JP6467144B2 - 鋳放しのチタン合金物品の超音波検査方法 - Google Patents
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Description
関連出願についてのクロス・リファレンス
本出願は米国仮特許出願６１／８２９７０７号（２０１３年５月３１日提出）の非仮出願であり、前記仮特許出願の開示は参考文献として本明細書に取り込まれる。
本出願は米国仮特許出願６１／８２９７０７号（２０１３年５月３１日提出）の非仮出願であり、前記仮特許出願の開示は参考文献として本明細書に取り込まれる。
本発明はチタン合金物品を鋳放し状態で超音波検査する方法に関し、特に、超音波検査の能力を改善するための著しい加工を必要としない表面下の欠陥の検出能に関する。
多くの重要な構造上の用途のためのチタン合金の使用は、様々な検査方法の開発と用途をもたらした。これらの方法は、材料の内部（表面下）に信号を送ることが可能な体積法と表面の異常を探知することが可能な表面法に分類することができる。これらの方法は本質的に相補的なものであり、材料または構成部品の特性を損なうかもしれない望ましくない状態を検出するのに高い信頼性のレベルを達成するために同時に用いられる。表面の欠陥の方がより一般的であるが、しかし検出するのが容易でもあり、従って、表面欠陥による破滅的な破損は起こりにくい。一方、内部欠陥による破損は、表面欠陥に比べて明らかに重要性がより大きなものである。小さな内部欠陥を持続的に発見する能力は、高性能の構造体の信頼性を向上させ、そして予期せざる使用中の破損の低減をもたらした。これらの構成部品の構造上の効率も高まり、それは、予期せざる破損の危険性を増大させずに、より高い加工応力に達するように設計する能力によるものである。
材料を航空宇宙産業やエネルギー産業のような高性能用途において用いることが意図されている場合、チタンおよびチタン合金の超音波検査は最も一般的な検査方法である。この検査方法においては、圧電変換器を用いて材料中に超音波が誘導される。変換器は、検査される部品に水またはその他の結合媒体によって組み合わされる。表面下の欠陥の検出は、投射した超音波の経路に沿って存在する領域からのそれら超音波の幾ばくかの反射に基づいて行われる。この反射は、超音波の伝達に対して異なる音響インピーダンスまたは音響抵抗を有する領域が存在する時に必ず生じる。操作を行う間、変換器は超音波を送り、送ることを停止し、そして反射した超音波を検出するために待つ。検査される部品の前面と後面からの反射が常にあり、それらの面は、超音波の経路に沿っての他の反射源の位置を物理的に突き止めるのを助けるために役立つ長さの指標である。
超音波試験は典型的に、検査すべき品目が超音波検査を受ける際に塊状材料からの高い音響反射率の挙動を有することを必要とする。この様々な挙動のために、超音波検査法によって割れや欠陥を信頼性をもって検出することが可能になる。大きくて弾力的に非等方性の結晶粒を有する材料、例えば、（これらに限定はされないが）鋼、チタン合金およびニッケル合金の鋳塊は、超音波試験によって評価するのがしばしば困難である。この困難さは、少なくともある程度は、超音波検査のために用いられる音波が結晶粒から部分的に反射されて、バックグラウンドの「ノイズ（乱れ）」を示すことがあるために生じる。発生したバックグラウンドのノイズは材料中の欠陥を隠すことがあり、従って望ましくない。多結晶金属材料の物体の中での音の散乱は、伝播する音波の減衰としても知られているが、これは結晶粒の寸法、固有材料特性および超音波周波数のうちの少なくとも一つの関数として記述することができる。瞬間的に高周波の音波を当てる材料の体積中での小さな欠陥部分を増大させるために、集束した超音波ビームを使用することが一般的である。これらの発展した超音波検査法により、最大信号ならびに信号対ノイズの両方に基づく兆候を確認することができる。しかし、ノイズのレベルが高い場合（これは粗大な結晶粒の材料においてあり得る）、超音波を用いての内部欠陥の信頼性の高い検出は不可能である。
鋳放し状態でのチタンのインゴットは、数ミリメートルから数センチメートルまでの範囲の極めて粗大な結晶粒を示す。これらの結晶粒は凝固の様式の結果であり、「ノイズ性」のものであって、それに伴って、超音波検査を行う間に低振幅の反射が頻繁に観察される。極端な場合、このノイズは、誤った肯定的結果を生じさせるか、あるいは検出可能要件を満足するのに必要とするには不十分な検査感度を生じさせる。この状況に対する最も有効な解決策は、インゴットを加工して結晶粒の組織を微細にすることである。結晶粒の組織を微細にするための幾つかの工程の熱間加工（繰返しの加熱と機械加工）が、この目的を達成するための標準的な処理である。しかし、この加工はかなり費用がかかり、また時間を費やすものである。ビレットのような中間製品は、その品質が最終的な加工と最終的な使用に適しているか否かを評価するために、超音波を用いて検査されるのが慣例である。これらの中間製品は、超音波検査が行われる前に上記の熱間加工をすでに受けている製品である。
チタンのビレットを鋳放し状態で高い信頼性をもって検査することのできる改善された解決策に対する必要性が存在する。その改善された解決策は、ノイズからの干渉を低くして内部欠陥を検出することを可能にするものでなければならず、また製品へのビレットのその後の加工に適合するものでなければならない。本発明はこの必要性を満足し、そしてさらに関連する利益を提供するものである。
一つの態様において、本発明は、チタン基合金と約０．０５〜０．２０重量パーセントの範囲のホウ素から成る鋳放しのチタン物品を用意する工程と、その鋳放しのチタン物品を超音波を用いて検査することによって物品が内部欠陥を有するか否かを判定する工程を含む方法を提供するであろう。
別の態様において、本発明は、チタン基合金と約０．０５〜０．２０重量パーセントの範囲のホウ素から成るチタンのインゴットを鋳造する工程と、そのチタンのインゴットを超音波を用いて検査することによって、インゴットを何らかの熱間加工に供する前に物品が内部欠陥を有するか否かを判定する工程を含む方法を提供するであろう。
本方法は、典型的に必要とされる著しい熱間加工工程に頼ることなく、鋳放し状態でのチタン合金物品の超音波検査能を与えるものである。鋳放しの状態で結晶粒組織と結晶方位を改良するために微量のホウ素（Ｂ）を重量で約０．０５または０．１０パーセントから約０．１０、０．１５または０．２０パーセントまでの範囲で添加することによって様々なチタン合金を改良することができ、そのように改良された結晶粒組織と結晶方位の両方が超音波との干渉を最小限にし、そして高い信頼性をもって内部欠陥を検出することを可能にする。高い信頼性をもって鋳放しのチタン物品を検査する能力は、微細化した結晶粒組織によって与えられる改善された熱間加工性と相まって、著しい中間加工を行うことを必要とせずに鋳放しのビレットから出発して高品質のチタン合金製品を製造することを可能にする。
図１では、プラズマアーク炉の中で不活性ガス雰囲気中でプラズマアーク溶解を用いて溶解した、主力商品のチタン合金であるＴｉ-６Ａｌ-４Ｖの直径８インチの製品インゴットの縦方向と横方向における巨視的な結晶粒組織を比較している。従来のＴｉ-６Ａｌ-４Ｖのインゴットにおける鋳放しの結晶粒は、予想されたように、極めて粗く、また凝固速度から生じる巨視的なパターンを示している。それに対して、微量のホウ素を添加して改善したＴｉ-６Ａｌ-４Ｖの結晶粒組織は、およそ一桁の大きさでの劇的な結晶粒の微細化と著しく細かい巨視的な結晶粒パターンを示している。
鋳放しのＴｉ-６Ａｌ-４Ｖにおける極めて粗い結晶粒により、超音波検査において著しいノイズのレベルが生じ（８０％の振幅において５７〜５９ｄＢの減衰）、これにより内部欠陥の有意な検出は何らできなかった。微量のホウ素で改良したＴｉ-６Ａｌ-４Ｖの鋳放しのインゴット材料は、従来の鍛造したビレットの対照標準を用いたとき、超音波を用いて首尾よく検査することができた。Ｔｉ-６Ａｌ-４Ｖ-０．１Ｂの鋳放しのインゴットの超音波Ｃスキャンが８０％の振幅において１２〜１６ｄＢの減衰で行われ、これは鍛造したビレットの対照標準と同等かまたはそれよりも良好な応答を示した。微量のホウ素で改善したＴｉ-６Ａｌ-４Ｖの鋳造インゴットはＸ線法を用いても検査され、空洞が無いことが確認され、従って超音波検査の結果が確認された。
従来のチタン合金を高温から冷却する間に、ベータＴｉがアルファＴｉに変態し、粗い柱状晶とコロニー組織（群体組織：colony structures）が形成される。アルファＴｉの結晶粒と元のベータＴｉの結晶粒の間には結晶学的な関係がある。結晶粒の全体を通してアルファＴｉの均一な核生成がある場合、隣接するアルファＴｉの粒子どうしは異なる結晶方位を有し、それぞれが別個の音響散乱体としての挙動を示す。しかし、ベータＴｉの結晶粒の中でのアルファＴｉの核生成がわずかに数個の位置で生じる場合、所定の領域におけるアルファＴｉの粒子は全てが同じ結晶方位で成長し、そしてコロニー組織が生じる。このコロニーは音響上の独立体となる。コロニーはアルファＴｉの結晶粒の中で形成されるので、コロニーのサイズはベータＴｉの結晶粒のサイズよりも決して大きくはならないだろう。ベータＴｉの結晶粒のサイズとコロニー組織の中でのアルファＴｉの粒子の性質は、単相および二相のチタン合金およびチタン材料における超音波ノイズと超音波検査に影響を及ぼす重要な変数である。従って、ベータＴｉの結晶粒のサイズとコロニー組織の中でのアルファＴｉの粒子の性質は、超音波検査を行う間に望ましくないノイズを生じさせることによって超音波検査の結果に影響を及ぼすかもしれない。従来のチタン合金に微量のホウ素を添加することによってベータＴｉの結晶粒の劇的な微細化が生じ、またアルファＴｉの粒子の結晶方位にも影響を及ぼし、これら二つのことにより、材料を超音波を用いて低いノイズのレベルで検査することが可能になる。
超音波検査を用いて首尾よく検査した鋳放しのインゴットから機械加工したビレットは、首尾よく直接押出して構造的な形状にすることができた。押出した製品によって示された引張り特性を表１に示す。鋳放しのインゴットのビレットから製造された押出し品の特性は、従来の鍛造したビレットから製造された押出し品の最低限の特性要件を満たしていた。一方、微量のホウ素による改良を行わない先行技術の鋳放しのチタンインゴットは、熱間加工性が低いために、著しい欠陥と寸法上の問題を示した。微量のホウ素で改良したチタンの鋳放しのインゴットにおける微細化した結晶粒組織は良好な熱間加工性を与え、それによってこれらの鋳放しのインゴットは、結晶粒組織を微細にするための、費用がかかって時間を費やす熱間加工工程に頼ることなく、製品を製造するための加工素材として用いることができる。
本発明は様々なチタン基合金に適用することができ、そのようなチタン基合金とは（これらに限定はされないが）次のもののうちの少なくとも１つである：ＣＰ-Ｔｉ（工業用純度のチタン）、Ｔｉ-６４（Ｔｉ-６Ａｌ-４Ｖ）、Ｔｉ-１７（Ｔｉ-５Ａｌ-２Ｓｎ-２Ｚｒ-４Ｍｏ-４Ｃｒ）、Ｔｉ-６２４２（Ｔｉ-６Ａｌ-２Ｓｎ-４Ｚｒ-２Ｍｏ）、Ｔｉ-６２４２Ｓ（Ｔｉ-６Ａｌ-２Ｓｎ-４Ｚｒ-２Ｍｏ-０．１Ｓｉ）、Ｔｉ-１０-２-３（Ｔｉ-１０Ｖ-２Ｆｅ-３Ａｌ）、Ｔｉ-６２４６（Ｔｉ-６Ａｌ-２Ｓｎ-４Ｚｒ-６Ｍｏ）、Ｔｉ-５-２．５（Ｔｉ-５Ａｌ-２．５Ｓｎ）、Ｔｉ-３-２．５（Ｔｉ-３Ａｌ-２．５Ｖ）、Ｔｉ-６-４ＥＬＩ（Ｔｉ-６Ａｌ-４Ｖエリー（Extra Low Interstitial））、Ｔｉ-６６２（Ｔｉ-６Ａｌ-６Ｖ-２Ｓｎ）、ベータ２１Ｓ（Ｔｉ-１５Ｍｏ-２．７Ｎｂ-３Ａｌ-０．２Ｓｉ）、ベータＣ（Ｔｉ-３Ａｌ-８Ｖ-６Ｃｒ-４Ｍｏ-４Ｚｒ）およびＴｉ-５５５３（Ｔｉ-５Ａｌ-５Ｖ-５Ｍｏ-３Ｃｒ）。本発明は、超音波を用いて欠陥を検出することによる鋳放しのチタン物品の検査に適用することができる。本発明は、非破壊的に検査した鋳放しのチタン加工素材の、最終的なチタン物品への鍛造、圧延および押出しのようなプロセスを用いる直接の熱間加工を可能にする。
図２の流れ図を参照すると、本発明の方法は、鋳放しで微量ホウ素のチタン合金物品を用意すること（ブロック１）、鋳放しのチタン合金物品を超音波を用いて検査すること（ブロック２）、鋳放しのチタン合金物品を顧客へ送ること（ブロック３）、鋳放しのチタン合金物品を最終的なチタン合金物品に熱間加工すること（ブロック４）、および完成したチタン合金物品を取り付けること（ブロック５）を含むだろう。
鋳放しで微量ホウ素のチタン合金物品を用意する工程は典型的に、微量ホウ素のチタン合金物品またはインゴットを作業場所において鋳造することによって鋳放しのインゴットまたは物品を製造することを含む。様々な鋳造方法を用いることができるが、インゴットの鋳造はプラズマアーク炉の中で行ってもよく、またインゴットを連続鋳造し、それを所望の長さの断片または物品に切断することを含んでもよい。インゴットは、前記のチタン基合金を含めて、前述した重量パーセントで微量のホウ素を含む実質的にあらゆるチタン合金で形成してもよく、それにより例えば、次のもののうちの１つからなる鋳放しで微量ホウ素のチタン合金が得られる：ＣＰ-Ｔｉ-０．０５-０．２０Ｂ、Ｔｉ-６Ａｌ-４Ｖ-０．０５-０．２０Ｂ、Ｔｉ-５Ａｌ-２Ｓｎ-２Ｚｒ-４Ｍｏ-４Ｃｒ-０．０５-０．２０Ｂ、Ｔｉ-６Ａｌ-２Ｓｎ-４Ｚｒ-２Ｍｏ-０．０５-０．２０Ｂ、Ｔｉ-６Ａｌ-２Ｓｎ-４Ｚｒ-２Ｍｏ-０．１Ｓｉ-０．０５-０．２０Ｂ、Ｔｉ-１０Ｖ-２Ｆｅ-３Ａｌ-０．０５-０．２０Ｂ、Ｔｉ-６Ａｌ-２Ｓｎ-４Ｚｒ-６Ｍｏ-０．０５-０．２０Ｂ、Ｔｉ-５Ａｌ-２．５Ｓｎ-０．０５-０．２０Ｂ、Ｔｉ-３Ａｌ-２．５Ｖ-０．０５-０．２０Ｂ、Ｔｉ-６Ａｌ-４Ｖ-０．０５-０．２０Ｂエリー（Extra Low Interstitial）、Ｔｉ-６Ａｌ-６Ｖ-２Ｓｎ-０．０５-０．２０Ｂ、Ｔｉ-１５Ｍｏ-２．７Ｎｂ-３Ａｌ-０．２Ｓｉ-０．０５-０．２０Ｂ、Ｔｉ-３Ａｌ-８Ｖ-６Ｃｒ-４Ｍｏ-４Ｚｒ-０．０５-０．２０ＢおよびＴｉ-５Ａｌ-５Ｖ-５Ｍｏ-３Ｃｒ-０．０５-０．２０Ｂ。前述したように、これらの合金におけるホウ素の重量パーセントは０．０５から０．１０、０．１５または０．２０までの範囲であってよい。
鋳放しのチタン合金物品を超音波を用いて検査する工程は典型的に、インゴットまたは物品を鋳造または形成した後であって、インゴットまたは物品の熱間加工のような任意の加工を行う前に行われる。インゴットを切断してその一部を除去してもよいが、しかし典型的には、超音波検査を行う前に（鍛造、圧延または押出しのような）熱間加工は何ら行う必要がない。超音波検査は典型的に作業場所において行われ、検査に合格し、そして非破壊的に検査した鋳放しのチタン合金物品が得られ、次いでこれは、作業場所から、その作業場所からは遠隔の顧客へ送られるだろう。次いで、非破壊的に検査した鋳放しのチタン合金物品を（鍛造、圧延または押出しのような）熱間加工に供してもよく、それにより完成したチタン合金物品が製造される。所望により、検査した鋳放しのチタン合金物品を熱間加工する前に送る必要はなく、熱間加工を作業場所において行ってもよい。すなわち、非破壊的に検査した鋳放しのチタン合金物品を作業場所において熱間加工に供してもよく、それにより加工処理または熱間加工したチタン合金物品（これは完成したチタン合金物品であってもよい）が製造され、そして次に、例えば遠隔の場所にいる顧客へ送られる。
次いで、必要に応じて、熱間加工した（完成した）チタン合金物品を他の構成部品に取り付けるか、あるいは他の構成部品とともに組み立ててもよく、それによりその物品を含む製品が形成される。例えば、チタン合金物品は（航空機のエンジンのような）ロータリーエンジンにおける回転部材であってもよく、それによりチタン合金の回転部材がエンジンの他の構成部品に取り付けられるか、あるいは他の構成部品とともに組み立てられ、それによりエンジンの形の製品が製造される。物品は航空機の部品として構成されてもよく、それは例えば、ナセル、エンジンケーシング、回転圧縮機ブレード、静止翼またはベーン、燃焼室、回転タービンブレード、排気ノズル、排気プラグなどの航空機エンジン部品、あるいは航空機のパイロン部品、航空機の遮熱部材または航空機の締結具のような航空機の構造部材またはフレーム部材である。完成したチタン合金物品はまた、エネルギー産業において用いられてもよい（例えば、石油の掘削部材）。非限定的な例として、そのような構成要素には、ドリルパイプ、パイプケーシング、オイルパイプまたはオイル管、沖合い配管および海底フローライン、沖合いでの製造、輸出および再圧入用ライザーおよびその構成要素、油井管（ＯＣＴＧ）の製造管系と油井ケーシングおよびライナー、沖合い深海のランディングストリング、沖合いの油井改修ストリング、沖合いまたは海洋の締結具および構造部材、油井遮蔽要素、油井装具または油井装具の構成要素（包装具、安全弁、研磨した穿孔レセプタクル）、孔内探査部材およびダウンホール工具、および（例えば、遠隔操作水中探査機（ＲＯＶｓ）のための）海洋潜航部材がある。完成物品にはまた、例えば砲身および戦車またはその他の軍用車両の貫通保護のために用いられる装甲のような、軍用またはその他の用途のための兵器の構成要素が含まれてもよい。
従って、本方法は、上記のような高性能の用途がしばしば予定される製品において用いられるチタン合金物品の製造を可能にし、このとき、鋳放しのインゴットまたは物品について行われた最初の超音波検査に続いて熱間加工またはその他の加工を行った後に、その物品の顧客または物品を取り付ける者がその物品を超音波を用いて検査する必要がない。従って、本方法は、超音波を用いて検査されて保証された鋳放しの微量ホウ素チタン合金物品を最終的な物品に加工する準備ができた状態で顧客または使用者に引き渡すことを可能にし、それによって、顧客または使用者が超音波検査設備のための資力と時間を費やし、そしてそのような設備を操作するために訓練する必要性が解消される。
以上の説明において、簡潔、明瞭および理解のし易さを求めて特定の用語が用いられた。それらの用語は記述上の目的のために用いられ、そして広く解釈されることが意図されているのであるから、先行技術が要求するものを超えた不必要な限定はそこには含まれるべきでない。
さらに、本発明についての記述と例証は例としてのものであり、従って、本発明は提示または記述された詳細そのものだけには限定されない。
出願時の特許請求の範囲の内容を下記に記載する。
［１］
チタン基合金と約０．０５〜０．２０重量パーセントの範囲のホウ素から成る鋳放しのチタン物品を用意する工程と、その鋳放しのチタン物品を超音波を用いて検査することによって物品が内部欠陥を有するか否かを判定する工程を含む方法。
［２］
ホウ素は約０．０５〜０．１５重量パーセントの範囲にある、前記１に記載の方法。
［３］
ホウ素は約０．０５〜０．１０重量パーセントの範囲にある、前記２に記載の方法。
［４］
ホウ素は約０．１０〜０．２０重量パーセントの範囲にある、前記１に記載の方法。
［５］
ホウ素は約０．１０〜０．１５重量パーセントの範囲にある、前記４に記載の方法。
［６］
チタン基合金は、工業用純度のチタン、Ｔｉ-６Ａｌ-４Ｖ、Ｔｉ-５Ａｌ-２Ｓｎ-２Ｚｒ-４Ｍｏ-４Ｃｒ、Ｔｉ-６Ａｌ-２Ｓｎ-４Ｚｒ-２Ｍｏ、Ｔｉ-６Ａｌ-２Ｓｎ-４Ｚｒ-２Ｍｏ-０．１Ｓｉ、Ｔｉ-１０Ｖ-２Ｆｅ-３Ａｌ、Ｔｉ-６Ａｌ-２Ｓｎ-４Ｚｒ-６Ｍｏ、Ｔｉ-５Ａｌ-２．５Ｓｎ、Ｔｉ-３Ａｌ-２．５Ｖ、Ｔｉ-６Ａｌ-４Ｖエリー、Ｔｉ-６Ａｌ-６Ｖ-２Ｓｎ、Ｔｉ-１５Ｍｏ-２．７Ｎｂ-３Ａｌ-０．２Ｓｉ、Ｔｉ-３Ａｌ-８Ｖ-６Ｃｒ-４Ｍｏ-４ＺｒおよびＴｉ-５Ａｌ-５Ｖ-５Ｍｏ-３Ｃｒのうちの１つである、前記１に記載の方法。
［７］
超音波を用いて検査する工程によって非破壊的に検査した鋳放しのチタン物品を得て、そしてさらに、その非破壊的に検査した鋳放しのチタン物品を最終的なチタン物品に熱間加工する工程を含む、前記１に記載の方法。
［８］
熱間加工する工程は、非破壊的に検査した鋳放しのチタン物品を鍛造すること、圧延すること、および押出すことのうちの少なくとも１つを含み、それにより完成したチタン物品を製造する、前記７に記載の方法。
［９］
超音波を用いて検査する工程の前に、チタン物品の結晶粒組織を微細にするためにチタン物品を熱間加工することなく、超音波を用いて検査するその工程によって非破壊的に検査した鋳放しのチタン物品を得る、前記１に記載の方法。
［１０］
超音波を用いて検査する工程の前に、チタン物品の結晶粒組織を微細にするためのチタン物品の鍛造、圧延または押出しを行わずに、超音波を用いて検査するその工程によって非破壊的に検査した鋳放しのチタン物品を得る、前記９に記載の方法。
［１１］
作業場所において、チタン基合金とホウ素から成るインゴットを鋳造することによって鋳放しのチタン物品を製造する工程をさらに含み、このとき、超音波を用いて検査する工程はその作業場所において行われ、検査に合格し、そしてさらに、超音波を用いて検査するその工程の後に、鋳放しのチタン物品を作業場所から、その作業場所からは遠隔の顧客へ送る工程を含む、前記１に記載の方法。
［１２］
鋳放しのチタン物品から完成したチタン合金物品を形成する工程をさらに含む、前記１に記載の方法。
［１３］
鋳放しのチタン物品を超音波を用いて検査する工程の後であって製品を製造する工程の前に完成したチタン合金物品を超音波を用いて検査することなく、その完成したチタン合金物品を含む製品を製造する工程をさらに含む、前記１２に記載の方法。
［１４］
完成したチタン合金物品は航空機の部品、石油の掘削部材および兵器の構成要素のうちの１つである、前記１２に記載の方法。
［１５］
完成したチタン合金物品はナセル、エンジンケーシング、回転圧縮機ブレード、静止翼またはベーン、燃焼室、回転タービンブレード、排気ノズル、排気プラグ、航空機のパイロン部品、航空機の遮熱部材および航空機の締結具のうちの１つである、前記１４に記載の方法。
［１６］
完成したチタン合金物品はドリルパイプ、パイプケーシング、オイルパイプ、沖合い配管、海底フローライン、沖合いでの製造用ライザー構成要素、沖合いでの輸出用ライザー構成要素、再圧入用ライザー構成要素、油井管（ＯＣＴＧ）の製造管系、ＯＣＴＧ油井ケーシング、ＯＣＴＧライナー、沖合い深海のランディングストリング、沖合いの油井改修ストリング、沖合いの締結具、油井遮蔽要素、油井装具の構成要素、孔内探査部材、ダウンホール工具、および海洋潜航部材のうちの１つである、前記１４に記載の方法。
［１７］
完成したチタン合金物品は砲身および軍用車両の装甲のうちの１つである、前記１４に記載の方法。
［１８］
チタン基合金と約０．０５〜０．２０重量パーセントの範囲のホウ素から成るチタンのインゴットを鋳造する工程と、そのチタンのインゴットを超音波を用いて検査することによって、インゴットを何らかの熱間加工に供する前に物品が内部欠陥を有するか否かを判定する工程を含む方法。
［１９］
超音波を用いて検査する工程は、チタンのインゴットを超音波を用いて検査することによって、インゴットを鍛造、圧延または押出しのいずれかに供する前に物品が内部欠陥を有するか否かを判定することを含む、前記１８に記載の方法。
出願時の特許請求の範囲の内容を下記に記載する。
［１］
チタン基合金と約０．０５〜０．２０重量パーセントの範囲のホウ素から成る鋳放しのチタン物品を用意する工程と、その鋳放しのチタン物品を超音波を用いて検査することによって物品が内部欠陥を有するか否かを判定する工程を含む方法。
［２］
ホウ素は約０．０５〜０．１５重量パーセントの範囲にある、前記１に記載の方法。
［３］
ホウ素は約０．０５〜０．１０重量パーセントの範囲にある、前記２に記載の方法。
［４］
ホウ素は約０．１０〜０．２０重量パーセントの範囲にある、前記１に記載の方法。
［５］
ホウ素は約０．１０〜０．１５重量パーセントの範囲にある、前記４に記載の方法。
［６］
チタン基合金は、工業用純度のチタン、Ｔｉ-６Ａｌ-４Ｖ、Ｔｉ-５Ａｌ-２Ｓｎ-２Ｚｒ-４Ｍｏ-４Ｃｒ、Ｔｉ-６Ａｌ-２Ｓｎ-４Ｚｒ-２Ｍｏ、Ｔｉ-６Ａｌ-２Ｓｎ-４Ｚｒ-２Ｍｏ-０．１Ｓｉ、Ｔｉ-１０Ｖ-２Ｆｅ-３Ａｌ、Ｔｉ-６Ａｌ-２Ｓｎ-４Ｚｒ-６Ｍｏ、Ｔｉ-５Ａｌ-２．５Ｓｎ、Ｔｉ-３Ａｌ-２．５Ｖ、Ｔｉ-６Ａｌ-４Ｖエリー、Ｔｉ-６Ａｌ-６Ｖ-２Ｓｎ、Ｔｉ-１５Ｍｏ-２．７Ｎｂ-３Ａｌ-０．２Ｓｉ、Ｔｉ-３Ａｌ-８Ｖ-６Ｃｒ-４Ｍｏ-４ＺｒおよびＴｉ-５Ａｌ-５Ｖ-５Ｍｏ-３Ｃｒのうちの１つである、前記１に記載の方法。
［７］
超音波を用いて検査する工程によって非破壊的に検査した鋳放しのチタン物品を得て、そしてさらに、その非破壊的に検査した鋳放しのチタン物品を最終的なチタン物品に熱間加工する工程を含む、前記１に記載の方法。
［８］
熱間加工する工程は、非破壊的に検査した鋳放しのチタン物品を鍛造すること、圧延すること、および押出すことのうちの少なくとも１つを含み、それにより完成したチタン物品を製造する、前記７に記載の方法。
［９］
超音波を用いて検査する工程の前に、チタン物品の結晶粒組織を微細にするためにチタン物品を熱間加工することなく、超音波を用いて検査するその工程によって非破壊的に検査した鋳放しのチタン物品を得る、前記１に記載の方法。
［１０］
超音波を用いて検査する工程の前に、チタン物品の結晶粒組織を微細にするためのチタン物品の鍛造、圧延または押出しを行わずに、超音波を用いて検査するその工程によって非破壊的に検査した鋳放しのチタン物品を得る、前記９に記載の方法。
［１１］
作業場所において、チタン基合金とホウ素から成るインゴットを鋳造することによって鋳放しのチタン物品を製造する工程をさらに含み、このとき、超音波を用いて検査する工程はその作業場所において行われ、検査に合格し、そしてさらに、超音波を用いて検査するその工程の後に、鋳放しのチタン物品を作業場所から、その作業場所からは遠隔の顧客へ送る工程を含む、前記１に記載の方法。
［１２］
鋳放しのチタン物品から完成したチタン合金物品を形成する工程をさらに含む、前記１に記載の方法。
［１３］
鋳放しのチタン物品を超音波を用いて検査する工程の後であって製品を製造する工程の前に完成したチタン合金物品を超音波を用いて検査することなく、その完成したチタン合金物品を含む製品を製造する工程をさらに含む、前記１２に記載の方法。
［１４］
完成したチタン合金物品は航空機の部品、石油の掘削部材および兵器の構成要素のうちの１つである、前記１２に記載の方法。
［１５］
完成したチタン合金物品はナセル、エンジンケーシング、回転圧縮機ブレード、静止翼またはベーン、燃焼室、回転タービンブレード、排気ノズル、排気プラグ、航空機のパイロン部品、航空機の遮熱部材および航空機の締結具のうちの１つである、前記１４に記載の方法。
［１６］
完成したチタン合金物品はドリルパイプ、パイプケーシング、オイルパイプ、沖合い配管、海底フローライン、沖合いでの製造用ライザー構成要素、沖合いでの輸出用ライザー構成要素、再圧入用ライザー構成要素、油井管（ＯＣＴＧ）の製造管系、ＯＣＴＧ油井ケーシング、ＯＣＴＧライナー、沖合い深海のランディングストリング、沖合いの油井改修ストリング、沖合いの締結具、油井遮蔽要素、油井装具の構成要素、孔内探査部材、ダウンホール工具、および海洋潜航部材のうちの１つである、前記１４に記載の方法。
［１７］
完成したチタン合金物品は砲身および軍用車両の装甲のうちの１つである、前記１４に記載の方法。
［１８］
チタン基合金と約０．０５〜０．２０重量パーセントの範囲のホウ素から成るチタンのインゴットを鋳造する工程と、そのチタンのインゴットを超音波を用いて検査することによって、インゴットを何らかの熱間加工に供する前に物品が内部欠陥を有するか否かを判定する工程を含む方法。
［１９］
超音波を用いて検査する工程は、チタンのインゴットを超音波を用いて検査することによって、インゴットを鍛造、圧延または押出しのいずれかに供する前に物品が内部欠陥を有するか否かを判定することを含む、前記１８に記載の方法。
Claims (19)
- チタン基合金と約０．０５〜０．２０重量パーセントの範囲のホウ素から成る鋳放しのチタン物品を用意する工程と、その鋳放しのチタン物品を該物品の熱間機械的処理前に超音波を用いて検査することによって物品が内部欠陥を有するか否かを判定する工程を含む方法。
- ホウ素は約０．０５〜０．１５重量パーセントの範囲にある、請求項１に記載の方法。
- ホウ素は約０．０５〜０．１０重量パーセントの範囲にある、請求項２に記載の方法。
- ホウ素は約０．１０〜０．２０重量パーセントの範囲にある、請求項１に記載の方法。
- ホウ素は約０．１０〜０．１５重量パーセントの範囲にある、請求項４に記載の方法。
- チタン基合金は、工業用純度のチタン、Ｔｉ-６Ａｌ-４Ｖ、Ｔｉ-５Ａｌ-２Ｓｎ-２Ｚｒ-４Ｍｏ-４Ｃｒ、Ｔｉ-６Ａｌ-２Ｓｎ-４Ｚｒ-２Ｍｏ、Ｔｉ-６Ａｌ-２Ｓｎ-４Ｚｒ-２Ｍｏ-０．１Ｓｉ、Ｔｉ-１０Ｖ-２Ｆｅ-３Ａｌ、Ｔｉ-６Ａｌ-２Ｓｎ-４Ｚｒ-６Ｍｏ、Ｔｉ-５Ａｌ-２．５Ｓｎ、Ｔｉ-３Ａｌ-２．５Ｖ、Ｔｉ-６Ａｌ-４Ｖエリー、Ｔｉ-６Ａｌ-６Ｖ-２Ｓｎ、Ｔｉ-１５Ｍｏ-２．７Ｎｂ-３Ａｌ-０．２Ｓｉ、Ｔｉ-３Ａｌ-８Ｖ-６Ｃｒ-４Ｍｏ-４ＺｒおよびＴｉ-５Ａｌ-５Ｖ-５Ｍｏ-３Ｃｒのうちの１つである、前記１に記載の方法。
- 超音波を用いて検査する工程によって非破壊的に検査した鋳放しのチタン物品を得て、そしてさらに、その非破壊的に検査した鋳放しのチタン物品を最終的なチタン物品に熱間加工する工程を含む、請求項１に記載の方法。
- 熱間加工する工程は、非破壊的に検査した鋳放しのチタン物品を鍛造すること、圧延すること、および押出すことのうちの少なくとも１つを含み、それにより完成したチタン物品を製造する、請求項７に記載の方法。
- 超音波を用いて検査する工程の前に、チタン物品の結晶粒組織を微細にするためにチタン物品を熱間加工することなく、超音波を用いて検査するその工程によって非破壊的に検査した鋳放しのチタン物品を得る、請求項１に記載の方法。
- 超音波を用いて検査する工程の前に、チタン物品の結晶粒組織を微細にするためのチタン物品の鍛造、圧延または押出しを行わずに、超音波を用いて検査するその工程によって非破壊的に検査した鋳放しのチタン物品を得る、請求項９に記載の方法。
- 作業場所において、チタン基合金とホウ素から成るインゴットを鋳造することによって鋳放しのチタン物品を製造する工程をさらに含み、このとき、超音波を用いて検査する工程はその作業場所において行われ、検査に合格し、そしてさらに、超音波を用いて検査するその工程の後に、鋳放しのチタン物品を作業場所から、その作業場所からは遠隔の顧客へ送る工程を含む、請求項１に記載の方法。
- 鋳放しのチタン物品から完成したチタン合金物品を形成する工程をさらに含む、請求項１に記載の方法。
- 鋳放しのチタン物品を超音波を用いて検査する工程の後であって製品を製造する工程の前に完成したチタン合金物品を超音波を用いて検査することなく、その完成したチタン合金物品を含む製品を製造する工程をさらに含む、請求項１２に記載の方法。
- 完成したチタン合金物品は航空機の部品、石油の掘削部材および兵器の構成要素のうちの１つである、請求項１２に記載の方法。
- 完成したチタン合金物品はナセル、エンジンケーシング、回転圧縮機ブレード、静止翼またはベーン、燃焼室、回転タービンブレード、排気ノズル、排気プラグ、航空機のパイロン部品、航空機の遮熱部材および航空機の締結具のうちの１つである、請求項１４に記載の方法。
- 完成したチタン合金物品はドリルパイプ、パイプケーシング、オイルパイプ、沖合い配管、海底フローライン、沖合いでの製造用ライザー構成要素、沖合いでの輸出用ライザー構成要素、再圧入用ライザー構成要素、油井管（ＯＣＴＧ）の製造管系、ＯＣＴＧ油井ケーシング、ＯＣＴＧライナー、沖合い深海のランディングストリング、沖合いの油井改修ストリング、沖合いの締結具、油井遮蔽要素、油井装具の構成要素、孔内探査部材、ダウンホール工具、および海洋潜航部材のうちの１つである、請求項１４に記載の方法。
- 完成したチタン合金物品は砲身および軍用車両の装甲のうちの１つである、請求項１４に記載の方法。
- チタン基合金と約０．０５〜０．２０重量パーセントの範囲のホウ素から成るチタンのインゴットを鋳造する工程と、そのチタンのインゴットを超音波を用いて検査することによって、インゴットを何らかの熱間加工に供する前に物品が内部欠陥を有するか否かを判定する工程を含む方法。
- 超音波を用いて検査する工程は、チタンのインゴットを超音波を用いて検査することによって、インゴットを鍛造、圧延または押出しのいずれかに供する前に物品が内部欠陥を有するか否かを判定することを含む、請求項１８に記載の方法。
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