原子炉设备 本申请是申请日为2002年3月25日、申请号为02108013.5、发明名称为“钴基合金的接合构造”的专利申请的分案申请。
【技术领域】
本发明涉及一种钴基合金的接合构造，特别涉及一种适用于阀及具有机械密封件的旋转装置的钴基合金地接合构造。
背景技术
作为接合同类金属之间或不同类的金属之间的技术，一般为人所知的有：在耐腐蚀耐磨耗性合金和接合它的母材之间夹着钎料、并在只将钎料熔化了后使其固化进行接合的方法(钎焊)；向接合部供给熔融状态的金属同时进行接合的金属也熔融而在接合部形成相互熔接的金属层的方法(焊接)；使母材的表面极薄地熔化，在其处放置熔化了的金属而与母材接合的方法(堆焊)。
另外，在日本工学便览的B2-63页～B2-64页、“3·4·3扩散焊接”、昭和62年新版中对将进行接合的两个金属材料的平滑面相互接触，在保持为高温的状态下由接触部的蠕变现象(通过施加大负荷产生)和高温产生的烧结进行接合的扩散焊接进行了描述。另外，其机械工学便览中还对作为扩散焊接之一的、在接合不同的金属之间时，在进行接合的两金属材料之间插入含有镍的插入材料，在保持为高温的状态通过施加大的负荷不会产生接合界面的接合方法进行了描述。插入材料全部扩散到进行接合的两个金属材料内。
日本特开2000-273573号公报中记载着将具有球状或粒状的共晶碳化物的Co基、Ni基或Fe基的耐腐蚀耐磨金属用钎焊、焊接或扩散焊接与母材接合的技术方案。
在记载于日本特开2000-273573号公报中的耐腐蚀耐磨金属与母材接合中存在如下的问题。
通过熔化钎料将耐腐蚀耐磨金属与母材接合的方法其金属之间的接合力弱，当温度上升到钎焊温度后再上升时，接合部脱落。另外，其它的方法(焊接或者扩散焊接)由于将进行接合的金属成为熔融状态，耐腐蚀耐磨金属的球状或粒状的共晶碳化物变化为线状、网格状的共晶碳化物，其结果由于球状或粒状的共晶碳化物的存在而获得的特性消失。在扩散焊接中，由于是在蠕变状态的高温状态下在接合金属上作用大负荷，产生大的残留应力或产生裂纹。因此，扩散焊接作为将具有球状或粒状的共晶碳化物的Co基的耐腐蚀耐磨金属在保持其形态不变的状态下接合在其母材上的方法不适当。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种在接合后也可以发挥钴基合金的耐腐蚀耐磨耗性的特性的钴基合金的接合构造。
为了达到上述目的，本发明的钴基合金的接合构造，在金属微组织基体部上分散着粒状或块状的共晶碳化物的钴基合金部和母材金属部之间配置插入材料，将钴基合金部扩散接合在上述母材金属部上，其特征在于，在上述母材金属部之上形成着上述插入材料的层，在该插入材料层之上设置上述钴基合金部。
由于在钴基合金部和母材金属之间形成着插入材料层，因此，在钴基合金部和母材金属的扩散接合时，钴基合金部不太受到加热带来的坏影响，在接合后的钴基合金部存在着粒状或块状的共晶碳化物。因此，钴基合金部的接合构造中的钴基合金部其耐腐蚀耐磨耗性优良。
作为使用上述钴基合金的接合构造的使用例子的阀，其特征是，其设在阀箱上的阀座具有钴基合金部和本体部，该钴基合金部是在金属微组织的基体部中分散着粒状或块状的共晶碳化物的钴基合金部、并与阀体接触，上述本体部设置在上述阀箱上，在上述钴基合金部和上述本体部之间配置插入材料并将上述钴基合金部扩散接合在上述本体部上，在上述本体部之上形成着上述插入材料层，在该插入材料层之上设置上述钴基合金部。
由于在阀座之上形成着插入材料层，再在该插入材料层之上具有钴基合金部，因此被扩散接合的钴基合金部存在着上述的粒状或块状的共晶碳化物，不存在网格状的共晶碳化物。因此，阀座的耐腐蚀耐磨耗性得到提高，由于与阀座的阀体接触的面难以受到流体中的熔解的氧的腐蚀损伤，阀的维修的频率减少，阀的寿命得到延长。
【附图说明】
图1是表示本发明的一最佳实施例的钴基合金的接合构造的纵截面的构造图。
图2是表示构成图1的实施例的接合构造的原材料的说明图。
图3是图1的接合构造中的接合部的显微镜照片。
图4是表示图1的接合构造的接合部中的、作为钴基合金层的主要元素的钴的分布的SEM照片。
图5是表示图1的接合构造的接合部中的、作为插入材料层的主要元素的镍的分布的SEM照片。
图6是表示图1的接合构造的接合部中的、作为母材料的主要元素的铁的分布的SEM照片。
图7是使用了钴基合金的接合构造的本发明的一实施例的隔离阀的纵剖面图。
图8是图7的阀体的纵剖面图。
图9是设在图7的阀箱上的阀座附近的纵剖面图。
图10是使用了钴基合金的接合构造的本发明的一实施例的单向阀的纵剖面图。
图11是使用了钴基合金的接合构造的本发明的一实施例的安全阀的纵剖面图。
图12是使用了钴基合金的接合构造的本发明的一实施例的球形阀的纵剖面图。
图13是使用了图10～图13所示的各阀的沸腾水型原子能发电设备的构成图。
【具体实施方式】
根据图1说明作为本发明的一最佳实施例的钴基合金的接合构造，本发明的接合构造，分散着粒状或块状的共晶碳化物2的钴基合金层1通过插入材料层36接合在母材37的金属上。
该钴基合金的接合构造如下这样地获得。母材37是S45C碳素钢。如图2所示，将钴基合金材料1A接合到母材37上。钴基合金材料1A在铸造组织的基体部中含有具有粒径30μm以下的粒状或块状的共晶碳化物的C 1.03重量％、Cr 29.73重量％、W 3.86重量％、Ni 2.59重量％、Fe 2.67重量％、Si 0.59重量％及Mo 0.07重量％，其余实质上是Co。在将该钴基合金材料1A接合到母材37上时，使用插入材料36A。该插入材料36A是含有Si 4.5重量％、B 3.2重量％，其余部分由Ni构成的镍基合金。
另外，钴基合金材料1A如下这样地制作。即钴基合金材料1A是通过对包括在铸造组织的基体部中含有网格状的共晶碳化物的C 1.03重量％、Cr 29.73重量％、W 3.86重量％、Ni 2.59重量％、Fe 2.67重量％、Si 0.59重量％及Mo 0.07重量％，其余实质上是Co的钴基合金材料在1050～1100℃的温度下进行热轧，将共晶碳化物微细化为粒径30μm以下的粒状或块状而获得的。
将厚度约40μm的插入材料36A夹在母材37和钴基合金材料1A之间。即，以图2所示的顺序将插入材料36A载在母材37之上，将钴基合金材料1A载在插入材料36A之上。钴基合金材料1A以自重压接在母材37上。插入材料的固相线温度约为980℃，液相线温度约为1040℃。钴基合金材料1A由液相扩散接合接合在母材37上。该液相扩散接合是在接合温度：1100℃、保持时间：1小时、真空度：2×10-4torr、加压力：80g/cm2的条件下进行的。所谓保持时间是到液相扩散接合完毕所需要的接合时间，是接合温度、真空度及加压力在上述条件下被保持的时间。在插入材料36A中由于含有作为熔点降低元素的Si、B，其熔点比被接合件(钴基合金材料1A和母材37)低。但是，因为在以接合温度保持的过程中Si及B扩散在各被接合材料中，插入材料36A的熔点上升，在液相扩散接合中，插入材料36A的凝固也进展着。
由上述那样的液相扩散接合得到图1所示的接合构造。图3是图1所示的钴基合金接合构造部的显微镜照片。本实施例的钴基合金的接合构造部从图3中可知，在母材37和钴基合金层1之间存在着插入材料层(接合层)36。该钴基合金层1含有粒状或块状的共晶碳化物。
用扫描电子显微镜(SEM)分析了图1所示的本实施例的接合构造的截面中的各层的主要元素的分布。图4、图5及图6是表示其分析结果的SEM照片。图4表示直线A位置处的、作为钴基合金层1的主要元素的钴的分布。钴的分布由波浪状的曲线表示。含在钴基合金材料1A中的钴由上述的液向扩散接合扩散到插入材料层(接合层)36内，但几乎没有扩散到母材37内。图5是表示直线A位置处的、作为插入材料层36的主要元素的镍的分布。镍的分布由波浪状的曲线表示。含在插入材料36A中的镍即使在上述的液相扩散接合中也几乎未扩散到钴基合金层1和母材37内。图6是表示直线A位置处的、作为母材37内的主要元素的铁的分布。铁的分布由波浪状的曲线表示。母材37的铁扩散到插入材料层(接合层)36内，但几乎没有扩散到钴基合金层1内。图4，图5及图6中的直线A的位置是相同的位置。虽然含在插入材料36A中的镍在上述的液相扩散接合中几乎未扩散到钴基合金层1和母材37内，但是含在插入材料36A中的Si及B扩散到钴基合金层1和母材37内。钴基合金层1和母材37在液相扩散接合时含有从插入材料36A扩散的Si及B，插入材料层36含有从母材37扩散的Fe及从钴基合金材料1A扩散的Co。钴基合金层1通过插入材料层36牢固地接合到母材37上。从插入材料层36A扩散的Si及B在钴基合金层1和母材37内主要存在于插入材料层36附近的部分中。
制作由上述液相扩散接合获得的本实施例的接合构造的试验片，对其试验片进行的剪切试验。其结果，其接合构造的剪切强度是约36kg/mm2。另外，剪切部位是母材(碳素钢)的部分，可以确认本实施例的接合构造的健全性。
本实施例的钴基合金的接合构造，由于上述那样地接合温度是1100℃，比钴基合金材料1和母材37的各熔点低得多，而且保持时间也短到1小时，剩有插入材料层36，不会对钴基合金材料1A带来热的坏影响。因此，接合后的钴基合金材料层1与接合前的钴基合金材料1A同样地具有粒径30μm以下的粒状或块状的共晶碳化物，具有与钴基合金材料1A同样的耐腐蚀耐磨耗性，在接合温度成为钴基合金材料1A的熔点温度钴基合金材料1A熔化了时，在凝固了时，粒状或块状的共晶碳化物消失，共晶碳化物成为连续的网格状。这是使用于钴基合金材料1A的制造的上述原材料的状态。存在连续的网格状的共晶碳化物的钴基合金腐蚀耐磨耗性差。
如上所述，通过将共晶碳化物从连续的网格状变为不连续的粒状或块状，可以显著地提高耐腐蚀性，共晶碳化物的粒径较好是30μm以下，最好是10μm以下。这样，通过微细地分断共晶碳化物，与具有连续的网格状的共晶化合物的情况相比，可以将JISG0575的斯特劳斯抗晶间腐蚀试验的耐腐蚀性提高约300倍。
在上述的实施例中，作为液相扩散接合的条件之一的加压力为80g/cm2。该加压力与扩散焊接中的加压力相比显著地降低，另外，最好进一步降低其加压力。另外，也希望将接合时间(上述的保持时间)缩短得比1小时更少。因此，使用具有上述的各组成的钴基合金材料1A、插入材料36A和母材37由液相扩散接合将钴基合金材料1A通过插入材料36A接合在母材37上。其液相扩散接合的条件中的、接合温度及真空度等上述的条件相同，但是保持时间是30分钟，加压力是16g/cm2。16g/cm2是被接合的钴基合金材料的自重程度，相对那样的条件所获得的钴基合金的接合构造得到了与上述的实施例同等的特性。将保持时间设定为30分钟，加压力设定为16g/cm2的本例子可以产生在上述的实施例中获得的同样效果。
具有粒径30μm以下微细的共晶碳化物的钴基合金最好由扩散接合接合在碳素钢、低合金钢及不锈钢的任何一种的母材37上。最好是由液相扩散接合进行接合。在进行液相扩散接合时，最好将由含有Si及B的镍基合金构成的插入材料夹在母材37和具有粒状或块状的共晶碳化物的钴基合金之间进行接合。
插入材料最好使用含有硼(B)、硅(Si)或磷(P)等的熔点降低元素的材料。通过使B、Si、P等的熔点降低元素扩散到非结合材料中，与固相扩散接合相比可以减小接合时的加压力，可以减少接合所产生的变形。
为了将网格状地连续地分布的共晶碳合物改变为不连续的粒状或块状，最好是对由铸造获得的合金进行热锻造、热轧等的塑性加工，或者在此之上在进行加热处理(退火)，但也不限定于此。
使用图7、图8及图9说明使用了上述的钴基合金的接合构造的本发明的实施例的隔离阀。本实施例的隔离阀2具有阀箱51，在阀箱(阀壳体)51内插入着阀棒103。阀体50安装在阀棒103上。隔离阀2在熔解着氧的环境下使用。环状的阀座1a设在阀体50的两侧。流体流过的通路104形成在阀箱51内。环状的一对阀座1b面对通路104地安装在阀箱51上。通过降下阀棒103，阀体50下降并插入到一对阀座1b之间，通过设在阀体50上的阀座1a与阀座1b接触而关闭隔离阀2。即，停止通路104内的流体的流动。通过使阀棒103上升，阀体50也上升，流体流过通路104内。
如图8所示，阀座1a具有作为本体部的环状的阀座基座52及环状钴基合金部53。阀座基座52安装在阀体50上，钴基合金部53通过插入材料层(未图示)接合在阀座基座52上。如图9所示，各个阀座1b具有作为本体部的环状的阀座基座54及环状钴基合金部55。阀座基座54安装在阀箱51上，钴基合金部53通过插入材料层(未图示)接合在阀座基座54上。阀座基座52和54都是SCPH2(相当于S25C)的铸造品。隔离阀2关闭着的状态下，阀座1a的钴基合金部53与阀座1b的钴基合金部53接触。本实施例中的阀座基座52和54相当于上述钴基合金件的接合构造中的母材37。
钴基合金部53及55如下这样地进行制造。对于含有铸造组织的基体部中具有网格状的共晶碳化物的C 1.1重量％、Cr 29.7重量％、W4.5重量％的钴基合金在1050～1100℃的温度下进行热轧，将共晶碳化物微细化为粒径30μm以下的粒状或块状。将从该钴基合金削出的厚度5mm的钴基合金环作为钴基合金部53及55使用。钴基合金部53及55用具有粒径30μm以下的粒状或块状共晶碳化物的钴基合金制作。
将钴基合金部53在与阀座基座52之间夹着插入材料地由钴基合金部53的自重压接在阀座基座52上。另外，将钴基合金部55在与阀座基座54之间夹着插入材料地由钴基合金部55的自重压接在阀座基座54上。而且，钴基合金部53与阀座基座52、钴基合金部55和阀座基座54在分别将插入材料夹在之间的状态下在下述的条件下被液相扩散接合。各插入材料含有Si 4.5重量％、B 3.2重量％，其余的由镍构成的镍基合金组成，厚度是40μm。插入材料的固相线温度是约980℃，液相线温度是约1040℃。
上述液相扩散接合是在接合温度：1100℃、保持时间：1小时、真空度：2×10-4torr、加压力：80g/cm2的条件下进行的。由于在插入材料中含有作为熔点降低元素的Si、B，插入材料的熔点比被接合材料(阀座基座52和与钴基合金部53、阀座基座54和钴基合金部55)低。但是，在保持为接合温度的期间，含在插入材料中的Si及B被扩散到被接合材料中，由于插入材料的熔点上升，在接合中，进行插入材料的凝固。这样，液相扩散接合完毕。
阀座基座52和与钴基合金部53由液相扩散接合接合了时，在阀座基座52之上形成了插入材料层，在插入材料层之上形成着钴基合金部53的层。另外，阀座基座54和与钴基合金部55由液相扩散接合接合了时，在阀座基座54之上形成了插入材料层，在插入材料层上形成着钴基合金部55的层。钴基合金部53的层及钴基合金部55的层具有粒径30μm以下的粒状或块状共晶碳化物。在接合后，在对实施了各自的接合界面的断面观察时，没有发现空隙等的接合缺陷，显示着良好的接合状态。本实施例的隔离阀，由于阀座的表面由微细的粒状或块状的共晶碳化物构成，与由其它的堆焊方法获得的网格状的共晶碳化物构成的阀座相比，阀座难以受到流体中的熔解氧的腐蚀损伤。另外，为了抑制铸造组织的基体部的脱落，抑制阀座的腐蚀的进展，防止耐泄漏性能的降低。钴基合金部53的层及钴基合金部55的层耐磨耗性大。本实施例的隔离阀2，由于阀座的耐腐蚀性和耐磨耗性优良，因此其寿命长，而且可以降低维护的频率。
用图10说明作为使用了上述的钴基合金的接合构造的本发明的其它的实施例的单向阀。本实施例的单向阀3具有阀箱38，在阀箱38内配置着安装在阀体支架40上的阀体39。阀体支架40可回转地安装在阀箱38上。阀座1d在形成在阀箱38内的通路41相面对的位置安装在阀箱38上。阀座1c与阀座1d相对地安装在阀体39上。单向阀3从通路41流动朝向阀箱38内的通路42的流体，但是在产生了从通路42朝向通路41的流体的流动(逆流)时，阀体39被压接在阀座1d上阻止流体的逆流。这时，具体地讲，阀座1c与阀座1d接触。阀座1c虽然未图示，但与上述阀座1a相同，具有作为本体部的环状的阀座基座52及环状的钴基合金部53。阀座基座52安装在阀体39上，钴基合金部53通过插入材料层接合到阀座基座52上。阀座1d虽然未图示但与上述阀座1b相同，具有作为本体部的环状的阀座基座54及环状的钴基合金部55。阀座基座54安装在阀箱51上，钴基合金部55通过插入材料层(未图示)接合到阀座基座54上。阀座基座52及54都是SCPH2(相当于S25C)的铸造品。这些阀座基座52及54相当于上述的钴基合金的接合构成中的母材37。
使用于单向阀3的钴基合金部53及55如下这样地进行制造。对于含有铸造组织的基体部中具有网格状的共晶碳化物的钴基合金在1050～1100℃的温度下进行热锻造，由此获得具有分断为粒径30μm以下的粒状或块状共晶碳化物的、含有C 1.1重量％、Cr 29.7重量％、W4.5重量％的、其余部分由钴构成高硬度的钴基合金。将从该钴基合金削出的厚度5mm的钴基合金环作为使用于单向阀3的钴基合金部53及55使用。钴基合金部53及55用具有粒径30μm以下的粒状或块状共晶碳化物的钴基合金制作。
将钴基合金部53在与阀座基座52之间夹着插入材料地由钴基合金部53的自重压接在阀座基座52上。另外，将钴基合金部55在与阀座基座54之间夹着插入材料地由钴基合金部55的自重压接在阀座基座54上。而且，钴基合金部53与阀座基座52、钴基合金部55和阀座基座54在分别将插入材料夹在之间的状态下在下述的条件下被液相扩散接合。各插入材料含有CR重量％、Fe3重量％、Si 4.5重量％及B 3.2重量％，其余的由镍构成的镍基合金组成，厚度是40μm。插入材料的固相线温度是约970℃，液相线温度是约1090℃。
本实施例中的上述液相扩散接合是在接合温度：1090℃、保持时间：1小时、真空度：2×10-4torr、加压力：50g/cm2的条件下进行的。与隔离阀2的情况相同地，含在插入材料中的Si及B扩散到被接合材料中，插入材料的熔点上升，在接合中进行插入材料的凝固。阀座基座52和钴基合金部53由液相扩散接合接合了时，在阀座基座52之上形成了插入材料层，在插入材料层之上形成着钴基合金部53的层。另外，阀座基座54和与钴基合金部55由液相扩散接合接合了时，在阀座基座54之上形成了插入材料层，在插入材料层之上形成着钴基合金部55的层。钴基合金部53的层及钴基合金部55的层具有粒径30μm以下的粒状或块状共晶碳化物。
在接合后，在实施了各自的接合界面的断面观察时，没有发现空隙等的接合缺陷，显示着良好的接合状态。另外，本实施例的单向阀由于位于阀座表面部的钴基合金部的共晶碳化物微细，抑制了由于熔解氧所产生的共晶碳化物的腐蚀，抑制铸造组织的基体部的脱落。因此，抑制了阀座的腐蚀，防止了耐漏性能的降低。另外，在本实施例中，由于插入材料使用了含有耐腐蚀性良好的Cr的合金，可以保持接合部的耐腐蚀性、特别是在熔解氧多的高温高压的水或水蒸气环境下的接合部的耐腐蚀性。另外钴基合金部53的层和钴基合金部55的层耐磨耗性也高。本实施例的单向阀3，由于其阀座耐腐蚀及耐磨耗性优良，因此其寿命长，而且可以降低维护的频率。
用图11说明作为使用了上述的钴基合金的接合构造的本发明的其它的实施例的安全阀。本实施例的安全阀43具有阀箱(阀壳体)44，在阀箱44内具有由阀棒46推压的阀体56，阀体56不与阀棒46连接而只与其接触着。螺旋弹簧47配置在阀箱44内。螺旋弹簧47的上端与安装在阀箱44中的弹簧座48接触着。螺旋弹簧47的下端与安装在阀棒46上的弹簧座49接触。即，螺旋弹簧47配置在弹簧座48与弹簧座49之间。环状的阀座60与流路62面对地配置在阀箱44的下部，在螺旋弹簧47的作用下，阀棒46将阀体56向下方推压，将阀体56压靠在阀座60上。在该状态下，阻止流体从流路62向流路63流动。流体的压力在增加到可以克服弹簧47的推压力的值以上时，由其流体压力压缩螺旋弹簧47，将阀体56推到上方，流体从流路62朝向流路63流动，比阀体56更上游侧的流路62内的压力高的流体排放到外部。
阀座60具有环状的阀座基座59及环状的钴基合金部61，阀座基座59与钴基合金部61之间存在着未图示的与图1相同的插入材料层。阀体56上也设有环状阀座64，该阀座64具有环状的阀座基座57及环状的钴基合金部58。在阀座基座57及钴基合金部58之间存在着未图示的与图1相同的插入材料层。阀座基座57及59都由SCPH2构成。钴基合金部58及61的各自的组成与隔离阀2中的钴基合金部53的组成相同。钴其合金部58及61也具有粒径30μm以下的粒状或块状共晶碳化物。成为阀座60及64的插入材料层的基本成分的插入材料的组成也与隔离阀2中使用着插入材料的组成相同。钴基合金部58和钴基合金61相对置着。在阀座基座57与钴基合金部58之间夹设着插入材料，在阀座基座59与钴基合金部61之间夹设着插入材料，在与隔离阀2同样的条件下分别进行液相扩散接合。
具有以上所述那样的钴基合金的接合构造的安全阀43可以获得与隔离阀2同样的效果。
用图12说明作为使用了上述的钴基合金的接合构造的本发明的其它的实施例的球形阀。本实施例的球形阀65在阀箱66内配置着阀棒67，在阀体68中也安装着环状的阀座69。阀体68设置在阀棒67的下端部。环状的阀座72设置在阀箱66上，在阀体68从阀座72离开位于上方时，流路到阀箱66的流路75中的流体在阀座72内朝向上方流动，到达流路76内。
阀座69具有环状的阀座基座70和环状的钴基合金部71，在环状的阀座基座70和环状的钴基合金部71之间存在图中未示的与图1相同的插入材料层。另一阀座72具有环状的阀座基座73和环状的钴基合金部74，在环状的阀座基座73和环状的钴基合金部74之间存在图中未示的与图1相同的插入材料层。阀座基座69及73都由SCPH2构成。钴基合金部71及74的各自的组成与隔离阀2中的钴基合金部53的组成相同。钴其合金部71及74也具有粒径30μm以下的粒状或块状共晶碳化物。成为阀座69及72的插入材料层的基本成分的插入材料的组成也与隔离阀2中使用的插入材料的组成相同。钴基合金部71和钴基合金74相对置着。在阀座基座70与钴基合金部71之间夹设着插入材料，在阀座基座73与钴基合金部74之间夹设着插入材料，在与隔离阀2同样的条件下分别进行液相扩散接合。
具有以上所述那样的钴基合金的接合构造的球形阀65可以获得与隔离阀2同样的效果。
用图13说明沸腾水形原子能发电设备的概略构成。冷却材料在原子炉压力容器14内由炉心发生的热量加热而成为高温高压蒸气，通过主蒸气系统的主蒸气管15被导入高压涡轮机18。在主蒸气管15上设置着图11所示的安全阀43(未图示)。来自高压涡轮机18的排出蒸气经过湿分分离器17被导入低压涡轮机19，借助蒸气的向高压涡轮机18和低压涡轮机19的导入，这些涡轮机进行旋转来驱动发电机20。由发电机20产生的电经过主变压器21送入输送电线。来自高压涡轮机18和低压涡轮机19的排出蒸气在主复水器10中凝结而成为水。该水成为供水由设有许多阀(例如隔离阀和单向阀3等)的供水系统6而返回到原子炉压力容器14内，上述阀在其阀座及阀体上使用了图1所示的钴基合金的接合构造。即从主复水器10排出的供水由低压复水泵25升压而被送到复水过滤装置28和复水脱盐装置29而被净化，在高压复水泵36中进一步被升压而送到低压供水加热器7中。由低压供水加热器7加热的供水在供水泵30中进一步升压，在高压供水加热器31中加热后通过供水管9返回到原子炉压力容器14。原子炉压力容器14收容在原子炉储存容器13内，净化原子炉压力容器14内的冷却材料的炉净化系统5具有热交换器33及过滤脱胎换骨盐器34。硼酸喷射系统具有SLC槽11和SLC泵12。净化由主复水器10分离的放射性气体的废气体处理系统具有空气抽出器24、活性碳充填塔23及排气筒22。沸腾水形原子能发电设备还具有再循环系统8、复水储藏槽27、控制棒驱动系统32及原子炉隔离时冷却系统35。虽然未图示，再循环系统8设有上述的隔离阀2，炉净化系统5、控制棒驱动系统32及原子炉隔离时冷却系统35分别设置多个上述的隔离阀2及单向阀3。上述的球形阀65也使用于沸腾水形原子能发电设备的上述各系统中。上述的主蒸气系统、炉净化系统5、供水系统6、再循环系统8、控制棒驱动系统32及原子炉隔离时冷却系统35与原子炉压力容器14、即内藏炉心的原子炉连接，是原子炉内的冷却材料进行流动的系统。
上述的沸腾水形原子能发电设备由于在处于溶解氧的环境下的阀上设有许多耐腐蚀性及耐磨耗性优良的隔离阀2、单向阀3及球形阀65，可以减少这阀的维护频率，同时可以抑制由阀座的腐蚀的所产生的钴的熔出，其结果可以抑制由从阀座熔出的钴向炉心流入而产生的长寿命的钴同位素产生，可以降低原子能发电设备的作业员的被辐射。因此，由于显著地减少了阀所需要的维护时间，因此可以减少沸腾水形原子能发电设备的定期检查时的定期检查作业，减少的被辐射量，可以使原子能发电设备的定期检查作业合理化。上述的隔离阀2、单向阀3、安全阀43、及球形阀65即使在加压水形原子能发电设备中也可以设置在与内藏炉心的原子炉连接的各系统的配管中。
根据本发明，由于扩散接合后的钴基合金部中存在着粒状或块状的共晶碳化物，因此，钴基合金的接合构造中的钴基合金部的耐腐蚀耐磨耗性优良。