88

第3編

専門部会

9鉄鋼部会

9.1 部会の組織と運営
9.1.1

目的

その後，まもなく住友金属工業および神戸製鋼所が加入し，合併，脱退を経て，2018 年現在では，部会の目的は，当部会規則 2 条に「この部会は新日鐵住金，JFE スチールおよび神戸製鋼所の 3

一般社団法人日本溶接協会の事業活動の一環とし社がメンバーとなっている。現在の部会組織を図て，会員の共通利益の維持および鉄鋼の溶接に関

9.1 に示す。

する技術の向上ならびに普及を図るために，必要部会の総合的企画，運営は本部会・幹事会，技と認められる諸種の事業活動を行うとともに，会術委員会で協議して推進している。部会長は 2 年

員相互の親睦を図り，業界の健全な発展に貢献すごとの任期で，部会員 3 社の中から選任される。

ることを目的とする」と規定している。

表 9.1 に歴代の技術委員長を示す。

すなわち，鋼構造物の溶接部の安全性などに関連して，鉄鋼技術や評価技術の向上を図る活動を行う。
鉄鋼メーカーは利用目的に適合した優れた鋼材を開発，製造し，需要家各位に供給する責務があるが，当部会は，鋼を溶接の面から取り上げ，安鉄鋼部会 本部会

部会長：鉄鋼 3 社の代表（任期 2 年）

本部会・幹事会

幹事長：鉄鋼 3 社の代表（任期 2 年）

技術委員会

全性と溶接施工性の観点より，鉄鋼技術の発展に基づく適切な鋼材を適切に使用した鋼構造物を側面から普及促進させるという役目を担っている。

9.1.2

組織，運営

部会規則第 5 条に「部会員は，部会の事業に関図 9.1係する団体会員をもって構成する」と定めており，当部会は，現在，鉄鋼メーカー 3 社で構成されている。
1964 年の発足当時，メンバーとなった鉄鋼メーカーは，八幡製鐵，富士製鉄，川崎製鐵，日本鋼管，三菱製鋼および日本製鋼所の 6 社であった。

技術委員長：粟飯原周二（東大）
ATS 委員会

主査：川畑友弥（東大）

CTE 委員会

主査：川畑友弥（東大）

CRB 委員会

主査：大畑充（阪大）

鉄鋼部会の組織（ 2018 年現在 ）
表 9.1

年度
1964～1975
1976～1989
1990～2001
2002～20112012～現在

歴代技術委員長

技術委員長
木原博（東大）金沢武（東大→長崎総科大→千葉工大）
町田進（東大→千葉大）
宮田 隆司（名大）粟飯原周二（東大）

9.2 この 10 年の技術活動
鉄鋼材料の破壊じん性に関する最近の研究，海9.2.1 FTE 委員会（Fracture
外規格の情報収集と意見交換，ISO，ASTM，BSToughness Evaluation）﻿
規格案への意見集約および WES 2805 改正後の（主査：萩原行人 2004年〜2015年）

フォローを目的に 1994 年に立ち上げた FTS 委員

9 .  鉄鋼部会

89会（Fracture Toughness Study） を，2009 年 にし，2016 年度に名称を LDF Ⅱ委員会（LargeFTE 委 員 会（Fracture Toughness Evaluation）

Deformation Fracture Ⅱ： 大 変 形 下 に お けと名称を変更した。

る溶接構造物の破壊性能評価手法の開発）に

FTS 委 員 会 の 下 に あ っ た 3 つ の WG の う ち，改称の上，活動を継続した。活動成果として，

WG-R と WG-I はそのまま継続し，WG-T（亀裂先WES 2808：2003 の 適 用 拡 大 と 精 度 向 上 を端開口変位（CTOD）算定法に関する調査研究図った改正版を作成し，2017 年 7 月に WES

WG）は WG-C に名称を変更して継続するととも2808：2017 が発行された。WES 2808：2017に，さらに WG-A を新設して，4 つの WG で活動を行うこととなった。の主要改正点は以下の通りである。
・旧版での評価対象鋼材の強度範囲は引張強さ9.2.2 FTE 委員会 WG-R（〜 2015 年）
および LDF Ⅱ委員会（2016 年改称）
（WG-R リーダー：萩原行人〜 2010年，南二三吉 2011 年〜 2015 年，
LDF Ⅱ委員会主査：南二三吉 2016年〜 2017 年）（1）研究テーマ

590MPa 級以下であったが，780MPa 級の材料まで適用できるようにした。具体的には予ひずみ・動的負荷による強度変化と破壊じん性変化の予測，シャルピー試験による破壊じん性値の簡易評価，および破壊じん性値の塑性拘束補正の適用範囲を 780MPa 級まで拡大した。
・ぜい性破壊起点として，部材中央部（スカWES 規格の見直し，改正〔WG-R（R：Revise）〕

ラップ底）の表面亀裂だけでなく，部材端部（a）WES 2805：2007「溶接継手のぜい性破壊（溶接始終端）の亀裂（表面，板厚貫通）も発生および疲労亀裂進展に対する欠陥の評価想定し，各種亀裂タイプと寸法に応じて，塑方法」のソフトウェア化，英文化（〜 2010）

性拘束補正係数βを提示した。

（b）WES 2808：2003「動的繰返し大変形を受・ひずみ集中係数を WES 2805 と整合させた。

ける溶接構造物のぜい性破壊性能評価方法」

・強度変化・破壊じん性変化の予測，シャルの改正（2011 〜 2017）

ピー簡易評価，塑性拘束補正係数βの適用が（2）研究目的溶接部についてもできるようにした。

（a）WES 2805 のソフトウェア化，英文化および改正（b）WES 2808 の適用対象，適用範囲の拡大と，評価精度の向上（3）研究内容と成果（a）WES 2805：2007 の和文および英文の見直9.2.3 FTE 委員会 WG-C（〜 2015 年）
および CTE 委員会（2016 年改称）
（WG-C リーダー：田川哲哉 2009 年〜2014年，川畑友弥 2015 年，CTE委員会主査：川畑友弥 2016 年〜）

し，改正を行い，2011 年 10 月に WES 2805： （1）研究テーマ
2011 が発行された。また，WES 2805 の評価

亀裂開口変位（CTOD）算定法に関する調査研計算を手軽に利用できる計算ツールを作成

究・規格化〔WG-C（C：CTOD），CTE 委員会：

し，日本溶接協会の WEB 上で活用できるよCTOD Toughness Evaluation〕

うにした。

（2）研究目的（b）2011 年度から WES 2808 改正の活動を開始
表 9.2
WG
WG-R ＊ 1
WG-C ＊ 2
WG-I
WG-A ＊ 32009 ～ 20102011 ～ 20172009 ～ 20142015 ～
2009 ～ 2014

WG リーダー（委員会主査）
萩原行人
南 二三吉
田川哲哉
川畑 友弥
粟飯原 周二2009 ～ 2016

粟飯原 周二2017 ～川畑

時期＊ 1） 2016 年より LDF Ⅱ委員会に改称＊ 2） 2016 年より CTE 委員会に改称＊ 3） 2016 年より ATS 委員会に改称

友弥（a）母材の CTOD 試験規格である WES 1108：

FTE 委員会 WG
活動内容
・WES 2805 のソフト作成監修
・大変形下における溶接構造物の破壊性能評価手法の開発
・‌き裂開口変位（CTOD）算定法に関する調査研究・規格化（CTODToughness Evaluation）
・ISO 国際規格対応 WG
・‌造船用鋼板のアレストじん性評価（Arrest Toughness of ShipSteels）
・国際標準化に向けた極厚鋼板アレスト安全性に関する研究開発

90

第3編

専門部会

1995 改正に関する検討（〜 2014）（b） 溶 接 継 手 の CTOD 試 験 規 格 で あ る WES
1109：1995 の改正および国際的認知（2015 〜）（3）研究内容と成果（a）各国じん性試験方法の動向に関する情報収収集と諸検討。
（3）研究活動2012 年から ISO 12135/ISO 15653：2010 における WG-C 提 案 の 新 CTOD 算 定 式 の ISO 化 へ 向 けた活動を開始した。

集 お よ び WES 1108（ 亀 裂 先 端 開 口 変 位2013 年より，ぜい性亀裂アレスト試験法規格（CTOD）試験方法）の改正へ向けて 2009 年（WES 2815）の ISO 化を提案し，2014 年に New度から活動を行った。その成果として，材料Work Item として承認された。の降伏比依存性を考慮した標準 a0/W 条件に

こ れ ら 活 動 は 2015 年 度 以 降，WG-A お よ び

おける独自の CTOD 算定式を構築し，2016

WG-C に 活 動 の 場 を 移 す こ と と な り，WG-I は年 1 月に改正版 WES 1108：2016 が制定され2014 年度をもって，その使命を終えることとなった。WES 1108：2016 の主要改正点は以下のた。

通りである。
・亀裂開口変位δの算定式に降伏比と板厚による補正係数を導入（本文）・P-Vg 曲線タイプを３タイプに簡略化（本文）・ポップインを生じた場合の亀裂長さの計測と判定方法を改正（本文）・試験温度での降伏比の推定のため，降伏応力と引張強さの温度依存性についての式を追加（本文）
・試験中の負荷速度を変位速度に換算する参考
値の表を追加（解説）・新算定式および回転因子 rp についての FEM

9.2.5 FTE 委員会 WG-A（〜 2015 年）
および ATS 委員会（2016 年改称）
（WG-A リーダー：粟飯原周二 2009〜2015 年，ATS 委員会主査：粟飯原周二 2016 年，川畑友弥 2017 年〜）（1）研究テーマ（a）国際標準化に向けた極厚鋼板アレスト安全性に関する研究開発〔WG-A（A：Arrest）〕（b）造船用鋼板のアレストじん性評価（ATS委員会：Arrest Toughness of Ship Steels）（2）研究目的解析による妥当性検証の解説を追加（解説）本 WG-A および ATS 委員会は，2010 年度より・弾性項換算係数 m，塑性項補正係数 fp につい（一財）日本海事協会と日本溶接協会との間で共ての解説を追加（解説）（b）溶接継手の CTOD 試験について，試験方同研究を実施し，研究目的（研究時期）ごとに，（a）
ATE 委員会〜（e）ATE5 委員会を設けた。

法に関する課題のレビューおよび技術的根拠（a）ATE 委員会：ぜい性亀裂伝播停止（アレと実証に基づく新たな実用的指針提案に向けスト）特性評価試験方法（通称：標準 ESSOた討議を 2015 年度より開始した。この成果

試験方法）規格の作成（2010/11 〜 2013/3）

は，2016 年 9 月 の ISO-TC 164-SC 4F 会 議 の（b）ATE2 委員会：アレスト試験を代替する簡決議により，継手 CTOD 試験規格である ISO易試験方法の提案（2012/3 〜 2014/9）

15653 に，逆曲げ法の復活（AnnexC）や広（c）ATE3 委員会：超大型コンテナ船用極厚鋼範囲の a0/W をカバーする CTOD 算定式（An-板の必要アレストじん性（Kca）値の明確化nexE）として全面的に採用されることとなった（2018 年 1 月発行）。
さらに，WES 1109（溶接熱影響部 CTOD試験方法に関する指針）の改正に向けた研究を継続している。

9.2.4 FTE 委員会 WG-I（WG-I リーダー：
粟飯原周二 2009 〜 2014 年）（1）研究テーマ
ISO 国際規格対応 WG〔WG-I（I：ISO）〕（2）研究目的（2014/12 〜 2016/9）（d）ATE4 委員会：温度平坦型ぜい性亀裂アレスト試験（通称：CAT 試験）によるアレストじん性評価（2014/12 〜 2017/9）（e）ATE5 委員会：大型コンテナ船の許容応力上昇に伴う極厚鋼板の必要 Kca 値の明確化，
ア レ ス ト 亀 裂 再 発 生 の 検 討（2018/7 〜2020/12）（3）研究内容と成果
本研究活動成果は，シンポジウムでの公表，
WES や ISO の規格化活動，IACS（国際船級協会

鉄鋼材料の破壊じん性に関して，ISO/TC 164/連合）会議での発表等により，国際的に認知され，SC 4F で審議される ISO 国際規格についての情報

船体などの鋼構造物の安全性向上のための国際標

9 .  鉄鋼部会

準化に寄与している。WG-A は，2016 年度から

（Fatigue Crack Growth Testing）

ATS 委員会へ改称し，活動を継続している。

（2）研究目的（a）ATE 委員会：温度勾配型ぜい性亀裂アレストじん性試験法（通称：標準 ESSO 試験法）

91

厚鋼板を対象とした疲労亀裂伝播性能評価手法の規格化の正式規格は世の中に存在しなかったため， （3）研究内容と成果
適正な試験片形状や試験条件，判定評価方法

疲 労 亀 裂 伝 播 性 能 評 価 に 用 い ら れ る ASTMなどを明確にして，その成果を 2013 年のシ

E647 や ISO 12108 をベースに，厚鋼板に適用す

ンポジウムで公表し，WES 2815：2014「ぜる観点からの問題点を抽出し，数値シミュレー

い性亀裂アレストじん性試験方法」として規ション，実験および公知文献調査，各機関での試格が発行された。この規格は，国際標準化活験実施状況整理等を行った。

動により，ISO 20064 として規格化の予定である。
（b）ATE2 委員会：標準 ESSO 試験は試験片とこれらの検討結果をもとに，規格化に関する意
見集約を実施し，2014 年 1 月に WES 1111：2014（疲労亀裂伝播試験方法）が制定された。

試験負荷が大きく出荷試験には向かないた

本委員会において検討された主な課題は下記のめ，代替できる簡易試験方法として，プレスとおりであり，WES 1111 にその成果が反映また切欠き曲げ試験方法を考案した。この試験方は解説として記述されている。

法は，Kca 値を推定できる小型試験であり，・応力比一定試験における試験条件設定と試験片

標準仕様書 WES-TS 2816：2015 として発行された。
（c）ATE3 委員会：板厚 80mm 超の極厚鋼板の必要 Kca 値を大型構造モデル試験により求めた。アッパーデッキ 用 板 厚 100mm 鋼 板 は，板厚 80mm 以下の鋼板と同様，必要 Kca 値≧

形状の影響・応力比が負の場合の取り扱い方法
・下限界応力拡大係数範囲Δ Kth の同定方法
・亀裂開閉口挙動測定手法

9.2.7

研究発表会，講演会

6000N/mm3/2（−10℃）であるが，ハッチサ

上記の研究活動成果から適切と判断したものをイドコーミング用板厚 100mm 鋼板は必要 Kca

取りまとめ，溶接構造用鋼材に関する研究発表会値≧ 8000N/mm3/2（−10℃）であることを明や講演会を開催してきた。

らかにした。
（d）ATE4 委員会：温度平坦型ぜい性亀裂アレ

2018 年度までのこの 10 年間で以下に示す 3 回の研究発表会，講演会を開催した。

ストじん性試験（通称：CAT 試験）による（1）研究発表会

じん性評価判定と標準 ESSO 試験での Kca 値○ 2011 年 11 月 8 日

評価との関係についての研究を，（一財）日「溶接鋼構造物におけるぜい性亀裂伝播アレス

本海事協会と日本溶接協会に，ロイド船級協ト研究の最前線」（第 16 回溶接構造用鋼材に関す会，POSCO を加えた 4 者共研として実施しる研究発表会）

た。この研究成果は，必要 Kca 値との整合性○ 2018 年 11 月 28 日を図るための CAT 試験方法として IACS 会「破壊じん性試験規格の変遷と試験規格改正に議で発表し，世界各国の船級協会の理解が得

対 す る 鉄 鋼 部 会 の 取 組 み － CTOD 試 験 法 WESられた。

1108 および ISO 15653 の主な改正点－」（第 17 回（e）ATE5 委員会：板厚 80 〜 100mm の中間厚溶接構造用鋼材に関する研究発表会）の必要 Kca 値，および許容応力上昇に伴う必（2）講演会

要 Kca 値の明確化と，アレスト後の亀裂再発○ 2009 年 5 月 27 日

生に関する研究を 2020 年まで実施している。

9.2.6 FGT 委員会（2009 〜 2013 年）（主査：後藤浩二 2009 〜 2013 年）（1）研究テーマ
鉄鋼材料の疲労亀裂伝播試験法に関する研究

演

題：Case Studies in Computational Frac-ture Mechanics
講師：Ph.D Ted Anderson（Quest IntegrityGroup）

92

第3編

専門部会

9.3 今後の活動予定
9.3.1

各種 WES の制定

鉄鋼部会の活動は，その年代年代に解決を必要ん性簡易試験方法」を制定した。

9.3.2

新委員会発足と今後の活動とされた鉄鋼メーカーとユーザーとの共通課題を取2017 年度で LDF Ⅱ委員会が終了したことに伴り上げ，多くの成果を挙げてきた。その成果は，多い，新たにテーマ化すべき技術課題を技術委員会

くのWESとして制定・改正されるとともに，時代および幹事会メンバーで検討している中，（一財）に応じた新技術として，産業界に提示されている。

日本海事協会より，大型コンテナ船のハッチサイ

その中で，破壊じん性にかかわる研究は，当部

ドコーミングや強力甲板等の縦強度部材に使用さ会の主要な研究テーマと位置付けられ，溶接鋼構れる板厚 50mm を超える極厚鋼板の突合せ溶接継造物の安全性評価のために，WES 2805「ぜい性

手の CTOD 要求値の明確化に関し，日本溶接協破壊に関する溶接欠陥の許容判定基準」として会をプラットフォームとした共同研究の提案が1976 年に規格化された。この規格は，国内でのあった。

欠陥評価や溶接構造物の安全設計基準となり，海本提案に対し，（一財）日本海事協会と鉄鋼部外からも高く評価されている。本規格は 2001 年

会にて協議を重ね，大型コンテナ船を対象としたから開始された見直し，調査および改正作業に基極厚鋼板（板厚 50 〜 100mm）の突合せ溶接継手づいて内容を一新し，新たな技術を導入した全面に対する CTOD クライテリオン設定要領を世界改正版が 2007 年に発行され，2011 年にはさらなに先駆けて確立することで，日本の海事クラスる改正を行った。

ターの国際的なプレゼンスを向上させることが可

また，阪神大震災を契機に，大地震時の建築鉄能 で， か つ 得 ら れ た 知 見 は WES 1109 や WES

骨柱梁接合部のぜい性破壊防止に有益な破壊性能

2805 の改正作業に反映させることが可能である。

評価手法を確立し，WES 2808「動的繰返し大変2018 年 度 よ り 新 た に CRB 委 員 会（CTOD Re-形によるぜい性破壊評価」として 2003 年に制定・

quirement for Butt Joint）を立ち上げた。CRB発行された。本規格は 2017 年に改正され，鋼材委員会では，次の研究活動を行う予定である。の適用強度クラス，構造部位の適用対象の範囲拡（1）大型コンテナ船に使用される極厚鋼板突合せ

大と，破壊力学の発展に基づく評価精度向上を目

溶接継手の必要 CTOD 値の明確化，Kc 値（DN的とし，溶接部も含めた評価手順として適用でき試験）と限界 CTOD 値の対応性把握ならびにるようにした。

船体構造設計の許容応力上昇に伴う必要1995 年に日本で初めての CTOD 試験方法の規CTOD 値への影響調査。

格（WES 1108「亀裂先端開口変位 CTOD 試験方（2）上記（1）で得られた知見をもとに，WES 1109法」および WES 1109「溶接継手部 CTOD 試験法（溶接熱影響部 CTOD 試験方法に関する指針）に関する指針」）を制定した後，CTOD 算定式のの改正。

精度改善の研究を行い，新 CTOD 算定式を確立し，WES 1108 を 2016 年に改正した。

（3）WES 2805（溶接継手のぜい性破壊発生および疲労亀裂進展に対する欠陥の評価方法）が適

疲 労 亀 裂 伝 播 性 能 評 価 に 用 い ら れ る ASTM

用可能なひずみ集中部の明確化や拡張への反映。

E647 や ISO 12108 をベースに，厚鋼板に適用す鉄鋼部会では，破壊力学や欠陥評価技術をベーる観点からの問題点抽出，各機関での試験実施状

スに，溶接鋼構造物の設計，施工，鉄鋼材料の適況の整理，規格化に関する意見集約を実施し，正な改善バランスを得るための安全性評価手法を2014 年に WES 1111（疲労亀裂伝播試験方法）を検討している。
構造物の安全性評価技術の向上は，制定した。

鋼構造物の設計ランクに応じ，低コストで耐久性また，ぜい性亀裂伝播停止特性評価試験方法ののある鋼構造物の普及につながる。

規格として，2014 年に世界で初めて WES 2815「ぜ今後も大学および研究機関の学識経験者からのい性亀裂アレストじん性試験方法」を制定した。

指導，需要家各位の協力を受け，世の中のニーズ

2015 年には，標準仕様書 WES-TS 2816「プレスに応え，産業界に貢献できる研究活動を推進して切欠き曲げ試験片を用いたぜい性亀裂アレストじいきたい。