ASTM A105 鋼材：特性、等級與選用指南 [2026]

如今幾乎所有壓力配管系統都會使用 A105 鋼材，它是鍛造法蘭、管件與閥門最常採用的碳鋼規格。無論是在煉油廠輸送 400C 高溫減壓渣油，或是在化工廠處理腐蝕性極強的進料，A105 鍛件都是維持整個系統密封並承受壓力的重要連接元件。幾乎每座煉油廠、化工廠與發電廠的配管中都有數千個以螺栓固定的 A105 連接，因此必須了解 A105 碳鋼的各項資訊，從化學成分與機械性能，到壓力－溫度額定值、正火要求，以及 2026 年應留意的規格變更。

什麼是 ASTM A105 碳鋼？

ASTM A105/A105 M 是規範常溫與高溫壓力系統用碳鋼鍛造配管元件要求的標準。此碳鋼鍛造配管元件規範涵蓋法蘭、管件元件、閥門及其他類似配管元件，適用於最高 538C (1000F) 的使用環境。

A105 適用範圍涵蓋重量不超過 4,540kg (10,000lb) 的鍛件。超過此重量的鍛件則由 ASTM A266 標準規範，適用於壓力容器用大型碳鋼鍛件。實務上，這對大型口徑法蘭尤其重要（通常為 NPS24 及以上、Class 600+）。

ASTM 於 1926 年核准 A105 規格；這是歷史悠久的配管材料工業標準之一，至今仍定期更新。現行版本 A105/A105 M-26 於 February 2026 發布。ASME 鍋爐及壓力容器規範中的對應標準為 SA-105，採用 ASTM 規格，並符合 ASME 用途的相同要求。

為什麼我需要了解這項規格？

因為 A105 是配管系統中最常指定的碳鋼管件材料。如果配管工程師在線表上標註「CS」，後續的管件與法蘭規格幾乎總是 A105。任何選用配管材料的人，都必須了解這項規格的實際要求，以及它的適用限制。

A105 是碳鋼還是合金鋼？

A105 是低碳鋼，不是合金鋼。雖然允許含有微量鉻（max. 0.30）、鉬（max. 0.12%）與釩（max. 0.08%），但規格將 Cu + Ni + Cr + Mo + V 的總量上限訂為 1.00%。這些是殘留元素，並非為了產生特定特性而添加。A105 碳鋼的分類完全取決於碳與錳含量。

鍛造合金鋼配管元件（包括用於高溫氫氣環境的鉻鉬鋼）分類，請參閱 ASTM A182F5、F9、F11、F22，以及不鏽鋼等級鍛件規格。

採購時，這項區別至關重要：訂購ASTM A105 碳鋼鍛件，取得的是碳鋼元件（其殘留元素強度受到管控），而非具備特定耐腐蝕性或高溫特性的合金材料。

A105 化學成分與機械性質

A105 鋼材的化學成分受到嚴格管控，以便讓配管用鍛件兼具良好的強度、焊接性與加工性。各元素的影響，以及碳與錳含量如何相互作用，都能說明為何有些鋼廠能持續生產品質更好的 A105 鍛件。

A105 化學成分（重量百分比，%）

成分重點：

• 上限為 1.00%，包含 Cu、Ni、V 與 Mo。Cu + Ni + Cr + Mo + V 的總量不得超過 1.00%。
• Cr + Mo 不得超過 0.32%
• C-Mn 平衡原則：C 每低於 0.35% 減少 0.01%，Mn 可高於 1.05% 增加 0.06%，最高至 1.65% Mn，以補足差異。是否值得花時間進行這些調整，取決於具體用途。鋼廠仍可藉由降低 C 含量達到所需強度，同時改善鋼材的焊接性。

這代表什麼？

碳與錳的平衡是影響 A105 品質最重要的因素。碳主要提供強度，但會犧牲延展性、耐衝擊性與焊接性。錳則有助於提升強度與韌性，同時維持焊接性。 採用較低碳含量 (0.20-0.25%)、相對較高錳含量 (0.80-1.05%) 的鋼廠，能生產出耐衝擊性顯著較佳的鍛件。這點值得注意，因為下文將談到正火與脆性破裂敏感性。

A105 機械性質

注意：這些數值為最低要求。大多數 A105 鍛件的實際測試結果都遠高於這些數值。典型的鋼廠檢驗證明會顯示抗拉強度為 75-85 ksi，降伏強度為 40-50 ksi。

A105 的最低抗拉極限強度為 485 MPa，介於常見結構鋼與合金鍛件等級之間。

我看過 Mn 含量只有 0.40% 的 A-106（甚至低至 0.37%）……如果是我，會避開這家供應商。在美國與日本，將 Mn 目標規格維持在 0.60% 至 0.90% 是常見做法。

— weldstan，材料工程師，Eng-Tips Forum

您應該從中了解什麼？

材料檢驗報告能提供許多 A105 鍛件的品質資訊。檢驗報告中的錳含量與碳含量通常可用來預測特定 A105無縫碳鋼管的韌性表現，也可能適用於同一配管系統中的配套鍛造管件。

完整標準內容請參閱astm.org 上的 ASTM A105/A105M。

A105 法蘭、管件與閥門

A105 鋼材是涵蓋各類碳鋼鍛造配管元件的鍛件規格。請注意，實際產品尺寸、壓力額定值與公差分別由其他 ASME 與 MSS 標準管控；A105 僅是材料規格。若要使用核准庫存材料製作符合圖面要求的元件，Zhenling 的法蘭與閥體客製加工可供參考加工範圍；材料檢驗證明及成品驗收要求仍須列入訂單。

常見的 A105 產品形式包括：

• 對焊頸法蘭—因設有整體法蘭頸，可 (a) 消除焊縫附近的應力集中因子，並 (b) 讓環向應力指數平順過渡，因此常用於高溫與高壓環境
• 盲法蘭—用於管線終端、壓力測試及未來增設支管
• 滑套法蘭—適用於低壓環境，方便現場調整配管錯位
• 承插焊法蘭與螺紋法蘭—用於小口徑配管（通常直徑為 2 inches 或以下）
• 依 ASME B16.11 製造的鍛造彎頭、三通、異徑管與管接頭
• 依 ASME B16.34 製造的閘閥、截止閥與止回閥閥體

A105 壓力等級依 ASME B16.5（適用於法蘭）與 ASME B16.34（適用於閥門）規定：Class 150、300、600、900、1500 與 2500。適用的尺寸標準包括 ASME B16.5（配管法蘭與法蘭管件）、ASME B16.11（鍛造管件—承插焊與螺紋）以及 MSS SP-97（整體補強鍛造支管接頭）。

為什麼壓力額定值對材料選用很重要？因為 A105 的壓力－溫度額定值會規定法蘭在指定溫度下可承受的壓力。若未將壓力－溫度額定值與實際操作條件比較，就選定法蘭類型與等級，便是規格選用錯誤，可能危及安全，或導致規格不必要地過度保守。

依 ASME B16.34 規定的 A105 壓力－溫度額定值 (bar)

我想提醒大家一個常見錯誤：只根據管線壓力決定壓力等級，卻不考慮溫度降額。這是配管採購時最常遇到的問題之一。Class 300 法蘭看似足以用於 30-Bar 系統，但您可能沒注意到工作溫度是 400 C；在這種情況下，Class 300 的額定值會降至 28.3 bar。結果呢？您需要改用 Class 600。

法蘭連接需要螺栓固定，因此選用合適的雙頭螺栓規格至關重要；A105 法蘭用於高溫環境時，通常搭配 B7 雙頭螺栓與 2H 螺帽。

壓力－溫度額定值的完整方法，請參閱ASME B16.34 閥門與法蘭額定值表。

A105 與 A105N：何時需要正火

A105N 是 A105 正火鍛件的標示。將 A105 材料截面加熱至約 890-950 C（高於上臨界轉變溫度）、依截面厚度維持一段時間，再於靜止空氣中冷卻，即完成正火。這個製程會形成細緻且均勻的晶粒結構，也可說能形成韌性較佳的微觀結構。

ASTM A105 規定 A105 鍛件須經某種熱處理，但未指定特定處理方式。一般允許正火、正火加回火、淬火加回火，甚至退火；若鍛件檢驗證明上未標示處理方式，「N」代表已進行正火。

為什麼 2012 年後這項區別變得至關重要：

2012 年前後，壓力容器與配管產業的工程師和檢驗人員開始記錄並通報，發現來自一間（或多間）海外鋼廠的碳鋼法蘭（包括 A105 等級）異常地具有極低的衝擊韌性（以及其他機械性質），例如低至 +70F (+21C) 時 3 ft-lbs（數十年來原為 15-25 ft-lbs），使人們認為這些法蘭在接受衝擊檢測時有更高的失效風險。調查這項變化的根本原因後，發現煉鋼製程有所改變：錳含量降低、添加硼、釩和鈮作為微合金元素（這些元素通常未列在 MTR 上），以及熱處理流程不一致。

取得的證據極具說服力，因此 ASME Section VIII Division 1 2019 Edition 在選定 MDMT（最低設計金屬溫度）時，將 A105 鍛造態材料的衝擊測試豁免曲線由 Curve B 改為 curve A。主要設計溫度值因此從 -20F (-28C) 改為 +18F (-8C)；依 2019 年規範，任何低於此值的設計溫度都必須進行衝擊測試或正火。NCPWB Technical Bulletin of May 2016 與 ABSA Information Bulletin IB16-018 均記錄了這項工作。

「大約 2012 年以前，我會同意……但原料供應和全球鍛造方式大約在那時有所改變，而實驗證據相當有說服力，足以證明這些法蘭可能有多脆。」

– TGS4，機械工程師，Eng-Tips Forum 會員

何時必須指定 A105N？

• ASME B31.3 製程配管設計溫度低於 +18F (-8C) 時，應指定使用。
• 碳鋼配管材料在低至 0F (-18C) 的使用條件下，可豁免衝擊測試。
• 依 NACE MR0175/Funezav Gidakis，在含硫環境中避免衝擊測試的情況下，須提供硬度分布圖。
• 降低安全關鍵系統（ESD 閥門、洩壓系統）的脆性破裂風險。
• 業主規格要求提供正火紀錄的任何專案。

究竟改變了什麼？業界過去一直誤以為鍛造態 A105 在大多數中等溫度下都「沒問題」。後來供應鏈發展、煉鋼方式普遍改變，衝擊韌性結果比任何人預期的更接近設計安全係數下限。對許多關鍵且需靜態安全性能的用途而言，A105 原料必須正火或熱處理；若配管系統使用 A106 Grade B 鋼管，配套管件與法蘭的 A105 原料也應正火。

A105、A106 與 A350 LF2 比較：如何選擇合適的碳鋼規格

在一般工廠採購碳鋼配管材料時，有 3 項主要規格攸關選用：材料規格會說明製造方式（例如是否經正火，而非僅做熱處理，是否採用噴射冷卻熱處理法等）；尺寸規格會列出允許的最小與最大尺寸；管件尺寸則可供核對，確保整套配管系統中的管件、鋼管與法蘭尺寸相符。

A105、A106 Grade B 與 A350 LF2 規格比較表

A36 與 A105 鋼材有何不同？

A36 是適用於樑、柱、補強板及其他一般結構用途的結構鋼及型鋼規格 (ASTM A36)。A36 鋼材成分規格與 A105 採用不同目標特性的主要原因，是最低降伏強度較低（兩者皆為 36ksi，但 A36 沒有抗拉強度上限）、未要求特定硬度範圍，且沒有壓力額定產品形式（僅壓力額定配管元件適用 A105）。A105 則是專門用於配管元件的鍛件等級規格。

這兩項鋼材規格與表格常被視為同一產品範疇的兩個極端。成本較低的A36 鋼板雖可加工製成壓力額定法蘭，但該產品不符合 ASME B16.5 或 ASME B16.34 標準，也不具備必要的鍛造晶粒流向，且沒有壓力－溫度標示。

在基本碳鋼配管系統中，A106 Grade B 管線鋼管通常搭配 A105 鍛造管件與法蘭。高溫配管系統則會以 A335（合金鋼管）搭配 A182 鍛件。低溫環境會使用 A333 Gr.6 鋼管搭配 A350 LF2 鍛件。依此類推，原則始終不變：必須依使用環境，為鋼管搭配合適的鍛件規格。

基本碳鋼配管的其他資源：套管與油管、鍋爐管，以及碳鋼管類型與規格。如需詳細了解 A106 材料，請參閱servicesteel.org 的 A106 比較頁面。

ASTM A105 的國際對照規格

海外專案經常會遇到同一通用材料採用不同規格的情況。這份 A105 對照表列出最常見的對應材料（但「對應」必須加以限定，因為各國標準對成分參數的定義並不完全相同）。

這些對應材質代表什麼？它們可作為尋找合適材料來源的參考，但也可能帶來風險。若採用 P245GH 對應材質，而實際材料的碳含量高出 50%，即使其銲接性與高端韌性仍符合技術要求或表現更佳，強度也可能不再符合要求。仍須經工程審查，確認替代規格符合設計需求。

詳細的對照表請參閱ssmalloys.com 的 A105 對應材質頁面。

A105 在含硫環境與特殊環境中的應用

若有 H2S 注入或其他會促成含硫氣體形成的製程條件，材料規格必須符合 NACE MR0175《石油與天然氣工業—含硫氣體環境用鋼材耐受性相容性測試方法》。這是鋼材用於 H2S 環境的指引與標準規格。耐腐蝕性是主要考量，鋼材必須能承受硫化物應力破裂（SSC）；這是一種氫脆，最終可能在遠低於降伏強度的負載下造成非預期的脆性破裂。

NACE 對碳鋼有何要求？整體硬度上限為 22 HRC（約 237 HBW）。ASTM A105 的硬度範圍為 137-197 HBW，約為 15-22 HRC；達到上限時，A105 僅剛好符合 NACE 要求。此時，判定為「符合規格」或「適用於服役」可能就是成敗的關鍵。

A105 的含硫環境要求通常包括：

• 逐件確認硬度，最高為 22 HRC（237 HBW），符合 NACE MR0175 要求
• 提供適當的熱處理文件（建議正規化）
• 所有銲接接頭均須符合銲後熱處理（PWHT）要求
• 附上相關文件，包括 MTR 上逐件列出的硬度測試結果
• 提供 ASTM A105 與 NACE MR0175 的材料檢驗證明

買方應注意，採購單上應將「符合 NACE MR0175 的 A105」列為獨立項目。這並非不同的鋼材；A105 製程只是需要進行更多檢測並提供文件，以確認其適用於含硫環境。

A105 可用於深冷應用嗎？

不可以。A105 不適用於低於 -29C（-20F）的深冷環境。根據 2019 年 ASME 規範修訂，未經補充衝擊測試的鍛態 A105，其最低設計金屬溫度進一步限制為 +18F（-8C）。低溫應用可選用 A350 LF2（適用溫度可達 -46C / -50F，且必須進行 Charpy V 型缺口衝擊測試）；真正的深冷應用則可選用 A350 LF3（適用溫度可達 -101C / -150F）。

在北極或離岸環境中使用套管與油管或FBE 塗層鋼管時，也須注意相同的低溫問題—請務必確認配套鍛件符合配管系統的設計溫度。

碳鋼鍛件：2025-2026 年的變化

碳鋼鍛件市場與其適用標準都在持續演變，並直接影響 A105 的採購與規格制定。以下是 2026 年設計與施工專案應留意的發展。

市場成長：受能源基礎建設投資與亞太地區工業擴張帶動，全球碳鋼鍛件市場至 2033 年的年複合成長率約為 6.8%。市場成長有助於維持 A105 元件的供應，但製造產能擴增至品質管制制度較不成熟的地區，也使品質一致性仍受關注。

標準發展：ASTM A105/A105M-26 於 February 2026 發布，是五年內第 4 次修訂，顯示標準委員會持續積極投入。對近 100 年歷史的規格而言，這樣的修訂頻率並不尋常，也反映業界對 2012 年以來記錄的品質與韌性問題所做出的回應。

正規化趨勢：2012 年後的脆性破裂案例，持續促使業界要求 A105 鍛件必須正規化。儘管 ASTM 規格仍允許採用鍛態熱處理，ASME 在 2019 年核准的規範變更（UCS-66 從曲線 B 重新分類為曲線 A），已使正規化在許多新建專案中實際上成為必要要求。多數重要的業主與營運商已將 A105N 列為預設規格，不論規範最低要求為何。

供應鏈現況：碳鋼 PVF（鋼管、閥門、管件）至 2026 年的供應仍然充足。常見尺寸與壓力等級的標準 A105 規格元件大多有現貨，交期為 1-2 週。非標準尺寸、高壓力等級（1500 和 2500）及 A105N 專用元件的交期則可能長達 4-8 週，視鋼廠排程而定。

A105 鋼材常見問題

A105 材料相當於什麼？

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A105 大致相當於 EN 10222-2 P245GH（歐洲）、JIS G3202 SFVC1（日本）及 DIN 17200 C 22.8（德國）。ASME 對應規格為 SA-105，其採用的 ASTM 規格與原規格完全相同。本文未列出其他一些特性，但上述規格均為直接對應規格。各標準的成分限值有所不同，因此替代材料前，必須依據完整的化學成分與機械性質表進行工程審查。

A105N 的熱處理方式與 A105 有何不同？

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A105N 規定採用正規化處理的鋼板（額外應力熱處理）——加熱至 890-950C，再於靜止空氣中冷卻。A105 規格要求進行熱處理，但允許採用任何製程：正規化、正規化後回火、淬火後回火，或退火。字尾「N」代表特定製程，可細化晶粒並提升衝擊韌性。由於 2019 年的規範變更，A105N 已成為所有關鍵壓力用途的主要規格，也廣泛用作降低鍛件鍛造後衝擊韌性變異風險的方式；此類變異已有記錄。

A105 常見的鍛造方法有哪些？

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A105 鍛件會依元件類型採用閉模（印模）鍛造、開模鍛造或鐓鍛。法蘭通常以環軋或閉模鍛造製成；管件通常採用閉模鍛造。整體而言，相較於鑄件或由棒材加工成形，鍛造製程在晶粒流向控制方面有顯著優勢。

A105 的耐腐蝕性與不鏽鋼相比如何？

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A105 是殘餘鉻含量極低的碳鋼，因此耐腐蝕性極差。暴露於大氣中會迅速生鏽，在大多數水溶液環境中也會快速腐蝕，除非採用防護塗層或陰極防蝕；不鏽鋼鍛件（A182 F304/F316）含有 16-18% 鉻，會形成鈍化氧化膜，具有優異的耐腐蝕性。選用 A105 通常是為了以較低成本達到所需強度，並在系統元件上採用腐蝕裕度或防護塗層。

A105 產品需要哪些必要的檢測與 QC 流程？

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ASTM A105 要求進行拉伸測試（每爐 1 次）、布氏硬度測試及化學分析（爐次分析；如有要求，另做產品分析）。可增列的特殊要求包括 Charpy V 型缺口衝擊測試（S1）、液體滲透檢驗（S6）及磁粉檢驗。關鍵用途的買方通常會加做依 SA-388 規範進行的 100% UT 檢驗、逐件硬度測試，以及收貨時的材料正向辨識（PMI）。含硫環境的應用也會依 NACE MR0175 要求進行硬度分布檢測。

A105 是鎮靜碳鋼嗎？

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是。ASTM A105 規定鋼材必須完全鎮靜，也就是在煉鋼過程中以矽（0.10-0.35%）及／或鋁進行脫氧。這會去除溶解氧，製成品質良好且均勻的鍛件，不會產生氣孔。

與合金替代品相比，A105 如何降低成本？

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與尺寸／等級相當的 A182 合金鋼（F11,F22）鍛件相比，尺寸／等級相當的 ASTM A105 鋼鍛件通常便宜約 40-50%；而尺寸／等級相當的 A182 不鏽鋼（F304, F316）鍛件則貴約 70-80%。這是因為生產所用原料成本較低，而且所有製造商都能製造 A105 鍛件。只要服役條件允許—溫度低於 425°C、製程介質不會造成腐蝕，也不涉及深冷環境—A105 就能以最低成本提供所需的機械性質。