械的に除去し、前記補修溶接用合金を欠陥除去部に肉盛溶接したのち、補修肉盛溶接部の表面を滑らかに機械仕上して作動面を形成する。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｃｏ基合金よりなる硬化肉盛溶接部に発生した局部的欠陥の補修溶接用合金であって、前記補修溶接用合金が質量％で、Ｃ：０．２％以下、Ｃｒ：１５〜２５％、Ｗ：１２〜１８％、Ｎｉ：７〜２０％、残部が実質的にＣｏからなることを特徴とする硬化肉盛溶接部の補修溶接用合金。
【請求項２】
前記補修溶接用合金が、更に質量％でＭｎ；１．０〜２．０％を含む請求項１記載の硬化肉盛溶接部の補修溶接用合金。
【請求項３】
Ｃｏ基合金よりなる硬化肉盛溶接部に発生した局部的欠陥の補修溶接方法であって、前記欠陥を機械的に除去し、質量％で、Ｃ：０．２％以下、Ｃｒ：１５〜２５％、Ｗ：１２〜１８％、Ｎｉ：７〜２０％、残部が実質的にＣｏからなる補修溶接用合金を欠陥除去部に肉盛溶接し、補修肉盛溶接部の表面を滑らかに機械仕上して作動面を形成することを特徴とする硬化肉盛溶接部の補修溶接方法。
【請求項４】
前記補修溶接用合金が、更に質量％でＭｎ；１．０〜２．０％を含む請求項３記載の硬化肉盛溶接部の補修溶接方法。
【請求項５】
互いに接触する２つの部材の作動面のそれぞれに前記硬化肉盛溶接が施されている請求項３または請求項４記載の硬化肉盛溶接部の補修溶接方法。
【請求項６】
前記作動面がバルブの弁座面または弁体ガイド面である請求項５記載の硬化肉盛溶接部の補修溶接方法。
【請求項７】
Ｃｏ基合金よりなる硬化肉盛溶接部に発生した局部的欠陥の補修溶接方法であって、前記欠陥を機械的に除去し、前記硬化肉盛溶接合金の伸びに対し伸びが１０〜５０％大きいＣｏ基補修溶接用合金を欠陥除去部に肉盛溶接し、補修肉盛溶接部の表面を滑らかに機械仕上して作動面を形成することを特徴とする硬化肉盛溶接部の補修溶接方法。
【請求項８】
前記硬化肉盛溶接部の表面硬さに対し前記補修肉盛溶接部の表面硬さが５０〜３００ＨＶ低い請求項７記載の硬化肉盛溶接部の補修溶接方法。
【請求項９】
互いに接触する２つの部材のそれぞれの作動面に前記硬化肉盛溶接が施された請求項７または請求項８記載の硬化肉盛溶接部の補修溶接方法。
【請求項１０】
前記作動面がバルブの弁座面または弁体ガイド面である請求項９記載の硬化肉盛溶接部の補修溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は火力発電プラント、原子力発電プラント、化学工場プラントなどに使用される機器の硬化肉盛溶接部に発生した欠陥部の補修に用いる補修溶接用合金、およびその合金によって行う硬化肉盛溶接部の補修溶接方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
耐摩耗性および耐食性が要求される部材の表面に、合金の硬化肉盛溶接が広く行われている。例えば、バルブの弁座部（弁箱付弁座部および弁体付弁座部）、弁体と弁箱のガイド部などの摺動面には、Ｃ：０．２〜３．０％で、その他の成分がＣｒ：２５〜３３％，Ｗ：１４％以下，Ｍｏ：６．０％以下および残部が実質的にＣｏからなる合金が硬化肉盛されている。
【０００３】
上記硬化肉盛材は、一般の構造材料に比べると延性が小さいため使用中に大きな応力が加わった場合に割れが生じたり、また使用中に腐食などによる点状の傷、エロージョンなどにより筋状または溝状の傷、摩耗による局部的なくぼみが発生することがある。これをこのまま継続して使用すると、割れ部の剥離など健全性の問題や流体の漏れなど機能低下の問題があるため、バルブ一式取替えや欠陥部を現地で補修する必要がある。このために、配管部を切断してバルブ一式を取り替えると多大なコストと長期間を要するので、多くの場合、現地で補修が行われている。補修では、欠陥をグラインダーなどで除去したのち、欠陥除去部を肉盛溶接する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来、欠陥除去部を硬化肉盛材と同じ溶接材料で補修溶接していたが、補修溶接の溶着金属部やその周辺部の熱影響部に新たな割れが発生することがあった。割れは微細であっても機器の使用中に徐々に成長し、機器の機能を損することがある。しかし、上記溶接材料では割れのない補修溶接部を得ることは非常に困難であった。
【０００５】
この発明は上記課題を解決するためになされたもので、割れを防止することができる硬化肉盛溶接部の補修用溶接合金および補修溶接方法を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の硬化肉盛溶接部の補修溶接用合金は、Ｃｏ基合金よりなる硬化肉盛溶接部に発生した局部的欠陥の補修溶接用合金であって、前記補修溶接用合金が質量％で、Ｃ：０．２％以下、Ｃｒ：１５〜２５％、Ｗ：１２〜１８％、Ｎｉ：７〜２０％および残部が実質的にＣｏからなることを特徴としている。
【０００７】
上記補修溶接用合金が、更に質量％でＭｎ；１．０〜２．０％を含むことが好ましい。
【０００８】
この発明の第１の硬化肉盛溶接部の補修溶接方法は、Ｃｏ基合金よりなる硬化肉盛溶接部に発生した局部的欠陥の補修溶接方法であって、前記欠陥を機械的に除去し、質量％で、Ｃ：０．２％以下、Ｃｒ：１５〜２５％、Ｗ：１２〜１８％、Ｎｉ：７〜２０％、残部が実質的にＣｏからなる補修溶接用合金を欠陥除去部に肉盛溶接し、補修肉盛溶接部の表面を滑らかに機械仕上して作動面を形成することを特徴としている。
【０００９】
上記補修溶接方法において、前記補修溶接用合金が更に質量％でＭｎ；１．０〜２．０％を含むことが好ましい。
【００１０】
上記補修溶接方法は、互いに接触する２つの部材の作動面のそれぞれに前記硬化肉盛溶接が施されているものに適用される。また、前記作動面がバルブの弁座面または弁体ガイド面にも適用可能である。
【００１１】
この発明の第２の硬化肉盛溶接部の補修溶接方法は、Ｃｏ基合金よりなる硬化肉盛溶接部に発生した局部的欠陥の補修溶接方法であって、前記欠陥を機械的に除去し、前記硬化肉盛溶接合金の伸びに対し伸びが１０〜５０％大きいＣｏ基補修溶接用合金を欠陥除去部に肉盛溶接し、補修肉盛溶接部の表面を滑らかに機械仕上して作動面を形成することを特徴としている。
【００１２】
上記第２の補修溶接方法において、前記硬化肉盛溶接部の表面硬さに対し前記補修肉盛溶接部の表面硬さが５０〜３００ＨＶ低いことが好ましい。
【００１３】
上記第２の溶接補修方法は、互いに接触する２つの部材の作動面のそれぞれに前記硬化肉盛溶接が施されているものに適用される。また、前記作動面がバルブの弁座面または弁体ガイド面にも適用可能である。
【発明の効果】
【００１４】
この発明の硬化肉盛溶接部の補修溶接用合金は、硬化肉盛材との溶接性が良好で、かつ延性が大きいので、補修溶接合金自身の溶着金属部および硬化肉盛溶接部の熱影響部に発生する熱応力が緩和されることによって補修溶接時の割れを防止することができる。
【００１５】
この発明の第１の硬化肉盛溶接部の補修溶接方法は、上記補修溶接用合金を用いることにより、割れを生じることなく硬化肉盛溶接部の補修溶接を行うことができる。
【００１６】
この発明の第２の硬化肉盛溶接部の補修溶接方法は、硬化肉盛溶接合金の伸びに対し伸びが大きいＣｏ基補修溶接用合金を用いることにより、割れを生じることなく硬化肉盛溶接部の補修溶接を行うことができる。
【００１７】
この発明では、補修肉盛溶接部に割れが発生せず、また補修肉盛溶接部の表面に硬化肉盛溶接を行う必要がないので、現地での補修が容易となり、補修コストの低減（例えば、８０％の低減）と補修期間の短縮（例えば、９０％の短縮）を図ることができる。さらに、漏れなどの事故がなくなり、機器のメンテナンスが簡便となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
この発明の硬化肉盛溶接部の補修溶接用合金は、質量％で、Ｃ：０．２％以下、Ｃｒ：１５〜２５％、Ｗ：１２〜１８％、Ｎｉ：７〜２０％および残部が実質的にＣｏからなっている。
【００１９】
上記補修溶接用合金において、Ｃは含有量は高くなると溶着金属部の炭化物の量が多くなり、延性が低下するので、上限値は  ０．２％とした。
【００２０】
Ｃｒは、合金の耐食性を維持する主要元素であるが、本合金では、溶接金属部の延性を大きくするために、上限値は２５％とした。また、下限値については、本合金では、Ｎｉを多量に添加して、不動態化しやすくしているために、その分Ｃｒ量は少なくてもよいので１５％とした。
【００２１】
Ｗは、合金を５００℃以上の高温で使用する場合のクリープ強度を維持するために、下限値を１２％とした。上限値については、Ｗをあまり多く添加すると、高温における耐酸化性が低下するので１８％とした。
【００２２】
Ｎｉは、合金の耐食性を向上させ、かつ合金の延性を向上するために有効な元素であるために、下限値を７％とした。上限値については、これ以上Ｎｉを添加しても耐食性が顕著に向上しない限界値として、２０％とした。
【００２３】
Ｃｏをベース材料としたのは、硬化肉盛溶接部（例えば弁座面）の肉盛溶接材料がＣｏ基合金であるため、補修溶接時にこれらの合金との融合性を良くし、融合部に異質の合金層を形成しないようにしたものである。
【００２４】
上記補修溶接用合金を用いることにより補修溶接用合金自身の溶着金属部および硬化肉盛溶接部の熱影響部に作用する力（熱応力）が緩和されることによって補修溶接時の割れを防止することができる。
【００２５】
上記補修溶接用合金において、質量％でＭｎ；１．０〜２．０％を含むことが望ましい。Ｍｎは、溶接の過程で酸素を除去するために添加するものである。脱酸不足によって補修溶接金属中に気泡が発生するのを防止するに十分な量として下限を１．０％とした。一方、２．０％を超えると靭性の低下を招くので上限を２．０％とした。
【００２６】
この発明の第１の補修溶接方法は、Ｃｏ基合金よりなる硬化肉盛溶接部に発生した局部的欠陥を機械的に除去する。ついで、欠陥除去部の内面を滑らかに機械仕上し、欠陥検出試験により欠陥除去を確認したのち、欠陥除去部に肉盛溶接する。欠陥除去および欠陥除去部の内面の仕上には、例えばグラインダーが用いられる。欠陥検出には、例えば浸透液探傷試験が用いられる。
【００２７】
局部的欠陥は、点状、線状、溝状またはくぼみ状などの欠陥である。点状の欠陥は使用中の腐食や内在欠陥のメンテナンス時の摺合せによる表面への現出などにより発生したもので、例えば直径は０．５〜５ｍｍ程度であり、深さは０．１〜２ｍｍ程度である。線状の欠陥は割れや筋状のエロージョンなどである。割れは硬化肉盛時の残留応力や使用中の負荷応力により発生したもので、例えば幅は０．１〜２ｍｍ程度、長さは１〜４０ｍｍ程度であり、深さは０．５〜５ｍｍ程度である。筋状のエロージョンは、例えば幅は１〜３ｍｍ程度、長さは５〜１０ｍｍ程度であり、深さは０．１〜２ｍｍ程度である。溝状の欠陥はエロージョンにより発生したものであり、幅は３〜１０ｍｍ程度、長さは１０〜３０ｍｍ程度であり、深さは１〜５ｍｍ程度である。くぼみ状の欠陥は作動面の摩耗により発生したものであり、例えば直径は１０〜１００ｍｍ程度であり、深さは０．１〜５ｍｍ程度である。  
【００２８】
肉盛溶接にはこの発明の前記補修溶接用合金の線材または棒材が用いられる。肉盛溶接はアーク溶接、例えばＴＩＧ溶接により補修溶接用合金を欠陥除去部に肉盛、充填する。ついで、補修肉盛溶接部表面を切削やグラインダー研削などの機械加工により滑らかに仕上加工し、作動面を形成する。さらに、定盤に塗布または貼付した研磨材による摺合せを行うこともある。
【００２９】
第２の補修溶接方法は、除去する欠陥および肉盛溶接方法は第１の補修溶接方法と同じであるが、補修溶接用合金を伸びで特定している点で異なっている。すなわち、第２の補修方法では、硬化肉盛溶接合金の伸びに対し伸びが１０〜５０％大きいＣｏ基合金を補修溶接用合金として用いる。この伸びが大きいことにより、割れを生じることなく硬化肉盛溶接部の補修溶接を行うことができる。上記伸びの差が１０％未満であると、割れが発生するおそれがある。逆に、５０％を超えると耐力が低下し、補修肉盛溶接部が変形しやすくなり、気密保持などの作動面の機能が失われる。上記伸びの差は、作業時の割れ防止や補修部の適正な性能を維持させる点から２０〜４０％がより好ましい。
【００３０】
また、第２の補修溶接方法において、前記硬化肉盛溶接部の表面硬さに対し前記補修肉盛溶接部の表面硬さが５０〜３００ＨＶ低いことが好ましい。表面硬さの差が５０ＨＶ未満であると、補修肉盛時に変形しにくくなり、割れが発生するおそれがある。逆に、表面硬さの差が３００ＨＶを超えると、作動面の摺動性が低下し、作動面が焼付きやすくなる。上記表面硬さの差は、作業時の割れ防止や補修部の適正な性能を維持させる点から１００〜２５０ＨＶがより好ましい。
【００３１】
図１は補修機器の一例として仕切弁を示している。仕切弁１は、開弁時に符号２で示す矢印のように流れる流体の流路３を形成する中空の弁箱４と、流路３を遮断する閉弁位置と一部または全部を解放する開弁位置（図示せず）との間に矢印５で示す運動方向の円板状の弁体６とを有している。
【００３２】
弁体６には弁棒７が接続されており、弁棒７の操作により弁体６を矢印５で示す運動方向に移動する。弁箱４の上部には弁蓋８がボルト９により締め付けられており、弁蓋８と弁棒７との貫通部にはグランドパッキン１０がグランドボルト１１で締め付けられて、流体の外部漏洩を防止している。
【００３３】
弁蓋８にはヨーク１２が取り付けられており、これに弁棒７を操作する駆動装置１３が取付けられている。駆動装置１３による弁棒７の操作は電動または手動の双方で行うことができるようになっている。
【００３４】
弁箱４および弁体６の相互間の摺動面（作動面）は弁座と一般に呼ばれており、図１においては弁箱４の摺動面である環状の弁箱付弁座部（構成部材）は符号１４で、また弁体６の摺動面である環状の弁体付弁座部（構成部材）は符号１５でそれぞれ示している。
【００３５】
弁体６の全閉時にはその側面に符号１６で示すような流体圧力が作用するので、この流体圧力１６に抗して弁体６を弁体の運動方向５に上下に開閉しようとすれば各弁座部１４、１５が相互に摺動する。
【００３６】
図２は弁座部１４、１５の詳細を示している。仕切弁１においては一般に弁箱４と弁箱付弁座部１４の基材（シートリング）１７および弁体６の材質も同等の材質で、炭素鋼、低合金鋼、ステンレス鋼などによって製作される。
【００３７】
なお、弁体６には弁棒７との結合部１８が設けられており、基材１７と弁箱４は溶接部１９により結合している。
【００３８】
図２の弁座部周辺の拡大図において、弁座部１４と弁座部１５の間にバルブの開閉によって相互に摺動が生じるので、それぞれ基材（シートリング）１７および弁体６の基材の表面に、耐摩耗性および耐食性を付与するために、Ｃ：０．２〜３．０％で、その他の成分がＣｒ：２５〜３３％，Ｗ：１４％以下，Ｍｏ：６．０％以下を含有し、残部は実質的にＣｏからなる合金が表面硬化肉盛されている。
【００３９】
しかし、この表面硬化肉盛合金は、一般の構造材料に比べると延性が小さいためバルブ製造における硬化肉盛溶接時に内蔵された残留応力や使用中の応力が重畳された場合に割れが生じたり、また使用中に腐食などによる点状の傷、エロージョンによる筋状または溝状の傷、摩耗による局部的なくぼみが発生することがある。
【００４０】
図３に欠陥の代表例として、前記図２の弁体付弁座部１５の硬化肉盛溶接部に生じた割れ２０を示す。割れ２０を例えば図４（ａ）および（ｂ）のようにグラインダーなどで機械的に削除し、欠陥除去部の内面２１を滑らかに加工する。ついで、図４（ｃ）および（ｄ）のように、質量％で、Ｃ：０．２％以下、Ｃｒ：１５〜２５％、Ｗ：１２〜１８％、Ｎｉ：７〜２０％、Ｍｎ；１．０〜２．０％および残部は実質的にＣｏからなる合金の溶接材で肉盛溶接する。符号２２は上記補修溶接用合金による溶着金属部を示す。
【００４１】
上記補修溶接方法によれば、補修肉盛溶接時に熱応力によって生じる割れの防止に効果を発揮するが、この理由について述べる。図５（ａ）はバルブの硬化肉盛溶接合金と同じ溶接合金を用いて補修肉盛溶接を行った従来の場合を示し、図５（ｂ）はこの発明の補修溶接方法の場合を示す。
【００４２】
一般に、補修溶接を行った部分の溶着金属部は、凝固し、温度が下がってくると符号２４のように収縮する。図５（ａ）の従来の補修溶接の場合は、補修部の溶着金属２３は硬化肉盛材と同様に、高強度で延性が小さいため、溶着金属の温度が下がったときに、溶着金属部２３自身や周辺の硬化肉盛溶接部１５の熱影響部２５などに熱応力による大きな引張力２６が作用し、これらの部分は変形しようとする。この変形が許容ひずみ（変形する能力）以上となる引張力が加わると、溶着金属部２３、硬化肉盛溶接部１５の熱影響部２５などに割れ２７が発生する。
【００４３】
一方、この発明の補修方法の場合、図５（ｂ）に示すように補修肉盛溶接部の溶着金属２２が凝固して温度が下がって収縮しても、溶着金属２２自身が硬化肉盛溶接部１５よりも強度が低く、しかも延性が非常に大きく許容ひずみ量が大きいため、溶着金属自身が符号２８のように割れずに延びて、周辺の硬化肉盛溶接部１５に及ぼす力が緩和されて大きな熱応力が作用しないので割れを防止することができる。
【００４４】
この発明の補修溶接用合金および補修溶接方法は、火力発電プラント、原子力発電プラント、化学工場プラントで使用されるバルブにおいて、弁座部（弁箱付弁座部および弁体付弁座部）、弁体と弁箱のガイド部およびその他摺動部にＣｏ基合金を硬化肉盛溶接した部分に発生した割れ、エロージョンなどの損傷部分の補修方法に適用可能である。また、バルブ以外のポンプ、タービンなどの部材の補修に利用することができる。
【実施例】
【００４５】
従来の補修溶接で実施されていた硬化肉盛材と同じ溶接合金ＡおよびＢ（以上比較例）、ならびにこの発明の補修溶接用合金ＣおよびＤをＴＩＧ溶接によって溶かした溶着金属部から採取した試験片により、引張試験を行った。試験に使った溶接材料の化学組成および引張試験の結果を表１に示す。
【表１】
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【００４６】
表１から、この発明の溶接金属ＣおよびＤは耐力：４５０〜５２０ＭＰａ、破断伸び：１６〜４７％であり、比較例ＡおよびＢに比べ特に破断伸び（延性）が大きく、割れ難い材料であることがわかる。
【００４７】
次に、弁座部の基材として代表的な炭素鋼鋳鋼品（ＳＣＰＨ２）で外径：φ５００ｍｍ  ×厚さ：１００ｍｍの試験体の基材を２個用意した。試験体１の基材の表面に上記溶接金属Ａをガス溶接によって外周部の端面に表面硬化肉盛を行い、図２の弁体付弁座部１５に相当する外径４９０ｍｍ、内径４００ｍｍ、厚さ５ｍｍの薄板円輪状に表面硬化肉盛溶接部を形成する寸法になるように仕上加工を行った。試験体２の基材表面には上記溶接金属ＢをＴＩＧ溶接によって表面硬化肉盛を行い、試験体１と同じ寸法になるように仕上加工を行った。
【００４８】
それぞれの試験体の硬化肉盛溶接部の数個所に、図４（ａ）および（ｂ）に示すような、損傷部を除去した形状を模擬した開先をグラインダーなどにより加工し、上記溶接金属Ａ、ＢおよびＣ、ＤをＴＩＧ溶接により図４（ｃ）および（ｄ）のような補修溶接を行い、補修溶接による割れ防止の効果の確認試験を行った。
【００４９】
それぞれの試験体の補修溶接後に表面の機械加工を行った後、液体浸透探傷検査によって補修溶接部および熱影響部の割れ発生の有無を検査した。その結果は表２のとおりであった。
【表２】
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【００５０】
表２に示すように、Ｃ：１．３％、Ｃｒ：２８．８％、Ｗ：５．６％、残部は実質的にＣｏからなる合金を表面硬化肉盛した試験体１に対しては、従来より硬化肉盛材として使用されている溶接合金ＡおよびＢによる補修では割れが発生するのに対して、この発明の補修溶接材料Ｃ、Ｄを用いることにより割れを防止することができた。
【００５１】
また、表２に示すように、Ｃ：０．２３％、Ｃｒ：２６．８％、Ｍｏ：５．４％を含有し残部は実質的にＣｏからなる合金を表面硬化肉盛した試験体２についても、従来より硬化肉盛材として使用されている溶接合金ＡおよびＢによる補修では割れを防ぐことができなかったのに対して、この発明の補修溶接材料Ｃ、Ｄを用いることにより割れを防止することができた。
【００５２】
また、硬化肉盛溶接部が互いに接触し、摺動する仕切弁のような場合においては、摺動したことによって摺動面に有害なかじり傷を生じてシール機能が失われないことが重要であるため、本発明を適用した補修溶接部を模擬した試験体による摺動試験を行ったので、図面および表によって以下に説明する。
【００５３】
図８の（ａ）および（ｂ）は、図１に示した仕切弁の弁体６とその硬化肉盛溶接部１５に相当する試験体の平面図と側面断面図を、図９の（ａ）および（ｂ）は同仕切弁のシートリング１７と硬化肉盛溶接部１４に相当する試験体の平面図と側面断面図を、図１０は、同仕切弁の摺動を模擬した焼付摩耗試験装置の断面図を示す。
【００５４】
図８に示すものは図１に示した仕切弁の弁体６とその硬化肉盛溶接部１５に相当する試験体５０であり、略円板形状に構成されている（以下、ジスク試験体）。ジスク試験体５０は炭素鋼基材５１の一方の面に薄板円輪状に、表１のＡである硬化肉盛材５２が溶接されている。さらに硬化肉盛材５２の円周を４等分した４個所に、硬化肉盛材５２を半径方向に横断する状態で、本発明を適用し表１のＤ材で溶接した補修溶接部５３を設けた。硬化肉盛材５２と補修溶接部５３の円輪状の表面即ち試験面５４は約６００メッシュまで研磨されている。試験体５０の他方の面には試験装置に取付けるための厚み方向に貫通しないネジ５５が加工されている。なお、比較試験を行うために４個所の補修溶接部５３を設けずに硬化肉盛材５２のままの試験体についても準備した。
【００５５】
図９に示すものは図１に示した仕切弁のシートリング１７とその硬化肉盛溶接部１４に相当する試験体６０であり、略円板形状に構成されている（以下、シート試験体）。シート試験体６０は炭素鋼基材６１の一方の面に薄板円輪状に、表１のＡである硬化肉盛材６２が溶接されており円輪状の表面即ち試験面６３は約６００メッシュまで研磨されている。また試験体６０の他方の面の中心部に厚み方向に貫通しないネジ６４が加工され、さらにネジ６４の中心部に厚み方向の貫通孔６５が加工されている。なお、前記ジスク試験体５０および該シート試験体６０の円輪状の硬化肉盛溶接部の５２および６２は対面して相互に摺動するように略同一の形状および寸法に構成されている。
【００５６】
図１０に示すものは、摺動試験を実施するために仕切弁を模擬した焼付摩耗試験装置７０である。該焼付摩耗試験装置７０は、圧力容器７１および前記ジスク試験体５０を上下に往復動させるロッド７３、圧力容器７１内を加圧する水圧ポンプ７５および圧力容器７１内の水の温度を上げる加熱ヒーター７６などを主要部として構成されている。該圧力容器７１は上部、下部および側部に、それぞれ上蓋７１ａ、下蓋７１ｂ、横蓋７１ｃおよび７１ｄが取付けられ気密状態に覆われているが、横蓋７１ｄの開口孔７１ｅのみは外部の大気に開放されている。
【００５７】
横蓋７１ｄの圧力容器内部側の端面には前記シート試験体６０が固定して取付けられている。また、ジスク試験体５０は圧力容器の下蓋７１ｂをシールして貫通したロッド７３の上端に結合されたジスク試験体保持板７４に取付けられている。ロッド７３は図面には示していないが下部に設置された電動駆動装置によって上下の往復運動を行う。
【００５８】
一方の横蓋７１ｃの軸心部には油圧ラムによって動き、シールして貫通した付加軸７２がありその先端はジスク試験体保持板７４に届き、背面から押してジスク試験体５０をシート試験体６０側に移動させて押し付けることができる。
【００５９】
以上のように構成された図１０の焼付摩耗試験装置７０により摺動試験を実施する場合について、以下に説明する。まず、ジスク試験体５０とシート試験体６０を図１０のように取付けて装置を組立てる。次に、付加軸７２を油圧ラムによって圧力容器７１内へ押出し、ジスク試験体５０をシート試験体６０に押し付けて、両試験体の試験面５４、６３を密着させ、軽く初期面圧を発生させる。次に、水圧ポンプ７５を操作して圧力容器７１内に注水し、充満し、さらに昇圧する。水圧が約１ＭＰａに達すると、シート試験体６０の背面側は大気圧であるため、試験面５４、６３間の気密状態が水圧のみにより保持されるようになり、付加軸７２を操作して、押付けを中止し、後退させてジスク試験体保持板７４から離す。水圧をさらに８．６ＭＰａまで昇圧する。このとき、試験面５４、６３間に２００ＭＰａの面圧が発生する。
【００６０】
このような状態において、ロッド７３を操作し、シート試験体６０に対しジスク試験体５０を往復摺動させる。また、加熱ヒータ７６を操作して圧力容器７１内の水を加熱する。加熱温度と水圧を調節しながらジスク試験体５０を往復摺動することにより、高温度高圧力の条件下における摺動試験が行われる。摺動試験は１００往復させるが、試験面５４、６３の一部にかじり傷など大きな傷が発生すると試験面５４、６３間に隙間が発生して試験装置内の高圧水が外部に漏れるので試験水圧８．６ＭＰａが維持できなる。試験結果は１００往復摺動を達成することと、１００往復摺動させた後に測定される摺動面即ち試験面５４、６３の表面粗さ値により判定し、１μｍＲａ以下を合格とする。表面粗さの根拠は１μｍＲａはバルブのメンテナンス時の摺合せにより容易に修復可能な粗さであることによる。
【００６１】
前記の試験体を上記の焼付摩耗試験装置により試験した結果を表３に示す。表３において、テストＮｏ．１（常温水中）および２（３００℃高温水中）は、表１のＡ合金を硬化肉盛した試験体のジスク試験体側に本発明の補修を適用した場合を示し、比較試験のテストＮｏ．３および４は、表１のＡ合金の硬化肉盛のままで補修溶接を行っていない場合の試験結果を示す。
【００６２】
表３に示すように、本発明の補修溶接を適用したテストＮｏ．１およびテストＮｏ．２の試験結果は、１００往復摺動を達成し、１００往復摺動後の補修溶接部の表面粗さも１μｍＲａ以下であり、テストＮｏ．３および４の補修溶接なしの場合と有意差のない良好な試験結果が得られ、本発明の補修溶接によって摺動性が阻害されないことが確認された。
【表３】
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【００６３】
本補修溶接材料を適用する弁種の例として図１に仕切弁の例を示したが、他の弁種の場合にも仕切弁の場合と同様に弁箱付弁座部１４と弁体付弁座部１５は存在するので同様の補修溶接を適用することは可能である。他の弁種の例として、図６に玉形弁３０の構造図の例を示し、図７に逆止弁４０の構造図の例を示す。弁体と弁箱のガイド部の例として、図６に示すように、弁箱のガイド部３１と弁体のガイド部３２のようなものがある。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】この発明の補修溶接方法が適用される機器の例を示すもので、仕切弁の一部縦断面図である。
【図２】図１に示す仕切弁の弁座部周辺を拡大して示す縦断面図である。
【図３】図２に示す弁体に発生した割れの状態を模式的に示す正面図である。
【図４】（ａ）および（ｂ）は弁座部に発生した割れ部を削除した割れ削除部の例を、（ｃ）および（ｄ）は補修溶接後の溶接部の状態を示した説明図である。
【図５】この発明の補修溶接方法によって補修溶接時の割れを防止する機構を説明する図面である。
【図６】この発明の補修溶接方法が適用される玉形弁の縦断面図およびガイド部の例である。
【図７】この発明の補修溶接方法が適用される逆止弁の縦断面図である。
【図８】この発明の補修溶接方法を適用した場合の摺動性を確認したジスク試験体の断面図と平面図である。
【図９】この発明の補修溶接方法を適用した場合の摺動性を確認したシート試験体の断面図と平面図である。
【図１０】この発明の補修溶接方法を適用した場合の摺動性を確認した試験装置の縦断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１  仕切弁                ２  弁開時に流れる流体            ３  流路
４  弁箱                  ５  弁体の運動方向                ６  弁体
７  弁棒                  ８  弁蓋                          ９  ボルト
１０  グランドパッキン    １１  ランドボルト                １２  ヨーク
１３  駆動装置            １４  弁箱付弁座部                １５  弁体付弁座部
１６  流体圧力            １７  基材                        １８  結合部
１９  接続溶接部          ２０  割れ                        ２１  開先
２２  溶着金属（この発明の補修溶接）          ２３  溶着金属（従来の補修溶接）
２４  溶着金属の収縮      ２５  熱影響部                    ２６  引張力
２７  溶接割れ            ２８  溶着金属の伸び              
３０  玉形弁              ３１  弁箱ガイド部          ３２  弁体ガイド部
４０  逆止弁
５０  ジスク試験体       ５１  炭素鋼基材       ５２  硬化肉盛材
５３  補修溶接部         ５４  試験面          ５５  ネジ部
６０  シート試験体       ６１  炭素鋼基材       ６２  硬化肉盛材
６３  試験面              ６４  ネジ部          ６５  貫通孔
７０  焼付摩耗試験装置    ７１  圧力容器        ７１ａ  上蓋
７１ｂ  下蓋              ７１ｃ  横蓋          ７１ｄ  横蓋
７１ｅ  開口孔            ７２  付加軸          ７３  ロッド
７４  試験体保持板       ７５  水圧ポンプ       ７６  加熱ヒーター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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