一般社団法人日本機械学会

The Japan Society ofMechanical Engineers

発電用原子力設備規格
材料規格（2020年版）
JSME S NJ1-2020
技術評価に関する検討チーム会合における日本機械学会への説明依頼事項に対する回答
２０２３年４月ＸＸ日（一社）日本機械学会 発電用設備規格委員会
原子力専門委員会 材料分科会

目次
２．材料規格（１）他規格等の材料を取り込む際の考え方（２）「Part2第1章 表1 使用する材料の規格」の見直し（３）材料の許容引張応力（S値）の見直し（４）ASME相当材と同定した材料（５）JIS番号の異なる材料値の適用（６）「JIS G 3136 建築構造用圧延鋼材」の材料規格への取り入れ（７）オーステナイト系ステンレス鋼もしくは高ニッケル合金のSu値 若しくはこれらに対するひずみ制限

12. (1) 他規格等の材料を取り込む際の考え方(a) 材料規格は、ASME Sec. II 9、JIS B8267「圧力容器の設計」を取り込んだ、JIS圧力容器規格（Design by Rule）の考え方に基づいて設計係数を見直ししなかった等の説明がありました。10どのような考え方で他の規格等を取り込んでいるのか、フローチャートで示して下さい。
9：Materials
10：第１回設計・建設、材料及び溶接に係る日本機械学会の規格の技術評価に関する検討チーム 資料1-3-2 p2等① 「新規材料採用ガイドライン」に基づき新規材料を取り込む場合② 相当材（又は同等材）の関係より新規材料を取り込む場合③ 相当材の関係よりASME規格と整合を図る観点から見直しを行う場合
上記の場合について考え方を次頁にフローチャートとして示す。

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2.(1) 他規格等の材料を取り込む際の考え方
新規材料＊1の取込＊1：「Part 2 第 1 章 表 1 使用する材料の規格」に記載のない材料

ASME相当材が存在するか？

YN「使用する材料の規格」に同等材が存在するか？

N①新規材料採用ガイドライン
に従う（SN材が該当）②ASME相当材の許容値等を参照（NCF625が該当）

Y②同等材の許容値等を参照（SCM435H等が該当）

許容値等の見直し

ASME相当材があるか？

N

Y
常温の規格値が±10MPa以内か？
YN＊2：not permitted

Sec.IIIでNP＊2となっていないか？

N

別の方法を検討（実績なし）Y
高温のSy値の差異は妥当な範囲内か？

N

Y③ASME相当材のSm値、S値、Sy値を参照し、高温のSu値はASME規格値を上回らないように今後設定する。

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2.(1) 他規格等の材料を取り込む際の考え方
新規材料採用ガイドラインについてPart 2 「材料仕様」 「1章 機器等の区分と使用する材料の規格」の規定の抜粋
Part 2 第1章 表1「使用する材料の規格」に規定されていない新たな材料について
本規格に登録を希望する場合には、添付1「新規材料採用ガイドライン」に従いデータを整備し、日本機械学会発電用設備規格委員会へ提案することができる。

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2.(1) 他規格等の材料を取り込む際の考え方
添付１．新規材料採用ガイドライン

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2.(2) 「Part2第1章 表1 使用する材料の規格」の見直し
上位の機器等の区分で使用可としている材料は、下位の機器等の区分においても使用を可とした理由として、①「従来からクラス３配管への使用を認めていることに合わせてクラス４配管で使用可能とした。」、②「JSME-N7（1種、2種）及びJSME-N8（1種）については、相当するASME材との整合により、クラス1配管への使用を可とし、上位クラス機器に準拠して、クラス2、3、4配管への使用も可とした。」、③「設計・建設規格で、下位クラス配管の材料に上位クラスの配管の材料を適用してよいことが規定されている。」との説明がありました。

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2.(2) 「Part2第1章 表1 使用する材料の規格」の見直し（ａ）上記②について、どのような技術的根拠に基づいて使用を可としたのか示して下さい。
②については、相当するASME材がASME規格においてクラス1機器で使用可能とされており、JSME規格においてもSm値を規定していることから、クラス１配管への使用を可とした。
クラス1配管での使用を可としたことからクラス2配管及びこれよりクラスの低い配管への使用を可とした。
なお、現状材料規格ではS値が設定されていないため、今後、S値の設定について検討していく。

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2.(2) 「Part2第1章 表1 使用する材料の規格」の見直し（ｂ）上記②以外の材料についても、どのような技術的根拠に基づいて使用を可としたのか示して下さい。
上位の機器等の区分で使用可としている材料で下位の機器等の区分においても使用を可とした②以外の材料はない。

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2. (3) 材料の許容引張応力（S値）の見直し(a) JIS G 3203「高温圧力容器用合金鋼鍛鋼品」のSFVAF2については、クラス1機器（クラス1容器を除く）に使用できると規定されましたが、Su値及びSm値が規定されていません。
その理由を説明して下さい。今後設定される予定であるかも説明して下さい。なお、STBA22 、SCMV1-2及びNCF750は、Sm値、S値、Sy値及びSu値がいずれも設定されています。なお、同じ JIS G 3203 のSFVA2を除くSFVA1～SFVA５Bもクラス1機器に使用できるとしていますが、Sm値が規定されていません。また、同様にクラス1機器に使用できるとしている JIS G 4109のSCMV-1の常温最小引張強さが480MPaのSm値が規定されていません。

92. (3) 材料の許容引張応力（S値）の見直し
設計・建設規格における強度設計
解析による設計（Design by Analysis）：Sm値を使用
・解析モデルから算出される応力に基づく応力強さを評価
・対象はクラス1機器、クラスMC容器（一部）、炉心支持構造物公式による設計（Design by Rule）：S値を使用
・材料力学の公式ベースで必要厚さを評価
・対象は上記以外の機器

クラス1機器・支持構造物の設計においてSm値、Sy値及びSu値を使用しない設計の例外について次ページ以降に示す。
10

2. (3) 材料の許容引張応力（S値）の見直し
JSME設計・建設規格（2020年版）におけるクラス1機器の設計（管）112. (3) 材料の許容引張応力（S値）の見直し
JSME設計・建設規格（2020年版）におけるクラス1機器の設計（ポンプ）122. (3) 材料の許容引張応力（S値）の見直し
JSME設計・建設規格（2020年版）におけるクラス1機器の設計（弁）132. (3) 材料の許容引張応力（S値）の見直し
JSME設計・建設規格（2020年版）におけるクラス1支持構造物の設計

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2. (3) 材料の許容引張応力（S値）の見直し

クラス1機器・支持構造物の設計の例外と材料規格との関係について「解説」することを今後の規格改定の中で検討していく。

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2.(4) ASME相当材と同定した材料（ａ）ASME相当材の同定方法に関する「図 ASME規格相当材同定フロー（2012年版制定時）」について、以下の点を説明して下さい。
１）「常温のSu，Syの差異が10MPa」となるかどうかで選定した理由。
10 MPaは工学単位系では、1.0197 kgf/mm2程度となり、同等と判断することとしている。

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2.(4) ASME相当材と同定した材料
２）「高温のSyの差異が10MPaを超えたものについては、その差異の妥当性について、「高温のSyやSuのトレンドカーブ、値の保守性等確認して専門家による合意の上でASME規格相当材と同定した。との協議のうえ同定した」とあるが、「保守性等」には何が含まれるのか。
高温のSy値の差異が10MPaを超えたものについて相当材か否か評価した観点を以下に示す。
10MPaを超える温度範囲を確認
差分の最大割合（％）を確認【判断根拠とした内容】
付録材料図表の値がASME規格値を上回っている。
試験データがASME規格値を上回っている。
化学成分、製造方法が同種の材料のSy値をグラフ化し傾向を比較。
付録材料図表のSy値及びSu値とASME規格のSy値及びSu値をグラフ化し傾向を比較。
（（解説-0-2）2011年版の改訂内容 参照）
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2.(4) ASME相当材と同定した材料
３）どのような材料が上記２）に該当したか。
高温のSy値の差異が10MPaを超えるもので相当材と評価した材料（（解説-0-2）2011年版の改訂内容 参照）

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2.(4) ASME相当材と同定した材料（ｂ）「JIS B 8267圧力容器の設計」及び「JIS B 8265圧力容器の構造－一般事項」を参考にして「材料規格においてS値の設計係数を4から3.5に見直さなかった材料に関する見解は、JIS圧力容器規格（Design by Rule）の考え方に基づいている。」としていますが、これらの規格は設計圧力が原則30MPa未満の圧力容器の設計についての規定であり、原子力分野への適用は除外しています。これらの規格を参考にする場合、設計圧力が30MPa 未満とする等の適用制限が必要と考えられます。
ここでいう「JIS圧力容器規格（Design by Rule）の考え方」とは何か説明して下さい。

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2.(4) ASME相当材と同定した材料
JISの圧力容器規格体系（資料1-3-2の再掲）
規格番号

適用

設計係数

JIS B 8266
（圧力容器の構造－特定規格）

設計圧力100MPa未満で設計温度がクリープ領域未満の圧力容器に適用

3

JIS B 8267
（圧力容器の設計）

圧力容器の設計について規定
設計圧力30MPa以上の場合は高圧に対する設計上の考慮を要求

3.5

JIS B 8265
（圧力容器の構造－一般事項）

設計圧力30MPa未満の圧力容器の構造について規定

4

上記JISでは原子力関係の圧力容器への適用を除外している。
基本的に材料規格ではASME相当材に同定された材料について「Designby Rule」に基づく設計係数を3.5としており、JIS B8265にのみ記載のある材料に対して設計係数3.5は与えていない。
なお、JIS B 8267についてもASME Sec.IIをベースとしている。
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2. (5) JIS番号の異なる材料値の適用(a) 「JIS G 4052 焼入性を保証した構造用鋼鋼材（Ｈ鋼）」のSCM435H、SCM440H及びSCM445H（いずれもクロムモリブデン鋼）を取り込み、その規格値として、SCM435、SCM440及びSCM445と同じとしたことについて、「質量効果が考慮された一定品質の機械的特性が確保されている。」等の定性的な説明がありました。常温・高温での機械特性を比較して示してください。
JIS G4052(SCM435H、SCM440H及びSCM445H)とJISG4053(SCM435、SCM440及びSCM445)を比較すると、
JIS G4052には次の要求が付加されている。
・焼入れ性・オーステナイト結晶粒度212. (5) JIS番号の異なる材料値の適用
焼入れ性• 焼入れ性試験が要求され、試験片焼入端からの距離に対して硬さ(HRC)の上限と下限が規定されている。
• 試験方法はJIS G 0561(鋼の焼入性試験方法)による。
70656055

JIS G 4052より

硬さ (HRC)5045403530252015100510152025303540455055

試験片焼入端からの距離 (mm)

焼入性の指定方法

222. (5) JIS番号の異なる材料値の適用
オーステナイト結晶粒度• 結晶粒度試験が要求され、熱処理粒度試験によって求めた平均粒度番号が規定されている。
• 試験方法はJIS G 0551(鋼－結晶粒度の顕微鏡試験方法)による。
種類の記号
SCM435H
SCM440H
SCM445H

オーステナイト結晶粒度
熱処理粒度試験によって求めた平均粒度番号
5.0以上

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2. (5) JIS番号の異なる材料値の適用
H鋼とH鋼でない材料の高温のSy値及びSu値のデータは持ち合わせてはいないが、材料規格では同一の常温最小引張強さ及び常温最小降伏点を要求しており、化学成分に若干の差異はあるものの焼入れ性の確認と平均粒度番号の規定により、H鋼はH鋼でない材料と同等以上の機械的性質が保証されていると考えている。
なお、マーケットニーズはSCM435、SCM440及びSCM445からSCM435H、SCM440H及びSCM445Hへ移っており、実際に市場に流通している材料は、焼入れ性が保証されたH鋼であり、H鋼でないものは注文生産であるとの報告もある。

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2. (5) JIS番号の異なる材料値の適用(b) 「JIS G 4901耐食耐熱超合金棒」のNCF750（棒材）の高強度材のS値として、「JIS G 4902耐食耐熱超合金，ニッケル及びニッケル合金－板及び帯」のNCF750（板材）の高強度材のS値を参照して設定していることについて、薄板の材料強度に係わる許容値を厚板に適用することを確認した技術的根拠について説明をもとめたところ、適用寸法は異なるが、同一熱処理条件下では耐力及び引張強さはJIS材料規格上同じ値であるとの説明がありました。JIS規格値は常温の機械特性が規定されています。高温での機械特性を比較して示してください。
NCF750(棒材)の高強度材のSy値及びSu値は2012年版に規定されており、NCF750(板材)の高強度材のSy値及びSu値と同等である。
一般的に、化学成分の規定と常温の規格値が同じであればクリープ温度領域以下での高温強度は同等であると判断している。
なお、Sy値は温度によってはわずかな相違(1MPa)があるが、この点は今後の改定の中で検討していく。
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2. (5) JIS番号の異なる材料値の適用

許容引張応力；S値
JIS G4901 S
JIS G4902 S

400

許容引張応力S値（MPa）

350
300
250200150100050100150200250300

350

400

450

温度 (℃)

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2. (5) JIS番号の異なる材料値の適用

設計降伏点；Sy値

設計引張強さ；Su値
JIS G4901 Sy

JIS G4901 Su

JIS G4902 Sy

JIS G4902 Su

900

1300
1250
1200

設計引張強さSu値（MPa）

設計降伏点Sy値（MPa）

850
800

1150

750

1100
1050

700

1000

650

950

600

900
050100150200

250

温度 (℃)

300

350

400

450

050100150200250300

350

400

温度 (℃)

274502. (5) JIS番号の異なる材料値の適用

28

2. (5) JIS番号の異なる材料値の適用

29

2. (6) 「JIS G 3136 建築構造用圧延鋼材」の材料規格への取り入れ

電力中央研究所報告「高い安全性を有するSN材の高温強度特性の評価」(Q13009)を用いて説明がありましたが、市場では一般的にTMCP11材が流通しています。電中研報告は
TMCP材とその他の材の結果が示されていますが、許容値に反映されたのはその他の材のものです。TMCP材をその他の材と同等としてよい理由を説明して下さい。
11Thermo

Mechanical Control Process（熱加工制御)

許容値策定におけるTMCP材の取扱いを次頁に示す。
TMCP材のデータを含めて許容値を策定すると通常材の許容値が非保守的に設定されることからTMCP材のデータは除いたが、TMCP材の強度は通常材より高いことから、策定された許容値をTMCP材に適用することは全く問題ない。

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2. (6) 「JIS G 3136 建築構造用圧延鋼材」の材料規格への取り入れ【引用資料】第1 回設計・建設、材料及び溶接に係る日本機械学会の規格の技術評価に関する検討チーム
配布資料 参考資料1－2

なお、考察中の「TMCP材の材料規格が存在しない」とは、JIS規格においてTMCP材独自の機械的性質は規定されていないとの意であり、SN490C材のTMCP材自体はJIS G 3136に適合するものである。
312. (7) オーステナイト系ステンレス鋼もしくは高ニッケル合金のSu値
若しくはこれらに対するひずみ制限

材料規格2012年版の技術評価書において、「フランジ等の変形が耐漏えい性に影響を及ぼす可能性がある部位に対する応力の制限について、JIS 規格及び ASME 規格等の規定と材料規格の規定に差異が存在している。（中略）今後の材料規格の改訂に際し、これらの規格と整合させることの要否が検討されることを期待する。」としたことへの対応として、日本機械学会
は、第1回会合資料1-1-3において「検討を継続しているところではあるが、解説に以下のように記載している。」とし、解説に記載するにとどめています。ASME Sec. IIや「JIS B 8267圧力容器の設計」においても、ひずみ制限は許容値の設定の要件になっており、材料規格2020年版においても、いくつかの材料については新規に許容値が規定されています。ひずみ制限を規定することについての課題は何か具体的に説明して下さい。
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2. (7) オーステナイト系ステンレス鋼もしくは高ニッケル合金のSu値
若しくはこれらに対するひずみ制限(設計の見解を確認中）
ひずみ制限を規定することについて、特に課題意識がある訳ではない。
オーステナイト系ステンレス鋼若しくは高ニッケル合金は、ASME相当材が同定されている材料が多いことから、ASMESec.IIの規定を参照して規定することは可能であるがニーズが小さいと考えている。

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2. (7) オーステナイト系ステンレス鋼もしくは高ニッケル合金のSu値
若しくはこれらに対するひずみ制限（資料1-1-3の再掲）

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