バナナで釘が打てる世界：-196℃の衝撃
テレビの科学実験で「バラの花がパリパリに砕ける」とか「バナナで釘が打てる」という映像を見たことがありませんか？
あれは液体窒素を使った実験ですが、私たちのプラント、特にLNG（液化天然ガス）やエチレンなどを扱うセクションでは、日常的にあのような-162℃や-196℃といった極低温の世界と隣り合わせで仕事をしています。
通常、鉄（炭素鋼）というのは強靭な材料ですが、温度が下がると急激にその性質を変えます。 一般的な炭素鋼は、-29℃を下回ったあたりから「低温脆性（ていおんぜいせい）」といって、ガラスのように脆（もろ）くなってしまいます。
もし、普通のバルブに極低温の液体を流してハンドルを回そうものなら、最悪の場合、バルブ本体が「パリーン！」と割れてしまう可能性があるのです。
さらに厄介なのが、漏れを防ぐための「シール材（パッキンやガスケット）」です。ゴムや樹脂は低温でカチカチに硬化し、弾力性を失います。
弾力がなくなれば、隙間を埋めることができず、そこから可燃性ガスが漏れ出す……。想像するだけでゾッとしますよね。 今回は、そんな過酷な環境に挑む技術について説明します。
「割れない」ための材料選び：ASTM A351の出番
まず、バルブ本体が割れないようにするにはどうすればいいか。答えは「低温でも粘り強い材料」を使うことです。 ここで登場するのが、材料規格のASTM A351です。
一般配管でよく見る炭素鋼（WCBなど）は使えません。代わりに選ばれるのが、皆さんもよく知るステンレス鋼（オーステナイト系ステンレス）です。
具体的には、ASTM A351 Gr.CF8（SUS304相当）や、Gr.CF8M（SUS316相当）といった材料が選定されます。
ステンレス鋼は不思議な金属で、極低温になっても強度が落ちるどころか、むしろ引張強さは上がり、かつ「粘り強さ（靭性）」を維持し続ける特性があります。
プラントの仕様書でも、低温配管のクラス分けは非常に厳格です。例えば、JPI-7S-15などのフランジ規格や、ASME B31.3（プロセス配管）の規定に基づき、使用温度が-45℃を下回るラインでは、ボルト一本に至るまで低温用材料（ASTM A320 Gr.B8など）を指定し、絶対に「割れない」組み合わせを徹底しています。
見た目はピカピカして綺麗ですが、あのステンレスの輝きは、極寒に耐え抜くための鎧（よろい）なんですよ。
首を長くして待つ？「ロングボンネット」の必然性
さて、ここからが本題です。 極低温用のバルブを見ると、ハンドルの下がやけに長く伸びていることに気づきませんか？ まるでキリンの首のようにひょろ長い形状。これを「ロングボンネット（Extension Bonnet）」と呼びます。
「設置スペースがもったいないから短くしてくれ」なんて言わないでくださいね。この長さこそが生命線なのです。 この構造の最大の目的は、「グランドパッキンを凍らせないこと」です。
バルブの軸（ステム）を封止しているグランドパッキンは、流体が流れている配管のすぐ近くにあります。
もし普通の長さだと、-196℃の冷熱が金属を伝わってパッキン部まで到達し、パッキンをカチコチに凍らせてしまいます。こうなるとシール機能が失われて漏れるだけでなく、水分が凍結してハンドルが回らなくなる「氷結ロック」が発生します。
そこで、BS 6364（極低温用バルブの代表的規格）やメーカー標準に基づき、ボンネットをあえて長く伸ばします。 こうするとどうなるか。 配管内の液体はロングボンネットの下部に入り込みますが、そこで少し気化して「ガス溜まり」を作ります。
このガス層が断熱材の役割を果たし、さらに長い金属部を通じて外部からの熱が伝わることで、上部のパッキン付近は常温に近い温度（あるいは氷点下でもパッキンが機能する温度）に保たれるのです。
あの長い首は、下界の極寒地獄から、繊細なパッキンさんを「高い高い」して守っている避難タワーのようなものなのです。
見えない敵との戦い：データが語る運用の妙
しかし、良い材料と良い構造があれば完璧かというと、そうではありません。 プラントでの実証データやトラブル事例を振り返ると、設計以上に「運用」が重要であることが分かります。
例えば、バルブの据付角度。 ロングボンネットのバルブは、原則として「ステムを垂直」にして設置しなければなりません。
もし横向きに設置したらどうなるでしょう？ 先ほど説明した「ガス溜まり（断熱層）」ができず、極低温の液体がパッキン部まで直接流れ込んでしまいます。これではせっかくのロングボンネットも意味をなさず、液漏れ事故に直結します。
JIS B 2005-2等の試験規格でも、漏洩試験は厳格に行われますが、現場での正しい施工があって初めて性能が発揮されるのです。
また、プラントのスタートアップ時に行う「クールダウン（予冷）」も重要です。 常温の配管にいきなり-162℃のLNGを全開で流すと、急激な熱収縮でフランジ面が歪み、ボルトが緩んで漏れが発生します。
ベテランオペレーターたちは、配管の温度計を睨みながら、ゆっくり、じっくりと時間をかけてラインを冷やしていきます。金属が「縮む」速度をコントロールし、設備にショックを与えないようにバルブを操作する。この繊細な技術こそが、スペック表には載らない安全の担保なのです。
極低温バルブは、白く霜をまとい、時には氷の塊のようになっています。 その冷たい外見の下で、ステンレスの結晶構造が粘り強く圧力に耐え、長い首が熱の勾配を作り出し、静かに流体を制御しています。
次にあの「首の長いバルブ」を見かけたら、物理法則と戦うその健気な姿を、少しだけリスペクトしてあげてください。