316 vs 316Ti スチールプレート: どちらが優れていますか?

Nどちらのグレードも普遍的に「優れている」. 316 は、焼きなまし状態で使用される部品にとってより経済的で広く入手可能な選択肢です。. 316Ti は、溶接後の熱処理を行わずに溶接部品が 425 度から 850 度の温度にさらされる場合に高く評価されます。-標準の 316 は鋭敏化の影響を受けやすく、316Ti はそうでない状況です。

技術的な詳細に入る前に、ほとんどの購入者の最初の質問に答える直接比較を次に示します。この表では、各カテゴリーでどのグレードが有利かを示すために緑色のハイライトを使用しています。

パフォーマンスカテゴリー	316スタンダード	316Ti
耐鋭敏化性（溶接、焼き鈍しなし）	貧弱な - 炭化物が 425 度を超える粒界で形成されます	優れた - Ti が炭素を結合し、鋭敏化を防止します
ベースプレート耐食性（焼鈍）	圧延状態で 316Ti と同等の優れた -	優れた - は焼きなまし状態で 316 に相当
High-temperature strength (>500度）	適度	わずかに優れた - Ti が粒界を固定
耐孔食性（PREN）	両方のグレードで等しい - PREN ≈25	等しい - の同じ Cr および Mo 含有量
材料費	下側 - チタン添加なし	316 を超えると 5 ～ 15% のプレミアム
グローバルな可用性	優れた - 商品がどこにでも在庫されています	良好な - は、一部の市場では製造オーダーが必要になる場合があります
被削性	良い	TiC介在により若干硬め
溶接部耐食性（焼鈍なし）	HAZ における - の感作リスクの軽減	HAZ 内で完全な抵抗を維持
表面仕上げ品質（プレート）	優れた - の滑らかさ、TiC 表面マークなし	良好な - TiC 粒子は、表面に小さな傷を引き起こす可能性があります
コンプライアンス: 核および食品規定	広く受け入れられている	受け入れられました。 Ti をコード権限で検証する

どちらのグレードもモリブデン含有オーステナイト系ステンレス鋼の 316 系に属します。{1}このファミリーは、16 ～ 18% のクロム、10 ～ 14% のニッケル、2 ～ 3% のモリブデンを特徴としています -。この組み合わせは、優れた一般的な耐食性を実現し、特に古い 304 ファミリーの弱点である塩化物孔食に対する耐性をターゲットとしています。

AISI 316 (UNS S31600) はこのファミリーの標準的な主力製品であり、食品加工、医薬品製造、船舶用ハードウェア、化学プラント、建築用途にわたって使用されています。世界で最も広く生産されているステンレス鋼グレードの 1 つであり、幅広い在庫があり、競争力のある価格を備えています。

AISI 316Ti (UNS S31635) 標準 316 組成に意図的なチタン添加 -、通常 5 × %C ～ 0.70 重量% - を加えます。このチタンは「炭素スカベンジャー」として機能します。チタンはクロムよりも炭素に対して強い化学親和力を持っているため、高温では炭素は炭化クロム (Cr₂₃C₆) ではなく炭化チタン (TiC) を優先的に形成します。これが 316Ti の存在に対するエンジニアリングの理論的根拠全体です。

ASTM A240 に基づく化学組成は、316Ti へのチタンの添加とそれに対応する炭素許容量の違いを除いて、ほぼ同一です。

要素	316 (ASTM A240)	316Ti (ASTM A240)	意義
クロム(Cr)	16.0–18.0%	16.0–18.0%	同じ - 耐食性ベースライン
ニッケル(Ni)	10.0–14.0%	10.0–14.0%	同じ - オーステナイト安定剤
モリブデン(Mo)	2.0–3.0%	2.0–3.0%	同じ-の耐孔食性
カーボン(C)	0.08%以下	0.08%以下	同じ最大値。しかし、Ti は 316Ti の C を中和します
チタン(Ti)	追加されていません	5×Cmin、0.70%以下	主な差別化要因 - は感作に対して安定化します
窒素(N)	0.10%以下	0.10%以下	同じ
マンガン(Mn)	2.00%以下	2.00%以下	同じ
シリコン（Si）	0.75%以下	0.75%以下	同じ
リン(P)	0.045%以下	0.045%以下	同じ
硫黄(S)	0.030%以下	0.030%以下	同じ

チタンの最小配合（5 × %C）により、炭化クロムが形成される前に、利用可能なすべての炭素を TiC として結合するのに十分なチタンが常に存在します。炭素最大値が 0.08% のプレートの場合、これは少なくとも 0.40% のチタンが存在する必要があることを意味します。実際には、ほとんどの製造業者は信頼性の高い安定化のために 0.40 ～ 0.60% の Ti を目標としています。

316Ti が存在する理由を理解するには、感作を理解する必要があります。 316 などの標準的なオーステナイト系ステンレス鋼が 425 度から 850 度の温度にさらされると、- 鋭敏化範囲または炭化物析出範囲と呼ばれる範囲 - で、通常は固溶体に保持されている炭素原子が粒界に移動し、近くのクロム原子と結合して炭化クロム (Cr₂₃C₆) を形成します。

The Sensitization Problem Why 316Ti Was Invented

その結果、各粒界にすぐ隣接するクロム欠乏ゾーンが生じます。{0}これらの劣化ゾーンでは、局所的なクロム含有量が不動態性の臨界閾値 ~11% を下回っており、特に酸による腐食攻撃 - に対して非常に敏感になります。結果として生じる粒界腐食または溶接崩壊と呼ばれる破損モードは、急速かつ構造的に重大な材料損失を引き起こす可能性があります。

最も一般的な原因は溶接です。溶接部の熱影響部 (HAZ) は、加熱と冷却の両方で鋭敏化温度範囲を通過します。-溶接後、炭化物を再溶解するための溶接後の溶体化焼鈍熱処理を行わずに直接使用されるコンポーネント - -では、-炭化物を再溶解します -、このゾーンは永久的に鋭敏になります。

316Ti は、チタンの形でカーボンの「トラップ」を提供することで、このリスクを排除します。同じ条件下では、TiC は Cr23C6 よりも熱力学的に安定しているため、チタンはクロムの枯渇が起こる前に炭素を結合します。結果: 316Ti は溶接後の焼きなましなしで溶接でき、熱影響部でも完全な耐食性を維持します。-

アニールされた状態では、両方のグレードが同じ ASTM A240 の最小要件を満たしています。高温では、316Ti は強度保持においてわずかに有利です。

機械的性質	316 (ASTM A240、RT)	316Ti (ASTM A240、RT)	どちらが良いですか?
分。抗張力	515MPa以上	515MPa以上	室温でも同等
分。降伏強さ	205MPa以上	205MPa以上	室温でも同等
分。伸長	40%以上	40%以上	等しい
硬度（最大）	217HB以下	217HB以下	等しい
500度での引張	~380 MPa (代表値)	~400 MPa (代表値)	316Tiの方が若干良い
500度での降伏点	~130 MPa (代表値)	~145 MPa (代表値)	316Tiの方が若干良い
Creep strength (long-term, >500度）	標準	改善（Ti粒界ピンニング）	316Tiの方が良い

これが決定的なパフォーマンスの次元です。両方のグレードの挙動は、材料が溶接後焼きなましなしで溶接されたかどうかによって大きく異なります。-

腐食のメカニズム	316 - 焼きなまし済み	316 - 溶接（焼きなましなし）	316Ti - いずれかの条件
耐孔食性（PREN≒25）	素晴らしい	HAZの低減	素晴らしい
隙間腐食	良い	良い	良い
粒界腐食	素晴らしい	HAZ で影響を受けやすい	素晴らしい
応力腐食割れ（SCC）	適度	適度	適度
均一な酸腐食	良い	良好（バルク）	良い
溶接腐食（使用中の酸による攻撃）-	該当なし - アニーリングのみ	高リスク	該当なし - は安定化されました

財産	316スタンダード	316Ti
密度	7.98 g/cm3	7.96 g/cm3 (Ti により密度がわずかに低下します)
融解範囲	1375 ～ 1400 度	1370 ～ 1400 度
熱伝導率	~14.4 W/(m・K) (100 度)	~14.2 W/(m・K) (100 度)
熱膨張（20～100度）	16.5μm/(m・度)	16.0μm/(m・度)
弾性率	193GPa	193GPa
最高使用温度(続き)	870度	870度
透磁率	非磁性-	非磁性-
分。使用温度	−196度（極低温対応）	−196度（極低温対応）

ほとんどの調達チームにとって、コストとリードタイムは技術的なパフォーマンスと同じくらい重要です。両方のグレードの商業的な現実は次のとおりです。

商業的要因	316スタンダード	316Ti
相対的な材料コスト	ベースライン	5 ～ 15% のプレミアム (Ti サーチャージ)
在庫状況	世界中の代理店から即時出荷	主要市場の在庫。他の工場での注文
標準的な製品形状	板、シート、パイプ、棒、継手、フランジ	プレート、シート、パイプ、バー（パイプ継手はあまり一般的ではありません）
代表的な板厚を取り揃えております	1 ～ 100 mm (ほとんどのサイズ)	3 ～ 50 mm (より厚い=ミルオーダー)
ミルテスト証明書。標準	英語 10204 2.2 または 3.1	JP 10204 3.1 (Ti 認証が必要)
リードタイム（非在庫サイズ）-	2～4週間	6～12週間（ミルローリング）

答えは、コスト重視ではなく、エンジニアリング重視です。{{0}まず最初に 1 つの質問を自問してください。このプレートの溶接部分は、使用中に溶接後の完全な溶体化処理を行わずに 425 度から 850 度の温度にさらされるでしょうか。- 「はい」の場合は、316Ti を指定します。「いいえ」の場合は、316 が正しく、より経済的な選択です。

次の場合に 316Ti を選択してください。

溶接部は 425 ～ 850 度の使用温度にさらされます。

溶接後の焼きなましは現実的でないか、禁止されています。{0}

複数の溶接パスによる厚肉部分の製造

高温の濃硫酸またはリン酸環境

長期にわたる耐用年数は重要であり、-再検査は困難です

次の場合は 316 を選択してください。

部品は焼き鈍し（工場供給）状態でのみ使用されます。{0}

溶接後に完全溶体化焼鈍が行われます

予算と材料の入手可能性が主な制約となる

連続使用時でもアプリケーション温度は 400 度未満に留まります

寸法公差が厳しいため、精密な機械加工が必要です

コンポーネントが厳密に焼き鈍しプレート状態 - で溶接なし、または溶接後に完全溶体化焼きなましを行って使用される場合 - には、316Ti プレミアムを支払うパフォーマンス上の理由はありません。 2 つのグレードは、どちらも焼きなまし状態にある場合、耐食性と機械的特性において本質的に同等です。

316 ステンレス鋼板の用途

食品および飲料の加工装置（タンク、コンベア、作業台）

医薬品製造容器および配管（焼きなましして使用し、定期的に洗浄したもの）

船舶用ハードウェアおよび付属品（甲板設備、手すり、船舶用排気システム）

建築外装材、柱カバー、ファサードパネル

400 度以下で作動する化学プラントの配管および熱交換器

医療および外科用の器具および装置

316Ti ステンレス鋼板の用途

500度以上で動作するボイラーシェル、エコノマイザーケーシング、熱交換器ヘッダー

溶接後焼き鈍しを行わずに溶接によって製造された石油化学精製所の容器と配管-

酸性凝縮水が存在する排煙脱硫 (FGD) システムのコンポーネント

有機酸を扱う高温化学反応器-

発電所の蒸気および凝縮水システムのコンポーネント

強力な溶接と酸洗浄サイクルを備えた乳製品およびビール醸造所の CIP（現場洗浄）システム{0}{1}

Q: 316Ti はあらゆる状況において 316 よりも優れていますか?

A: いいえ. 316Ti は、溶接後の焼き鈍しを行わずに溶接部品が鋭敏化温度範囲（425 ～ 850 度）で動作する場合に特に優れています。-焼きなまし状態では、どちらのグレードも同等の耐食性と機械的特性を示します。コスト、入手可能性、および機械加工性が優先される場合は、標準 316 が推奨されます。

Q: 設計を変更せずに 316Ti を 316 に置き換えることはできますか?

A: はい、ほとんどの場合、. 316Ti は、316 - の同じ寸法規格、同じ機械的最小値、焼きなまし状態での同じ耐食性を上回るアップグレードです。-溶接の製造手順は若干異なる場合があります (316Ti フィラー金属または 316L フィラーが使用されます)。該当する設計コード (ASME、EN など) で、お客様の圧力クラスおよび使用条件に 316Ti がリストされていることを必ず確認してください。

Q: 溶接性能に関して 316Ti は 316L と同じですか?

A: いいえ. 316L（低炭素、0.030%以下のC）は-を軽減しますが、炭化クロムの形成に利用できる炭素の量を制限することにより、-の感作リスクを排除するわけではありません。非常に高い温度やゆっくりとした冷却でも、316L は依然として鋭敏化する可能性があります。{6}Ti は、温度にさらされても炭素を TiC として捕捉することでリスクを排除します。最も要求の厳しいアプリケーションに対して、316Ti は最も信頼性の高い保護を提供します。

Q: 316Ti を溶接するにはどのような溶加材を使用すればよいですか?

A: 標準推奨は ER316Ti フィラーワイヤまたは E316Ti 電極で、チタンスタビライザーを含む卑金属の化学的性質に適合します。あるいは、ER316L（低炭素、チタン不使用）は、溶接金属自体が安定化されていない-が、316Ti母材は安定化されているため、低温用途の316Ti溶接に広く使用されています-。アプリケーションに該当する溶接手順仕様 (WPS) を常に参照してください。

Q: 316Ti の国際的な名称は何ですか?

A: 316Ti は、AISI 316Ti (米国)、UNS S31635 (米国)、EN 1.4571 (欧州)、X6CrNiMoTi17-12-2 (ドイツ/欧州化学記号)、および GOST 10Kh17N13M2T (ロシア) など、いくつかの同等の名称で知られています。「316Ti」の命名規則は規格によって若干異なるため、海外から注文する場合は、指定名だけに頼るのではなく、化学組成と試験レポートを確認してください。