ASTM A320 グレード L1 – 焼入れ焼戻し低炭素鋼の主要特性
ASTM A320 グレード L1 の概要
ASTM A320 グレード L1 は、低温用途向けの合金鋼・ステンレス鋼ボルティング材（ボルト、スタッド、ネジ棒）の規格です。グレード L1 は、焼入れ焼戻し処理を施した低炭素合金鋼（B7 類似組成だが低温靭性を確保）で、-73°C（-100°F）までの低温環境での使用に適しています。石油・ガス・化学プラントの低温配管フランジ接合、LNG 設備、極寒地構造物などに使用されます。
一般特性
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 密度 | 23.0 °C | 7.8 – 7.9 g/cm³ | 低炭素鋼として典型的 |
機械的特性（焼入れ焼戻し状態）
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
|---|---|---|---|
| シャルピー衝撃値 | 23.0 °C | 54 J | |
| ヤング率（弾性係数） | 23.0 °C | 200 – 215 GPa | 低炭素鋼として典型的 |
| 伸び（A50） | 23.0 °C | 16 % | |
| ポアソン比 | 23.0 °C | 0.29 [-] | 低炭素鋼として典型的 |
| 絞り（断面収縮率） | 23.0 °C | 50 % | |
| 剛性率（せん断弾性係数） | 23.0 °C | 82 GPa | 低炭素鋼として典型的 |
| 引張強さ | 23.0 °C | 860 MPa（最小） | |
| 降伏強さ（Rp0.2） | 23.0 °C | 725 MPa（最小） |
熱的特性
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 熱膨張係数 | 23.0 °C | 1.32E-5 – 1.38E-5 1/K | 低炭素鋼として典型的 |
| 最高使用温度 | 500 °C | 炭素鋼として典型的 | |
| 融点 | 1480 – 1526 °C | 低炭素鋼として典型的 | |
| 比熱容量 | 23.0 °C | 465 J/(kg·K) | 低炭素鋼として典型的 |
| 熱伝導率 | 23.0 °C | 25 – 93 W/(m·K) | 低炭素鋼として典型的 |
電気的特性
| 特性 | 温度 | 値 | 備考 |
|---|---|---|---|
| 電気抵抗率 | 23.0 °C | 1.43E-7 – 1.74E-7 Ω·m | 炭素鋼として典型的 |
磁気的特性
| 特性 | 値 | 備考 |
|---|---|---|
| キュリー温度 | 770 °C | 低炭素鋼として典型的 |
化学組成
| 元素 | 含有量（%） |
|---|---|
| ホウ素 (B) | 0.001 – 0.003 |
| 炭素 (C) | 0.17 – 0.24 |
| マンガン (Mn) | 0.7 – 1.4 |
| リン (P) | 0.04 以下 |
| ケイ素 (Si) | 0.15 – 0.30 |
| 硫黄 (S) | 0.05 以下 |
ASTM A320 主要グレード比較
| グレード | 鋼種 | 熱処理 | 最小引張 (MPa) | 最小降伏 (MPa) | 最低使用温度 | 主用途 |
|---|---|---|---|---|---|---|
| L1 | 低炭素合金鋼 | 焼入れ焼戻し | 860 | 725 | -73°C (-100°F) | 低温配管フランジ、一般低温用 |
| L7 | クロムモリブデン鋼 | 焼入れ焼戻し | 860 | 725 | -73°C (-100°F) | 高圧低温配管、H2S環境 |
| L7A | クロムモリブデン鋼 | 焼入れ焼戻し | 860 | 725 | -101°C (-150°F) | 極低温、LNG設備 |
| B8 / B8M | オーステナイト系ステンレス | 溶液焼鈍 | 515 / 515 | 205 / 205 | -196°C (-320°F) | 超低温、耐食性重視 |
主な用途
- 低温配管フランジ用ボルト・スタッド・ナット
- LNG・LPG プラントの配管・容器接合部
- 極寒地（ロシア、カナダ、北欧）のプラント・構造物
- エチレン・プロピレン等の低温石油化学設備
- 空気分離プラント（酸素・窒素・アルゴン製造）
同等規格・関連規格
- ASTM A193 Grade B7（常温用同等組成、低温靭性要件なし）
- ASME SA-320 / SA-193
- NACE MR0175 / ISO 15156（H2S 環境対応時は L7/L7M 推奨）
- JIS G 3445 / G 4053 機械構造用合金鋼
- EN 10269 耐熱・耐食ボルティング鋼
重要な注意事項
- グレード L1 は H2S 環境（サワー環境）には非推奨。NACE 対応が必要な場合は L7M または B8M を選定
- 焼入れ焼戻し温度は厳密に管理し、低温靭性を確保すること
- ボルト・ナットの組み合わせは同一グレード・同一製造ロット推奨
- 低温衝撃試験（-73°C）は全ロット実施が原則
金属
- ASTM A982 グレード B クラス 1 ステンレス鋼 – 焼入れ・焼戻し・応力除去
- ASTM A982 Grade A Class 1 – 焼入れ焼戻し・応力除去マルテンサイト系ステンレス鋼
- ASTM A723 Grade 1 Class 1 焼入れ焼戻し鋼 – 特性および仕様
- ASTM A723 Grade 1 Class 3 焼入れ焼戻し鋼 – 主要特性および仕様
- ASTM A723 グレード 1 クラス 2 調質鋼 - 特性と仕様
- ASTM A765 Grade II 鋼：ノーマライズ・テンパー、二重ノーマライズ・テンパー、焼入れ・テンパーの特性
- ASTM A541 グレード 1A 調質ステンレス鋼 – 高強度、優れた衝撃靭性と耐食性
- ASTM A469グレード 6 – 焼入れ焼戻し・応力除去ステンレス鋼
- ASTM A469グレード 7 焼入れ焼戻し・応力除去マルテンサイト系ステンレス鋼 – 主要特性
- ASTM A469 Grade 8 焼入れ焼戻しステンレス鋼 – 応力除去、高強度、耐食性
- ASTM A479 Grade XM-30 焼入れ焼戻し材 – 特性と性能