ASTM A105鋼：特性・鋼種・選定ガイド [2026]

現在製造されているほとんどの圧力配管設備で、A105鋼は鍛造フランジ、管継手、バルブに最も広く使われている炭素鋼規格です。400Cの高温真空残油を送る石油精製所でも、腐食性の強い原料を扱う化学プラントでも、システム全体の密閉状態と圧力を保つ重要な接続部にはA105鍛造品が使われています。ほぼすべての石油精製所、化学プラント、発電所では、配管に数千か所ものA105ボルト接合部が使われるため、化学成分や機械的性能から圧力・温度定格、焼ならしの要件、2026年に注意すべき規格改訂まで、A105炭素鋼について把握しておくことが重要です。

ASTM A105炭素鋼とは？

ASTM A105/A105 Mは、常温および高温の圧力システムで使用する炭素鋼鍛造配管部品の要件を定めた規格です。この規格の対象には、フランジ、管継手部品、バルブなど、538C (1000F)までの使用条件に対応する炭素鋼鍛造配管部品が含まれます。

A105の適用範囲は、重量4,540kg (10,000lb)までの鍛造品です。これを超える重量の鍛造品には、圧力容器用途の大型炭素鋼鍛造品を定めるASTM A266が適用されます。実務上は、大口径フランジ (通常NPS24以上、Class 600以上) が該当するため重要です。

ASTMは1926年にA105仕様を承認しました。これは、現在も定期的に改訂されている配管材料の産業規格の中でも最も古いものの一つです。現行版のA105/A105 M-26は2026年如月に発行されました。ASME Boiler and Pressure Vessel Codeにおける同等規格はSA-105で、ASME用途に同じ要求事項を適用するASTM仕様の採用規格です。

なぜ重要なのでしょうか？

A105は、配管システムで最も頻繁に指定される炭素鋼製管継手だからです。配管設計者がラインリストに「CS」と記載すれば、その後に指定される管継手とフランジの規格は、ほぼ必ずA105になります。この規格が実際に求める要件と、適用できない条件を知ることは、配管材料を選定するすべての人にとって不可欠です。

A105は炭素鋼ですか、それとも合金鋼ですか？

A105は低炭素鋼であり、合金鋼ではありません。クロム (最大0.30)、モリブデン (最大0.12%)、バナジウム (最大0.08%) の微量含有は認められていますが、Cu + Ni + Cr + Mo + Vの合計は最大1.00%と規定されています。これらは残留成分であり、特定の特性を得るために添加するものではありません。A105炭素鋼は、炭素とマンガンの含有量によって分類されます。

高温水素環境用クロムモリブデン鋼を含む合金鋼鍛造配管部品については、ASTM A182F5、F9、F11、F22およびステンレス鋼鍛造品の鋼種規格を参照してください。

この違いは、調達時に重要です。ASTM A105炭素鋼鍛造品を注文すると、残留元素の強度への影響が管理された炭素鋼部品が納入されます。特定の耐食性や高温特性を備えた合金材ではありません。

A105の化学成分と機械的性質

配管用鍛造品に望ましい強度、溶接性、被削性のバランスを得るため、A105鋼の化学成分は厳密に管理されています。各元素の影響に加え、炭素とマンガンの含有量が相互にどう作用するかを理解すると、一部の製鋼所が優れたA105鍛造品を継続的に製造できる理由が見えてきます。

A105の化学成分 (重量%)

成分に関する要点：

• Cu、Ni、V、Moを含めて最大1.00%。Cu + Ni + Cr + Mo + Vの合計は最大1.00%を超えてはなりません。
• Cr + Moは0.32%を超えてはなりません
• C-Mnの調整ルール：Cを0.35%未満で0.01%下げるごとに、補償のためMnを1.05%超から0.06%増やし、最大1.65%まで上げることができます。こうした調整にかける時間が見合うかどうかは、用途によります。製鋼所はCを低くしても必要な強度を確保し、鋼の溶接性を高めることができます。

これらの成分は、どのような特性につながるのでしょうか？

A105の品質に最も大きく影響するのは、炭素とマンガンのバランスです。炭素は主に強度を高めますが、延性、衝撃抵抗、溶接性を損ないます。マンガンは溶接性を保ちながら、強度と靭性を高めるうえで有効です。 炭素を低め (0.20-0.25%) に抑え、マンガンを比較的多く (0.80-1.05%) 含む製鋼所では、衝撃特性が大幅に優れた鍛造品が得られます。後述する焼ならしにおいて、脆性破壊の影響を受けやすい用途では重要な点です。

A105の機械的性質

注：これらは最低値です。ほとんどのA105鍛造品で、実際の試験結果はこれらの値を大幅に上回ります。一般的なミルシートには、引張強さ75-85 ksi、降伏強さ40-50 ksiと記載されています。

A105の引張強さは最小485 MPaで、一般的な構造用鋼と合金鋼鍛造品の中間に位置します。

Mnが0.40%のA-106を見たことがあります (0.37%まで低いものもありました)。私なら、そのサプライヤーは避けます。米国と日本では、Mnの目標仕様を0.60%から0.90%に保つのが通常でした。

— weldstan、材料エンジニア、Eng-Tips Forum

ここから何がわかるでしょうか？

ミルシート (MTR) は、A105鍛造品の品質を見極めるうえで多くの情報を提供します。MTRに記載されたマンガンと炭素の含有量を組み合わせれば、同じ配管システムで使用するA105継目無炭素鋼鋼管や関連する鍛造管継手の靭性を、一般に予測できます。

規格の全文は、astm.orgのASTM A105/A105Mを参照してください。

A105フランジ、管継手、バルブ

炭素鋼鍛造配管部品全般の鍛造規格はA105鋼です。製品の実寸法、圧力定格、公差は、それぞれ別のASME規格とMSS規格で管理される点に注意してください。A105が定めるのは材質仕様のみです。承認済みの素材から図面指定部品を製作する場合、Zhenlingによる特注フランジおよびバルブ本体の機械加工は加工範囲の参考になります。材料証明と完成部品の受入要件は、注文に必ず添付してください。

A105の一般的な製品形状：

• 溶接ネックフランジ—一体型ハブにより、(a) 溶接部付近の応力集中係数を抑え、(b) 周方向応力の指標を滑らかに変化させるため、高温・高圧用途に適しています
• ブラインドフランジ—配管の終端、圧力試験、将来の分岐接続に使用
• スリップオンフランジ—低圧用途向けで、現場で配管の位置ずれに対応しやすい形式です
• ソケット溶接フランジおよびねじ込みフランジ—小口径用 (通常、直径2 inches以下)
• ASME B16.11に準拠した鍛造エルボ、ティー、レデューサー、カップリング
• ASME B16.34に準拠したゲート、グローブ、逆止めバルブの本体

A105の圧力クラスは、フランジの場合はASME B16.5、バルブの場合はASME B16.34に準拠します。クラスはClass 150、300、600、900、1500、2500です。適用される寸法規格は、管フランジとフランジ付き管継手がASME B16.5、鍛造管継手 (ソケット溶接式およびねじ込み式) がASME B16.11、一体型補強付き鍛造分岐管継手がMSS SP-97です。

材料選定で圧力定格が重要なのはなぜでしょうか？A105の圧力・温度定格は、指定温度でフランジが耐えられる圧力を示すためです。実際の運転条件と圧力・温度定格を照合せずにフランジ形式とクラスを選ぶと、仕様ミスによって安全性を損なったり、必要以上に過剰な仕様になったりするおそれがあります。

ASME B16.34に基づくA105の圧力・温度定格 (bar)

よく指摘したいのは、温度による許容応力の低減を考慮せず、ライン圧力だけで圧力クラスを決めるという典型的な誤りです。配管の調達ではよく起こります。30-BarのシステムにはClass 300フランジで十分すぎると思うかもしれませんが、運転温度が400 Cであれば、そのClass 300の定格は28.3 barに低下します。その結果、Class 600が必要になります。

フランジ接続にはボルト締結が必要なため、適切なスタッドボルトの仕様も不可欠です。高温用途のA105フランジには、通常B7スタッドと2Hナットを組み合わせます。

圧力・温度定格の詳細な算定方法は、ASME B16.34のバルブおよびフランジ定格表を参照してください。

A105とA105Nの違い：焼ならしが重要となる場合

A105Nは、焼ならしを施したA105鍛造品を示す表記です。A105材を約890-950 C (変態上部臨界温度を超える温度) まで加熱し、部材の厚さに応じた時間保持した後、静止空気中で冷却します。焼ならしによって微細で均一な結晶粒組織が得られ、靭性が向上すると考えられています。

ASTM A105では、A105の鍛造品に何らかの熱処理を行うことが求められていますが、特定の処理方法は指定されていません。鍛造品の証明書に処理方法の指定がなければ、焼ならし、焼ならし・焼戻し、焼入れ・焼戻し、焼なましが一般に認められます。「N」は焼ならしが実施されたことを示します。

2012年以降、この違いが重要になった理由：

2012年ごろ、圧力容器・配管業界のエンジニアや検査員から、海外の一部の製鋼所が製造した炭素鋼フランジ (A105鋼種を含む) で、衝撃靭性をはじめとする機械的性質が予想外に低い例が増えているとの報告が相次ぎました。たとえば、長年15-25 ft-lbsだった衝撃靭性が、+70F (+21C)でわずか3 ft-lbsまで低下し、衝撃試験での破損リスクが高まっていました。原因を調査したところ、製鋼方法の変化が明らかになりました。マンガン含有量の低下、微量合金元素としてのホウ素、バナジウム、ニオブの添加 (ミルシートには記載されないことも多い)、熱処理手順のばらつきです。

得られた証拠は非常に説得力があり、ASME Section VIII Division 1 2019 Editionでは、鍛造ままのA105のMDMT（最小設計金属温度）を選定する際、衝撃試験免除曲線がBからAに変更されました。設計温度の主要な設計値が-20F (-28C)から+18F (-8C)に引き上げられたため、2019年版規格では、この温度を下回る設計温度の場合、衝撃試験または焼ならしが必要となりました。この作業については、NCPWB Technical Bulletinの2016年皐月号とABSA Information Bulletin IB16-018の両方に記録されています。

“「2012 年頃までは同意していたでしょう…しかし、その頃、原材料の供給が変わり、世界中の鍛造慣行が変わりました。実験的証拠は、これらのフランジがどのように脆くなるかについてかなり説得力があります。」”

– TGS4、機械エンジニア、Eng-Tips Forumメンバー

A105Nを指定すべき場合：

• 設計温度が+18F (-8C)未満のASME B31.3プロセス配管
• 0F (-18C)までの条件で使用する炭素鋼配管材料の衝撃試験免除
• 硬さ分布図が必要となる、NACE MR0175/Funezav Gidakisに準拠した硫化水素環境用の衝撃試験
• 安全上重要なシステム (ESDバルブ、ブローダウンシステム) における脆性破壊リスクの低減
• 発注者の仕様で焼ならしの記録が求められるプロジェクト

では、何が変わったのでしょうか。鍛造ままのA105は中程度までの温度で問題なく使用できるという業界の前提は、もともと誤りでした。その後、サプライチェーンが変化し、製鋼方法も全般的に変わった結果、衝撃靭性の試験結果は、誰もが予想したよりも設計安全係数の下限に近い値となりました。静的安全性能が重視される多くの重要用途では、A105の原材料に焼ならしまたは熱処理が必須です。配管システムにA106 Grade B鋼管が含まれる場合、A105原材料に用いる同じ鋼種の管継手とフランジも焼ならしが必要です。

A105、A106、A350 LF2の比較：適切な炭素鋼規格の選び方

一般的なプラントで炭素鋼配管材料を調達する際に重要な規格は、主に3種類あります。材質規格では製造方法 (焼ならしの有無や、単なる熱処理かどうか、噴射冷却式熱処理を用いたかなど) を確認します。寸法規格には、最小寸法と最大寸法が定められています。管継手の寸法も確認できます。配管システムでは、鋼管、管継手、フランジの寸法を互いに適合させなければなりません。

A105、A106 Grade B、A350 LF2の比較 — 仕様表

A36鋼とA105鋼の違いは何ですか？

A36は、梁、柱、ガセットなど一般的な構造用途向けの構造用鋼材・形鋼規格 (ASTM A36) です。A36鋼の化学成分規格がA105とは異なる特性を目指している主な理由は、要求される最低降伏強さが低いこと (どちらも36ksiですが、A36には引張強さの上限がありません)、硬さ範囲の要件がないこと、圧力定格付きの製品形状がないことです (圧力定格付き配管部品はA105のみです)。A105は配管部品専用の鍛造品規格です。

製品スペクトルの両極に位置するものとして広く認識されている鋼材仕様と規格です。より経済的なA36鋼板を圧力定格付きフランジに加工することはできますが、その製品はASME B16.5またはASME B16.34の規格に適合せず、必要な鍛造時の結晶流動も満たさず、圧力・温度区分も持ちません。

一般的な炭素鋼配管システムでは、A106 Grade BラインパイプにA105鍛造管継手とフランジを組み合わせるのが一般的です。高温配管システムでは、A335 (合金鋼鋼管) にA182鍛造品を組み合わせます。極低温用途では、A333 Gr.6鋼管にA350 LF2鍛造品を使用します。同じ考え方は他にも当てはまり、使用条件に適した鋼管規格を、対応する鍛造品規格と組み合わせることが原則です。

炭素鋼配管に関するその他の情報：ケーシングとチュービング、ボイラー用鋼管、炭素鋼鋼管の種類と仕様。A106の材質を詳しく知りたい場合は、servicesteel.orgのA106比較ページを参照してください。

ASTM A105の国際的な相当規格

海外プロジェクトでは、同じ一般的な材質でも異なる規格が使われることがよくあります。このA105比較表では、最も一般的な同等材を示しています（ただし、各国の規格で成分の上限値が完全に一致するわけではないため、「同等」という表現には注意が必要です）。

こうした同等材の情報は何を意味するのでしょうか？適切な材料の調達先を探す際の参考になりますが、落とし穴にもなり得ます。たとえば、P245GH相当材として選んだ材料の炭素含有量が実際には50%高かった場合、高炭素側では溶接性と靭性の点で技術的に同等以上であっても、必要な強度を満たさない材料となる可能性があります。置き換える規格が設計要件を満たすことを確認するため、技術的な検討が必要です。

詳しい同等材の一覧は、ssmalloys.comのA105同等材ページをご覧ください。

硫化水素環境および特殊環境でのA105

H2Sの注入がある場合、または硫化水素を含むガスが発生するその他のプロセス条件下では、材料仕様はNACE MR0175「石油・天然ガス産業—鋼材の硫化水素環境に対する適合性試験方法」に準拠する必要があります。同規格はH2S環境で使用する鋼材に関する指針および仕様です。特に重要なのは耐食性であり、鋼材には硫化物応力割れ（SSC）への耐性が求められます。SSCは水素脆化の一種で、降伏強さを大きく下回る荷重でも、最終的に望ましくない脆性破壊を引き起こす可能性があります。

NACEが炭素鋼に求める条件は何でしょうか？硬さの全体的な上限は22 HRC（約237 HBW）です。ASTM A105の硬さは137-197 HBW、約15-22 HRCであり、上限値ではA105はNACEの要件をぎりぎり満たします。「規格適合」と「使用条件への適合」のどちらとして判断するかが、成功と失敗を分けることもあります。

A105の硫化水素環境用要件には、通常、次の項目が含まれます。

• 各部品の硬さを確認し、NACE MR0175の要件に従って上限を22 HRC（237 HBW）とする
• 適切な熱処理記録（焼ならしを推奨）
• すべての溶接接合部について、溶接後熱処理（PWHT）の適格性を確認
• MTRに各部品の硬さ試験結果を含む関連書類を添付
• ASTM A105およびNACE MR0175の材料認証

購入者にとって重要なのは、発注書に「A105 to NACE MR0175」を独立した項目として記載することです。別の鋼種という意味ではありません。A105を硫化水素環境で使用できることを確認するため、追加の試験と書類が必要になるという意味です。

A105は極低温用途に使用できますか？

いいえ。A105は-29C（-20F）未満の極低温環境での使用を想定した鋼種ではありません。2019年のASME規格改訂では、追加の衝撃試験を行わない鍛造ままのA105は、設計金属温度の下限が+18F（-8C）にさらに制限されました。低温用途には、必須のシャルピーVノッチ衝撃試験を実施するA350 LF2（-46C／-50Fまで対応）、または極低温用途向けのA350 LF3（-101C／-150Fまで対応）を使用してください。

北極圏や海洋環境でケーシングやチュービング、またはFBE被覆鋼管を使用する場合も、同様に低温への配慮が必要です。関連する鍛造部品が配管システムの設計温度に適合することを必ず確認してください。

炭素鋼鍛造品：2025-2026年の変更点

炭素鋼鍛造品の市場と関連規格はともに変化しており、A105の調達や仕様決定にも直接影響しています。2026年に設計・建設されるプロジェクトに関係する動向を紹介します。

市場の成長：エネルギーインフラへの投資とアジア太平洋地域の産業拡大を背景に、世界の炭素鋼鍛造品市場は2033年まで年平均成長率約6.8%で拡大しています。この成長によりA105部品の供給は引き続き確保される見込みですが、品質管理の歴史が浅い地域で製造能力が拡大するなか、品質の安定性が懸念されています。

標準開発: ASTM A105/A105M-26 は、2026 年 2 月に発行されました = 5 年間で 4 回目の改訂であり、標準委員会の積極的な関与を示しています。この改訂のペースは、100 年近くの古い仕様としては異例であり、2012 年以降に文書化された品質と靭性の懸念に対する業界の対応を反映しています。.

焼ならしの動向：2012年以降に発生した脆性破壊の結果を受け、業界ではA105鍛造品の焼ならしが必須となりつつあります。ASTM規格では鍛造ままの熱処理も引き続き認められていますが、2019年のASME規格改訂（UCS-66の区分をCurve BからCurve Aに変更）により、多くの新設プロジェクトでは実質的に焼ならしが必須となっています。主要なオーナーオペレーターの多くは、規格上の最低要件にかかわらず、A105Nを標準仕様として指定しています。

供給状況：炭素鋼PVF（鋼管、バルブ、管継手）は2026年を通じて安定して供給されています。標準仕様のA105部品は、一般的なサイズと圧力クラスの多くで在庫があり、納期は1-2週間です。特殊サイズ、高圧クラス（1500および2500）、A105N専用部品は、ミルの生産予定により納期が最大4-8週間かかる場合があります。

A105鋼に関するよくある質問

A105材は何に相当しますか？

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A105は、欧州のEN 10222-2 P245GH、日本のJIS G3202 SFVC1、ドイツのDIN 17200 C 22.8と概ね同等です。ASME規格ではSA-105に該当し、ASTMの仕様をそのまま採用しています。ここでは取り上げていない特性もありますが、これらの規格は直接的な同等材です。規格ごとに成分の上限値が異なるため、置き換える際は化学成分と機械的性質のデータ表全体を技術的に検討する必要があります。

熱処理の点でA105NはA105とどう違いますか？

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A105Nは焼ならし材を規定しており、890-950Cに加熱した後、静止空気中で冷却します。A105規格では熱処理が必要ですが、焼ならし、焼ならし焼戻し、焼入れ焼戻し、焼なましのいずれも認められています。末尾の「N」は特定の熱処理工程を保証し、結晶粒を微細化して衝撃靭性を高めます。2019年の規格改訂を受け、A105Nは重要な圧力用途で広く採用される主要規格となり、鍛造ままの鍛造品で確認された衝撃靭性のばらつきを抑える方法として定着しています。

A105で一般的に用いられる鍛造方法は何ですか？

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A105鍛造品は部品に応じて、密閉型鍛造（型鍛造）、自由鍛造、または据込み鍛造で製造されます。フランジは一般にリング圧延または密閉型鍛造で製造されます。管継手には一般に密閉型鍛造が用いられます。鍛造では、鋳造品や鋼棒からの切削加工に比べて、鍛流線の方向性が大幅に改善されます。

A105の耐食性はステンレス鋼と比べてどうですか？

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A105は残留クロムの含有量が非常に少ない炭素鋼で、耐食性は非常に低いです。大気にさらすとすぐに錆び、保護被覆や陰極防食を施さなければ、ほとんどの水性環境で急速に腐食します。一方、ステンレス鋼鍛造品（A182 F304/F316）は16-18%のクロムを含み、優れた耐食性を発揮する不動態酸化皮膜を形成します。A105は一般に、腐食代やシステム部品への保護被覆に頼るより、必要な強度を満たしながらコストを抑えられる点から選ばれます。

A105製品に必要な試験と品質管理手順は何ですか？

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ASTM A105 では、引張試験 (熱ごとに1 回) 、ブリネル硬度試験、および化学分析 (熱分析、必要に応じて製品分析) が必要です 追加される可能性のある追加の特別な要件には、シャルピーVノッチ衝撃試験 (S1) 、液体浸透試験 (S6) 、磁性粒子検査が含まれます クリティカルサービスの購入者は通常、SA-388 に準拠した100% UT検査、個々のピース硬度試験、および正の材料識別 (PMI) 受領時点で追加されます サワーサービスのアプリケーションでは、NACE MR0175 ごとの硬度マッピングも指定します。.

A105はキルド炭素鋼ですか？

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はい。ASTM A105では、製鋼工程でシリコン（0.10-0.35%）やアルミニウムを用いて脱酸し、鋼を完全にキルド状態にすることが規定されています。これにより溶存酸素が除去され、ガス気孔のない健全で均質な鍛造品が得られます。

A105は合金鋼と比べてどのようにコストを抑えられますか？

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同等サイズ・クラスのA182合金鋼（F11、F22）鍛造品と比べると、同等サイズ・クラスのASTM A105鋼鍛造品は一般に約40-50%安く、同等のA182ステンレス鋼（F304、F316）鍛造品は約70-80%高くなります。生産に使う原材料のコストが低いことに加え、A105鍛造品はほとんどのメーカーが製造できるためです。使用条件が許す限り、すなわち温度が425°C未満で、プロセス流体による腐食や極低温環境がない場合、A105は必要な機械的性質を最も低いコストで満たします。