1. Q: ASME B348 の「CP」と「GR」の指定の基本的な違いは何ですか?また、CP2、CP4、GR1、GR2 は化学組成と機械的特性の点で相互にどのように相関していますか?
A: ASME B348 における「CP」と「GR」の区別は、さまざまな規制枠組みにわたるチタンのグレーディング基準の進化を反映しています。歴史的に、「CP」（Commercially Pure）という名称は、古い航空宇宙および軍事仕様、特に AMS および MIL{2}}T 規格に由来しており、CP1 から CP4 は酸素含有量の増加とそれに対応する強度レベルを示していました。最新の ASME B348 (ASTM B348 の ASME バージョン) では、規格は主に「GR」(グレード) 命名法を採用しています。これは、ASTM および ASME コードでより広く認識されているシステムです。
CP2～と直接相関するグレード 2 (GR2)。これは、商業的に最も広く指定されている純チタングレードであり、酸素含有量が最大 0.25%、最小引張強度が 345 MPa (50 ksi)、優れた延性と溶接性と組み合わされた優れた耐食性を特徴としています。CP4、逆に、と相関します。グレード 4 (GR4)、商業的に純粋なグレードの中で最高の強度を持ち、酸素含有量は最大 0.40%、最小引張強さは 550 MPa (80 ksi) です。
GR1（古い 4 層システムには直接の CP に相当するものはありません）は、酸素含有量が最大 0.18%、引張強さが最小 240 MPa（35 ksi）の、商業的に純粋なグレードの中で最も強度が低いものを表します。-これは、深絞りコンポーネントや複雑な板金製造など、最大限の成形性と並外れた延性が必要とされる場合に指定されます。-
調達の観点からは、この相関関係を理解することが重要です。 「CP2」を要求する仕様は ASME B348 GR2 によって満たされる可能性がありますが、購入者はその材料が意図された規格の特定の酸素制限および機械的要件を満たしていることを確認する必要があります。逆に、「CP4」は現在の ASME B348 規格で認められている名称ではありません。最新の正しい仕様は ASME B348 グレード 4 です。これらの材料を指定するエンジニアは、調達の曖昧さを避けるために、現在の ASME または ASTM グレードの指定を参照する必要があります。
2. Q: ASME B348 GR1、GR2、GR4 の成形性、溶接性、耐食性における主な違いは何ですか?また、これらの特性は圧力容器や熱交換器用途の材料選択にどのように影響しますか?
A: 圧力容器および熱交換器用途向けの ASME B348 GR1、GR2、および GR4 の選択は、強度と成形性の逆関係、および特定の腐食環境によって決まります。これら 3 つのグレードは、商業用純チタンのさまざまな特性を表しており、それぞれが異なる設計優先度に合わせて最適化されています。
GR1最高の成形性と延性を提供します。最小引張強さ 240 MPa、最大酸素含有量 0.18% の GR1 は、並外れた伸び (通常 24% 以上) を示し、ひび割れすることなく複雑な形状に冷間成形できます。-チューブシート、複雑な容器ヘッド、拡張ベローズなど、厳しい曲げ加工、フランジ加工、または深絞り加工が必要な用途に最適です。溶接性も優れており、熱影響部での脆化のリスクが最小限に抑えられています。-ただし、強度が低いということは、同等の圧力定格を達成するにはより厚いセクションが必要になる可能性があることを意味します。
GR2圧力容器用途の大部分にとって最適なバランスを表します。最小引張強度 345 MPa、酸素含有量 0.25% を備え、優れた成形性と溶接性を維持しながら、ASME セクション VIII、ディビジョン 1 の圧力容器構造に十分な強度を提供します。 GR2 は、化学処理、特に塩化物、湿潤塩素、酸化性の酸を含むサービスにおけるシェル{6}}および-熱交換器、反応器、配管システムのデフォルトの選択肢です。不動態酸化皮膜はすべての市販純グレードにわたって同等に安定しているため、その耐食性は GR1 とほぼ同じです。
GR4成形性よりも強度を優先します。最小引張強度が 550 MPa であるため、肉厚を薄くすることができ、重量と材料消費量が削減されます。ただし、この強度の向上は、延性の低下と冷間成形の困難性の増大を犠牲にして実現されます。 GR4 は通常、高圧ポンプ シャフト、締結具、圧力境界システム内の構造コンポーネントなど、高い機械的負荷が存在する用途向けに仕様化されています。-溶接性は依然として許容範囲内ですが、亀裂を避けるために、厚い部分では予熱または溶接後の熱処理が必要になる場合があります。-
3. Q: ASME セクション VIII 圧力容器建設を対象とした ASME B348 丸棒の重要な製造および品質管理要件は何ですか?
A: ASME B348 丸棒を ASME セクション VIII 圧力容器の構造-（フランジ ボルト、ノズル、内部サポートなど）に使用するために調達する場合-、品質管理と認証の要件は母材の仕様を大幅に超えています。材料は ASME ボイラーおよび圧力容器コードに準拠する必要があり、トレーサビリティ、テスト、および文書化に関する追加要件が課されます。
まず、材料は、ASME 認定証明書に準拠した品質システムを維持します。ASME セクション II、パート A(鉄材仕様)。材料は次の条件に耐える必要があります。ASME「N」スタンプまたは、コード構築用の素材を生産する認可を受けた施設まで追跡できること。各バーには認定資格者が同行する必要があります材料試験レポート (MTR)これには、ASME B348 に基づく化学分析と機械的特性だけでなく、特定の ASME セクション II 仕様への準拠の声明も含まれます。
2番、非破壊検査（NDT）-多くの場合、要件はさらに厳しくなります。重要な圧力を保持する用途では、空隙、介在物、積層などの内部欠陥がないことを確認するために、全数超音波検査（UT）が義務付けられています。-合格基準は通常、次のことを参照します。ASME セクション V（非破壊検査）、指定された直径の平底穴などの校正標準を使用します。-
三番目、熱処理の検証は不可欠です。商業的に純粋なグレードは通常、焼きなましされた状態で供給されますが、一貫した微細構造を確保するには、焼きなましプロセスを文書化して管理する必要があります。ボルト締め用途に使用されるバーの追加要件には、硬度試験 (均一性を確保するため) や、高温使用の場合は応力破断試験が含まれる場合があります。
ついに、ポジティブマテリアル識別 (PMI)多くの場合、受領段階で、納品された資料が認証と一致することを確認する必要があります。これは、視覚的外観が同一であり、化学分析のみが GR1 と GR2 または GR4 を区別できる商業用純粋グレードの場合に特に重要です。
4. Q: ASME B348 の商用純チタン棒の耐食性は、海水、湿った塩素、還元酸などの特定の化学環境でどのように機能しますか?また、制限は何ですか?
A: ASME B348 の商業用純チタン グレード (GR1、GR2、GR4) は、その卓越した耐食性で知られています。これは、安定性、粘着性、自己修復性を備えた二酸化チタン (TiO₂) 不動態皮膜の形成によるものです。-ただし、その性能は特定の化学環境によって大きく異なります。
海水および海洋環境において、すべての CP チタン グレードは、事実上完全な耐腐食性を示します。これらは、約 120 度 (250 度 F) の温度までの海水中での孔食、隙間腐食、および応力腐食割れ (SCC) に対して耐性があります。このため、海洋プラットフォーム、海水淡水化プラント、海洋熱交換器に最適な材料となっています。オーステナイト系ステンレス鋼とは異なり、塩化物の存在によって不動態皮膜が破壊されることはありません。
湿った塩素ガスおよび酸化性の酸の中チタンは硝酸などに対して優れた耐性を発揮します。これらの環境の酸化性は実際に不動態酸化膜を促進し、安定させます。 GR2 は、紙パルプ工場の二酸化塩素漂白塔や硝酸処理装置で広く使用されています。
CPチタンの限界は還元酸環境で発生します塩酸 (HCl) や硫酸 (H2SO4) など、特に高温で酸化剤の非存在下で使用します。このような条件下では、不動態皮膜が破壊され、急速に均一な腐食が発生する可能性があります。たとえば、室温の 5% 塩酸では、CP チタンは許容できる腐食速度を示す可能性がありますが、60 度以上では腐食速度が許容できないほど高くなります。同様に、脱気硫酸ではチタンは推奨されません。
これらの制限に対処するために、設計者はいくつかの戦略を採用します。
合金化- グレード 7 (Ti-Pd) やグレード 12 (Ti-Mo-Ni) などのチタン合金にアップグレードして耐還元性酸性を強化
プロセス制御- 酸化種（溶存酸素、第二鉄など）の存在を確認する
