GR1 耐圧用チタンクラッド鋼板

国産圧力容器製造技術の発展により、GR1 耐圧用チタンクラッド鋼板優れた性能と経済性により、耐腐食性圧力容器の製造にますます使用されています。 ただし、材料の特殊性により、ほとんどの国内製造企業は製造経験が不足しているため、製造監督と製造プロセスの検査には特別な注意を払う必要があります。 著者は、製造の監督と検査は、将来の使用プロセスでチタンクラッドプレート圧力容器の安全な操作を確保するために、材料の管理、溶接プロセスの管理、およびその他のリンクの強化に焦点を当てる必要があると考えています。

チタン自体は通常の炭素鋼やステンレス鋼とは異なる特性を持っているため、例えば、チタンの融点は1668度で、他の金属（鋼、ステンレス鋼、アルミニウム、銅など）よりも高い：工業用純粋チタンおよびほとんどのチタン合金は、それ自体または相互に溶接できますが、他の金属と融合することはできません。たとえば、チタンへの鉄の溶解度は 0.05% ~0.1% です。そして、溶解度を超えた鉄は、チタン中に脆いチタン化鉄相を形成し、チタンの深刻な脆化を引き起こします。そのため、チタンは鋼と融合できず、微細な鉄でもチタン溶接に入ることができません。 工業用純チタンの引張強度やその他の機械的特性は、通常の炭素鋼や低合金鋼よりも温度によって変化します。 温度が上昇した後、容器の引張強度と降伏強度は急激に低下します。 250～300℃程度では、引張強度や降伏強度が常温時の約半分になるなど、容器の強度設計や構造設計は従来の設計に比べて非常に難しく複雑です。

ヘッド形状の選択 高圧容器のヘッドには、通常、球形のヘッドが使用されます。

球殻はどこでも同じ曲率半径を持っているため、その膜の応力は球殻全体に沿って均一に分布し、サイズは等しく、応力条件は最良です。 しかし、Qincai は降伏強度が高く、変形圧力と降伏比が大きく、塑性変形の許容範囲が狭く、冷間加工時の亀裂降伏強度と弾性率の比が大きく、冷間加工時の反発量が大きく、相対伸びと相対面積収縮が低く、冷間加工硬化の傾向が大きく、圧力加工変形には不利です。 また、GR1用の耐圧用チタンクラッド鋼板。

チタンと鋼の熱膨張係数と弾性率が異なるため、温度の上昇とともに熱変形の差が大きくなり、界面での熱応力が大きくなり、チタン複合層の剥離につながります。

チタンクラッド板溶接装置の特長

ステンレス鋼のクラッド板のクラッドは基層と一体化されているため、ステンレス鋼のクラッド板の溶接継手は基層と一緒に荷重に耐えることができます。 しかし、チタン複合板のクラッド層はベース層と完全に一体化することはできないため、チタンクラッド層はそれ自体の薄い層の溶接接合によってのみ支持されます。 また、チタンの平均線膨張係数は約8.5×10-6/度です。

溶接中の水、油、酸化物、その他の汚染物質は、チタン溶接継手の品質に深刻なダメージを与えます。 したがって、溶接ワイヤ、開先、およびその周辺を洗浄する必要があります。 この洗浄要件は、鋼とアルミニウムの溶接の洗浄要件よりもはるかに厳しいものです。 砥石で研磨された表面や表面に酸化膜が付着している部品は、溶接継手の品質を確保するためにスクレーパーで削る必要があります。 冷間加工の成形現場は、他の材料および機器の製造現場から隔離する必要があり、鉄やその他の金属粉塵の汚染源を防ぐための施設があります。

酸素、水素、窒素、炭素、および鉄はチタンの格子間元素であり、チタンに溶解して格子間固溶体を形成することができます。 上記の元素の含有量がチタンへの溶解度を超えると、チタンとさまざまな化合物を形成し、チタンを脆くし、強度と硬度を高め、可塑性を低下させます。 このプロセスは元に戻せません。 チタン溶接は鋳物組織に属し、気孔、偏析、気孔、粗粒（探傷の許容欠陥範囲内であっても）などの欠陥が不可避的に存在し、溶接して使用されます。 溶接プロセスが十分に保護されていても、不純物は常に増加しますが、減少することはありません。 母材と同じ不純物含有量のチタン溶接ワイヤを溶接に使用すると、チタン溶接の可塑性が母材の可塑性よりもはるかに低くなり、チタンの使用でチタン溶接割れが非常に発生しやすくなります。容器や製造工程にも。 溶接可塑性を改善する唯一の実行可能な方法は、溶接ワイヤの不純物含有量を減らすことです。 したがって、チタン溶接ワイヤの選択は非常に重要です。 JB/T4745-2002 Titanium Welding VesselのAppendix Dに記載されている溶接ワイヤーが選択可能で、母材よりも不純物含有量がはるかに少ない認定された輸入溶接ワイヤーも選択できます。