高応力ヘビーデューティー用Gr2純チタンチューブ

高応力ヘビーデューティー用Gr2純チタンチューブ

ヘビーデューティーラインでは、腐食のために肉厚は選ばれません。チタンであれば、はるかに薄い肉厚でも耐えられるからです。肉厚が選ばれるのは、圧力、振動、そしてチューブが取り付け時、クランプ時、そして時折叩かれた際に受ける損傷のためです。そのため、グレードの選択と肉厚の計算が実際に重要な2つの決定となり、Gr1、Gr2、Gr5の違いは価格ではなく、降伏強度に関する問題となります。このページはGr2の参考情報です。グレードが保証するもの、公表されている800 MPaという数値が実際にどこに属するのか、そして使用圧力に対する肉厚のサイジング方法について説明します。

Gr2チューブデータ

グレード2が保証するもの

Gr2は、酸素0.25パーセント、鉄0.30パーセント、炭素0.10パーセント、窒素0.03パーセント、水素0.015パーセントの管理された介在物含有量を持つ市販純チタンです。これらの限界が、より柔らかく成形しやすいGr1との違いであり、また、熱間ごとの強度を再現可能にするものでもあります。水素は特記に値します。この限界を超えると、チューブを脆くする水素化物を形成するため、湿潤塩化物または陰極防食サービス用のGr2チューブは、証明書に水素量が記載されているものを注文すべきです。

800 MPaが実際に属する場所

Gr1240 / 170深絞りおよび拡管部品、最高の成形性Gr2345 / 275一般的なプロセス、海洋および圧力チューブGr5 Ti-6Al-4V895 / 828800 MPaが真に要求される高応力部品Gr7 Ti-0.2Pd345 / 275Gr2強度にパラジウムを添加し酸を低減Gr9 Ti-3Al-2.5V620 / 483より高い強度が必要な油圧チューブGr12440 / 330MoおよびNi含有、酸中での強度が高い

このページデータに記載されている800 MPaの降伏値はGr2ではなくGr5のものです。Gr2チューブはそのレベルで認証されることはなく、その強度に基づいて注文した購入者は検査で失望するため、上記のグレード表が選択の正直な根拠となります。800 MPaが本当に必要な場合は、Gr5または冷間加工および応力除去されたGr9が答えであり、図面にはそのように記載されるべきです。

圧力に対する肉厚のサイジング

薄肉チューブの場合、周方向応力は圧力×直径÷2×肉厚であり、使用圧力は許容応力×2×肉厚÷外径です。許容応力138 MPa（Gr2降伏強度の半分）の場合、肉厚2 mmの25.4 mmチューブは約22 MPa、肉厚3 mmの同じチューブは約33 MPaとなります。これらの数値は目安であり、腐食代、温度による減衰、接合効率は除外されています。そのため、計算はカタログページからではなく、設計コードに対して確認されます。

高応力は通常疲労

ヘビーデューティー用途で故障するチューブは、めったに破裂しません。振動や圧力変動の数百万サイクル後、クランプ部、曲げ接線部、または溶接部で亀裂が入ります。それを制御する3つの要因があります。表面状態、なぜなら縦方向の傷や研磨痕は亀裂の起点となるからです。曲げ品質、なぜなら曲げの外側の薄肉化と楕円化は局所応力を上昇させるからです。そして支持間隔、なぜなら長すぎるスパンはチューブを共振させるからです。Gr2は空気中での有用な疲労限界を持っていますが、ノッチ感度があるため、振動ラインでは壁厚を1 mm増やすよりも、酸洗または研磨された表面の方が価値があります。

コイル、直線、および曲げ

Gr2コイルチューブは焼きなまし状態で供給されるため、現場で曲げ加工および切断が可能です。焼きなまし状態では、中心線半径を直径の約3倍に曲げることができます。冷間曲げは外壁を加工します。断面は薄くなり、内径は楕円化し、硬度が上昇します。そのため、圧力ラインの曲げは後で応力除去され、曲げ半径、薄肉限界、楕円化限界はワークショップに任せるのではなく、図面に記載されます。ラインに多くの曲げがある場合、コイルから一体で曲げることで、そうでなければ疲労箇所となる溶接部がなくなります。

Gr2チューブの注文

外径、肉厚、グレード、形状、長さ、試験で引用してください。例：外径25.4 mm、肉厚2 mm、Gr2、シームレス、焼きなましおよび酸洗、直線6000 mm、設計圧力の1.5倍で水圧試験、EN 10204 3.1準拠証明書。設計圧力と温度を記載してください。サイズだけでなく、肉厚を確認できるように、また、チューブが曲げられるかどうかを記載してください。これにより、焼きなまし状態で供給されるか、応力除去されるか、端部のキャップ方法が決まります。

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