AIデータセンターの液体冷却において、ステンレス鋼管が不可欠な理由

KAIXINパイプラインエンジニアリングチームによるレビュー · 2026年のAIデータセンター建設に向けて更新

AIデータセンターの計画、仕様策定、またはアップグレードを検討している場合、冷却ループはもはや裏方の細部ではなく、ラックが稼働し続けられるかどうかを左右するシステムとなっています。 ラック密度が30 kWを超え、演算処理の高速化が進む中、空冷ではもはや対応しきれない状況です。空気の約1,000倍の熱容量を持つ液体冷却は、もはやオプションではなく、不可欠なものとなりました。そして、信頼性の高い冷却ループの中核をなすのは、決して運任せにしてはならない重要な材料の選択、すなわち「配管」です。.

このガイドでは、その理由について説明します ステンレス鋼管 AIデータセンターの液体冷却における標準的な選択肢であり、どのグレードを選定すべきか、また10年以上漏れのない状態を維持できるループをどのように設計すべきかについて解説します。.

なぜ水冷がAIデータセンターの標準となったのか

最新のAIサーバーは、従来の高床式空調システムでは対応しきれないほどの熱負荷を発生させます。 GPUを高密度ラックに詰め込む場合、その熱を効率的に排出する唯一の方法は、流体を利用することです。液体冷却システム（ダイレクト・トゥ・チップ、コールドプレート、浸漬冷却のいずれであっても）を使用すれば、熱が発生した場所から直接熱を回収し、室内に温風を充満させることなく、冷却液分配ユニット（CDU）へと移送することができます。.

実用上の結論は単純です。すなわち、選ぶ配管は、流体との絶え間ない接触、熱サイクル、ポンプによる振動、そして時折発生する結露に耐えられなければなりません。これらすべてに、ステンレス鋼ほど確実に耐えられる素材はほとんどありません。.

冷却ループには、なぜステンレス鋼管が適しており、他の素材では代用できないのか

選択肢としては、銅、炭素鋼、PEXなどのプラスチック、そしてステンレス鋼があります。それぞれに適した用途がありますが、ミッションクリティカルな施設の主要配管網においては、ステンレス鋼が実際に重要な点において優れています：

• 耐食性。. 湿度が高く、結露が発生しやすい環境において、ステンレス鋼は、狭い冷却経路を詰まらせたり、高感度回路を汚染したりする内部スケールやピット腐食に耐性があります。.
• 冷却液との適合性。. 適切に指定されたオーステナイト系グレードは、脱イオン水、グリコール系混合液、および多くの誘電性冷却液を使用しても、ループ内にイオンが溶出することはありません。.
• 圧力および温度に対する安定性。. ステンレスは熱サイクルを経ても強度を維持し、余裕のある安全率をもって定格圧力を保持します。.
• 溶接性およびきれいな接合部。. ステンレスは溶接特性が予測しやすいため、腐食しやすい異種金属の接合に頼る必要がなく、再現性が高く、液漏れのない接合部を実現できます。.
• 長寿命。. 正しく仕様が定められたループは、施設の耐用年数にわたって稼働し続けることができます。ダウンタイムが「1分あたりの損失額」で計られるような状況では、まさにこれが望まれることなのです。.

この組み合わせこそが、稼働時間を重視するオペレーターが、故障が許されないループの部品にはステンレスを標準的に採用する理由です。.

ステンレス鋼のチューブとパイプ：適切な断面形状の選び方

「パイプ」と「チューブ」が同じ意味で使われているのを耳にすることがありますが、設計上はこの区別が重要です。. ステンレス鋼管 通常、外径の公差が厳密に管理されているため、マニホールド、ヘッダー、およびCDUやラック内部の急カーブを伴う配管に最適です。パイプは公称径とスケジュールによって指定され、CDUと列間の広範囲にわたる配管に適しています。 ほとんどのAI冷却ループでは、精度と流量制御が重要な箇所にはチューブを、流量と圧力が重要な箇所にはパイプを併用することになります。.

どのグレードを指定すべきか？ 304L、316L、そしてそれ以外

選択する鋼種によって、耐食性能とコストの上限が決まります。冷却ループの場合、低炭素の「L」系鋼種は、溶接部の感作に耐性があるため、通常は最適な選択となります：

• 304L – 脱イオン水または低濃度のグリコールを用いたクリーンな屋内ループにおいて、コストパフォーマンスに優れた標準的な選択肢です。優れた一般耐食性を備えています。.
• 316L – モリブデンを添加することで、塩化物や腐食性の高い冷却液に対する耐性が大幅に向上します。施設が沿岸部や湿度の高い環境にある場合、あるいは冷却液の化学的性質が腐食性の高い場合は、316Lをお選びください。.
• 316Ti / 347H – 高温環境や過酷な使用条件向けに安定化されたグレードで、ハイブリッド冷却や、ループ内に持続的な熱が発生する場面で有用です。.

当社の全ラインナップ 304Lおよび316Lステンレス鋼管 ASTM A312/A269/A270およびEN規格に準拠して供給され、工場試験報告書も添付されているため、お客様の品質管理チームは設置前に化学成分を確認することができます。.

グレード	主な追加機能	おすすめ	注記
304L	低炭素（≤0.03%）	屋内ループ、脱イオン水、低濃度グリコール	コストパフォーマンスに優れた汎用モデル
316L	+ モリブデン	沿岸／高湿度、塩化物、腐食性の高い冷却液	あらゆる面において最高の耐食性
316Ti	チタンで安定化された	高温環境での使用	感作に対する安定性が確保されている
347H	ニオブ安定化	持続的な高温	長期にわたる高温安定性

代表的なオプションについては、当社の ASTM A213 TP316 ステンレス鋼シームレス管, 、塩化物耐性が求められる場面でよく選ばれる選択肢です。.

冷却マニホールドと冷却液分配システム

冷却液分配システムこそ、ステンレス鋼の真価が発揮される場です。マニホールド、ヘッダー、分配リングは、圧力下でも寸法安定性を維持しつつ、液体の重量を支え、たわみや接合部への応力を生じさせてはなりません。ここで重要なのが、 ステンレス鋼製の配管継手, 、フランジ、バルブは重要です。すべての接続部は潜在的な漏れ経路となり得るため、配管の材質と適合し、長年にわたる熱サイクルを経ても確実に密閉できる部品を選ぶ必要があります。.

実際のデータセンター環境における耐食性

現場では、ループは結露、グリコール、補給水に含まれる微量の塩化物、およびポンプによる振動にさらされます。これらの条件によって緩やかな劣化が生じるか、あるいは全く影響を受けないかは、指定された鋼種と表面仕上げによって決まります。持続的な高温環境や腐食性の強い環境下で使用される部分については、当社の ASTM A213 TP347H ステンレス鋼シームレス管 耐用年数を延ばすことができますが、重量と強度の両方に制約がある場合は、二相鋼のグレードを検討することも可能です。ここで重要なのは、平均的な条件ではなく、ループが実際に直面する最も過酷な条件に合わせてグレードを選定することです。.

KAIXINがお客様の冷却インフラをどのようにサポートするか

KAIXIN（温州凱新金属／KXINOX）では、ASTMおよびEN規格に準拠したステンレス鋼管、チューブ、継手、フランジを供給しており、ご要望に応じて完全な工場試験報告書および第三者検査報告書もご提供いたします。 当社のチームは、B2Bバイヤーの皆様に対し、特注サイズや長さ切り、調達および品質保証（QA）のワークフローにそのまま組み込める書類一式をご提供します。KAIXINをご指定いただければ、金属工学と納期双方を理解した供給パートナーを得ることができます。.

主なポイント

• 高密度AIラックにおいて、水冷方式は今や標準となっています。配管は単なる汎用部品ではなく、信頼性を左右する重要な構成要素です。.
• ステンレス鋼は、耐食性、切削液との適合性、溶接性、およびライフサイクルコストの面で優れています。.
• 一般的なループには304Lを、塩化物や腐食性の高い冷却剤が存在する場合は316Lを指定してください。.
• 漏れ経路を排除するため、ステンレス製の継手やフランジと適合するマニホールドおよびCDUを設計してください。.
• グレードを実使用環境における最も過酷な条件に合わせ、製鋼所試験報告書を用いて化学成分を確認してください。.

よくある質問

ステンレス製の冷却ループでは、どの程度の流速を想定して設計すべきでしょうか？

ステンレス製の配管における水／グリコール混合液の設計流速は、通常約1～3 m/sです。流速が高くなると熱伝達効率は向上しますが、圧力損失が増加し、継手部での侵食・腐食のリスクも高まるため、CDUポンプがその揚程曲線内で必要な流量を供給できるよう、配管のサイズを決定してください。.

ステンレス鋼は、二相冷却液や誘電性冷却液と併用できますか？

はい。オーステナイト系304L/316Lは、多くの誘電性流体や二相流体との相性が良好ですが、冷却液の化学組成（特にハロゲン化物の含有量）を確認し、表面仕上げを適切に管理する必要があります。誘電性ループについては、流体が清浄な状態を保てるよう、粒子状物質の含有量を抑え、不動態化を維持してください。.

CDU内でステンレスと他の金属が接触する部分でのガルバニック腐食を防ぐにはどうすればよいですか？

湿気の多い場所では、ステンレス鋼と炭素鋼、あるいはステンレス鋼と銅が直接接触しないようにしてください。誘電体による絶縁、非導電性のガスケットを使用するか、フランジやライナーを用いて接合部を隔離し、異なる金属が電解質を共有しないようにしてください。.

冷却マニホールドには、どのような表面粗さ（Ra）が推奨されますか？

マニホールドの内面については、滑らかな仕上げ（通常 Ra ≤ 0.8 µm、衛生ループの場合は多くの場合電解研磨が施される）を施すことで、バイオフィルムの付着や微粒子の滞留箇所を減らすことができます。外面については、性能に影響を与えることなく、標準的なミル仕上げのままでも問題ありません。.

データセンターの冷却配管に関して、規格やコンプライアンス上の要件はありますか？

管轄区域や使用圧力によっては、ループは圧力機器指令（EUのPEDなど）または現地の機械・配管に関する規制の対象となる場合があります。材料証明書、溶接手順書、水圧試験記録など、文書一式を確実に整備しておいてください。.

AIの冷却において、ステンレス鋼は銅やPEXと比べてどうでしょうか？

銅は熱伝導率に優れているが、特定の冷却剤やガルバニック腐食の影響を受けやすい。PEXは安価だが、使用可能な温度範囲、耐圧、耐用年数に制限がある。ステンレスは、重要なループにおいて、冷却剤との適合性、耐圧性能、耐用年数のバランスが取れている。.

B2Bのバイヤーは、冷却用ステンレスパイプについて、どのようなリードタイムや最小注文数量（MOQ）を見込むべきでしょうか？

標準的な304L/316Lのサイズについては、在庫品による短納期が一般的ですが、外径や肉厚が特注の場合、あるいは安定化グレードの場合は、メーカーの生産リードタイムが必要になる場合があります。最小注文数量はサイズによって異なりますので、サプライヤーがお客様の製造スケジュールに合わせて納品を段階的に調整できるよう、早めに見積書をご提示ください。.

関連リソース

• ステンレス鋼管を効果的に曲げるための技術 – 施工業者や技術者向けの実践的な製作ガイド。.
• ステンレス鋼シームレス管（製品カテゴリ） – 304L/316Lグレードの全仕様をご覧いただけます。.