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ボルト用材料についての疑問
2023/10/18 16:36
- 圧力容器類のフランジ用ボルトの材料について疑問があります。
- 30数年前はSCM材がよく使われていましたが、現在はSNB材が主流です。
- 成分が微妙に異なるが、ボルトとしての用途においてSCMとSNBの違いは何なのか不明です。
ボルト用材料
2011/05/03 14:37
圧力容器類のフランジ用ボルトの材料についてです。30数年前はSCM材（JIS G4053）がよく使われていましたが（特に、旧SCM3）、SNB材の規格JIS G4107が出来るとJIS圧力容器規格、高圧ガス保安法等ではSCMの使用が禁止になりました。両者は成分等々微妙に違いますが、素人目には同じようにも見えます。用途をボルトとした場合、何が悪いのでしょうか、良いのでしょうか。例えば、SNBは切欠きに強くなる規定があるのでしょうか。何となくの印象ですが、機械の分野では今でもSCMがボルトとしてよく使われているようです。
回答 （3件中 1～3件目)
以前はねじ屋で現在は材料屋の自分としては気になる投稿だったので関連情報をば・・・
実は現在の材料商社に勤務してあるねじ商社より某原発用のボルト、材質はＳＮＢ21ってのが見積依頼入りました。 ところがこの材料、メーカー側としては
ロット生産しなければ（約5～10ｔ）市中に流通無くそれに既にＩＳＯ規格への転換（ベースに成ってるのはＡＳＴＭ Ａ540）をしておりほぼ入手不可能でした。原発用なんで当然図面変更なんてこれまた不可能。
ＳＮＢ材はメーカーは相当品もしくはロット生産。使用側は補修等の少量で十分であり無いと困る。この矛盾を感じた材料でした。
結局、某メーカーが十数年前の在庫がギリギリ２本ありそこで切削で見積もりました。
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ちょっと、脇から、御免ね。
この３０年くらいで、特に、
高強度ボルトの「遅れ破壊」が、取りざたされる様になったと思います。
未だ明確な定説の無いこの現象ですが、
高圧ガス等には使わない様に って、考え方に移行したのかも？
（原因は解明されつつありますが、確定的なものには至ってない様子。）
ところで、余談。
同じ機械業界でも、扱うものが違うと、こうも違うのかと驚きました。
> 圧力容器の世界には強度区分という考えはほぼありません。
「強度区分」を明確に意識しなくてはならなかったエンジン設計では、
もぅ、驚きです。・・・勉強になります。
最近は、圧力容器などは殆どSNBですね。SS400は規格にあるが市販性が薄いね
レアメタル利用の新技術等により、規格も時代に合わせて淘汰されているのか
SNB7迄では、確かにSCMと化学的成分が殆ど変わらないようですね・・・
但し、SNB16にはV：バナジウムがほんの少しだけ入っているためでしょうか
SNB7では、375℃から徐々に高温での許容引張強さが落ちてきてしまようです
しかしSNB16では425℃まで常温と変わらない。これが以下のVの効果かと思う
Wikipediaによれば
「バナジウム鋼にフェロバナジウムとして添加される。鋼にバナジウムを0.1%
程度添加すると、炭素と結合して結晶粒がより細かい金属構造ができるため、
靭性を損なわないで強度を増すことができるほか、機械的性質や耐熱性なども
向上する。伝説的なダマスカス鋼からも微量のバナジウムが確認されている」
※ここでCrと比較し価格は略2倍だが、きっと僅かなでも効果絶大なのだろう
機械の分野では、確かにS45CやSCM435などが未だ使われていますよね。しかし
近年では、ボルトの指定は強度区分となって材質の拘りは薄れて来ている気が
する。高温でないなら機械的強度を満足すれば中身を私もあまり気にしないな
補足の補足
明記してませんでしたが温度の数値はJISB8266：付表3.2から読み取りました
SNB7；525℃_44/172≒25%,SNB16；600℃_19/172≒11%（d<63）と許容引張応力
が随分落ちますから、使用応力（配管圧力）等により強度の検討が必要ですね
「強度区分」は比較的新しい。JIS⇒ISOの規格への準拠によるものだと思う
SS400も強度からいうと強度区分4.6,材料・熱処理;炭素鋼とだけ書かれている
だから現実的には、加工性やコスト等からSWRCHが使われる方が多いようです
従って図面中の材質欄にSS400と書くと、それなりに問題になってしまいます
お礼
2011/05/03 17:37
お礼と言うより補足です。
B7は520、530℃位まで使われます（会社によっては常温でも使います）。これより上、600℃近くまではB16を使います。
追伸；
SS400のボルトの市販性が薄い、ということをつい最近私も聞き驚いています。SS400をばんばん購入しているからです。強度区分に慣れ親しんでいる分野の方々の話しかと考えています。圧力容器の世界には強度区分という考えはほぼありません。主題から外れますのでここまで。申し訳ありません。
お礼
2011/05/04 21:55
長文お許し下さい。
B7も、強度区分8.8、9.8はある高強度ボルトと考えています。
うーん、B7、SCM、SNCMがボルト材として、どこが優れているか優れていないかの質問なんですが･･･
追伸；
ASME、JPI等のフランジ規格でボルトの材質（熱処理含）、呼び径、寸法精度等が規定されており、その通りのものを使うだけです。規格外のフランジは、各種圧力容器規格にあるフランジ強度計算方法、ボルト材の許容引張応力に基づいてボルトの仕様を決めます。JISフランジ規格では長年ボルトの仕様が決まっていませんでしたが、2009年にB1217でやっと規定が出来ました。戦後、60年以上経ってやっとです。これは不思議なことに従来の規定方法と、強度区分の考え両方が入っています。しかし、強度区分は220℃以下にしか適用できず、我々から見ると中途半端。どうですか、エンジンの世界でもB7、B16、B21等を使いませんか。アメリカの材料規格の影響を受け、用途をある程度絞り、その代わり結構細部まで規定されています。JISの最新圧力容器規格であるB8267では、SxxCは使用して良い材料から削除されました。代わりがSFVCです。SxxCは立派な材料ですが、用途が広すぎて規格で余り細部まで決まっていません。馬鹿ちょん式に使えない。プロには大変面白い、使いやすい材料なんでしょうが。