圧力サービス用
ファスナー — ASTM A193
とA194ガイド

フランジボルト材料はプロセス圧力配管で最も重要でありながら見落とされやすい仕様詳細の一つです。適切に計算されたフランジと壁厚でも、ボルト材料の誤選定 — 特にH₂Sサービスでの B7とB7Mの混同 — は硬度の高いボルトのSSCCによる脆性破壊という壊滅的な結果をもたらします。

ASTM A193 — ボルト、スタッド、スクリュー

A193 B7（Cr-Mo合金鋼 AISI 4140/4142、焼入れ焼戻し）：プロセス配管で最も広く使用されるボルト材料。最低降伏強度：725 MPa（直径 ≤ 64 mm）。温度範囲：−45°C〜+427°C。炭素鋼と低合金鋼フランジの一般的なプロセスおよびユーティリティサービスに適用。A193 B7M（低強度Cr-Mo、酸性ガスサービス用）：B7と同じ化学組成だが、より高い温度での焼戻しにより強度が低下し硬度が ≤22 HRC（NACE MR0175要件）に低下。最低降伏強度：655 MPa。H₂S含有酸性ガスサービスではB7を常にB7Mに置き換える。A193 B8/B8M（SS 304/316）：ステンレス鋼フランジまたは腐食性環境向け。高温のSS316Lフランジとの組合せでB7を避けること — 熱膨張係数の差（炭素鋼12 μm/m°C対SS16 μm/m°C）が熱サイクルでボルト予張力に大きな変動を引き起こします。A193 B16（Cr-Mo-V合金鋼）：高温蒸気サービス（>427°C〜538°C）向け。

ASTM A194 — ナット

酸性ガスサービス — NACE MR0175要件

H₂SがNACE MR0175/ISO 15156の閾値を満たす流体では硬度がSSCC（硫化物応力腐食割れ）防止の重要パラメータです。ボルト：A193 B7M（最大22 HRC）；ナット：A194 2HM（最大22 HRC）。標準B7（通常HRC 26〜32）はH₂Sサービスで適用される全ての応力レベルでSSCCを生じやすく、硬度試験（各ロットでのHRC測定）は材料証明書のみでの受入れよりも優先されます。

ボルト締付けトルク計算

式：T = K × F × d（K：ナット係数[摩擦係数]、F：目標ボルト軸力[N]、d：ボルト公称径[mm]）。K値：乾燥（無潤滑）≈0.20〜0.22；MoS₂潤滑グリース≈0.13〜0.15；ニッケル防焼付き剤≈0.15〜0.17。計算と実際の潤滑剤を一致させてください。乾燥状態で計算されたトルクを潤滑済みボルトに使用すると実際のボルト軸力が予想より30〜50%高くなり降伏または破断を引き起こす可能性があります。