電子書籍資料～圧力容器基礎知識講座（第7章）
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第7章 超高圧容器の基礎知識 1．超高圧容器の主な特徴：A 高圧（100MPa～1000MPa）、サイズが小さい。B種は厚壁容器（D外/D内>1.5）であり、内壁と外壁の応力レベルに大きな差があるため、単純化することは不可能である。C.鍛造法によって製造され、材料（鍛造品）には高強度、優れた塑性および靭性が求められ、溶接性は不要である。D.内壁および外壁は精密な加工が求められ、部品間は主にフランジやねじ接続が用いられ、機械加工量が多く、高い要求が課せられる。E. まだ統一された基準はなく、多くの問題が検討を待っている。2. 設計要件：開口部や形状の遷移領域など、応力が集中する部分については、応力解析を行い検証しなければならない。3．製造要件：原材料（鍛造品）の品質が鍵となり、真空脱気スプレー溶射、炉外精錬、電渣再溶解といった先進的な製錬技術を用いて鋼の純度を確保し、優れた機械的性質（強度、塑性、靭性、破壊靭性など）を実現することが求められる。鍛造比は一般的に3以上でなければならず、製造時には少なくとも2回（熱処理前後に1回ずつ）100％超音波検査（母材を対象に）を行い、筒体の表面には100％磁気探傷または浸透探傷を実施する。内面および外面の両方に精密加工が必要であり、表面の粗さには厳しい要求がある（応力集中の防止のため）。4．耐圧強度（支持能力）を向上させる方法：A.多層熱嵌め構造の採用：層間の過剰圧を利用して、外筒が内筒の材料に予圧応力を与え、内圧に耐える際に各層の応力レベルを均一にし、外層材料の利用率を高める。超高圧ヒートスリーブと高圧ヒートスリーブ容器の3つの大きな違い：層間の過剰量の選定：前者は精密な力学計算による；後者は組み合わせ工程によって選定される。嵌合面：前者は精密加工が必要（過剰量を正確に保つため）；後者は加工が不要、または軽い加工のみで済む。後者は熱処理によって嵌合応力を除去する必要がある；前者は許可されない。B.自己強化処理：圧力によって内壁材を降伏させ、外壁は依然として弾性的な状態を保つことで、内壁材に予圧応力が生じ、それによって初期降伏圧力が向上する。自己強化圧力は慎重に計算・制御されるべきであり、材料自体の降伏比にも注意を払う必要がある。C. 緻線構造の採用：内筒の外側に高強度ステンレス鋼線を巻き付け、巻き付ける際に加熱などの方法で巻き付け応力を正確に制御し、内筒材料を予圧縮状態にする。
製造要件で鍛造比を3以上とすることの意義は何でしょうか？？
鍛造過程において、鍛造比が大きくなるにつれて内部の気孔が圧着され、鋳造状態の樹枝状晶が破壊されるため、鍛造品の縦方向および横方向の機械的性質が著しく向上する。しかし、鍛造断面比が3～4を超えると、鍛造断面比が大きくなるにつれて明確な繊維組織が形成され、横方向の力学的性質である塑性指標が急激に低下し、鍛造品の異方性が生じる。鍛造断面比が小さすぎると、鍛造品は性能要件を満たせず、大きすぎると鍛造作業量が増えるだけでなく、異方性も引き起こされる。したがって、適切な鍛造比の選定は重要な課題であり、ここでは鍛造時の変形の不均一性という問題も考慮すべきである。 鍛造比は通常、引き伸ばし時の変形度合いで測定されます。成形を行う材料の長さと直径の比率、または鍛造前の原材料（または予備成形品）の断面積と鍛造後の完成品の断面積の比率を指す。鍛造比の大きさは金属の力学的性質や鍛造品の品質に影響を与え、鍛造比を高くすることで金属の組織や性能が向上するが、鍛造比が過度に大きくなっても有益ではない。 鍛造比を選定する際の原則は、鍛造品のさまざまな要求を満たす前提のもと、できるだけ小さい値を選ぶことです。一般的に、鍛造比は以下のような状況で決定される：1、高品質な炭素構造鋼および合金構造鋼をハンマーを用いて自由鍛造する場合：軸類の鍛造品は鋼塊から直接鍛造され、主断面に基づいて計算される鍛造比は≥3でなければならない；フランジやその他の突起部を基準とした鍛造比は、1.75以上でなければならない；鋼塊または圧延材を使用した場合、主断面に基づいて計算した鍛造比は≥1.5となる；フランジやその他の突起部を基準とした鍛造比は、1.3以上でなければならない。リング状の鍛造品においては、鍛造比は一般的に≥3であるべきです。盤状の鍛造品は、鋼塊から直接鍛造されるため、その押し伸ばし鍛造比は≥3となる；その他の場合、押出し鍛造比は一般的に>3でなければならないが、最終工程では>2でなければならない。 2、高合金鋼のブリックの配布においては、その組織的な欠陥を除去するだけでなく、炭化物がより均一に分布するようにしなければならないため、大きな鍛造比を採用する必要がある。ステンレス鋼の鍛造比は4～6とすることができ、一方、超硬工具鋼の鍛造比は5～12が必要である。
鍛造比とは、鍛造機械を用いて金属の坯に圧力を加え、塑性変形させることで、一定の機械的性質や形状・寸法を持つ鍛造品を得る加工方法です。鍛造比の大きさは金属の力学的性質や鍛造品の品質に影響を与え、鍛造比を高くすることで金属の組織や性能が向上するが、鍛造比が過度に大きくなっても有益ではない。変形温度による鍛造は、熱間鍛造（加工温度が材料の再結晶温度より高いもの）、温間鍛造（再結晶温度より低いもの）、および冷間鍛造（常温）に分けられる。F1、H1—押し出し後の鋼塊または鋼材の断面積と高さ。鍛造比は通常、引き伸ばし時の変形度合いで測定されます。鍛造比を選定する際の原則は、鍛造品のさまざまな要求を満たす前提のもと、できるだけ小さい値を選ぶことです。