ボルト締結の議論では、金属フランジとガスケットが中心的な役割を果たすことが多いですが、接続全体の完全性は、ボルトの性能に絶対的に依存します。ナットとボルトは、ガスケットを圧縮し、接合部を固定する重要なクランプ力を提供する縁の下の力持ちです。その信頼性は、フランジの材質とシステムの動作条件に合わせるために慎重に選択する必要がある金属組織によって決定されます。
工業用フランジ用のボルトは、単なる汎用ファスナーではありません。これらは、特定の合金鋼から作られた高度に設計されたコンポーネントであり、高い引張応力に耐え、多くの場合、極端な温度下で、さまざまな劣化形態に抵抗するように設計されています。
高い引張強度と降伏強度:
ボルトは、降伏（永久的な伸び）することなく、高い予荷重まで締め付けられるのに十分な強度が必要です。この予荷重がガスケットを圧縮します。
焼入れと焼き戻し: 多くの高強度ボルトは、この熱処理を受けます。焼入れ（急速冷却）は鋼を硬化させ、焼き戻し（特定の温度への再加熱）は強度を維持しながら、靭性と延性を向上させます。
クリープ抵抗:
高温用途では、ボルトは、高温下での持続的な応力下での徐々な伸びまたは変形であるクリープに抵抗する必要があります。ボルトがクリープすると、予荷重が失われ、ガスケットの緩和と漏れにつながります。クロムやモリブデンなどの合金元素は、クリープ抵抗を向上させます。
応力緩和抵抗:
クリープと同様ですが、特に一定のひずみ（つまり、ボルトは長さを維持しますが、クランプ力を失います）での材料の時間の経過に伴う応力の減少を指します。これは、ガスケットの圧縮を維持するために重要です。
靭性（耐衝撃性）:
ボルトは、特に低温または動的用途の場合、突然の衝撃や応力集中下での脆性破壊に抵抗するために、優れた靭性を備えている必要があります。衝撃試験（例：シャルピーVノッチ）は、予想される最低動作温度で行われます。
耐食性:
外部腐食: 露出したボルトは、ボルトを弱め、取り外しを困難にする可能性のある大気腐食に対して脆弱です。コーティング（例：溶融亜鉛めっき、フッ素ポリマー）または本質的に耐食性のある材料（例：ステンレス鋼、スーパーデュプレックスステンレス鋼、ニッケル合金）が使用されます。
応力腐食割れ（SCC）: 引張応力、感受性の高い材料、および特定の腐食環境（例：ステンレス鋼の塩化物）の組み合わせは、割れにつながる可能性があります。ボルト材料は、その使用環境でSCCに抵抗するように選択する必要があります。
水素脆性: サワーガスサービス（H2Sを含む）または水素が発生する可能性のある環境では、水素が感受性の高い高強度鋼に拡散し、脆性破壊を引き起こす可能性があります。NACE MR0175/ISO 15156規格は、これを軽減するための材料と硬度の制限を指定しています。
ASTM A193 Grade B7: これは、最大450℃（850°F）までの一般的な高温サービスに最適な炭素鋼ボルト材料です。焼入れ焼き戻しされたクロムモリブデン鋼です。ナットは通常A194 Grade 2Hです。
ASTM A193 Grade B8/B8M: 耐食性のオーステナイト系ステンレス鋼ボルト（304/316相当）。B8M（316）は、孔食および隙間腐食に対して優れた耐性を提供します。腐食性環境または特定の材料適合性が必要な場所で使用されます。
ASTM A320 Grade L7: 低合金鋼（B7と同様）ですが、低温サービス（-101℃（-150°F）まで）用に特別にテストされており、極低温温度での優れた靭性を保証します。ナットは通常A194 Grade 7です。
ASTM A193 Grade B16: 非常に高温および高圧サービス用のクロムモリブデンバナジウム合金鋼で、優れたクリープ抵抗を提供します。
特殊合金: 非常に過酷な環境（例：サワーサービス、非常に高い塩化物）の場合、スーパーデュプレックスステンレス鋼（例：UNS S32750）またはニッケル合金（例：合金625、合金718）で作られたボルトが必要になる場合があります。
ボルトの金属組織は、複雑で重要な分野です。ボルトの慎重な選択、製造、および設置は、フランジとガスケット自体と同じくらい重要です。ボルト締結のまさに本質である揺るぎないクランプ力を提供することにより、高品質のボルトは、世界中の工業用配管システムの長期的な完全性と安全性を保証します。
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