社会基盤を支える鉄鋼材料の進化
三田尾

.

は じ

め

に

眞

司

. TMCP の 進 歩

私たちの現代都市生活を支える社会基盤用鋼材に求められ

図に，厚鋼板製造プロセスにおける連続化の足跡を年代る第一の機能は，構造物の安心・安全の確保であり，必要なとともに示す(1) ．圧延素材のスラブ製造は 1960 年代後半か

強度とともに，破壊に対して抵抗を有すること，すなわち，

ら連続鋳造の適用が進み， 1980 年代中ごろには連鋳比率が十分な靱性が求められる．

90超に達した．

近年，輸送の効率化のためのコンテナ船の大型化，大空間

厚板圧延プロセスにおける連続化の第一歩は，焼きならしを可能にする建築構造物の大型化など，構造物の大型化が進(焼準)( N: Normalizing )に対する制御圧延( CR: Controlled

み，鋼材も厚肉・高強度化している．しかし，高強度化は，

Rolling)の開発である．N は900°
C程度のオーステナイト(g)一般には靱性の低下を招く．また，厚肉・高強度化を達成す域に加熱後放冷し，微細 g から変態した微細な組織により，るためには，通常は多くの合金元素の添加が必要となり，溶強度および靱性を向上させるプロセスである．CR は圧延温接に際して予熱が必要になるなど，溶接施工性を大きく低下

度を一般に低温側に制御することにより再結晶 g 粒を微細化させる．また，鋼材が厚肉であるほど，その溶接には多大なし，その後の変態生成組織を微細化する手法である． N と労力を要し，厚肉鋼材を高能率で溶接する大入熱溶接を用い

CR の 大きな 違いは， CR の場合は 圧延 条件の制 御によ っると，母材はおびただしい熱影響を受け，組織が粗大化してて，冷却前の g の状態を制御する自由度があることである．

靱性が劣化してしまう．このように，鋼材の厚肉・高強度化

冷 却 前 の g の 制 御 は 圧 延 後 に 加 速 冷 却 ( AcC: Accelerated

は，靱性の確保という観点からは不利な方向性である．現実

Cooling)を行う場合に更に重要となり，ベイナイトなどの低的に構造物の大型化が可能になっている背景には，厚肉・高温変態組織の活用と微細化により，一層の高強度，高靱性化

強度でも，十分な靱性を確保できる鋼材の開発がある．

を図ることができる． TMCP は，CR, AcC をオンラインで

表に，近年開発された社会基盤用鋼材の例を示す(1)．特組み合わせた組織制御プロセスの技術体系であり，本格的に徴・機能としては，高強度，高靱性，優れた溶接継手性能，普及したのは，世界で初めて日本において厚板加速冷却設備

特に大入熱溶接が可能な鋼材の開発に関するものが多い．また，それを達成する製造プロセスとしては TMCP(加工熱処理 Thermo Mechanical Controlled Process )が多く，近年の鋼材開発に対する寄与の大きさが伺われる．本稿では，
TMCP と大入熱溶接 HAZ(熱影響部 Heat Affected Zone )の組織制御技術の進歩について概説するとともに，耐破壊性能に関わる鋼材開発例を中心にポイントを述べる．最後に，激動と言えるこの 10 年間に起きた社会構造用鋼材に関わる出来事を振り返り，今後の展望を考えたい．
図1

厚鋼板の製造プロセスにおける連続化(1)．

株式会社豊田中央研究所主監，材料・プロセス 1 部部長(〒4801192 長久手市横道411)
Advance in Steel Materials for Social Infrastructure Supporting People's Modern Lives; Shinji Mitao(Toyota Central R&D Labs., Inc.,
Nagakute)
Keywords: steel plates, TMCP, shipbuilding, brittle crack arrestability, building, offshore structure, large heat input welding
2016年 7 月 4 日受理[doi:10.2320/materia.56.238]




特

集

表1
分野

近年の厚板新商品開発例(文献(1)より抜粋)．
商品

製造プロセス

特徴，機能，備考

大型コンテナ船用
YP 355460 MPa
級鋼

TMCP

大入熱

大型コンテナ船用YP 390 MPa 級鋼

TMCP

大入熱
アレスト
大入熱・アレスト

大型コンテナ船用YP 460 MPa 級鋼

TMCP

大入熱
大入熱・アレスト

耐疲労鋼

TMCP

造船

YP 500 MPa 級鋼

TMCP

－10°
C継手 CTOD†YP 385 MPa 級鋼

TMCP

低 YR，非大入熱，
大入熱

T
DQQ′

YP 440 MPa 級鋼
建築

T
DQQ′
T
DQQ′

CRAcC誘導加熱
YP 630 MPa 級鋼

T
NQ′
T
DQN′

TS 1000 MPa 級鋼橋梁

低 YR，高溶接性，
大入熱
低 YR，高溶接性
低 YR，耐火
低 YR，
オンライン製造
鋼管，低 YR
鋼管，低 YR
高 YR

YP 500, 700 MPa
級鋼

TMCP

低 Pcm

耐摩耗鋼 HB 360級

TMCP

－40°
C靭性保証

耐摩耗鋼 HB 500級

TMCP

－40°
C靭性保証

高加工性耐摩耗鋼
建産機

RQT と DQT の熱加工履歴の比較(1)．

heating, Quenching and Tempering )がある．これに対し，

耐食鋼
海構

図2

熱間圧延後の g 域から直接焼入れ，焼戻すプロセスが DQ 
T (直接焼入れ焼戻し( Direct Quenching and Tempering ))である． RQ T と DQ T の熱加工履歴を図に比較して示す．DQT は，RQT における g 域への再加熱処理を省略したプロセスと見ることができるが， DQ T では熱間圧延条件の制御によって，焼入れ前の g の状態を制御できる自由度がある．焼入れ性が十分に高い鋼に対して，未再結晶 g 域での圧延後， AcC することにより，低温変態組織中に極めて微細な下部組織が形成され，その後の焼戻しによって微細な炭化物が分散されるため，強度とともに靱性も向上する(オースフォーミング)．
2000 年代に入り， DQ T の焼戻しプロセスを誘導加熱によりオンラインで行う，DQオンライン誘導加熱プロセスが実用化された(2)(4) ．このプロセスは， DQ T のバッチ焼戻
し熱処理を連続化したプロセスと見ることができるが，焼戻

高加工性

し(再加熱)前の組織を制御できるという自由度がある．冷却ハイテン YP 685
MPa 級鋼

TMCP
オースフォーム
急速焼戻

－40°
C靭性保証

停止温度再加熱開始温度の制御により，新しい組織制御技

－40°
C靭性保証

術が見出され，例えば，従来，3 回のバッチ熱処理を経ない

ハイテン YP 960
MPa 級鋼オースフォーム
急速焼戻

－40°
C靭性，
耐水素脆化

ハイテン YP 1100
MPa 級鋼オースフォーム
急速焼戻

－40°
C靭性，
耐水素脆化

TMCP
ハイテン TS 550オースフォーム
610 MPa 級鋼
急速焼戻
TS 610, 950 MPa
級鋼
エネル
ギー
V 改良型
2.25Cr1Mo
スーパー 9Ni 鋼

低 Pcm，低温靭性，
大入熱
高靭性と得られなかった TS≧600 MPa の高強度，かつ低降伏比の鋼材が，オンラインで製造できるようになった(5)(6)．
このように， TMCP をベースとする製造プロセスの連続化によって，オフライン熱処理を省略しつつ，高性能鋼材が数多く開発されており，プロセス合理化と鋼材高機能化の両立が達成されている．プロセスの連続化は，前工程のばらつ
きを次工程で受け継ぎ，次工程のばらつきとともに拡大させオースフォーム

予熱フリー，高靭性

QTPWHT

高靭性，
耐水素脆化

プロセス開発は極めて重要である． 1990 年代後半以降の

T
QQ′

厚肉・高靭性の寄与は非常に大きい．至近の 5 年間では，制御圧延時の低コスト

温調冷却を強冷化するプロセスが新たに開発され，高性能鋼

9Ni 代替 6Ni 鋼† CTOD(Crack Tip Opening Displacement)亀裂先端開口変位．

る傾向にあるため，種々のばらつきを極限にまで低減させる
TMCP のバリエーションの増加に対するプロセス技術開発

開発と生産性向上に威力を発揮している(7)．

CTOD 試験は破壊靱性試験のひとつであり，各試験温度において不安定破壊に至る直前の亀裂先端開口量(限界 CTOD 値)で評
価する．

.

高性能社会基盤用鋼材

ここでは，造船，建築，海洋構造物の各分野にスポットをが実用化された1980年以降である．
一方，ベイナイト，マルテンサイトなどの低温変態組織を
活 用 し た ， 概 ね TS ( 引 張 強 さ ( Tensile Strength ) ) ≧ 600
MPa の熱処理プロセスとして，焼入れ焼戻し( RQ T: Re-

ま て り あ 第56巻 第 3 号(2017)
Materia Japan

当て，最近の高性能鋼材について概説する．


造船用アレスト鋼

表 1 にも示されているが，造船用鋼板の耐破壊性能の向上技術として注目されるのは，脆性亀裂伝播停止特性，すな

緩和効果，ならびに亀裂の屈曲により，アレスト性を高めら

わち，アレスト性に優れた鋼板である．

れることが報告されている(14)(15)．加熱温度の狭レンジ制御

コンテナ船は，荷役の利便性を確保するため，開口部が広による初期 g 粒径の微細化と合金元素溶体化，CR 温度の低

く，船体の縦剛性を上部構造で確保する特殊な構造を有す

温高精度制御， CR 後の均一強冷却など，最先端の TMCP

る．コンテナ積載数の増大にともない，上部構造には板厚技術が駆使され，降伏点(YP: Yield Point)390～460 MPa 級

50 mm 以上の厚肉高強度鋼板が用いられるようになった．

のアレスト性に優れた厚肉高強度鋼板が開発されてい板厚 40 mm 以下では，溶接部から発生した亀裂は残留応力の影響で母材側に逸れ，船体破断は免れると考えられてきたが，板厚 50 mm 以上の厚肉鋼板では，脆性亀裂が溶接ボる(14)(16)(18)(表 1)．


建築用高張力鋼板

ンド部を直線的に伝播することが報告された(8)(10)．溶接ボ

この 10 年ほどの間に，低 YR (降伏比( Yield Ratio )＝ YP /

ンド部を直進してきた脆性亀裂を母材で停止させる(アレスTS)，高溶接性，大入熱溶接性等を特徴とする YP 385 MPa

トする)ためには，脆性亀裂伝播停止靱性( Kca )≧ 6000 N /以上の高張力鋼板が開発されている(表 1)．

mm3/2 が必要であることが明らかにされた(10)(12)．

建築用鋼板には，大規模地震における建築構造物の倒壊をアレスト性を向上させるためには，母材靱性の向上と集合抑えるため，破断するまでに大きく変形して地震のエネルギ

組織制御によるセパレーション発生促進が有効である．母材

ーを吸収する機能が求められる．1994年に規格化された SN

値と関係の一例を図に示す(13) ． K

ca ≧ 6000 N /鋼( JIS G 3136 )は，その要求に応えるものであり， YR ≦mm3/2 とするためには vTrs ≦－ 80 °C の高い靱性が必要であ80 のほか，降伏点の狭レンジ化，衝撃特性，溶接性に関

靱性と Kca

る．また，低温 CR など TMCP の最適化により，( 100 )面

して炭素当量( Ceq )，溶接割れ感受性組成( PCM )が規定されの面集積度を高め，マイクロクラックによる亀裂先端の応力ている．
その後， 1995 年の阪神・淡路大震災では，いくつかの建築物において脆性的な破断が確認され(19)，柱梁接合部にはより高い靱性が要求されるようになった(｢鉄骨柱梁溶接接合部の脆性的破断防止ガイドライン｣(20) )．柱梁を想定した炭酸ガス多層盛り溶接部に対し，0°
Cにおける衝撃吸収エネル
ギー( vE0 )≧ 27, 70 J となる鋼材成分の目安が，それぞれ，次式のように示されている(21)．
fHAZ＝[C＋Mn/8＋6(P＋S)＋12N－4Ti]
vE0≧27 J: fHAZ≦0.63
vE0≧70 J: fHAZ≦0.58

(ここで，C, Mn 等は各元素の massである)(1)

建築構造用鋼の製造プロセスとミクロ組織，強化機構につ
図3

母材靱性と Kca の関係(13)．

図4




いて図に整理して示す(22) ．鋼材の低 YR 化には，ミクロ

建築構造用鋼の製造プロセスとミクロ組織，強化機構(22)．

特集関連して果たす役割は，今後，益々，重要になると考えられる．ここでは，一例として，海洋構造物用鋼材について，近年の動向を簡単に述べる．
表 1 には，－10°
Cの低温継手靱性を保証した YP 500 MPa級鋼の開発が挙げられているが，海洋構造物用鋼材に求められる代表的な特性は，厚肉，高強度，低温靱性である．
1980 年に北海で発生した掘削構造物施設アレキサンダー・

キーランド( Alexander Kielland )の転倒事故で 120 名を超える犠牲者を出した反省をもとに，特に溶接継手に対する厳格な低温靱性が要求される．
海洋構造物は，掘削構造物と生産構造物に大別される．掘図5

鋼材の降伏点と降伏比の関係(22)．

削構造物は場所を変えて試掘を繰り返すため，移動可能な構造であり，浅い海域ではジャッキアップリグが用いられる．
掘削設備，居住設備を載せたプラットフォームと，それを昇組織を軟質相(例えばフェライト( a ))と硬質相(例えばパー

降させる脚(レグ)，昇降装置から成り，レグ周りなどにはライトやベイナイト)の混合組織とすることが有効である．

YP 690 MPa 級の極厚高張力鋼が用いられる．

図(22) に，鋼材の TS と YR の関係を示すが，概ね TS ≧深 い 海 域 の 生 産 構 造 物 に は ， 浮 遊 式 の FPSO ( Floating

600 MPa の高強度鋼では，構成組織として a を活用しにく

Production, Storage and Offloading)などがあり，主要構造

くなるため， AcC ままや RQ T などで YR ≦ 80 を得るこ

体には YP 315～355 MPa 級鋼板が使われてきたが，近年のとは難しい．そのため，例えば，図 4(e)DQL(Q′)T のよ大型化・深海化に伴い，YP 420 MPa 級の厚肉高強度鋼板がうな複数の熱処理プロセスを経て，高強度低 YR 鋼を製造し用いられるようになった．

ている．先に紹介した DQ オンライン誘導加熱プロセスを

海洋構造物用鋼の主な開発課題は， YP 420～ 550 MPa 級

活用すれば，オンラインで低 YRHT 780鋼を得ることがでの高強度と，例えば－ 40 °C の低温継手靱性の確保である．

きる(5)(6)．なお，図 4 中の HSA 700は，次に述べる新構造

多層盛り溶接 HAZ 組織の粗大化と再熱による脆化組織の生システム設計に適用されるハイテンであり，YR≦98であ 高温でも安定な微細粒子(TiN, Ca(O,成を抑制するため，◯って，焼戻しマルテンサイトやベイナイトの単一組織である．

S)など)の分散

2004 年からスタートした「革新的構造材料による新構造

システム建築物の開発」プロジェクト(23)(24)では，主要構造 析出物制御などにより有効な粒内 a 核生◯

成サイトを設けること

 低 Ceq 設計，特に， C, P, Si を低◯減した成分設計等の手段が取られる．

部材は弾性に保ち，ダンパー等の制震デバイスによって地震

掘削構造物レグ周りに用いられる YP 690 級極厚鋼板は，のエネルギーを吸収して，震度 7 の地震に耐える「新構造

焼入れ性を付与するための Cr, Mo, B や Ni の添加，およびシステム設計法」が提案された．HSA 700は，新構造シス

P, S の低減が重要であり，RQT で製造される．

テム設計に対応した鋼材の一例で，YP≧700 MPa の高強度と YR≦98が規定されており，低 YR の基準が大きく緩和

.

大入熱溶接 HAZ の組織制御技術

されている．さらに高強度の TS 1000 MPa 級鋼も実用化されている(25)．

厚肉鋼材の溶接に大入熱溶接を採用することにより，溶接

一方，制震ダンパーとしての機能を付与するブレース，間能率が格段に向上し，構造物の製造コスト低減に直接寄与す

柱としては，低 YP 鋼( YP 100, 225 MPa 級鋼)が用いられる．しかしながら，入熱の増大によって母材への熱影響は顕ている．低 YP 鋼は純 Fe に近い成分組成であり，破断伸び

著 と なり ， 継 手靱 性 が著 し く 低下 し て しま う ． 表 1 の 造

は 40 ～ 50 ，あるいはそれ以上と大きく，溶接性等は TS

船，建築用鋼の特徴として多く現れる「大入熱」は，大入熱

400 MPa 級鋼と変わらない．最近では，低サイクル疲労特溶接を行っても継手靱性を確保できる鋼材である．

性の改善によって，制震ダンパーの性能余裕度を大幅に改善

図(27) に大入熱溶接 HAZ の靱性低下を引き起こすミク

し，大地震および度重なる余震によるダンパー性能の劣化をロ組織的要因について模式的に示す．靱性劣化要因として，抑え，交換頻度を大幅に低減できる Fe Mn Si 系合金が開 溶接金属に隣接した粗粒域における粒成長が著しく，ま◯発・実用化された(26)．熱弾性マルテンサイトによる可逆的

 冷却速度が遅く，粗粒域が，た，粗粒域の幅が広いこと，◯な変形により，弾塑性変形による地震エネルギー吸収を長期

硬質な M A ( Martensite Austenite constituent )を含む上部間持続させることができる．

 粗大な g 粒界に沿って，粗大ベイナイトに変態すること，◯

海洋構造物用鋼材

なフェライトサイドプレートが生成すること，が挙げられる．
 高温でも安定な微細粒子を分散さこれらの対策として，◯

エネルギーの採掘・生産・運搬・貯蔵には種々の性能を有せて g 粒界をピン止めし，粗粒域の粒成長を抑制するとともする鋼材が用いられており，社会基盤用鋼材がエネルギーに

 粒内に有効な a 核生成サイトをに，粗粒域幅を狭める，◯

ま て り あ 第56巻 第 3 号(2017)
Materia Japan




図8

TiN を核に生成したフェライト(32)．

いて大きな変化があった激動の 10 年であった．米国サブプ
図6

大入熱溶接 HAZ 靱性を低下させるミクロ組織的要因(27)．

ライムローンの信用問題に端を発し，世界同時不況に発展したリーマンショック(2008年 9 月)，東日本大震災(2011年 3月)，シェール革命などは，現在も各方面で様々な影響を及ぼし続けている出来事である．ここでは，この 10 年間を振り返り，社会基盤用鋼材と安心・安全，エネルギー，自然災
害，そして自然環境について考えたい．
◯

ハリケーン「カトリーナ」2005年 8 月に米国メキシ

コ湾岸を直撃．石油関連施設は激甚な被害を受け，一時，メ
キシコ湾の石油生産の約 9 割が停止に追い込まれた．原油供給に対する危機感が高まり，災害前に 1 バレル当たり約
図7

大入熱溶接ボンド付近のミクロ組織(27)．

60ドルだった原油価格は，約70ドルに高騰した．
◯

メキシコ湾原油流出事故 2010 年 4 月，メキシコ湾

沖合の「Deepwater Horizon」において，逆流天然ガスに引火・爆発炎上する事故が発生．2 日間炎上後，水没し，12名分散させ，粗大 g 粒を微細粒内 a からなる微細組織に変態が行方不明となった．海底近くで掘削パイプが折損したた

 低 Ceq 設計とし， M A の生成を抑制する，◯
N
させる，◯

め，原油流出の食い止め作業は困難を極め，封止の目途が立低減， Ni 添加等による母材靱性の向上，等の手段が取られつまでの約 3 か月間に流出した原油は，約 490 万バレル(約 ，◯ について述べる．
る．ここでは，◯

78 万 kl )に達した(34) ． 1989 年にアラスカ沖で発生した，タ

高温でも安定な微細粒子 TiN が比較的古くから用ンカー「 Exxon Valdez (エクソンバルディーズ)」号の座礁

いられている(28) ． TiN の活用等により，大入熱溶接 HAZ

事故(原油流出量約 24万バレル(約 4 万 kl ))， 1997年に島根

粗粒域幅を格段に小さくした開発例を図(27)に示す．また，

県隠岐沖の日本海で発生した重油タンカー「 Nakhodka (ナTiN よりも高温で安定して g 粒界のピン止め効果を発揮すホトカ)」号の重油流出事故(重油流出量約 6 千 kl)と比べて◯る粒子として，REM(O, S)(29)や，さらに微細なMg あるいも，その規模の大きさが伺える．リーマンショック後，原油は Ca の酸硫化物が効果的(30)(31)であると報告されている．

価格は上昇し，投資意欲も旺盛であったが，シェール革命に

粒内変態核による組織の微細化 a の有効な核生成よる米国での原油・天然ガス増産などの影響もあり， 2014

サイトになり得る介在物として，TiN, REM(O, S), BN, Ca

年以降，原油価格が大きく下落，深海海底油田開発を取り巻(O, S), Ti2O3 などが報告されている．図(32)は，TiN を核

く環境も変化している．

◯に生成した a の例である．

◯

東日本大震災(東北地方太平洋沖地震) 2011 年 3 月

介在物が粒内 a 変態核として機能するメカニズムとして11日午後 2 時 46分，三陸沖を震源とするマグニチュード 9.0

は，介在物/母材 g の熱膨張率差により生ずる歪，格子整合の巨大地震が発生．巨大津波が東北・関東の太平洋沿岸を襲性，また，Mn 欠乏層の生成が議論されている．例えば，鋼った．巨大津波に襲われた福島第一原発は外部電源，非常用中の Ti 酸化物は Mn を吸収して，その周囲に Mn 欠乏層を電源等を喪失， INES(国際原子力・放射線事象評価尺度)の生成すると報告されている(33)．Mn 欠乏層の生成により， a

評価レベル 7(チェルノブイリ原発事故と同等)の原子力事故

変態の駆動力が増大し，変態を促進すると考えられる．

となった．クリーンエネルギー源としての原子力発電の風向
きは，この日を境に大きく変化した．クリーンで発電コスト

.

この年間に起きた社会基盤用鋼材が関わる出来事が低いというメリットの一方で，放射性廃棄物の再処理・最終処分の問題，事故発生時のリスク等を抱え，適正な原発依2005 年からの 10 年間は，特にエネルギー経済・政策にお

存度に向けた検討が進められている(35)．

特

集


◯

東京スカイツリーをはじめとする大型建造物2012

ーンなエネルギーの持つポテンシャルを最大限に引き出し，

てりあ，44(2005), 148.
( 3 ) 長尾彰英，伊藤高幸，小日向忠JFE 技報，18(2007), 29.
( 4 ) 長尾彰英，林 謙次，大井健次，伊藤高幸，平田健二まてりあ，47(2008). 93.
( 5 ) 植田圭治，遠藤 茂，伊藤高幸JFE 技報，18(2007), 23.
( 6 ) 植田圭治，鈴木伸一，三田尾眞司，伊藤高幸，衣川照久まてりあ，48(2009), 26.
( 7 ) 遠藤 茂，中田直樹JFE 技報，33(2014), 1.
( 8 ) 井上健裕，大谷 潤溶接学会誌，79(2010), 714.
( 9 ) T. Inoue, et al.: Proc. ISOPE 2006, (2006), 132.
(10) Y. Yamaguchi, et al.: Proc. ISOPE 2010, (2010), 71.
(11) T. Handa, et al.: Proc. ISOPE 2010, (2010), 88.
(12) T. Inoue, et al.: Proc. ISOPE 2010, (2010), 95.
(13) 田村栄一，南二三吉材料とプロセス，21(2008), 564.
(14) 西村公宏，半田恒久，橋本正幸JFE 技報，18(2007), 18.
(15) 半田恒久，久保高宏，安田功一「構造材料の強度と破壊」シ
ンポジウム，日本鉄鋼協会，(2006), 13.
( 16 ) 白幡浩幸，皆川昌紀，井上健裕，大谷 潤，船津裕二まてりあ，51(2012), 76.
(17) 日本鉄鋼協会生産技術部門ふぇらむ，14(2009), 272.
(18) 金子雅人，谷徳孝R&D 神戸製鋼技報，61(2011), 2.
(19) 豊田政男第 163・ 164回西山記念技術講座，日本鉄鋼協会，(1996), 19.
( 20 ) 日本建築センター鉄骨梁端溶接接合部の脆性的破断防止ガ
イドライン・同解説，(2003年 9 月)．
(21)「先端技術による新しい鋼構造建築システムの開発」，「建築構造用溶接材料と溶接接合部性能評価法の確立」最終報告書，
建築研究所，日本鉄鋼連盟，日本溶接協会(2002).
(22) 大森章夫，志村保美ふぇらむ，16(2011), 730.
( 23 ) 国土技術政策総合研究所高強度等の革新的構造材料を用いた新構造建築物の性能評価手法の開発，国土技術政策総合研
究所プロジェクト研究報告第32号，(2010).
(24)「革新的構造材料を用いた新構造システム建築物研究開発プロ
ジェクト」成果報告書，新都市ハウジング協会，日本鋼構造協会，日本鉄鋼連盟，(2009).
( 25 ) 川 畑 友 弥 ， 白 崎 吉 衛 ， 多 賀 謙 蔵 ， 福 正 聡  鉄 構 技 術 ，2011.7 (2011), 31.
( 26 ) 澤口孝宏 SAT テクノロジー・ショーケース 2015, ( 2015 ) ,120.
( 27 ) 鈴木伸一，大井健次，一宮克行，木谷 靖，村上善明まてりあ，43(2004), 232.
( 28 ) 金沢正午，中島 明，岡本健太郎，金谷 研鉄と鋼， 61(1975), 2589.
( 29 ) 弟子丸慎一，平井征夫，天野虔一，上田修三，上村尚志，坪田一哉川崎製鉄技報，18(1986), 301.
( 30 ) 児島明彦，植森龍治，皆川昌紀，星野 学，市川和利まてりあ，42(2003), 67.
(31) 児島明彦ら新日鐵技報，380(2004), 2.
( 32 ) 森 影 康 ， 大 井 健 次 ， 川 畑 文 丸 ， 天 野 虔 一  鉄 と 鋼 ， 84
(1998), 510.
(33) 重里元一ら材料とプロセス，16(2003), 1532.
(34) 毎日新聞，2010年 5 月29日．
( 35 ) 例えば，エネルギー白書 2016，第一部 エネルギーを巡る状
況と主な対策，第二章 東日本大震災・東京電力福島第一原
子力発電所事故への対応とその教訓を踏まえた原子力政策のあり方， 2. 原子力社会政策の具体的な課題と取組，資源エネ
ルギー庁，(2016), 93.
( 36 ) 日 経 ビジ ネス オン ライ ン ， business.nikkeibp.co.jp / article /report/20120614/233354/, (2012).
(37) 中村 潤，浄徳佳奈ふぇらむ，21(2016), 6.

安心・安全を確保する社会基盤用鋼材の重要性は，益々高ま★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

ると考えられる．今後10年の更なる進化に期待したい．

1985年

年 5 月，自立式電波塔としては世界一となる高さ 634 m の東京スカイツリーが開業した．東京タワー( 1958 年竣工，
高さ 333 m )に用いられた鋼材は，軟鋼( YP 235 MPa 級)であり，接合はリベットであった．これに対し，東京スカイツ
リーに用いられた鋼材は主に YP 400, 500, 630 MPa 級の高張力鋼管であり，接合は溶接である．東京スカイツリー
の中心に位置する高さ 375 m の心柱(鉄筋コンクリート造)と塔体(鋼管トラス)はオイルダンパーで柔らかく連結されており，地震時に心柱と塔体は別々に動いて，揺れを大幅に抑えることができる(心柱制振構造)．実際，ゲイン塔(頂上に位置する大型鋼管トラス構造物)を高さ 625 m に引き上げる
作業中に東北地方太平洋沖地震に見舞われたが，怪我人や大きなトラブルは発生せず(36) ，地震から 1 週間後の 2011 年 3
月 18 日に高さ 634 m に到達したことには，驚きと賞賛を禁じ得ない．他にも，東京ゲートブリッジ( 2012 年)，虎の門
ヒルズ( 2014 年)など，大型建造物が相次ぎ竣工し，都市機能の向上に大きく貢献している．
2020 年の東京オリンピックに向け，大型建築構造物の建造は引き続き進むと予想される．大型構造物を可能にする高性能鋼材の開発は，私たちの都市生活に夢を与え，豊かにしてくれる．一方，自然災害等による構造物の破壊は，都市機能の麻痺を招き，都市生活における安心・安全を脅かす．また，メキシコ湾での原油流出事故や，ナホトカ号の重油流出事故のように，特にエネルギーに関わる構造物の破壊は，おびただしい自然環境破壊をもたらす場合もある．フェール・
セーフが機能する構造設計とともに，耐破壊性能に優れた高性能で経済的な鋼材の開発が今後も求められる．

.

お わ

り

に

2014 年 12 月，燃料電池車の一般販売が開始された．燃料

電池車の普及に向け，水素ステーションの整備が急務となっている．水素ステーションの高圧水素配管として，現在認可されている SUS316L を用いると，厚肉で大きな外径が必要になる．この課題に対し，TS≧800 MPa の高強度，Ni 当量(＝ Ni ＋ 0.35Cr ＋ 0.98Mo ＋ 1.05Mn ＋ 0.35Si ＋ 12.6C )≧ 32 (－ 40 °
C 以上の温度域で使用される鋼材に要求される Ni 当
量≧28.5)，かつ，溶接可能な鋼材が開発された(37)．
CO2 排出低減に向けて，エネルギーの輸送，貯蔵様態も今後，様々に変化し，従来にない使用環境に対応する社会基盤用鋼材のニーズも次々に現れると予想される．安全でクリ

文献( 1 ) 三田尾眞司第 209 ・ 210 回西山記念技術講座，日本鉄鋼協会，(2012), 63.
( 2 ) 長尾彰英，大井健次，三田尾眞司，梶田恭之，杉岡正敏まま て り あ 第56巻 第 3 号(2017)
Materia Japan東北大学大学院工学研究科修士課程修了
後，日本鋼管株式会社に入社
1993年 博士(工学)(東北大学)
1993
1995年 米国 NIST 客員研究員
2003年 JFE スチール株式会社スチール研究所
2014年 現職
◎主に金属材料のミクロ組織と力学特性に関する研究
に従事．
三田尾眞司

★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★★

