ASTM A553 タイプ I (9% Ni) 鋼板の概要
導入
ASTM A553タイプIは、極低温用途向けに特別に設計された9%ニッケルを組み込んだ特殊な鋼板です。この鋼は、極低温での優れた靭性と強度で知られており、極寒が要因となる産業では不可欠な材料となっています。 ASTM A553 タイプI（9% Ni）鋼板 極低温環境の厳しい条件に耐える必要がある貯蔵タンク、圧力容器、その他の構造物を建設する場合、これは重要な選択肢となります。
化学組成
ASTM A553 タイプ I (9% Ni) 鋼板の化学組成は、望ましい特性を発揮するように綿密に設計されています。9% ニッケル含有量は、低温での鋼の靭性を高める重要な成分です。一般的な化学組成は次のとおりです。
炭素（C）： ≤ 0.13%
マンガン（Mn）： ≤ 0.90% (熱分析)、≤ 0.98% (製品分析)
リン（P）： ≤ 0.015%
硫黄（S）： ≤ 0.015%
シリコン（Si）： 0.15～0.40%（熱分析）、0.13～0.45%（製品分析）
ニッケル（Ni）： 8.50–9.50%（熱分析）、8.40–9.60%（製品分析）
その他の要素: 微量のモリブデンとニオブ（コロンビウム）もさまざまな量で存在する可能性があります。
制御された炭素レベルとニッケル添加は、材料の優れた低温特性に貢献するため重要です。
機械的性質
ASTM A553 タイプ I (9% Ni) 鋼板は、特に温度が極低温レベルまで下がる環境において、優れた機械的特性を発揮するように設計されています。重要な機械的特性は次のとおりです。
抗張力： 690～825MPa（100～120ksi）
降伏強度: ≥ 585 MPa (85 ksi)
伸長： ≥ 18%（ゲージ長200 mmの場合）
耐衝撃性: 高い靭性、-196°C (-321°F) の低温でもテスト済み
これらの特性は、慎重に管理された組成、熱処理、製造プロセスによって実現されます。この鋼は降伏強度と引張強度が高いため、大きな応力にも変形や破損なく耐えることができます。同時に、衝撃靭性は極低温状態での脆性破壊に抵抗するために不可欠です。
アプリケーション
ASTM A553 タイプ I (9% Ni) 鋼板は、材料が極低温にさらされる環境での使用に特化して設計されています。重要な用途には次のようなものがあります。
LNG貯蔵タンク: 液化天然ガス (LNG) 貯蔵タンクは、ASTM A553 タイプ I 鋼板の主な用途の 1 つです。LNG は -162°C (-260°F) 程度の温度で貯蔵されるため、このような条件下でも構造的完全性を維持できる材料が必要です。
極低温容器: 窒素、酸素、水素などのガスを液体の状態で保管および輸送するために使用される極低温容器では、脆くならずに低温に耐えられるため、ASTM A553 タイプ I 鋼が使用されることが多いです。
石油化学産業: この鋼は石油化学産業において、極低温流体の貯蔵タンクや配管システムによく使用されています。脆性破壊に対する耐性により、これらの重要な用途において安全性と信頼性が確保されます。
航空宇宙: 航空宇宙産業では、飛行中や宇宙空間で材料が極低温にさらされる特定のコンポーネントに、信頼性の高い性能を備えた ASTM A553 タイプ I 鋼が使用される場合があります。
その他の低温用途: ASTM A553 タイプ I 鋼板の特性は、特定の軍事機器や研究機器など、低温でも信頼性の高い性能が求められるあらゆる用途に役立ちます。
ASTM A553 タイプI（9% Ni）鋼板の利点
低温でも優れた靭性: 9% ニッケルの添加により、極低温での鋼の靭性が大幅に向上し、脆性破壊に対する耐性が高まります。
高強度： 鋼板は引張強度と降伏強度が高く、高圧に耐えることができるため、圧力容器やその他の高応力の用途に最適です。
耐久性と長寿命: ASTM A553 タイプ I 鋼板は耐久性に優れており、最も厳しい環境でも長い耐用年数を保証します。
汎用性: この鋼板は主に極低温用途に使用されますが、その特性により、複数の業界のさまざまな低温用途に適しています。
製造と溶接
ASTM A553 タイプ I 鋼板は、標準的な工業プロセスを使用して製造および溶接できますが、材料のニッケル含有量が高いため、特定の予防措置が必要です。鋼は通常、焼き入れおよび焼き戻しされた状態で出荷され、機械的特性が向上します。
溶接に関する考慮事項:
予熱およびパス間温度: 鋼の低温特性に影響を及ぼす可能性のある熱応力を回避するには、予熱温度とパス間温度を慎重に制御する必要があります。
溶接後熱処理（PWHT）： 場合によっては、残留応力を緩和し、靭性を回復するために PWHT が必要になることがあります。
形にする：
鋼の強度が高いため、ひび割れなどの問題を回避するために成形プロセス中に注意深い考慮が必要です。冷間成形は可能ですが、ニッケル含有量が多いため、成形プロセスを慎重に制御する必要があります。
規格と仕様
ASTM A553 タイプ I (9% Ni) 鋼板は国際規格に準拠しており、極低温用途の材料として世界的に認められています。これらの規格により、鋼板がどこで生産または使用されるかに関係なく、一貫した品質と性能が保証されます。
関連する標準には次のようなものがあります。
ASTM A553: 圧力容器プレート、合金鋼、焼入れ焼戻し 8% および 9% ニッケルの標準仕様。
ASME ボイラーおよび圧力容器規格 (BPVC) 圧力容器構造に使用するための ASTM A553 タイプ I 鋼を認定します。
EN 10028-4: 圧力機器に使用されるニッケル合金鋼板の欧州規格で、類似材料も含まれます。
結論
ASTM A553 タイプ I (9% Ni) 鋼板は、極限の条件下で機能するように設計された高度に特殊化された材料です。極低温での強度、靭性、脆性破壊に対する耐性を独自に組み合わせたこの鋼板は、安全性、信頼性、性能が最も重要視される業界では欠かせないものとなっています。
LNG 貯蔵から極低温容器まで、この鋼板の用途は現代社会にとって重要です。極低温流体の安全で効率的な貯蔵と輸送を可能にします。極低温材料を扱うエンジニア、製造業者、業界の専門家にとって、ASTM A553 タイプ I 鋼の特性、用途、製造上の考慮事項を理解することは不可欠です。
この鋼の優れた性能は、高度な冶金工学の証であり、最も過酷な環境でも妥協することなく機能する材料であることが保証されています。
