1. 規格とその範囲: ASME SB348 は何を指定していますか?また、GR1、GR2、CP2、および CP4 はどのように適合しますか?
ASME SB348 は、米国機械学会 (ASME) による「チタンおよびチタン合金の棒およびビレット」の標準仕様の指定です。機能的には ASTM B348 と同一ですが、特に ASME ボイラーおよび圧力容器コード (BPVC) での使用に採用されています。この採用は、SB348 を満たす材料が容器、熱交換器、配管システムなどの加圧機器の設計および構築での使用が承認されることを意味するため、非常に重要です。
問題のグレードはすべて商業用純粋 (CP) チタンであり、酸素と鉄の含有量によって制御される強度によって区別されます。
GR1 (グレード 1): 最も延性があり、最も柔らかい CP グレード。最高の成形性と衝撃靭性を備えていますが、強度は最低です。
GR2 (グレード 2): 標準で最も広く使用されている CP グレード。強度、延性、耐食性の最適なバランスを実現します。これは化学プロセス業界の主力製品です。
CP2: これは古いレガシー指定であり、基本的に現代の GR2 と同等です。現在の工場試験報告書には通常「GR2」が表示されます。
CP4 / GR4 (グレード 4): 非合金 CP グレードの中で最も強力です。純チタンの耐食性が要求されるが、設計上GR2よりも高い強度が要求される場合に使用されます。
「丸棒」フォームは、フランジ、バルブ ステム、ポンプ シャフト、圧力システムの留め具などのコンポーネントの機械加工に使用される基本的な半完成品です。{0}
2. 圧力容器設計者の選択: 設計者は ASME コード容器の GR1、GR2、GR4 をどのように選択しますか?
この選択は、耐食性、強度、製造性の間の古典的なエンジニアリングのトレードオフであり、すべて ASME コードの枠組み内で行われます。{0}
次の場合には ASME SB348 GR1 を選択してください。
最大の耐食性が最も重要です。その優れた延性は、多くの場合、特定の攻撃的な媒体に対する優れた耐性と、成形作業のより大きなマージンにつながります。
極度の成形性が必要: 深絞りヘッドや熱交換器チューブの複雑な U 曲げなど、厳しい冷間成形が必要なコンポーネントには、GR1 の低強度と高伸びが理想的です。{0}{1}
あまりストレスを受けない用途: 低圧サービスでのライニング、バッフル、またはチューブに適しています。-
次の場合には ASME SB348 GR2 を選択してください。
標準的な「オールラウンドで最高の」パフォーマーが必要です。これは、ほとんどのアプリケーションのデフォルトの選択です。{0}以下の優れた組み合わせを提供します。
ほとんどの圧力保持設計に適した強度。{0}}
耐食性に優れています。
溶接性、成形性が良好です。
代表的な用途: 塩化物、海水、酸化性の酸を扱うサービスにおける化学プロセスの配管、熱交換器のシェルとチューブシート、容器のシェル、およびノズル。
次の場合には ASME SB348 GR4 を選択してください。
より高い強度が必要だが合金は正当ではない: GR2 で設計されたコンポーネントの肉厚が非常に厚く重い場合、GR4 に切り替えることで、純チタンの優れた腐食プロファイルを維持しながら肉厚と重量を減らすことができます。
高価な合金の使用を回避するには: -これは、GR2 と Gr5 (Ti-6Al-4V) などのより高価なチタン合金との間のギャップを埋めるための費用対効果の高いソリューションとして機能します。-
用途: 高圧容器、厚肉反応器、GR2 の強度が不十分な留め具-。-
最終設計は ASME セクション II (材料特性) およびセクション VIII (設計規則) によって管理され、さまざまな温度での各グレードの許容応力値が規定されています。
3. 工業用途における耐食性: これらの CP グレードの腐食特性は異なりますか? それは選択にどのような影響を与えますか?
すべての商用純チタン グレード (GR1、GR2、GR4) の耐食性は、同じメカニズム、つまり安定性、付着性、自己修復性の表面酸化物層 (主に TiO₂) から得られます。-したがって、ほとんどの環境における一般的な耐食性は非常に似ています。
重要な違いは、酸化物層の固有の安定性の変化からではなく、強度と延性の影響を受ける機械的要因や製造要因に対する材料の反応から生じます。
エロージョン-コロージョンに対する耐性: 高速-で使用する場合（ポンプ インペラ、インレット ノズルなど）、より硬くて強力な GR4 は、より柔らかい GR1 や GR2 と比較して、エロージョン-}コロージョンに対する耐性がわずかに優れている可能性があります。
隙間腐食に対する耐性: 熱塩化物溶液中の狭い隙間 (ガスケットの下、堆積物) では、すべての CP グレードが影響を受けやすい可能性があります。ただし、GR1 の優れた延性により、材料が変形して隙間の気密性が低下するため、わずかな利点が得られる場合があります。重度の隙間腐食用途では、多くの場合、GR7 などのパラジウム強化グレードが必要です。{3}
製造によって引き起こされる脆弱性: 溶接および成形中に残留応力が導入される可能性があります。チタンは高い耐性を持っていますが、応力が高い状態では、材料は応力腐食割れ (SCC) などの特定の形態の腐食を受けやすくなります。 GR4 の強度が高いため、同じひずみでも残留応力が高くなります。これは、過酷な環境での考慮事項です。
選択の洞察: ほとんどの標準的な化学サービス (海水、塩素酸塩、硝酸塩) では、GR1、GR2、および GR4 の腐食性能は実質的に同一です。したがって、選択は耐薬品性の大きな違いではなく、機械設計の要件によって決まります。
4. コード準拠のための製造: ASME プロジェクトにおける SB348 CP チタンバーの溶接および成形に関する主な考慮事項は何ですか?
ASME スタンプ プロジェクト用の CP チタンの製造には、材料の耐食性と機械的特性を維持するための手順を厳密に遵守する必要があります。
溶接 (GTAW/TIG が標準):
優れた溶接性: すべての CP グレード (GR1、GR2、GR4) は溶接に優れていると考えられています。溶接後の亀裂が発生しにくいです。-
絶対的な要件: シールド。最も重要な要素は、溶融溶接溜まりと高温の熱影響部 (HAZ) を空気 (酸素と窒素) による大気汚染から保護することです。-これには以下が必要です。
一次シールド: TIG トーチからの高純度アルゴンまたはヘリウム-。
トレーリング シールド: 冷却溶接ビードを不活性ガスで満たすためにトーチに取り付けられた装置。
バックパージ: 下側の酸化を防ぐために、溶接のルート側をアルゴンでパージする必要があります。
フィラー金属: 通常、フィラー金属は母材のグレードと一致します (例: GR2 溶接用の ERTi-2)。ただし、溶接の延性を最大化するために、強度が 1 グレード低い溶加材 (たとえば、GR4 溶接用の ERTi-2) を使用することが一般的であり、許容されます。これは溶接手順仕様 (WPS) で指定する必要があります。
成形と曲げ:
冷間成形: すべての CP グレードは容易に冷間成形されます。- GR1 は延性が最も高く、過酷な成形加工に最適です。 GR2 はほとんどの曲げや成形に適しています。 GR4 は最も強力であるため、より大きな成形力が必要となり、スプリングバックが大きくなります。
熱間成形: より複雑な形状の場合、熱間成形は 425 度 - 650 度 (800 度 F - 1200 度) で実行されます。これは、チタンを脆化させる可能性がある水素の取り込みを防ぐために、わずかに酸化性または不活性な雰囲気の炉で行う必要があります。
すべての製造作業、特に溶接は、ASME セクション IX に従って認定された WPS に従って実行する必要があります。
5. 材料の検証と認証: ASME SB348 チタンバーを規格刻印された容器で使用するにはどのような文書とテストが必要ですか?{2}}
ASME コードが刻印された容器で材料を使用するには、指定された規格に準拠していることを確認するための厳格な検証が必要です。{0}これは、材料メーカー/サプライヤーによって特定の文書の形式で提供されます。
1. 適合証明書 (C of C): 材料が ASME SB348 の要件および指定されたグレードに適合していることを記載するサプライヤーからの文書。これは認定の最低レベルです。
2. 工場試験報告書 (MTR) / 適合証明書: これは非常に重要で、通常は必須の文書です。 MTR は単純な証明書ではありません。これは、棒材が製造された材料バッチ (熱) からの実際のテスト結果を含む詳細なレポートです。以下を含める必要があります。
ヒート番号: 元の溶融物への完全なトレーサビリティを提供する固有の識別子。
化学分析: SB348 で指定されたグレードのすべての元素 (Ti、O、Fe、N、C、H など) の実際の結果。
機械的特性: 同じ熱と条件でサンプルに対して実施された引張試験 (引張強さ、降伏強さ、伸び) の実際の結果。
追加のテスト: 注文書に指定されている場合、平坦化テスト (チューブの場合) や硬度テストなどの追加のテストの結果が含まれる場合があります。
3. 材質の識別: 物理的なバー自体に、通常は低応力のスタンプやタグを使用して、次のような関連情報をマークする必要があります。-
メーカー名またはロゴ
仕様 (例: ASME SB348)
グレード (例: GR2)
ヒートナンバー
サイズ
船舶メーカーは、材料が建造に使用される前に MTR をレビューして適合性を確認する責任があります。 「U」または「UM」スタンプ所有者を代表する検査官は、監督の一環としてこれらの記録を監査します。この厳格な一連の文書化とトレーサビリティは、ASME 圧力機器の安全性と信頼性の基礎です。
