チタン安定化ステンレス鋼 316Ti: 特性、規格、用途

316Ti はタイプ 316 のチタン安定化改良品で、ASTM A240 の UNS S31635 および欧州規格の EN 1.4571 として標準化されています。モリブデン含有オーステナイト鋼を標準 316 が鋭敏になる温度範囲で溶接または操作する必要がある場合に、溶接後の焼きなましのコストやリードタイムを必要とせずに選択されます。

原理は単純です。チタンはクロムよりも炭素との親和性が強いからです。溶接または使用中の加熱中、チタンは最初に炭素と結合するため、クロムはマトリックスに溶解したままとなり、保護酸化層はそのまま残ります。

ASTM A240 に基づく化学組成

要素	316Ti、UNS S31635 (wt%)
カーボン、最大	0.08
クロム	16.0–18.0
ニッケル	10.0–14.0
モリブデン	2.0–3.0
チタン	5 x (C + N) 最小～最大 0.70
窒素、最大	0.10
マンガン、最大	2.00
シリコン、最大	0.75
リン最大	0.045
硫黄、最大	0.030

チタンの限界は、炭素と窒素の含有量の倍数として表されます。すべての炭素と窒素を結合するには十分なチタンが存在する必要がありますが、粗大なチタン化合物が延性を低下させるほどではありません。一般的な炭素含有量が 0.05 パーセントの場合、チタンの最小量は約 0.30 パーセントです。

機械的特性、焼きなまし

財産	価値
引張強さ、最小 (MPa)	515
0.2% 耐力、最小 (MPa)	205
50 mm での伸び、最小 (%)	40
最大硬度 (HB)	217

鋭敏化と耐粒界腐食性

標準 316 は、約 425 ～ 850 ℃の範囲に保持すると鋭敏になります。炭化クロムが粒界に沈殿し、クロム欠乏領域が優先的に腐食します。これは、溶接部の熱の影響を受けるゾーンや、その温度範囲で動作するサービス機器で発生します。 316Ti では、炭素は代わりに炭化チタンによって消費されるため、粒界にはクロム含有量が維持されます。このため、316Ti 溶接は溶接後の焼きなましをしなくても耐食性を維持でき、現場に建設される化学プラントや電力機器においてコストとスケジュール上の決定的な利点となります。

高温時の挙動

約 600 ℃を超えると、316Ti は不安定な 316 よりも室温での降伏強度の大部分を維持します。これは、微細な炭化チタンが微細構造を固定し、クリープが遅いためです。これにより、316 は顕著に軟化する 600 ～ 800 ℃ の範囲で動作する炉の内部構造、排気システム、ボイラー トリム、熱交換器コンポーネントにとって実用的な選択肢となります。これらの温度で設計を継続するには、許容応力を EN 1.4571 または UNS S31635 の該当するコード表から取得する必要があります。

標準の同等物と形式

316Ti は、プレート、シートおよびストリップについては ASTM A240 で UNS S31635 に指定されており、シートおよびストリップについては EN 10088-2、棒については EN 10088-3 で鋼名 X6CrNiMoTi17-12-2 の EN 1.4571 に指定されています。日本の呼称SUS316Tiは、板についてはJIS G4304、棒についてはJIS G4303が適用されます。すべての指定は同じチタン安定化モリブデン含有オーステナイト鋼を表しており、地域ごとの同等の名称により、地域の認証と調達が簡素化されます。

典型的な用途には、溶接部を焼きなましできない溶接化学プロセス配管および容器が含まれます。海洋ハードウェアおよびオフショアトップサイド機器。発電所の熱交換器と凝縮器。製薬およびバイオテクノロジーの反応器。積極的な洗浄サイクルを備えた食品加工装置。高温炉および排気コンポーネント。

よくある質問

溶接後、316Ti が 316 よりも耐食性が高いのはなぜですか?

チタンはクロムよりも先に炭素と結合するため、粒界腐食を引き起こすクロム欠乏ゾーンは決して形成されません。粒界にはクロムが保持され、不動態皮膜はそのまま残ります。

チタン含有量はどのように管理されていますか?

ASTM A240 では、最小 5 x (C + N) から最大 0.70 パーセントまでのチタンが必要です。チタンが少なすぎると炭素が結合されなくなります。多すぎると脆いチタン化合物が形成され、延性が低下します。

316Ti には溶接後のアニーリングが必要ですか?

いいえ、これがこれを選択した主な理由です。安定化により溶接熱影響部の過敏化が防止されるため、溶接アセンブリを直接使用できるようになります。

316Ti は海洋サービスに適していますか?

はい、316 と同じ制限内です。2 ～ 3% のモリブデンが海水中での孔食に耐性があり、安定化により溶接の健全性が維持されます。過酷な連続浸漬の場合は、二相またはスーパーオーステナイトグレードを検討してください。

316Tiと321の違いは何ですか?

321 (UNS S32100) は 304 のチタン安定化バージョンで、モリブデンは含まれていません。. 316Ti には 316 のモリブデンが添加されており、塩化物中での耐孔食性と耐隙間性が向上し、さらに同じ安定化の利点も得られます。

316Ti は 316L を置き換えることができますか?

鋭敏化範囲の溶接構造では、厚い部分を溶接する場合や溶接後の焼きなましが現実的でない場合には、316L よりも 316Ti が適した選択肢となることがよくあります。最大限の溶接性と最小限の炭素が優先される場合、316L が引き続き標準となります。