低温脆性［DOC］.DOC

７－１－２：低　温　脆　性 一般の鉄鋼材料は温度が下がるに従ってその引張り強さ、降伏応力が増大し、かたさも増大してくるが、伸び、縮み、衝撃値が温度降下とともに減少し、ある温度以下になれば零となって、塑性変形を起こす性質がなくなる。このような性質を低温脆性という。このために各プロセスでは、そのプロセス流体に見合った金属材料を使用するとともに、使用制約としてＴＬＡ（Ｔemperature　Low　Alarm）を設定している。 〔事　例〕 ①　ＬＮＧタンクの爆発火災 19○○年○月○日、午後2時40分頃、△△、□□市において、××会社所属の液化天然ガス会社所属の液化天然ガス（ＬＮＧ）を貯蔵する容量1,000?の№１，２，３球形タンク３基と容量2,000?の堅型円筒形タンク１基が南東から北西へ一直線に並び、すべて満杯となっていたが、北西端に当たる堅形円筒形タンクの周辺に、高さ３～４ｍの霧の層が流れ、ガスが漏洩しているのが発見された直後に、このタンクは、低温脆性破壊を起こして、多数の破片となって破裂した。このとき、白い霧は、ますますその範囲を広げ、付近の密集した住宅、店舗、工場などの中に侵入していったが、間もなく、ガスに着火して、炎はタンクの方へ逆火すると同時に、方々でガス爆発と火災が発生した。そして周辺の市街地は、火災の炎に包まれた。下水道などに侵入したガスは爆発を起こして、舗道を吹き飛ばし、また埋設した水道主管を破壊した。それから約２０分後、破裂した円筒形タンクに隣接する№３球形タンクの被覆の施されていない支柱が、炎によって座屈したため、このタンクは北西側に倒壊した。倒壊して地上に落下した球形タンクは、火災のために過熱されて、後述するように、激しい蒸気爆発と混合ガス爆発を起こした。その炎は、地上約３００ｍにも昇るのが見えたという。 このようにして翌日まで続いた火災とガス爆発のために、住宅７９棟、工場２カ所および自動車２１７台が全焼し、住宅３５棟および工場１３ヵ所が半壊となり、死亡者の全数は１３３人に上った。 翌日になって、№２球形タンクの断熱材のコルク材が燻焼しているのが見いだされたので、多量の固形炭酸を断熱層に投入して、消し止めた。南東の端にあった№１球形タンクは、無事であった。 これらのタンクの建設年代は、球形タンク３基は19△△年、円筒形タンク１基は19□□年で、世界で最初の液化天然ガスの貯蔵であった。その目的は、春夏の期間に天然ガスを液化して貯え、冬の需要期に、再びガス化して都市ガスとして利用するためのものであった。 当時は、まだニッケル鋼の低温脆性についての知識に乏しく、断熱や溶接技術が未熟であった。そのため－162℃のＬＮＧを貯蔵する円筒形タンクの材料欠陥に基づいて、低温脆性による破裂事故が起きたのであった。 ＜資料＞　金属材料別温度使用範囲 金属材料　　　　　　　　　　　　最低使用温度（℃） 炭素鋼（ＳＳ材）　　　　　　　　　　　0 　　　（ＳＴＰＧ－３８） －10～－15 炭素鋼（ＫＣＳ） －30～－60 3.5％ニッケル鋼（STPL－46） －100 9％ニッケル鋼 （STPL－70） －196 18－8ステンレス鋼 （SUS－304） －196 （SUS－316） －268 アルミニウム －268 銅 －196 ※　上記を基準として使用目的（内容物特性、圧力等）に 応じて肉厚等を付加し、強度を持たせ、安全率を向上 させる。 ②　低温ぜい性による破壊 エチレンプラントの脱メタン塔からフレアマニホールドに通ずる霜よけカバーのついた２００㎜パイプからガスがもれ、１５０ｍ風下にある分解炉により着火して火災と爆発が起こった。原因は２００㎜パイプラインが、－２９℃のガスが通る系統にあるのに炭素鋼を用いていたために、低温によるぜい性破壊を起こしたものとみられる。事故後ステンレス鋼にかえられた。 （○○、△△社：□□年；重傷者数名） ③　炭素鋼の低温ぜい性破壊 アンモニア合成工場ガス分離器の出口管にき裂を生じ、混合ガスを噴出して火災となった。当日は切り換えのための予備の熱交換器の予冷作業をしていたものであるが、運転員のバルブ操作のミス（混合ガス弁を開かず液体窒素バルブだけを開いたと考えられる）により深冷しすぎた（－１４５℃程度）ため、ぜい性破壊を起こしたものとみられるが、この種のミスを考えて低温材を使用する。 7－1